hourSON DAKİKA
left-arrowright-arrow
weather
İstanbul
down-arrowup-arrow
    Esra Öz Esra Öz

    Kuantum fiziğiyle evrene mesaj gönderebilir miyiz?

    03.08.2017 Perşembe | 15:43Son Güncelleme:

    Bilim dünyası aslında toplumda oluşan ön yargı gibi sıkıcı değil. Aksine camiada öyle renkli ve başarılı bilim insanları var ki, laboratuvarda çalışmalar yapıp, soruların peşinde koşmak eğlenceye dönüşüyor. Sizi 30 yıldır denenen ve sonuç alınamayan “ışığın gürültüsü" ölçümünü başararak literatüre geçen İngiltere Cambridge Üniversite’sinden Prof. Dr. Mete Atatüre ile tanıştıracağım.

    Haberin Devamıadv-arrow
    Haberin Devamıadv-arrow

    Kuantum fiziği üzerine çalışan Atatüre, medyada sık sık karşımıza çıkan kuantum fiziği meselelerinin gerçek yüzünü anlattı. Evrene gönderilen mesajlardan neden yanıt gelmediğine açıklık getirdi. Son dönemlerde konuşulan ışınlanma olaylarının mümkün olup olmayacağını açıkladı. Keyifli sohbetimize başlıyoruz.

    Kuantum fiziği nedir? Kuantum fiziği denildiğinde en sade şekliyle ne anlamalıyız?

    Kuantum sözcük anlamı olarak ‘sayılabilir, nicelenebilir’ demek. Latince “Ne kadar çok, ne kadar büyük?” söyleminden türemiş. Kuantum fiziği 20. yüzyılın başında, tam da “fizik doğada açıklanacak her şeyi açıkladı, bundan sonra büyük keşifler olmayacak” deniyorken, fizikle açıklanamayan Kara Cisim Işınımı dediğimiz bir doğa olayı ile başlar. Bu olay öyle uçuk bir şey değil aslında, bakır bir teli ısıttığınızda ortaya çıkan ısı ve ışımanın rengi güzel bir örnek. Hatta bu olay için teoriyle pratiğin birbirinden bu kadar zıt yönlere ayrıştığı Morötesi Felaketi (ultraviolet catastrophe) denir. Ne olduğunu açıklayabilmek, daha doğrusu matematiğini tutturabilmek için 1900’de Planck, enerjinin sayılabilir parçacıklardan oluştuğunu varsaymak gerektiğini gösterdi.

    Haberin Devamıadv-arrow
    Haberin Devamıadv-arrow

    1905’te de Einstein, aynı parçacık kavramını ışığa uyarlayarak o dönemin bir başka açıklanamayan olayını, fotoelektrik etkiyi açıklayabildi ki aldığı Nobel Ödülü bu konu içindir. Böylece kuantum fiziği başlamış oldu. Klasik fizikle temelde en ters düştüğü kavram da aslında bu; enerjinin herhangi bir değere sahip olabilmesi yerine sadece belli aralıklarda değerlere sahip olabilmesi. Örneğin, istediğiniz hızda koşamadığınızı, sadece belli hızlarda koşmanızın mümkün olduğunu düşünün, ne kadar alışagelmediğimiz bir kavram değil mi? Yine maddenin aynı zamanda dalga, ışığın da aynı zamanda parçacık olması gibi. İşte günlük yaşantımızda yer alan nesneler ve olayların çoğunu klasik fizikle anlatabilirken, aslında her nesnenin atomlardan her ışığın da fotonlardan oluştuğunu biliyoruz. Yani bildiğimiz alışık olduğumuz klasik fizik kanunları için daha güçlü ve kapsamlı olan kuantum fiziğinin basite indirgenmiş hali diyebiliriz.

    Algımıza ters gelen pek çok örneği var. Geçenlerde haberlere de çıktı, kuantum ışınlanma ne demek?

    Bilimkurgunun bilime ışık tuttuğu güzel örneklerden biri bence. Işınlanma, en bilindik tanımıyla bir nesnenin bir yerden başka bir yere aradaki uzaklıktan bağımsız, bir anda gitmesi demek. Pek çok kitap ve filme konu olmuşsa da bunun klasik fizik kanunları içinde olması mümkün görünmüyor. Ancak, klasik fiziğin aksine kuantum fiziğinin izin verdiği bir kavram var; dolanıklık kavramı. Işınlanmayı anlayabilmek için önce, “Kuantum dolanıklık nedir?” onu anlamamız gerek.

    Haberin Devamıadv-arrow
    Haberin Devamıadv-arrow

    İki nesne arasında kuantum fiziksel bir ilinti yaratılabilirse, aralarındaki uzaklıktan bağımsız şekilde bu kuantum ilintisini sonucu olarak bir nesnede yapacağınız ölçümler diğer nesnenin ölçüm sonuçlarını etkiler. Yani, kuantum dolanıklık taşıyan nesnelerden birini belli bir şekilde ölçerek uzaktaki diğer nesnenin özelliklerini belirleyebilirsiniz. Nesnelerin hangi özelliklerini ölçeceğinize, hatta o özelliği nasıl ölçeceğinize bile sonradan karar verebilirsiniz. Einstein’ın alışageldiğimiz ve doğru varsaydığımız yerel gerçekliği ihlal ettiği gerekçesiyle “spooky action at a distance” yani “uzakta tüyler ürpertici eylem” dediği ve ölene kadar da barışamadığı bir kavram.

    Haberin Devamıadv-arrow
    Haberin Devamıadv-arrow

    Örneklendirerek anlatmak mümkün mü bu özellikleri ya da ölçümleri?

    Aslında prensipte örneklendirememem gerekiyor, çünkü alıştığımız klasik dünyadan örnekleri, zaten kuantum fiziğine aykırı olacak. Bu konuda çalışan insanların çilesi bu ne yazık ki! Ancak, bir deneyeyim.
    Önce klasik ilintiye örnek olarak iki top var diyelim, biri kırmızı diğeri mavi. Bu iki topu birbirinden uzaklaştırdığınızda, bir topun rengine baktığınızda diğerinin rengini öğrenebiliyorsunuz. En basitinden ilinti size ölçüm yapmadan, bilme şansını veriyor. Ancak, ölçebileceğiniz şeyin renk, sonuçlarının da sadece mavi ya da kırmız olacağını biliyorsunuz, çünkü her bir topun rengi kendi değişmez gerçekliği.

    Kuantum ilintisi dediğimizde işin içine belirsizlik (indeterminism) kavramı giriyor. Kuantum fiziğine göre biz ölçüm yapana kadar topların renkleri belli değil, her birini bir renk cümbüşü gibi düşünün. Ölçüm yaptığımız an bu renk cümbüşü yerini tek bir renge bırakacak ve o top artık o bir renk olacak. Bu iki topun mavi, kırmızı gibi hangi renk olduklarını bilemesek de, renk paleti üzerinde birbirlerinden ne kadar uzak olacaklarını bilelim sadece, ilintimiz bu olsun. Yani biri maviyse diğeri kırmızı olsun, ama biri siyahsa diğeri beyaz, biri yeşilse diğeri mor olsun gibi. Işınlanma tam da bu özellikten yararlanıyor iste. Bu ilintiyi kullanarak bir yerde yapılan bir ölçüm bir anda başka bir yerdeki topun rengini belirliyor. Böylece bir yerden başka bir yere anında bilgi aktarımı olmuş oluyor, buna kuantum ışınlanma diyoruz. Topları önceden hazırlayıp bu iki yerde saklamanız gerekiyor kuantum ilintilerini kaybetmeden.

    Haberin Devamıadv-arrow
    Haberin Devamıadv-arrow

    Kuantum fiziğiyle evrene mesaj gönderebilir miyiz

     

    Peki gerçekte nasıl gözlemlenebiliyor kuantum dolanıklık, renkli topların yerini neler alıyor laboratuvarlarda?

    En çok üzerinde çalışılmış olanı fotonlar, yani ışığın parçacık hali. İlintilendirilmiş foton çiftlerinin birbirlerinden uzakta da ilintilerini koruduklarını göstererek başlamıştı bu konunun deneysel gözlemi, geçenlerde gerçekleştirilen deneylerde uydudan yere foton çiftleri gönderildi hatta. Bunun yanında birbirinden uzak atomlar, iyonlar ve hatta benim ekibimin de gösterdiği gibi yarı iletken sistemler arasında da kuantum dolanıklık yaratabiliyoruz. Hatta bu konuda dünya rekoru bizde, en seri ya da en yüksek devirde çalışan kuantum dolanık sistemler yaratmayı başardık ekip olarak.

    Kuantum fiziği hakkında konuşmak için ne eğitimi almak gerekir?

    Bu cevabım pek popüler olmayacak bence, ama bunun en kısa cevabı matematikte yatıyor. Yani kuantum fiziğinin biraz önce bahsettiğim değişik olgularını anlamak, onlara hakim olmak aslında zor. Hatta ünlü fizikçi Richard Feynman’ın bir sözü var, “Rahatça söyleyebilirim ki aslında kuantum fiziğini kimse anlamıyor” diye!

    Kuantum fiziğinin, karmaşık kavramlardan kurulu ama gerçekten büyüleyici derecede zarif ve güçlü bir matematiksel yapısı var. Matematiksel yapısını anlamak, dalga-parçacık ikiliği, süperpozisyon olgusu, belirsizlik prensibi gibi birçok algısı zor kavramın nasıl olabildiğini ve bir arada çalıştığını çok daha anlaşılır hale getiriyor. Yani eğer mümkünse alaylı değil mektepli olmak gerekiyor biraz, ama tabii herkes fizik öğretimi almıyor. Kuantum fiziğini matematiksel temellere dayandırmadan, salt ana teması ve genel kavramları üzerine yoğunlaşarak da belli bir derinlikte kavrayabiliriz. Fizik eğitimi almamış, ama merak eden birçok insanın kuantum fiziği hakkında bilgilenmesinin büyük yararı var. Bilim hakkında zaten daha yaygın bir farkındalığa ihtiyacımız var, kuantum fiziği de bunun bir parçası.

    Kuantumda düşüncenin enerji akışı var mıdır? Varsa bunu kullanabilir miyiz? Kuantum fiziği ile evrene enerji göndermek mümkün mü?

    Daha önce de duymuştum bunu. Önce “enerji akışı” sözüne bakmamız gerek. Enerji ya maddelerin (atom, kitap, vb.) ya da alanların (manyetik, ışık, vb.) sahip olduğu ya da taşıdığı ölçülebilir bir şeydir. Nesneler arası etkileşimi alanlar sağlar, bu manyetik alan olabilir, kütle çekimsel alan olabilir, bu etkileşime karşılık gelen bir enerji vardır. Bir yerden bir yere enerji göndermenin en güzel örneği bütün dünyayı saran fiberoptik kablolarla gönderdiğimiz lazer ışığı, yani bu öyle mistik bir şey değil. Bu kuantum fiziğinde de, klasik fizikte de geçerli. Ancak, düşüncenin enerji akımı dendiğinde kastedilenin böyle bir şey olmadığını biliyorum. Gerçi nasıl bir şey olduğunu da söyleyemiyorum, çünkü ben doğa kanunları çerçevesinde tanımlanmış bir “düşüncenin enerji akışı” kavramından haberdar değilim.

    Bilim açık görüşlüdür, her bilimsel kuram yenileriyle değiştirilebilir, ama bunu yapılabilmesi için de veri, kanıt ve hatta bilimsel kanunlarla tutarlılık aranır. Bilimsel yöntemlerle geliştirilen kavramlar ve kuramlar dışında kalan yaklaşımlarda bilimsel terimlerin kullanılması yanıltıcı olur, itibar etmemek gerek. Eğer bilim insanları ve hatta toplum buna izin verirse, günlük hayatımızda bilimsel yaklaşım azalır, avuçlarından çıkan enerjiyle bel fıtığı ve ülser tedavi eden insanlar artar.

    Kuantum fiziği psikoloji ile ilgili konularda çok fazla dillendiriliyor. Psikoloji ile gerçekten bilimsel olarak bir ilişkisi var mı?

    Hayır, doğa bilimleri çerçevesinde bir bağ yok. Tarihte pek çok kez tanık olduğumuz disiplinler arası benzerlik yakalama analoji kurmak hevesi tabii ki var, örneğin sosyolojiye istatistiksel matematik ile sayısal yaklaşımın girmesi, bu yaklaşımın bazı kilit noktaları kaçırması yüzünden de 20. Yüzyılın ikinci yarısı içinde kullanışının azalması gibi. Benzer şekilde kuantum fiziği öncesi fizik kanunlarının determinist hali de felsefeye taşınmıştı. Kuantum fiziğinin belirsizlik önergeleri ile birlikte hem felsefede hem psikolojide benzer yansımalar görmek tabii ki kaçınılmazdı. Bu doğru oldukları anlamana gelmez tabii, ama neden olduklarını anlamamız için diyorum.

    Bu yapboz hali bilim, sanat ve felsefenin doğasında zaten vardır. Merakın güdülemesiyle deneyerek, yanılarak ve düzelterek ileri gider felsefe, sosyoloji, psikoloji, fizik, kimya, vb. O yüzden bir süre bu olacaktır, oluyor da. Kuantum fiziği kavramlarının köksüz analojilerde kullanılmasına bir fizikçi olarak kızsam da, olmamasını beklemek de bir o kadar naif olur sanırım.

    Neden her konu kuantuma bağlanıyor?

    Aslında her şeyin temelinde kuantum var zaten, yani klasik fizik kanunları kuantum özelliklerin gözlenmesinin zor ya da imkânsız hale geldiği durumlarda geçerli oluyor. Ama şu an bildiğimizden hatta algılayabildiğimizden öte bir şeyler var. Kuantum fiziği de hem geçerli hem de değişik, o yüzden ilgi de bununla orantılı bence. Ama daha önce dediğim gibi, kanıtlara veya bilimsel kanunlara dayalı olmayan benzetmelere itibar etmemek gerek.

    Sahte bilimden ya da safsatalardan korunmak için neler önerirsiniz?

    Bence sahte bilimden korunmanın ilk adımı etrafımızda çok fazla sahte bilim olduğunu kabul etmek. Gazete, televizyon, internet, her alanda bilgi kirliliğine ve yanlışlığına maruz kalıyoruz aslında. Gerçi bu bilimle sınırlı değil, ama bilim de ciddi boyutta zorlanıyor bu konuda. “Ahududu toksinleri atar”dan, “gürültü kanser yapar”a, etrafımız çevrili. Okurların, ama özellikle bilime meraklı insanların bu konuya yaklaşımı önemli. Homeopati, reiki ve astroloji gibi uygulamaların alternatif bilim diye sunulduğu, kaynağa ve kanıta dayalı gerçek bilimsel gelişmelerle aynı kategoride haber yapıldığı bir ortamda daha da farkındalık yaratmamız gerek. Bilimin alternatifi olmaz, bilime tek alternatif daha iyi bilimdir.

    Bakın bu konuda ayrıca bilim ve teknoloji yazarlarına çok iş düşüyor aslında. Doğru bir yaklaşımla toplum ile bilim insanları arasında gayet güçlü bir köprü görevi görebilirler. Bilimsel makalelerin içeriğini anlaşılır hale getirirken sansasyonel olmayı ön plana çıkarmadan, o buluşun, deneyin, gözlemin salt güzelliği olduğunu aktarabilmek insanlara, çok zor ama çok tatmin edici olmalı diye düşünüyorum. Çünkü doğanın kendisi, salt hali çok güzel, makyaja ihtiyacı yok.