Üçüncü Raund: EPR Paradoksu
Nazilerin iktidara gelmesi sonucu Einstein 1933 yılında Almanya’yı terketmek zorunda kaldı ve Amerika’ya yerleşti. Burada Einstein, çabalarını kuantum mekaniğinin bütünlüğü olan bir kuram olmadığını, yani eksiklikleri olduğunu göstermeye yoğunlaştırdı. 1935 yılında Boris Podolsky ve Nathan Rosen ile yazdığı "Fiziksel Gerçekliğin Kuantum Mekaniksel Anlatımının Tam Olduğu Kabul Edilebilir mi?" başlıklı makalesinde Einstein’ın niyeti, artık kuantum mekaniğinin yanlış olduğunu değil fakat tüm gerçeği söylemediğini göstermekti. Einstein ve arkadaşları bir fizik kuramının bütünlüğü
için ise şu kriteri kullandılar: her fiziksel gerçeklik için kuramda bir kavram varsa kuram bir bütündür. Eğer kuantum kuramının açıklamadığı ya da hiç dokunmadığı bir takım gerçekliklerin varlığını gösterebilirse kuantum kuramının eksik olduğunu göstermiş olacaktı. Böylece Bohr’un kuantum kuramının bütünlüğü olan bir kuram olduğu iddiasını çürüterek tartışmayı kazanıp konuyu da kapamış olacaktı. Einstein’ın savında anahtar konumunda olan kavram fiziksel gerçeklik kriteriydi. Einstein fiziksel gerçekliği şöyle tanımladı: Eğer bir sistemi hiçbir şekilde rahatsız etmeden o sistemle ilgili
bir fiziksel miktarın değerini kesin olarak tahmin edebiliyorsak o fiziksel miktara karşılık gelen bir fiziksel gerçeklik vardır. Bohr’un bu konuda konumu biraz daha farklıydı. Bohr fiziksel gerçekliğin var olduğunu varsayıyor ve fiziğin amacının bu gerçeklikle ilgili sırları olabildiğince ortaya çıkarmak
olduğunu söylüyordu.
Einstein, Podolsky ve Rosen şu iki alternatifi önerdiler:
(1) ya gerçeğin dalga fonksiyonu ile kuantum mekaniksel betimlenmesi eksik
(2) ya da
birbirini tamamlayıcı olan özelliklere karşılık gelen fiziksel miktarlar aynı anda gerçekliğe sahip olamazlar yani biri gerçekse diğeri gerçek olamaz. Einstein birinci alternatifi Bohr ise ikinci alternatifi savunuyordu. EPR’ın fiziksel gerçeklik kriterini kullanırsak ikinci alternatifi savunmak çok güçleşmektedir. (EPR deneyinin daha geniş bir anlatımı için Sadi Turgut’un bu sayıdaki ‘Parçacıklar Telepati Yapar mı?’ yazısına bakınız.)
EPR makalesi tartışmayı bitirmedi. Tartışma odağı daha farklı eksene kaydı: Gerçeğin doğası ve bunu açıklamada kuramın rolü. Bu tartışma günümüzde de devam etmekte ve fizik var
olduğu sürece devam edecek gibi
görünüyor.
Yusuf İpekoğlu
Kaynaklar
Honner, J., The Description of Nature, Clarendon Press Oxford 1987
Whitaker, A., Einstein Bohr and the Quantum Dilemma, Cambridge
Universty Press 1996
Ekim 2000
Bell Teoremi
Einstein, Podolsky ve Rosen'in 1935'te kuantum kuramına yaptıkları "tamamlanmamışlık" iddiası, bilimciler ve felsefeciler arasında derin tartışmalara kaynaklık etti. EPR Deneyi, denilen bu düşünce deneyinde kuantum kuramının "yerel nedensellik ilkesini" zedelediği,ayrıca özel görelilik kuramının hiçbir şeyin ışık hızından daha hızlı gidemeyeceği ilkesini çiğnediği öne sürülüyordu. Birbirine zıt yönde hareket eden iki parçacığın hareketlerinde gözlenen uyum, kuantum kuramının tahmin ettiği bu uyum,nasıl açıklanabilirdi? Bohm'a göre burada gözlemcinin henüz bilmediği "gizli değişkenler" rol oynuyordu ve deney konusundaki yetilerimiz arttıkça bu gizli değişkenler bulunacak, kuantum kuramının olasılıkçı yapısı değişecekti.
Şimdi Bell Eşitsizliği'nin nasıl çıkarıldığının bir örneğini görelim. Birbirine tam karşıt doğrultuda hareket eden zıt hareketli iki parçacık düşünelim. Sola doğru hareket edenin hareket durumunu E-ölçeri, sağa doğru hareket edeninkini de P-ölçeri gözlüyor olsun. Her ölçerde üç yön seçelim. E-ölçerindeki yönler A,B,C ve P-ölçerindeki yönler de A',B' ve C' olsun. Bu yönlerin bulunduğu düzlemler birbirine paralel ve yönler arasındaki açılar aynı 120 derece olsun. Buna göre A ve A' yönleri ve öteki yönler birbirine paralel durumda. Ölçerler öyle ayarlı ki A ile A' zıt sonuçlar kaydediyor. A yukarı hareket ya da (+) kaydediyorsa A' kesinlikle aşağı hareket ya da (-) kaydediyor. B ve B'; C ve C' için de benzer durum geçerli. Her iki doğrultuda zıt sonuçlu yanıtlar kümesi - sekiz olasılık- şöyle olabilir:
+ + +
+ + -
+ - -
- + -
- - +
+ - +
- + +
- - -
P-ölçeri(A',B',C')
- - -
- - +
- + +
+ -+
+ + -
- + -
+ - -
+ + +
Aynı anda yapılan ölçümlerde A+ ile A'+ elde edemeyiz; ancak A+ ve A' - ya da A- ve A'+ elde edebiliriz. Benzer şekilde A- ve B' - elde edemeyiz;ancak A- ve B' +(ya da A+,B'-) ölçebiliriz.
Kaynak:Bilcom
Sonuç
Kuantum kuramı, en ciddi rakibini yenmiş durumda. İçerdiği bir çok kavramı, üstüste gelme ya da yerelliğe aykırı telepati gibi, anlamakta zorlanabiliriz. Ama bunlarla beraber yaşamak zorundayız. Gizli değişken kuramları hala bir alternatif olmayı
sürdürüyorlar ama deneylerin gösterdiği gibi bunların kullanılan kuram üzerine büyük bir üstünlükleri kalmadı. Zira her ikisi de kuantumtelepatisi düşüncesini destekliyorlar. Teknolojik uygulama olarak dolanık parçacıklar önemli bir işlev üstlenebilirler. Eğer uzakta olan bir arkadaşınıza herkesten gizli olarak rastgele sayılar iletmek istiyorsanız, ikinizin birden dolanık iki parçacık üzerinde aynı ölçümü yapmanız yeterli.
Bu problem uzun zamandan beri şifreleme sistemleri kullananları meşgul etmişti. Sağlam bir şifreleme
sistemi kullanıyorsunuz ama bir şekilde bu şifreyi oluşturmak ve açmak için kullandığınız anahtarın düşmanın eline geçmiş olabileceğinden şüpheleniyorsunuz. Eskiden bu problemi çözmek için, güvendiğiniz bir adamı yeni bir anahtar ile haberleştiğiniz yere göndermeniz gerekiyordu. 1970’lerde bu sorun bazı matematiksel problemlerin çözümünün zor olduğu varsayımından hareketle çözüldü. Ancak, bilgisayar teknolojisindeki hızlı değişim, böylece önceleri uzun zaman alan problem çözümlerinin yeni teknolojiyle daha çabuk yapılabilmesi, bu yöntemlerin beklendiği gibi güvenilir olamıyabileceği
anlamına geliyor. Kuantum telepatisi bu probleme kesin cevabı
bulmuş gibi görünüyor.
Sadi Turgut
Kaynaklar
Bell, J.S. Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics, Cambridge
University Press, 1987
Akoğlu, A. "Kuantum İnternet", Bilim ve Teknik, Ağustos 2000
