Kuantum Mekaniği
Kuantum mekaniği, atom altı parçacıklarının incelendiği bir bilim dalıdır. Diğer bir ismi ise dalga mekaniğidir. 1933 yılında Schrödinger tarafından geliştirilmiştir. Kuantum mekaniği, bu dalga denklemindeki parçacıkların kuantum durumlarının zaman içinde nasıl evrimleşebileceğini açıklamaktadır. Kuantum parçacıklarda dalga-parçacık ikiliği denilen bir olay vardır. Elektronlar için genelde “bilye” benzetmesi kullanırız. Ancak buna tam olarak doğru demek yanlıştır. Çünkü bu elektronlar hem bir “bilye” gibi hem de “dalga” gibi davranmaktadır. Elektronların gözlemleniyor olması, yani bir ölçüm yapılması elektronun davranışının değişmesine sebep olmaktadır. Buna Young’ın Çift Yarık Deneyi örnek verilebilir.
Çift Yarık Deneyi’nden biraz bahsedelim. Çift yarıklı bir panelin arkasına konulmuş tahta hayal edelim. Bu çift yarıklara gönderilen elektronlar gözlem yapılmadığı taktirde olduğu gibi geçer. Ve tahtada da çift yarık oluşmasına sebep olur. Diğer yandan yapılan gözlem ve ölçümle birlikte elektronlar davranışlarını değiştirir. Ve kendi içerisinde etkileşime girerek yeni bir oluşum sergilerler. Buna kuantum fiziğinde “ölçüm problemi” denilmektedir. Bu problem bilim için oldukça şok etkisi yaratmaktadır. Ölçüm problemi, bir sistemin durumunu ölçüyor olmanın nasıl onun davranışını etkileyebildiğinin peşine düşmektedir. Bu sorunun birden çok yorumu bulunmaktadır. Ama akla en yatkın olanı ve kabul edileni “Kopenhag Yorumu” dur. Bu yorum, ana akım kuantum fiziğinin yorumu kabul edilmektedir.
Paralel Evren
Paralel evren, yani çoklu evren bu yorumla birlikte devreye girmektedir. Çoklu evrenin bünyesinde kastedilen paralel evrendir. Everett Yorumu olarak da bilinir. Bu, paralel evren yorumunun ortaya çıkma nedeninin diğer meşhur yorumların ölçüm probleminin absürtlüğünü izah edebilmek için varsayımlar üretmiş olmasından kaynaklanmaktadır. Bahsi geçmekte olan paralel evrenler kozmolojik paralel evrenler değildir. Büyük patlama anında ya da daha öncesinde yaratılmış olabilecek veya şu anda bile var olmaya devam eden diğer fiziksel evrenlerden ziyade daha farklı bir çoklu evren yapısından söz etmektedir.
Bahsi geçen çoklu evren, kuantum ölçekli bir evren algısından kaynaklanmaktadır. Kuantum, çoklu evrenlerin aslında her kuantum ölçümü yapıldığında var olabilecek her olasılığın aynı anda var olabildiğinden bahsetmektedir. Ve bizim olası evrenlerden yalnızca birinde bulunabileceğimizi söylemektedir. Bu nedenle bilinç, var olan tek olasılığı gerçekmiş gibi algılamaktadır. Buradan, gözlem yapıldığında dalga fonksiyonu çökmesi yaşanmadı yorumunu çıkarabilmekteyiz.
Dalga Fonksiyonu Nedir?
Schrödinger denklemi de denilen bu denklem, bir sistemin bulunduğu durumun zaman içindeki evrimini hesaplamaktadır. Bu denkleme göre kuantum sisteminin şu andaki durumunu biliyorsak, gelecekte ne tür durumların evrimleşebileceğini hesaplayabiliriz. Olasılıklar üzerine bir dağılım gösteren dalga fonksiyonu, kendisi ile etkileşime girerek yeni durumlar meydana getirmektedir. Kısacası bu denklem, bir elektronun spesifik olarak konumu veya hızını tanımlamamaktadır. Bir elektronun spesifik olarak konumunun ve hızının olasılık dağılımının zamanla değişimini tanımlamaktadır. Hugh Everett tarafından geliştirilen Many Worlds/ Paralel Evren/ Çoklu Evren modelinde ise, ”Ölçüm yapmak dalga çökmesiyle alakalı değildir. Çünkü evrenin kendisi zaten dalga fonksiyonundan ibarettir.” demiştir. Evreni, tek ve bütün olarak hesaplamak çok zordur. Bu nedenle çift yarık deneyinde de olduğu gibi kuantum sistemler düzeyinde incelenmektedir. Kopenhag yorumu, bu denklemde sadece tek bir olasılığın gerçekleştiğini söylemektedir.
Kuantum fiziğinin Everett Yorumu, sadece bu fonksiyonun tanımladığı gerçeğe güvenilmesi gerektiğini söylemektedir. Dahası, başka varsayımlarda bulunulmamasını vurgulamaktadır. Fonksiyonun meydana getirdiği olası sonuçların olması bu yorumun sebebidir. Ayrıca aynı sistemlerin varlığından dolayı dalga fonksiyonlarının da bu olasılıklar içerisinde birbirinden bağımsız olduklarını açıklamaya çalışmaktadır. Ancak ölçüm yapıldığı anda yapılan ölçüm aleti veya ölçümü yapan kişi de bu sistemin içine dahil olmuştur. Bundan dolayı artık denklemin bir parçasıdır ve bağımsız değildir. Evrende her kuantum ölçümü sırasında dallanmaya sebep olan olasılıkların hepsi eşit derecede gerçek kabul edilmektedir.
Kuantum Fiziğinin Yerle Bir Ettiği Dört Önemli İlke
Birinci ilke determinizmdir. Determinizme göre evrendeki olay, olgu ve süreçlerin hiçbiri olasılık dahilinde değildir. Gerçekleşme ihtimali ya imkânsız (%0) ya da kesindir (%100). Kuantum fiziği, evrenin yapısal olarak olasılıklı olduğundan bahseder. Bu da determinizm için büyük bir problemdir. (Bunun hakkında daha önce yazmış olduğum “Laplace’in Şeytanı” adlı yazıyı okumanızı tavsiye ederim.)
İkinci ilke nedenselliktir. Bu ilke, önce bir nedenin meydana gelmesini daha sonra ise bir sonucun var olabileceğini söylemektedir. Sonuç nedenden önce gelemez.
Üçüncü ilke yerellilik yani lokalitedir. Cisimlerin sadece kendi lokalitelerindeki temas edebildikleri şeyleri etkileyebileceğini öne sürmektedir. Daha uzağa etki edebilme durumu ancak ışık hızından da öte bir şekilde ilerlemesiyle mümkün olabilmektedir ve bu da imkansızdır.
Dördüncü ve son ilke ise realizmdir. Realizme göre her cisim klasik fizik ile tanımlanabilen özelliklere sahip olabilmelidir. Young’ın çift yarık deneyinde bahsedilen ışığın hem parçacık hem de bir dalga gibi davranıyor olması (dalga parçacığı ikiliği) kuantum parçacıklarının klasik özelliği yok gibi gözükmektedir. Bu olay da realizm için büyük bir problemdir.
Paralel Evren Varlığından Söz Edilebilir Mi?
Schrödinger dalga fonksiyonunun tanımladığı bütün evrenler gerçektir. Bütün fizikçiler arasında da kabul görmüş bir denklemdir. Sözünü ettiğimiz paralel evrenler ”Gerçek fiziksel evrenler mi yoksa matematiksel ifadelerden mi ibarettir?” sorusu günümüz fizik dünyasında bile tartışma konusu olmaya devam etmektedir. Kuantum mekaniğinin paralel evrenler yorumu yani Everett Yorumu doğru kabul edilirse ve o paralel evrenler gerçek fiziksel evrenler ise sizin bu yazıyı gördüğünüzde okuma veya okumama olasılığınız bütünleşmiş/eşleşmiş olarak kabul edilmektedir.
Bu yazıyı okumaya karar verdiğiniz anda bütün olasılıklar gerçekleşmiş olmaktadır. Ve bir ölçüm sistemine tabii olursa okuma olasılığınızın var olduğu o ihtimalin barındığı evrende olduğunuz anlamına gelmektedir. Ancak bir yerlerde matematiksel ya da fiziksel düzlemde bu yazıyı okumayı seçmemiş bir “siz” de olasılıklar arasındadır. Bu olasılıklar, evrenin başlangıcından itibaren sonsuz miktarda dallanmıştır ve dallanmaya da devam etmekte olan evrenlerdir. Her bir tercih, her bir kuantum ölçümü bizlere yeni evrenlerin dallarını vermektedir. Bu şekilde olasılık gibi görünen ama aslında deterministtik olan evrenler içerisinde var olan bir geleceğe doğru ilerlediğimizi söyleyebilmekteyiz.