Fizik denklemleri, biz insanların evreni anlamak için oluşturdukları şeylerdir. Bu şeyleri evrenin yapısal özelliklerinden ayırmak zor olabilir. Bilim insanlarının haşır neşir oldukları, Albert Einstein’ın ‘uzak mesafeden gizemli etkileşim’ olarak tanımladığı en tuhaf şeylerden biri, salt matematikten daha çok anlam ifade ediyor. Bilakis gerçeğin ta kendisi.
Bu kavram aynı zamanda ‘içiçelik, ilişkilde olma hali’ olarak da biliniyor. Kavram, birbirleriyle etkileşimde bulunan parçacıkların, aralarındaki mesafenin önemi olmaksızın bir bağlantıyı paylaşmalarına olanak sağlıyor. İngiltere’de bulunan bir fizikçi ekibi Einstein’ın sinirlendiren sonuca ulaşmak için ağır matematik kullanmış. Ekip böylece kuantum mekaniğinin tuhaflığının sadece matematiksel bir söylemden mi ibaret olduğunu, yoksa doğal fiziksel gerekliliklerden mi söz ettiğini ispatlamaya yönelik önemli bir adım attı. Matematiksel ispatlarının temel varsayımı, herhangi yeni bir fizik teorisinin, okulda öğrendiğimiz fizikle geriye dönük olarak uyumlu olması gerektiği yönünde.
Londra Imperial College’dan Jonathan Richens “Einstein’ın perspektifinden kaynaklanan beklenmedik bir sonuç gibi bu teori: 'İçiçelik' olmaksızın doğanın bir tanımı yapılamaz. Bir çok fizikçi, kuantum teorisinin ardında daha zengin ve derin bir doğa teorisi olduğuna inanıyorlar. Bu teori diğerleriyle iç içe geçmiş olmak zorunda” diyor.
Kuantum mekaniği, foton ve elektron gibi doğanın en küçük birimlerinin davranışlarını açıklayan bir teoridir. Parçacıklar dalgalar gibi hareket eder (ve tam tersi şekilde) ve bilim insanları gözlem öncesinde bu parçacıkları tanımlamak için sadece tahminlerde bulunabilirler. ‘Bu top mavidir’ değil de ‘topun mavi ya da yeşil olma ihtimali var’ deme imkanına sahiptirler. Fakat her iki top da birbirleriyle etkileşimde bulunduklarında birbirlerine karışabilirler. Yani her iki topun özelliklerini aynı anda tanımlamak zorundasınızdır. Toplardan birinin rengini tespit etmek, aralarındaki mesafenin bir önemi olmaksızın diğerinin de renginin ne olacağına işaret eder.
Bilim insanları bu giriftliği gözlemleyebilirler. Çin’li bilim insanları bu özel parçacıklar arası bağlantıyı, biri yerde diğeri 100 kilometre ötede bir uyduda olan ışık parçacıkları arasındaki bağlantıyla oluşturmuşlardı. Klasik fizik yasalarına göre olması mümkün olmayan ilişkiler, uzaydaki ve Dünya’daki ışık parçacıkları arasında gözlemlenmişti. Einstein içiçelik’ten nefret ediyordu çünkü bu teori bir şekilde birbirlerine yakın olmasalar da fotonların etkileşimde bulunabileceklerine işaret ediyordu.
Richens’ın ekibinin hazırladığı yeni çalışma metni, dün ‘Physical Review Letters’da yayınlandı. Bu metin giriftlik gözleminde bulunmuyor. Bunun yerine “Bu çalışmanın temel katkısı, quantum teorisinin en ilginç ve mantıksız bakış açılarından biri olan içiçelik argümanının, herhangi bir fizik teorisinin kaçınılmaz bir özelliği olma noktasında klasik fizikten daha ‘temel’ bir anlam ifade ettiği argümanını öne sürmesidir” diyor, çalışmaya dahil olmayan, London College Üniversitesi’nden bir araştırmacı, Ciaran Lee. Sözlerine devamla “ ‘Temel’ kavramından kastım, öyle bir teori ki, klasik fiziği bile bir noktaya kadar kapsıyor” diyor Lee. Tıpkı Xbox 360’ların geriye dönük olarak Xbox’larla ilişkili olması gibi, herhangi bir teorinin klasik fizikle geriye dönük olarak uyumlu olması, içiçelik durumunu gerektiriyor.
Ekibin bu özel ispatı, yüksek seviyede matematik gerektiriyor. Fakat Richens ispatı anlatmak için daha basit bir örnek veriyor. Örneğinde klasik ve kuantum işlemci bitlerini ve kubitlerini kullanan Richens, “ki sıradan bilgisayar bit’ini basit bir işlemle birbiriyle ilişkilendirebilirsiniz (bitler, sadece sıfır ya da bir olma varsayımına dayalı şeylerdir): Eğer ilk bit sıfır ise, ikincisini tersi değer olarak varsayarsınız. Eğer birinci bit bire eşitse, ikinci bit’i tek başına bırakırsınız.”
Fakat ama bunu kuantum bitlerine uyguladığınız zaman ne olur? Yani, kesin olarak sıfır ya da bir gibi sıradan bir bit’in söz konusu olmadığı, kubit kavramının karşımıza çıktığı, ta ki siz ölçüm yapana kadar sıfır ya da bir olma ‘ihtimalinin’ söz konusu olduğu durumlarda? Richens bunu şöyle açıklıyor: Eğer yukarıdaki işlemi, bir çift kubit arasında gerçekleştirmek durumunda kalırsanız, o takdirde ‘içiçelik’ çirkin yüzünü gösteriyor. Yayınladıkları çalışma Einstein’ın ‘uzak mesafeden gizemli etkileşim’ olarak adlandırdığı şeyin aslında kaçınılmaz olduğunu ortaya koyuyor.
Çalışma, kuantum mekaniğinin fıtratını açıklamak ve evrenle ilgili basit varsayımlara dayalı olarak bu yapıyı ortaya koymak üzerinde yoğunlaşıyor. Lee, tıpkı kuantum mekaniğinin klasik fizikle geriye dönük olarak ilişkili olması gibi, kuantum mekaniğiyle ilişkili teoriler olup olmadığını bulmaya çalışıyor. Örneğin Einstein’ın görecelik kuramı, çalışma kitabı fiziğine indirgenmiş ileri seviyede bir teori ve bu teorinin mekanizması, örneğin ışık hızının bir katsayı olması gibi evrenle ilgili bazı temel varsayımlara bölünüyor. Bu konuda Müller “Biz de burada benzer bir şeyi yapmaya çalışıyoruz” diyor.
Bununla birlikte Lee, her ne kadar bu ispat matematiksel bir ispat olsa da, çalışmayı yürüten yazarların varsayımları ve tanımlamaları dahilinde anlam ifade ettiğini belirtmekte fayda var. Mesela bu varsayımlardan birinin tartışmalı olabileceğini söyleyen Lee, yine de makul olarak kurgulanmış olduğunu belirtmeden geçmiyor.
Evet, önümüzde daha uzun bir yol var. Fizikçiler her ne kadar uçuk da olsa, kuantum mekaniğinin bütününü değil, henüz bir parçasını ispat etmiş oluyorlar. Richens diyor ki: “Kuantum teorisinin tümünü devşirebilirsek, devrimsel bir başarı elde etmiş oluruz.”
