İnsanların bazı çağlarında kendilerine oldukça derin sorular sorup yanıt bulmaya çalıştıkları bir dönemin olduğunu düşünüyorum. Bana bu sözleri yazdıran 40 yaş sendromum değil; tersine bahsettiğim okul öncesi çağı. 5-6 yaşındayken yatağımdan yıldızlara saatlerce bakıp, içlerinden birinin sabaha dombili göbeğimi düzleştirmesini dilemenin yanında orada bir yerde hayat olup olmadığını düşünürdüm. Tanrı’nın her yerde olduğunu öğrendiğimden beri fakat örneğin ortada bir eşya varsa demek ki o eşyanın kapladığı alanda Tanrı yok demenin yanında Tanrı’nın şekliyle oynayabileceğimi sanırdım. Yanımda duran çalar saatin gözlerim sımsıkı kapalıyken hâlâ orada olup olmadığını -tabi ki tüm duyu organlarımı kullanmak yasakken- nasıl test edeceğimi bulmaya çalışırdım.
Sonra okul başladı. Öğrenilecek tonlarca şey vardı; Sırpsındığı Savaşı, Harran Ovası, bağlaç olan de’nin ayrı yazılışı, 1’den 360’a kadar sayıların kotanjantı… Evrenin sırlarını düşünmeyi geride bıraktım.
Kuantum fiziğiyle ilgili, 22 Temmuz’da Quanta Magazine’de çıkan ve çok ses getiren bir makale beni bu saf ve bilge dönemime geri götürdü. Kuantum fiziğinin klasik dünyamızın kurallarından bambaşka çalıştığını kabullenmeyip, kuantumdan klasiğe hangi noktada geçiş yaptığımızın sırrını açığa çıkarmaya çalışan Kuantum Darwinizm geçtiğimiz ay üç ayrı ülkede testleri geçmişti. Kuantum Darwinizm her şeyin temelinde kuantum fiziği kurallarına tabi olan atomlar olmasına rağmen neden günlük dünyamızda kuantum garipliklerini görmediğimize dair 1980’lerde ortaya atılan bir çözümdü.
Önce kuantumu ve Darwinizm’i hatırlatıp sonra Polonyalı Dr. Wojciech Zurek’in dahiyane bir şekilde bu ikisini nasıl bir araya getirdiğine bakalım.
Bir araba saatte 100 km hızla sola gidiyorsa, o arabayı her an, hangi pozisyonda göreceğimiz kesindir, nesneldir. Fakat kuantum dünyasında yani atom ve daha temel parçacıklarda durum bir ihtimaller çorbasına dönüşür. Bir elektronun nerede olduğunu ihtimallerle tahmin edebiliriz. Kuantum fiziğinde bu özelliğe süper pozisyon diyoruz. Bu ihtimaller ancak bu kuantum durumu, çevresiyle etkileşime girdiğinde ve gözlendiğinde kesin ve tek bir duruma çöker (dekoherans-eşevresizlik).
Gözlemden önce, bu süper pozisyonlar iki dalganın birbiriyle girişmesi gibi (iki dalganın tepe noktası birleşince iyice yüksek, bir tepe bir çukur noktası birleşince sıfırlanması gibi) yüksek ve alçak ihtimaller oluşturur. Ama gözlemi yaptığınız anda artık bu süper pozisyonu göremezsiniz. Daha iyi anlaşılması için ‘çift yarık deneyi’nin videosunu benim gibi 150 kez izleyebilirsiniz. Kuantum fiziğinin temelidir bu deney. Parçacıkların nerede olabileceğini açıklayan dalga fonksiyonunu yazarak bu alana en büyük katkıyı yapan Schrödinger, bir kedinin, içinde bulunduğu kutu açılana kadar, aynı anda hem ölü hem diri olmasına çıldırmış; kuantum fiziğini kabul etmemiştir.
Bir de kuantum fiziğinde dolaşıklık denen bir olay vardır ki Einstein tarafından “uzaktan ürkütücü eylem” olarak adlandırılmıştır. İki parçacık birbiriyle aynı ortamda etkileşime girdiğinde her ikisi de süper pozisyondadır; fakat birinin gözlemi yapıldığında diğeri milyarlarca kilometre uzağa gitmiş olsa bile ışık hızından hızlı bir şekilde (Einstein’ı delirtir) gözlemi yapılanın zıt pozisyonunu alır. Sezgilerinize hitap etmesi açısından şöyle bir benzetme bulunuyor. Gözlem yapana kadar elinizdeki eldivenin sağ mı sol mu olduğunu bilmiyorsunuzdur, fakat elinizdekine bakınca uzaktakinin hangi eldiven olduğunu anında anlayabilirsiniz.
Şimdi artık kuantum fiziğini ve meşhur olaylarını; süper pozisyonu, dekoheransı ve dolaşıklığı anladınız. Bir ara bana anlatırsanız çok sevinirim.
Darwinizme gelince, doğal seçilim mekanizmasıyla çevresine en uyumlu olanın neslinin süreceğini söyler - survival of the fittest. Var olmanın anahtarı hayatta kalmayı başarıp aynı zamanda çok sayıda kopyanı üretmektir. Kuantum fiziğinden sonra kolay geldi değil mi?
Artık ilk kez 2009’da önerilen Kuantum Darwinizme gelebiliriz. Ben bakmasam da var olan çalar saatimin varlığını açıklıyorum sevgili 5 yaşındaki Selin. Hoş o günlerde kuantum kelimesini duysam bile anlamazdım ama bilimin en büyük sorununa istemeden parmak basmışım. Şimdi beyinlerimizi, eğer kaldıysa, yakıyoruz.
Unutmayın biz hepimiz foton (ışık) ortamında yaşıyoruz. Foton bu sayfadan gözünüze sekiyor siz bu satırları okuyorsunuz. Şimdi yavaşça gülümseyin çünkü foton sizden sekiyor ve bu satırları okurken yüzünüzü buruşturduğunuzu herkes görüyor. Foton ortamı iletişimimizi dolaylı yönden sağlıyor, fotonlar bilgiyi taşıyor. Retinamızda, baktığımız nesnenin bir replikası oluşuyor. Klasik fiziğin en önemli özelliği nesnelliği, herkesin o şeyin ne olduğunda hemfikir olması. (Darwinizm ne derdi, bir şeyden ne kadar çok kopyan –yavru- varsa hayatta kalırsın.) Bunun için kural herkeste aynı replika oluşması.
Çevrenin de birçok atomdan oluştuğu aşikâr. Çevrede yalnızca fotonlar yok ki her tür hava molekülleri, protonlar, elektronlar var. Gözlemlemeye çalıştığımız kuantum durumda olan atom -buna Atom 1 diyelim- çevredeki diğer bu kuantum olan atomlarla etkileşime girdiği an onlarla dolaşıklığa giriyor. (Dolaşıklık ne derdi, biri hakkında bir bilgin varsa otomatik olarak anında diğeri hakkında bilgin olur.) Bu dolaşıklık bizim bilgi kaynağımız.
Peki birçok gözlemci olmalı dedik. Benim gözüme Atom 1 ile dolaşık başka fotonlar çarpıyor, sizin gözünüze başka, diğer gözlemcilerin başka fakat hepimize gelen bilginin aynı olması gerekiyor. Atom 1’in hangi kuantum durumu dolaşıklıkla daha çok kopyasını (bilgisini) bırakarak var olmaya devam etmişse o durum konsensüs yaratıyor. Hayatta kalmak kolay değil çünkü çevrede çok sayıda başka atom var, hepsi ile dolaşıklığa girecek. Kazanan kuantum durumu ‘sıfır’ ya da ‘bir’ oluyor. Hem sıfır hem bir olma durumu (süperpozisyon) olmuyor. Hem sıfır hem bir olma pozisyonu çevredeki diğer kuantum durumlarıyla etkileşime girince hayatta kalamıyor çünkü bu çok fazla enerji gerektiriyor. (dekoherans) Bu yüzden biz net bir şekilde ya sıfır ya bir görüyoruz. Kuantumdan klasikleşmeye giden yol bu.
Lütfen yanlış anlaşma olmasın. Bu kopya çevredeki atomlara yapılıyor. İlla onu gözlemleyecek bir insan gerekmiyor. Replikalar gözlemlediğimizde hazır bir şekilde bizi orda bekliyor oluyor. Canlılık yokken de klasik madde vardı. Çevre olması yeterli.
Konunun anlaşılabilmesi için bir örnek şart. Bir metrenin milyonda biri uzunluktaki toz parçası bir ortama bırakılıyor ve saniyenin milyonda biri süre kadar ışığa maruz bırakılıyor. Lokasyonu 100 milyon adet fotona kopyalanıyor. İşte bu kopya çokluğu önemli. 1o gözlemci o çevredeki ayrı ayrı fotonlardan bilgi alacak ve tozun lokasyonunu aynı yerde belirleyecek çünkü en çok aynı replikayı bırakan bir kazanan lokasyon kuantum durumu var ve artık o klasikleşti.
Bilim insanları şimdi öyle bir çevre yarattı ki içinde yalnızca örneğin 3,5 veya 10 atom bulunuyor. Atom 1’in bu az sayıdaki atomla dolaşıklığa girip replikasını bırakmasını ve en çok replika yaratan durumun kazandığını belirliyorlar. Whoa! Deneysel bilimin geldiği yere bakın.
Bu yazı da evrenin sırlarının dibi olmadıysa dükkanı kapatıyorum.
