Schrödinger’in Kedisi: Bir kuantum problemi

Günümüzde kediler bize hem evimizde, hem de sokakta parkta bahçede yürürken arkadaşlık ediyor. Peki bu küçük sevimli dostlarımızdan bir tanesinin aynı anda “hem yaşayıp hem de yaşamadığını” söyleseler tepkiniz ne olurdu? Büyük ihtimalle sarhoş musun diye sorar ve karşınızdaki kişinin dalga geçtiğini düşünürdünüz. Gelgelelim durum tahmin edilenden daha karışık. Böyle bir kedi gerçekte olmasa da teoride mümkün. Daha doğrusu kedi bir metafor elbette, yani olayı somutlaştırmak için uydurulmuş bir nesne.

Aziz Nesin’in “Yaşar ne yaşar ne yaşamaz” romanında tasvir edilen zavallı karakter Yaşar gibi, aynı anda hem yaşayan hem de yaşamayan bir kediyi inceleyeceğiz fakat öncelikle Schrödinger kimdir ondan bahsedelim.

Erwin Schrödinger

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger, 1887 yılında Viyana’da doğmuş bir fizikçi. Kuantum fiziğinin kurucularından olan Schrödinger, 1933 yılında Paul Dirac ile Nobel Fizik Ödülü’ne layık görülmüştür. Fizik çalışmalarını klasik deneyler üzerine kuran bu Avusturyalı bilim insanının ismiyle özdeşleşen bir “düşünsel deney” var ki, mevcut modern bilim ölçütleriyle halen daha çözülememekte, yalnızca üzerine tahminlerde bulunulmaktadır. Bunun sebebi de indeterminist prensiplerle çalışan kuantum fiziğinin halen daha bilinemez oluşudur. Gelin bu düşünsel deney neymiş bakalım!

Kapalı bir kutunun içinde bir kedi olduğunu düşünün. Bu kedinin bulunduğu kutuda bir tane beta parçacığı bozunması yayan Uranyum, Toryum gibi kimyasal bir maddenin tepkime olarak bir düzeneği çalıştırdığını varsayalım. Şayet beta parçacığı dedektöre çarparsa şişedeki zehir kediyi öldürecek, çarpmazsa kedi hayatta kalacaktır. Yani bir gözlemci olarak herhangi bir şekilde kutunun içine bakıp görmediğimiz sürece kedinin hayatta kalması ya da ölmesi yarı yarıya, %50 – %50 ihtimalledir. Gözlemci kutuyu açtığında bir ihtimal çöker ve diğer ihtimal gerçekleşir. Bu da, kutu açılıp gözlemlenene kadar kedinin hem canlı, hem de ölü olduğu anlamına gelir.

Evet biraz karışık. Ancak kuantum fiziği karışıklıklar, dolanıklıklarla doludur!

Mantık sınırlarını zorlayan bu durum, atom altı parçacıkların tamamıyla “rastlantısal” doğrultuda hareket etmesinin bir göstergesidir. Heisenberg’in Belirsizlik İlkesi’ne göre maddenin en küçük yapı taşını oluşturan atomu sarmalayan elektronların yerinin tespit edilebilmesi mümkün değildir. Bir elektron parçacığı, teorik olarak evrenin hemen her yerinde aynı anda bulunabilir. Bize okulda gösterilen atom modellemeleri aslında gerçek atom şeklini yansıtmaz.

Kuantum Fiziği Mantığı: Devrilen ağaç problemi

Kuantum fiziği, her eylemin ve oluşun belli ölçütlerle ifade edilebildiği “klasik fizikten” çok daha farklıdır. Burada bildiğimiz fizik kuralları yerine, random eylemlerle karşılaşıyoruz. Bu kedi deneyine benzer olarak, hem felsefecilerin hem de kuantum fizikçilerinin üzerinde  düşündüğü bir sorudan bahsedelim. Sorumuz şu: “Hiçkimsenin olmadığı bir yerde devrilen ağaç ses çıkarır mı?”

Cevabınız net bir şekilde “evet” ya da “hayır” ise biraz daha düşünün derim. Herhangi bir gözlemcinin olmadığı bir yerde, devrilen ağacın ses çıkarıp çıkarmadığını kesin bir şekilde bilmemiz mümkün mü sizce?

Ses, bir frekans göndericisinin, gönderdiği titreşim dalgalarının havadaki atomlar sayesinde titreşerek alıcının reseptörlerine çarpması sonucu algılanabiliyor. Dolayısıyla herhangi bir gözlemcinin olmadığı bir yerde devrilen ağacın ses çıkarıp çıkarmadığını söylemek oldukça zor. Geçmiş tecrübelerimize bakarak “evet ses çıkarabilir” diyebiliriz. Ağaç devrildiğinde “çatt!” diye gürültü çıkarır çünkü… Ancak bu tecrübelerimizin tamamı, yine gözlemlerimize dayanıyor. Ağacın ses çıkarabileceği çıkarımını, bu duruma daha önce rastladığımız için yapabiliyoruz. Bu durumda şimdilik bu problemin cevabı için “bilinemez” demek durumundayız, tıpkı kutunun içindeki kedinin canlı mı yoksa ölü mü olduğunu gözlemlemeden bilemiyor olduğumuz gibi.