Bugün adına “kuantum mekaniği” dediğimiz fizik dalının teorik temeli bundan 100 yıl kadar önce atıldı.
Hiç kuşkusuz o temelin en önemli şeyi, Avusturyalı büyük fizikçi Erwin Schrödinger ile büyük Alman fizikçi Werner Heisenberg’in neredeyse eş zamanlı (ama iki farklı matematiksel yöntem kullanarak) geliştirdikleri kuantum alan fonksiyonu denklemiydi. (Biz başından beri Schrödinger’in denklemini kullanıyoruz, çünkü onu kullanmak daha kolay. Heisenberg’in vektöryel matematiği fazla zahmetli. Ama iki denklem de aynı sonucu veriyor.)
Kuantum alan fonksiyonu denklemi ortaya çıktıktan sonra, Danimarkalı büyük fizikçi Niels Bohr’un etrafında toplanan bir grup, “Kopenhag yorumları” adı verilen bir dizi yorumlama biçimi geliştirdi ve kuantum mekaniğini tanımladı.
Bohr’a göre iki tane fizik vardı. Biri klasik fizikti; büyük nesneler bu fiziğin kanunlarına tabiydi. Diğeri ise “kuantum fiziği”ydi; atomaltı parçacıklar gibi küçük nesneler de bu fiziğin kurallarına uyuyordu. İki tür fizik birbirinin rakibi veya düşmanı değildi; aralarında çelişkiler çıksa da bunlar aslında birbirinin “tamamlayıcısı”ydı. Kuantum fiziği artık tamamlanmıştı, ona eklenecek veya bulunabilecek yeni bir şey kalmamıştı.
Albert Einstein bu görüşlere kökünden karşıydı. Ona göre doğada iki ayrı fizik kanunu olamazdı; kanun tek bir tane olmalı, büyük küçük ayrımı yapmadan evrendeki her şeyi izah edebilmeliydi. Bu kanunları henüz bulamamıştık.
Dolayısıyla “kuantum fiziği” diye bir şey yoktu, fizik vardı ve kuantum teorisi de tamamlanmış falan değildi, eksikti.
Einstein kalan ömrünü, “kuantum tamamlanmıştır” fikrini çürütmeye ve iki fiziği bir araya getirecek “büyük birleşik teori”yi aramaya adadı.
İşte Einstein’ın “kuantum tamamlanmıştır” görüşünü çürütmek amacıyla ortaya attığı düşünce deneylerinden birini geçen hafta burada aktardım. Deneyde, birbirine dik açıyla çarpan iki elektrondan söz ediliyordu. Çarpışma sonrası elektronlar tam tersi yönlere geri dönecekti ve biz kuantum teorisinin söylediğine göre bu elektronlardan birini gözleyecek olursak, ne kadar uzakta olursa olursa olsun diğerinini de gözlemiş ve kuantum teorisine göre o elektronun durumunu değiştirmiş olacaktık.
Oysa Einstein’a göre doğa buna izin vermezdi; çünkü burada gözlediğimiz bir elektronun, bizden belki onlarca ışık yılı uzaktaki bir başka elektronun durumunu değiştirmesi için, “gözlendiğini” diğer elektrona haber vermesi gerekirdi. Bu ise fizikçilerin “yerellik ilkesi” adını verdiği nedensellik ilkesine aykırı olurdu. Einstein’a göre bu bir paradoks, yani çelişkiydi ve sırf bu çelişkinin varlığı bile kuantum teorisinin eksik olduğunu göstermeye yetiyordu.
Einstein’ın Rosen ve Podolsky adlı iki fizikçiyle birlikte yazdığı ve fizikte “EPR makalesi” veya “EPR paradoksu” olarak bilinen bu makale, bütün fizik biliminin belki en çok atıf yapılan makalesi.
Bu kadar çok atıf yapılmasının sebebi ise John Bell adlı bir başka fizikçinin 1964’te yazıp çok kenarda köşede bir dergide yayınladığı, o yüzden de uzun süre kimsenin farkına bile varmadığı artık çok ünlü makalesi.
Fizik kariyerinin önemli bölümünü deneysel fizikçi olarak CERN benzeri araştırma merkezlerinde geçiren Bell, neredeyse dahiyane denebilecek bir yöntemle, “EPR paradoksu”nu laboratuvarda denemenin bir yolunu öneriyordu makalesinde.
Bell için için Einstein’ın haklı çıkmasını ve kuantum mekaniğinin yanlışlanmasını umuyordu. Makalesi neredeyse sırf bunun için yazılmıştı.
Bell’in makalesini yayınlamasından 8 yıl sonra önerdiği deney yapıldı. Deneyin sonunda hep birlikte gördük ki, Einstein haksızdır; iki elektron aralarında ne kadar mesafe olursa olsun birbirleriyle adeta haberleşmektedir. Eğer haberleşiyorlarsa bunu ışık hızından yüksek hızlarda yapmaları, yani bir anlamda zamanda geriye giderek yapmaları gerekeceği için de “yerellik ilkesi”ne, yani neden-sonuç ilişkisine tabi olmuyor, ikinci elektron açısından düşünecek olursak o elektron nedenden önce sonucu yaratıyor demekti.
Bu tuhaf, insan aklını, kavrayışını, mantığını sarsan olaya, Einstein gerçek olamayacağını varsayarak “Uzaktan tuhaf etki” adını vermişti. Dostu Erwin Schrödinger de onun gibi düşünüyordu, o bu olaya İngilizce “entanglement” adını verdi, yani “dolanıklık.” İki parçacık bir biçimde birlerine “dolanık”tı yani.
John Bell, fizikte ve insan düşüncesinde büyük bir devrim yapmıştı. Bu, öylesine büyük bir şeydi ki, insanlığın bu devrimi kavraması ve içselleştirmesi epey zaman aldı, daha hala tam olarak içselleştirildiğini söylemek zor aslında.
Bu büyük devrimden şimdilik ortaya “kuantum enformasyon teorisi” adlı yeni ve büyük bir teori ile bir de kuantum şifreleme adı verilen yeni bir teknoloji çıktı.
Daha işin çok başındayız anlayacağınız. Elimizdeki bilim ve teknoloji şimdilik bu büyük devrimi, nedensellik ilkesinin çalışmadığı atom altı dünyayı tam olarak keşfetmemize yetmiyor.
Ama ok yaydan çıktı bir kere ve insanlığı gelecekte çok yeni, devasa bir evren bekliyor.
