Bugün umursamıyoruz ama 2 bin yıldan uzun süre insanlığın felsefe tartışmalarına yön vermiş bir konu, doğanın kesintili mi, yoksa kesintisiz mi olduğu konusu.
Örneğin Albert Einstein 1905 yılında, daha sonra kendisine Nobel fizik ödülünü kazandıracak olan meşhur foto elektrik etki makalesinde, ışığın sadece bir dalga değil aynı zamanda “foton” adı verilen parçacıklardan oluştuğunu söylemiş, bu görüşünün kabul görmesi 20 yıldan fazla zaman almıştı.
Einstein’ın “ışık parçacıkları” teorisine en şiddetli itiraz edenlerden biri, “Kuantumun babası” ünvanlı Danimarkalı fizikçi Niels Bohr’du. Einstein’ın o makalesi ise bugün “Kuantum mekaniğini kuran makale” olarak adlandırılıyor.
Işığın kesintili, yani parçacıklar halinde bir “şey” olmasını bu üstün akılların kavraması ve kabul etmesi bu kadar zor oldu anlayacağınız.
Kuantum mekaniği konusunda Niels Bohr ile Albert Einstein arasındaki tartışmalar çok meşhurdur. Bu konuda yarım bilgisi olanlar “Einstein’ın kuantum fiziğine karşı olduğunu” söylerler ama durum bu değil. Bohr, Werner Heisenberg ve Erwin Schrödinger’in kuantum dalga fonksiyonu denklemlerinden sonra “Kuantum mekaniğinin tamamlandığını” söylüyordu; yani bu konuda söyleyecek başka bir şey kalmamıştı. Einstein ise “Hayır” diyordu, “Henüz kuantum mekaniği eksik bir şey. Daha bulmamız gereken şeyler var.”
Artık herkes biliyor; Einstein’ın genel görelilik kuramıyla Heisenberg ve Schrödinger’in kuantum alan fonksiyonu denklemleri arasında uzlaşmaz bir çelişki var. Bohr bu çelişkinin de içinden kolayca çıkıveriyor, “Bir klasik fizik var bir de kuantum fiziği… Bunlar birbirinin tamamlayıcısı” diyordu. Bu “tamamlayıcılık” meselesinin herhangi bir bilimsel kanıtı yoktu; Bohr bir inanç sistemi geliştirmişti, kolaylık yaratmıştı.
Bohr’un “Kopenhag Yorumları” adı da verilen bu inanç sistemi daha onun sağlığında bir çeşit dogmaya dönüşmüştü; üstünde tartışılamıyordu bile. Daha doğrusu adınız Einstein değilse bu tartışmayı yapamıyordunuz; fizik tarihi nice parlak ismin sırf konuyu tartışmaya kalkıştı diye kariyerini kaybettiğinin örnekleriyle dolu. Ciddi bir baskı vardı.
Einstein’ın Bohr’un bu dogmalarıyla savaşma yöntemi, çeşitli düşünce deneyleri geliştirmekti. “Düşünce deneyi” tam da adının ima ettiği şeydi: Sadece düşünce düzeyinde uygulanabilir deneyler.
Einstein, kendi nesildaşı herkes gibi kuvvetli bir felsefe eğitiminden de geçmişti. Yapmak istediği felsefede “reducto ad absurdum” veya “olmayana ergi” veya “abesle iştigal” adı verilen yöntemi uygulamaktı. Yani öyle bir deney tasarlayacak ki, bu deneyde hem kuantum mekaniğinin kurallarına uyulacak hem de insan mantığının (ve kuantumun kendi mantığının) kabul etmeyeceği saçmalıkta bir durum ortaya çıkacak. Böylece kuantum mekaniğinin o konudaki savının saçmalığı sergilenecek.
Fizik bilimi denince akla gelen en temel kanunlardan biri, neden sonuç ilişkisi. Yani önce bir olay olur, sonra onun sonucu ortaya çıkar. Önce sonuç doğup sonra neden olan olay yaşanmaz.
İşte Einstein ve iki arkadaşı (Rosen ve Podolski) bu kuraldan hareketle kuantum alan fonksiyonu denkleminin var saydığı ve “süperpozisyon” adı verilen deneysel gözlem yapılana kadar aynı anda bütün olasılıkların gerçek kabul edilmesi halini test ettiler.
Bugün adına “EPR makalesi” denen ve bütün fizik bilim tarihinin hakkında en fazla atıf almış makalesi olan makaledeki deney kabaca şöyleydi:
Birbirine 180 derece ters yönde hareket ederken çarpışan iki elektron hayal edin. Klasik mekanik yasaları gereği bu iki elektron tam geldikleri yönde, tam ters istikamete hareket etmeye başlarlar. Ama çarpıştıkları için de aralarında bir ilişki başlamış olur.
Şimdi biz bu elektronlardan birini bu çarpışmadan bir süre sonra yakalayıp gözlediğimizde, doğal olarak onunla çarpışmış olan ve bizim o an nerede olduğunu bile bilmediğimiz elektronu da gözlemiş oluruz. Yani birinciye baktığımızda ikinciyi de görürüz.
Daha da fenası şu: Birinciye baktığımızda mesela elektronun “spin” adı verilen kendi etrafında dönüşüyle ilgili değerini eğer “yukarı” bulduysak, belki de evrenin öteki ucundaki diğer elektronun “aşağı” olduğunu biliriz.
Peki ama eğer kuantum alan denklemi bize elektronun biz gözledik diye o an orada ve o “spin”de olduğunu söylüyorsa, diğer ve gözlemediğimiz elektron tam tersi yönde “spin” alması gerektiğini nereden biliyor?
Bu düşünce deneyiyle Einstein ve arkadaşlarının kanıtlamak istediği şey şuydu: Hayır, elektronun da diğer kuantum parçacıkların da aslında önceden bir “durum”u var, bu durumlar biz onları gözledik diye oluşmuyor, onlar zaten varlar, gözleyince görüyoruz. Yoksa, birini gözledik diye diğerinin durumunun değişmesi neden-sonuç ilişkisi kuralını ihlal eder.
Bu tartışmalarda Einstein gibi düşünen ve meşhur kedi düşünce deneyini ortaya atmış olan Erwin Schrödinger, Einstein’ın makalesinin önemini ilk kavrayandı. Dostuna yazdığı mektupta bu duruma bir isim de koydu: “Kuantum dolanıklığı.”
Schrödinger’e göre “Kuantum, doğanın işletim sistemiydi.”
Haftaya kaldığımız yerden devam edelim; bakalım bu yılın Nobel fizik ödülünü anlatmaya ne zaman varacağız?
