[Demet Bölücü (dedektörsüz) ve Gecikmiş Seçim (dedektörlü) deneylerinde kullanılacak benzer veya farklı aletlerin tamamının isimleriyle beraber gösterimi.]
Figürleri yapan: Alper Çadıroğlu
(bk. sonnot 244) (bk. Figür Kaynakları, Figür 48-51)
Kuantumda “Wheeler’ın Gecikmiş Seçim” deneyinin ne olduğuna bakalım. İlk başta Çift Yarık deneyinin sonuçlarına benzeyen “Demet Bölücü” deneyini işleyeceğiz, sonra Gecikmiş Seçim deneyine geçeceğiz. Bu iki deneyde kullanılacak benzer veya farklı aletlerin tamamı için başta figür 3a’ya bakınız. Figür 3b’de bir foton “fırlatıcı” foton parçacıklarından oluşan bir ışık demeti göndersin. Yarı geçirgen olup gelenin yarısını geçiren yarısını da yansıtan foton “bölücü”nün görevi, gelen foton parçacığını %50 ihtimalle sağdan, %50 ihtimalle de soldan yollayacak olmasıdır -yani foton parçacığı yüzde ellişer ihtimalle sağdan veya soldan gidecektir ya da gelen bir ışık demetindeki foton parçacıklarının yarısı sağdan yarısı ise soldan gidecektir-. “Yansıtıcı” da gelen ışığı -foton parçacıklarını- ekrana tam olarak yansıtır.
Sistemi çalıştırıp (figür 3b), ışık demetini aralıksız yolladığımızda, klasik fizik olarak düşünürlürse ekranda bir girişim deseninin olmayacağını düşünürdük, ama bu yanlıştır, çünkü kuantum fiziği ekranda bir girişim deseni oluşturur (3b-2c). Foton parçacıkları, Çift Yarık deneyindeki yarıklarda olduğu gibi, %50 ihtimal belirleyen bölücüye geldiğinde iki tane olasılık dalgasına ayrılır, bu dalgalar da iki yoldan birden giderek ekrana geldikleri andaki kesişimlerinin çökmesi sonucu ekranda bir girişim deseni oluşturur.
Şimdi fırlatıcıdan fotonları tek tek gönderelim (parçacıkların tek tek gönderilmesi arasındaki geçen sürenin bir önemi yok, herhangi bir süre olabilir), bu zaman da yine girişim deseni (olasılık deseni) oluşur (aynı figürler 3b-2c). Bunun sebebi yine ekrana gelen fotonun olasılık dalgasının her iki yoldan da geçmesidir. Bölücü %50 ihtimal belirliyor ama foton, olasılık dalgası hâlinde olduğu için tek yolu kabul etmiyor, her yerden gideceğim, diyor. Sonunda da ekrana doğru gelen bu iki yoldaki fotonun olasılık dalgaları girişim oluşturuyor, yani aynı fotonun olasılık dalgası hâlindeki özelliğinden dolayı, iki yolu takip etmesi sonucu girişim deseni oluşuyor. Söz konusu parçacık fiziğiyse makrodaki klasik fizik geçerli olmuyor, kuantum fiziği geçerli oluyor, bu yüzden fotonlar her defasında ayrı ayrı noktalarda beliriyor: Bu da ekrana çarpmadan önce -belirsiz olarak- herhangi bir yerde olduğunu gösteriyor, çarpma anında bu yerlerden birinde beliriyor veya o noktada çökmüş (ölçülmüş) oluyor ya da ister ekran olsun isterse başka bir ölçüm cihazında parçacık ölçülsün, parçacığın belirsizlikten sıyrılıp herhangi bir olasılıkta belirmesi durumu oluyor. Bu herhangi bir olasılıkta belirmesinin sebebi ne derseniz “tam anlamıyla tesadüftür (şanstır, rastgeleliktir)”. Bu tesadüf, bu durumun şu an ki bilimle çözülemiyor olması değildir, bu, gerçekten de tesadüftür. (Bu tesadüf konusunda kafanız karışmasın, dolanıklılık konusundaki 242. sayfaya bakın.)
Figürleri yapan: Alper Çadıroğlu
(bk. sonnot 244) (bk. Figür Kaynakları, Figür 48-51)
Şimdi Gecikmiş Seçim deneyine geçiyoruz. Figür 3c ve figür 3d’nin bize söylediği de şudur. Sistemde yukarıdaki deneydekiyle aynı malzemeler kullanılmıştır, fakat ek olarak “dedektör” (kayıt yapan bir ölçüm cihazı) yerleştirilmiştir. Dedektör ölçüm cihazı olduğundan, parçacığın yerini belirleyerek onun olasılık dalgasını yok eder. Yani ölçümden önce olasılık dalgası hâlinde bulunan parçacığın tek bir noktaya çökmesini, o noktada da parçacığın görülmesini sağlar. Dedektörün bir de açma-kapama düğmesi vardır -açma ve kapama otomatiktir, ayrıca önceden belirli bir zamana da ayarlanabilir-, açık olduğunda ölçüm yapılır, kapalı olduğunda yapılmaz. Birer tane art arda fotonları yollayalım, figür 3d’deki gibi dedektör kapalı ise girişim deseni oluşur. Fakat figür 3c’deki gibi dedektörü açarsak ne olur? O zaman girişim oluşmaz. Çünkü dedektöre kadar fotonun olasılık dalgası her iki yoldan gider, dedektöre tam ulaştığı anda -yani ölçüm gerçekleştiğinde- foton, o iki yoldan giden olasılık dalgalarının herhangi birinde -olasılık dalgası olduğu için ve iki yolda olduğundan %50 olasılıkla rastgele ikisinden birinde- parçacık olarak belirir (çöker), bu yüzden foton tam o anda parçacık olarak ya sağ yolda ya da sol yoldadır (3 yol olsaydı ∼%33 ihtimalle bir yolda belirirdi, 100 yol olsa %1 vs., izolesiz olan evrende ise bu ihtimal sonsuz veya sonsuza yakındır). Deneye geri dönelim. Eğer ölçüm gerçekleştiğinde foton parçacığı -dedektör yolundaki- dedektörün içinde belirirse -parçacık olarak- dedektörden ekrana kadar bu yolda ilerleyerek ekranda bir noktayı aydınlatır: Diğer yolda belirirse -yani bölücü ile dedektör arasındaki mesafe kadar olan karşı yol üzerindeki o noktada belirirse- yine parçacık olarak bu noktadan ekrana kadar bu diğer yolda ilerleyerek ekranda yine bir noktayı aydınlatır. Yani dedektör açık iken iki yoldan giden olasılık dalgası (veya olasılık dalgaları) yok olur, tek yoldan giden parçacığa dönüşür. Ama burada ilginç olan şudur: Geçmiş “silinir ya da budanır ya da biçimlenir ya da belirginleşir”. Foton, olasılık dalgası hâlinde olduğu için dedektöre gelmeden önce aslında her iki yoldadır, yani hem orada hem de burada olarak ilerler. Fakat tam dedektöre geldiği anda diğer yoldaki “geçmiş” yok olur (budanır, kaybolur) ve tek bir geçmiş belirginleşir. Kuantum deneylerindeki sistemlerin mesafelerini istediğiniz kadar arttıracağınızı unutmayın. Burada daha ilginç olan bir diğer kavram şudur (dikkat): Fotonun olasılık dalgaları, kapalı olan dedektör yolundan ve diğer yoldan geçtikten sonra, ekrana varmadan önce dedektör açılırsa ne olur? Ne mi olur, yine aynısı olur! Diğer yoldaki geçmiş yine silinir. Vardığımız sonuçsa, gelecek geçmişi şekillendirir, olur: (Belirsiz veya bulanık olan bir kuantum geçmişinden belirli bir) geçmişin oluşabilmesi, gelecekte olacak bir olaya bağlı, yani geçmişin belirginleşmesinin geleceğe bağlı olması söz konusudur. İstersek deneyin uzunluğunu iki galaksi arasına bile uzatabiliriz: 100 ışık yılı arası bir mesafede, 100 yıl sonra bile geçmiş şekillenebilir.
Şimdi yanlış anlaşılmasın, neyin ne olduğunun daha iyi anlaşılması bakımından şunları ifade etmek zorundayım. Demet Bölücü deneyinde yapılan gözlem (ölçüm) kuantum geçmişinin dalları budar. Gecikmiş Seçim deneyinde geriye gidip geçmişi değiştirmiyoruz [zaten böyle bir şey olamaz (?)] ama geçmişle geleceğin bağlantılı (ilişkili) olduğunu görüyoruz. Geçmişin kesinleşmesi yani kuantum pususundan kesinleşen bir geçmişin ortaya çıkması, toplam geçmişler arasından (belirsizlikten, bulanıklıktan), ölçüm (gözlem) türüne göre bir geçmişin kesinleşmesi (berraklığa kavuşması) ve (veya) belirsizliğin ölçüm yönünde belirginleşmesi durumu oluyor. Burada geçmiş değişmiyor, zaten kuantumda ölçüm yapılmadığında geçmiş diye bir şey yoktur, burada olan, ölçüm yapıldığında (ölçüm yönünde) belirsizlikten bir geçmiş çıkmasıdır, oluşmasıdır. Belirsizlikten (kuantum pususundan, sisinden) beliren bu geçmiş, mikro evrende (yani kuantumda, atom altında) olur, bu durum makro evrendeki (yani atom üstü, gözümüzle gördüğümüz evrendeki) hiçbir olayı değiştirmez veya etkilemez, sadece kuantum evreninde olur. Brian Randolph Greene (d. 1963) şunları söylemektedir: Parçacıklar “kuantum normalinde, olasılıkların bir karışımı olarak varlığını sürdürmektedir.” deneylerde yapılan “Gözlem işlemi bize pek tanıdık olmayan kuantum gerçekliğini gündelik klasik deneyimlere bağlar. Bugün yaptığımız gözlemler geçmişi yeniden değerlendirirken kuantum geçmişinin bir kolunun belirgin hâle gelmesine neden olur. O zaman, bu anlamda her ne kadar geçmişten günümüze kadar olan kuantum evrimi şimdi yaptığımız herhangi bir şeyden etkilenmiyorsa da, anlattığımız geçmiş öyküsü bugün yaptıklarımızın izlerini taşıyabilir.”. Kuantumdaki (mikro evrendeki) geçmiş anlayışıyla klasikteki (makro evrendeki) geçmiş anlayışı birbirinden farklıdır.[1]
Kaynak