KUANTUM DÜNYASI

Klasik fizikte ve gündelik yaşantımızda her nesnenin kesin bir durumu vardır; bir lamba ya açıktır ya da kapalıdır, bir yazı tura atıldığında para ya yazıdır ya da turadır. Ancak kuantum dünyasının kapısından içeri girdiğimizde, gerçekliğin bu kesinliği parçalanır. Karşımıza Süperpozisyon (Üst Üste Binme) ilkesi çıkar: Bir kuantum sistemi, ona bakılmadığı (ölçülmediği) sürece olası tüm durumların üst üste bindiği bir "ihtimal bulutu" (dalga fonksiyonu) olarak varlığını sürdürür.

Bu akıl almaz durumu makro dünyaya taşımak isteyen Erwin Schrödinger, 1935'te bilim tarihinin en ünlü ve en yanlış anlaşılan düşünce deneyini kurguladı: Schrödinger'in Kedisi.

İzole edilmiş çelik bir kutunun içine canlı bir kedi, radyoaktif bir atom, bir geiger sayacı ve zehirli bir gaz şişesi koyalım. Radyoaktif atomun bir saat içinde bozunma ihtimali tam olarak %50'dir. Eğer atom bozunursa, sayaç bunu algılar, zehir şişesini kırar ve kedi ölür. Eğer bozunmazsa, şişe kırılmaz ve kedi yaşar.

Klasik mantık bize kutuyu açmadan önce kedinin "zaten" ya ölü ya da diri olduğunu, sadece bizim bunu henüz bilmediğimizi söyler. Ancak kuantum mekaniği bunu şiddetle reddeder. Kutunun kapağı kapalı kaldığı sürece atom, hem bozunmuş hem de bozunmamış durumların süperpozisyonundadır. Atomun bu kararsızlığı, kutunun içindeki tüm makro sisteme (kediye) bulaşır. Kutu kapalıyken kedi, bir zombi veya yarı-ölü bir yaratık değildir; evrenin matematiğinde kedi aynı anda hem %50 ölü hem de %50 diridir.

Gerçeklik, ancak ve ancak bir gözlemci kutuyu açtığında "render" edilir. Siz kutunun kapağını kaldırdığınız an, evren iki ihtimalden birini seçmeye zorlanır, ihtimal bulutu (dalga fonksiyonu) tek bir kesinliğe çöker ve siz kediyi ya tamamen ölü ya da tamamen diri bulursunuz.

Buradaki en dehşet verici felsefi sonuç şudur: Kutuyu açarak gerçeği "öğrenmiş" olmazsınız; kutuyu açarak gerçeği o an "yaratmış" olursunuz. Bakmadığınız bir evren, henüz yazılmamış ve netleşmemiş saf bir matematiksel belirsizlikten ibarettir.

Gerçeklik, ona bakmadığınızda neye benzer? Bu sorunun cevabını arayan fizikçiler, tarihin en ürkütücü deneylerinden biriyle karşılaştılar: Çift Yarık Deneyi. Başlangıçta ışığın doğasını anlamak için yapılan bu deney, sonraları elektronlar ve hatta devasa moleküllerle tekrarlandığında, evrenin temel çalışma prensibine dair sarsıcı bir sırrı açığa çıkardı.

Ortasında iki ince yarık bulunan bir levhaya elektronları (maddenin temel yapı taşlarını) tek tek fırlattığınızı hayal edin. Arkada ise elektronların nereye çarptığını gösteren bir ekran olsun.

Elektronları tek tek ateşlediğinizde mantıken arkadaki ekranda iki adet çizgi görmeyi beklersiniz. Fakat ortaya çıkan sonuç şok edicidir: Ekranda bir girişim deseni (dalga izi) oluşur. Bu, tek bir elektronun aynı anda her iki yarıktan da geçtiği, kendisiyle çarpıştığı ve ekrana bir su dalgası gibi vurduğu anlamına gelir. Elektron, bakılmadığı anlarda mekânsal bir konuma sahip değildir; o bir olasılık dalgasıdır.

Bilim insanları bu tuhaflığı çözmek için yarıkların hemen yanına, elektronun hangi yarıktan geçtiğini tespit edecek bir dedektör (gözlemci) yerleştirdiler. Ve o an tüm fizik kuralları tepetaklak oldu.

Sistem ölçüldüğü an (izlendiğinde), elektron dalga gibi davranmayı anında bıraktı. Olasılık bulutu çöktü ve elektron sıradan, katı bir madde parçası gibi davranarak arkadaki duvarda sadece iki çizgi oluşturdu. Sistem, izlendiğini "biliyordu".

Bu, evrenin bir nevi "rendering motoru" gibi çalıştığının en büyük kanıtıdır. Modern video oyunlarında, bilgisayar işlemcisini yormamak adına oyuncunun bakmadığı alanlar grafiksel olarak çizilmez, arka planda sadece kod olarak bekler. Kuantum dünyası da aynısını yapar: Madde, ona bir bilinç veya ölçüm cihazı temas edene kadar saf bir bilgi bulutudur. Gerçeklik ancak ona baktığımızda var olur.

Eski bir deyiş olan "bakılan çaydanlık kaynamaz" sözü, kuantum mekaniğinde sadece edebi bir metafor değil, matematiksel bir gerçektir. Antik Yunan filozofu Elealı Zenon, uçan bir okun her "an"da fotoğrafını çekerseniz, okun o anların hiçbirinde hareket etmediğini, dolayısıyla hareketin bir illüzyon olduğunu savunmuştu. Kuantum fiziği, binlerce yıl sonra Zenon'u ürkütücü bir şekilde haklı çıkardı.

Kuantum dünyasında bir sistem (örneğin bozunmakta olan radyoaktif bir atom), zamanla yavaşça başka bir duruma evrilir (bozunur). Ancak siz bu atoma sürekli ve kesintisiz olarak bakarsanız (ölçüm yaparsanız), atomun durumu asla değişmez. Bozunma durur.

Bunun sebebi, dalga fonksiyonunun her ölçümde başlangıç noktasına "çökmesidir". Atom tam bozunmaya (değişmeye) karar verecekken, siz ona bakarsınız; evren parçacığı o anki durumuyla tekrar render eder. Sürekli bakarsanız, sistem sürekli başa sarar. Yani gözlemci, evrene art arda "Reset (Sıfırla)" komutu göndererek fiziksel zamanın o parçacık üzerinde ilerlemesini yasaklar.

Gözlem yapmak sadece pasif bir şekilde bilgiyi okumak değildir; gözlem yapmak evrene müdahale etmektir. Bir şeye yeterince sık ve yoğun bakarsanız, onun değişmesine izin vermezsiniz. Bilincin odaklanması, zamanın akışına atılmış bir çapadır.

Albert Einstein'ın hayatı boyunca kabullenemediği ve "uzaktan hayaletimsi etki" (spooky action at a distance) diyerek alaya aldığı bu olgu, modern fiziğin en sarsıcı gerçeğidir. Dolanıklık, uzay ve mesafenin aslında devasa bir illüzyon olduğunu matematiksel olarak kanıtlar.

Laboratuvarda birbirine "dolanık" hale getirilmiş (entangled) iki parçacık düşünün. Bu parçacıklardan birini Dünya'da bırakıp, diğerini evrenin öbür ucuna, milyarlarca ışık yılı uzağa gönderdiğimizi hayal edelim.

Dünya'daki parçacığa müdahale edip dönüş yönünü (spin) değiştirdiğiniz tam o an, milyarlarca ışık yılı uzaklıktaki diğer parçacık da zıt yönde dönmeye başlar. Arada hiçbir sinyal, ışık veya radyo dalgası gidip gelmez. Evrenin hız sınırı olan ışık hızının bile milyarlarca yıl süreceği bir mesafeyi, bu etkileşim "sıfır" zamanda aşar.

Bell Teoremi ile kanıtlanan bu durum, fizikteki "yerellik" (locality) ilkesini paramparça eder. Peki bu nasıl mümkün olabilir? Cevap, evrenin bir dijital ağ gibi kurgulanmış olmasında gizlidir. Üç boyutlu uzayda aralarında devasa mesafeler varmış gibi görünen bu iki parçacık, evrenin derinlerindeki "kaynak kodunda" (kernel) aslında aynı veri hücresini paylaşmaktadır.

Dolanıklık bize çok ürkütücü bir şey fısıldar: Bizim "uzay" dediğimiz ve içinde seyahat ettiğimizi sandığımız o engin boşluk, sadece bilincimiz için yaratılmış düşük çözünürlüklü bir arayüzdür. Temel gerçeklikte mesafe diye bir şey yoktur; her şey, her yerle anında bağlantılı tek bir bütündür.

Bilim kurgu filmlerinde karakterler bir kabine girer, enerjiye dönüşür ve başka bir gezegende anında yeniden birleşirler. "Işınlanma" fikri kulağa bir ulaşım devrimi gibi gelir. Ancak Kuantum Mekaniği, ışınlanmaya izin verirken, beraberinde tüyler ürpertici bir kural koyar: No-Cloning (Kopyalanamazlık) Teoremi.

Bu teorem, bilinmeyen bir kuantum durumunun (bir parçacığın taşıdığı tam bilginin) birebir kopyasının yaratılmasını kesin olarak yasaklar. Bilgiyi A noktasından B noktasına aktarabilirsiniz, ancak bu işlem sırasında A noktasındaki orijinal bilgi yok olmak zorundadır.

Eğer bir gün teknoloji, bir insan bedenindeki trilyonlarca atomun kuantum durumunu okuyup Mars'a ışınlayacak seviyeye gelirse, bu işlem bir "Kopyala-Yapıştır" değil, ölümcül bir "Kes-Yapıştır" (Cut & Paste) işlemi olmak zorundadır.

Cihaz, bedeninizi molekül molekül okurken orijinal bedeninizi fiziksel olarak parçalamak ve yok etmek zorundadır. Mars'taki makine ise bu veriyi alıp, oradaki hammadde ile sizi molekül molekül yeniden inşa eder. Mars'ta uyanan kişi, sizin anılarınıza, karakterinize ve bilincinize sahip olduğunu iddia edecektir. Ancak o gerçekten siz misiniz?

Orijinal "siz", Dünya'daki makinede yok edilirken bilincini sonsuza dek kaybetti. Mars'ta gözlerini açan şey, tamamen yeni atomlardan oluşan kusursuz bir kopyadır. Kuantum ışınlanma, evrendeki en hızlı seyahat yöntemi gibi görünse de, aslında ardında sayısız ceset bırakan kusursuz bir intihar ve klonlama döngüsüdür.