Kuantum mekaniği inanılmaz derecede başarılı bir teori olmasına rağmen, kimse bunun ne anlama geldiğini bilmiyor. Bilim insanları şimdi bunun felsefi sonuçlarıyla yüzleşmek zorunda.
*Bu, kuantum fiziğinin doğuşunu inceleyen bir dizinin onuncu ve son makalesidir.
Çok küçük parçaların dünyası günlük hayatımızda gördüğümüz hiçbir şeye benzemez. Onlara bakana kadar insanların ya da taşların aynı anda birden fazla yerde olduğunu düşünmeyiz. Onlar oldukları yerde, sadece tek bir yerdedirler, biz o yerin neresi olduğunu bilsek de bilmesek de. Ya da bir kutuya kilitlenmiş bir kedinin, biz kontrol etmek için kutuyu açmadan önce hem ölü hem de canlı olduğunu düşünmeyiz. Ancak bu tür ikilikler atomlar veya atom altı parçacıklar gibi kuantum nesneleri ve hatta bir kedi gibi daha büyük nesneler için normdur. Biz onlara bakmadan önce bu nesneler, her biri atanmış bir olasılığa sahip olan durumların süperpozisyonu dediğimiz bir durumda bulunurlar. Konumlarını veya başka bir fiziksel özelliklerini birçok kez ölçtüğümüzde, onu belirli olasılıklarla bu durumlardan birinde bulacağız.
Fizikçileri hala rahatsız eden ya da onlara ilham veren en önemli soru şudur: Bu tür olası durumlar gerçek midir - parçacık gerçekten de durumların süperpozisyonunda mıdır - yoksa bu düşünce biçimi dedektörlerimizle ölçtüğümüz şeyi tanımlamak için icat ettiğimiz matematiksel bir hile midir? Bu soru üzerinde bir tutum sergilemek, kuantum mekaniğini ve dünyayı ele alışımızı yorumlamanın belirli bir yolunu seçmektir. Kuantum mekaniğinin matematiksel bir teori olarak çok güzel işlediğini vurgulamak önemlidir. Deneyleri inanılmaz derecede iyi açıklamaktadır. Yani kuantum mekaniğinin çalışıp çalışmadığını tartışmıyoruz, çünkü bu noktayı çoktan geçtik. Mesele fiziksel gerçekliği olduğu gibi tanımlayıp tanımlamadığıdır ve doğanın çok küçük dünyasında nasıl işlediğine dair daha derin bir anlayışa ulaşmak istiyorsak daha fazlasına ihtiyacımız vardır. Kuantum dünyası hakkında düşünme durumları
Kuantum mekaniği çalışıyor olsa da, doğası hakkındaki tartışmalar şiddetlidir. Konu çok geniş ve burada hakkıyla anlatmam mümkün değil. Amacım söz konusu olanın ne olduğuna dair bir fikir vermek. Pek çok düşünce ekolü ve pek çok incelikli argüman vardır. Ancak en genel haliyle, ekoller gerçeklik hakkında düşünmenin iki farklı yöntemi etrafında sıralanıyor ve her ikisi de kuantum dünyasının kahramanı olan meşhur dalga fonksiyonuna dayanıyor.
Bir köşede dalga fonksiyonunun gerçekliğin bir unsuru olduğunu, gerçekliği olduğu gibi tanımladığını düşünenler yer alır. Bu düşünce tarzına bazen, felsefede gerçekliği oluşturan şeyler anlamına gelen ontoloji teriminden hareketle ontik yorum adı verilir. Ontik ekolü takip edenler dalga fonksiyonunun parçacığın konumu ya da momentumu gibi elle tutulur bir şeyi tarif etmese de, mutlak karesinin şu ya da bu fiziksel özelliği ölçme olasılığını temsil ettiğini, yani tarif ettiği süperpozisyonların gerçekliğin bir parçası olduğunu söylerler.
Diğer köşede ise dalga fonksiyonunun gerçekliğin bir unsuru olmadığını düşünenler yer almaktadır. Bunun yerine, deneylerde bulduklarımızı anlamlandırmamızı sağlayan matematiksel bir yapı görürler. Bu düşünce tarzı bazen felsefedeki epistemoloji teriminden hareketle epistemik yorum olarak adlandırılır. Bu görüşe göre, nesneler ve dedektörlerin etkileşime girmesiyle yapılan ölçümler ve insanların sonuçları okuması, kuantum seviyesinde neler olup bittiğini anlamamızın tek yoludur ve kuantum fiziğinin kuralları bu ölçümlerin sonuçlarını açıklamada harikadır. Dalga fonksiyonuna herhangi bir gerçeklik atfetmeye gerek yoktur. Sadece potansiyelleri - bir ölçümün olası sonuçlarını - temsil eder. (Büyük fizikçi Freeman Dyson bir keresinde bana tüm bu tartışmayı büyük bir zaman kaybı olarak gördüğünü söylemişti. Ona göre dalga fonksiyonunun hiçbir zaman gerçek bir şey olması amaçlanmamıştı). Tüm bunlarda ölçümlerin önemine dikkat edilmelidir. Tarihsel olarak, epistemik görüş Kopenhag yorumuna, Niels Bohr'un öncülük ettiği ve Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli, Pascual Jordan ve diğerleri gibi genç, başarılı meslektaşları tarafından ileriye taşınan fikirler karmaşasına kadar uzanır.
Bu düşünce ekolü, dalga fonksiyonunun ne olduğunu değil, sadece ne yaptığını bildiğimiz konusundaki ısrarı nedeniyle bazen haksız yere "sus ve hesapla yaklaşımı" olarak adlandırılır. Bir ölçüm yapılmadan önce bir arada var olan olası durumların süperpozisyonlarını, bilemeyeceğimiz şeylerin pragmatik bir açıklaması olarak kabul ettiğimizi söyler. Ölçüm yapıldığında, sistem olası durumlardan yalnızca birine, ölçülen duruma indirgenir. Evet, uzaya yayılmış dalgalı bir şeyin anında tek bir konuma (Belirsizlik İlkesi'nin izin verdiği ölçüde bir konuma) yerleştiğini söylemek tuhaftır. Evet, ölçüm eyleminin bir şekilde parçacığın içinde bulunduğu durumu tanımladığı olasılığını düşünmek tuhaftır. Ölçüm yapan kişinin gerçekliğin belirlenmesiyle bir ilgisi olduğu olasılığını ortaya çıkarsa da teori işe yarıyor ve tüm pratik amaçlar için asıl önemli olan da bu. Kuantum yöntemlerindeki çatallar
Özünde, ontik ve epistemik tartışması bilimdeki nesnellik hayaletini gizler. Ontikçiler, gözlemcilerin gerçekliğin doğasını belirlemekle herhangi bir ilgisi olabileceği fikrinden hiç hoşlanmazlar. Bir elektronun burada mı yoksa orada mı olduğunu gerçekten bir deneyci mi belirliyor? Çoklu Dünyalar yorumu olarak bilinen bir ontik ekol, bunun yerine bir ölçüm yapıldığında tüm olası sonuçların gerçekleştiğini söyler. Sadece bunlar paralel dünyalarda gerçekleşir ve bizim bunlardan yalnızca birine, yani içinde bulunduğumuz dünyaya doğrudan erişimimiz vardır. Borgesci yaklaşımla buradaki fikir, ölçüm eyleminin gerçekliği her biri olası bir deneysel sonucu gerçekleştirebilen çok sayıda dünyaya böldüğüdür. Tüm sonuçlar aynı anda gerçekleştiğinden dalga fonksiyonunun çöküşünden bahsetmemize gerek yoktur.
Ne yazık ki bu çok sayıda dünya, farklı dünyalardaki gözlemciler tarafından erişilebilir değildir. Çoklu Dünyaları deneysel olarak test etmek için öneriler olmuştur, ancak engeller çok büyüktür, örneğin laboratuvar ortamında makroskopik nesnelerin kuantum süperpozisyonunu gerektirmektedir. Ayrıca deneyin sonuçlarıyla ilgili olarak farklı dünyalara farklı olasılıkların nasıl atanacağı da açık değildir. Örneğin, eğer gözlemci bir kuantum cihazı tarafından yönlendirilen seçeneklerle bir Rus ruleti oyunu oynuyorsa, sadece bir dünyada hayatta kalacaktır. Kim bu deneyin öznesi olmak ister ki? Ben kesinlikle istemezdim. Yine de Çoklu Dünyalar'ın pek çok taraftarı var.
Diğer ontik yaklaşımlar, örneğin, kuantum mekaniksel açıklamaya gerçeklik unsurlarının eklenmesini gerektirir. Örneğin David Bohm, parçacıkları deneysel sonuçlarına yönlendirmek gibi açık bir rolü olan bir kılavuz dalga ekleyerek kuantum mekaniksel reçeteyi genişletmeyi önermiştir. Burada deneysel kesinliğin bedeli, bu kılavuz dalganın her yerde aynı anda hareket etmesidir ki bu da fizikte yerelliğe sahip olmadığı anlamına gelir. Einstein da dahil olmak üzere pek çok kişi bunu kabul etmeyi imkansız bulmuştur.
Temsilci ve gerçekliğin doğası
Epistemik açıdan da yorumlar aynı şekilde çeşitlilik göstermektedir. Kopenhag yorumu başı çekmektedir. Dalga fonksiyonunun bu dünyada bir şey olmadığını, daha ziyade esas olanı, deneysel ölçümlerin sonuçlarını tanımlamak için sadece bir araç olduğunu belirtir. Görüşler gözlemcinin tanımı, zihnin ölçme eyleminde ve dolayısıyla gözlemlenen nesnenin fiziksel özelliklerinin tanımlanmasında oynadığı rol ve klasik ile kuantum arasındaki ayrım çizgisi konularında farklılaşma eğilimindedir. Yer darlığı nedeniyle sadece bir epistemik yorumdan daha bahsedeceğim: Kuantum Bayesçiliği ya da şimdiki adıyla QBism. Orijinal adından da anlaşılacağı üzere, QBism bir temsilcinin rolünü merkezi olarak kabul eder. Kuantum mekaniğindeki olasılıkların, gelecekte ne olacağına dair tahminlerde bulunan temsilcinin dünya hakkındaki bilgi ya da inançlarının mevcut durumunu yansıttığını varsayar. Bu görüşe göre, süperpozisyonlar ve dolaşıklıklar dünyanın durumları değil, bir temsilcinin dünyayı nasıl deneyimlediğinin ifadeleridir. Bu nedenle, göründükleri kadar gizemli değildirler. Kuantum tuhaflığının sorumluluğu bir temsilcinin dünya ile olan etkileşimlerine aktarılır.
QBism'e yöneltilen yaygın bir eleştiri, belirli bir temsilcinin deneyle olan ilişkisine dayanmasıdır. Bu, onu gözlemciden bağımsız evrenselliği hedefleyen geleneksel bilimsel hedefin karşı safına yerleştirerek bir doz öznelcilik enjekte ediyor gibi görünmektedir. Ancak Adam Frank, Evan Thompson ve benim 2024 yılında MIT Press tarafından yayınlanacak olan The Blind Spot adlı kitapta savunduğumuz gibi, bu eleştiri gerçekçi olmayan bir bilim görüşüne dayanmaktadır. Bu görüş, bizim dışımızdaki bir gerçekliğe, bu gerçekliği deneyimleyen öznelere dayanmaktadır. Belki de kuantum mekaniğinin tuhaflığının bize başından beri anlatmaya çalıştığı şey budur. Gerçekten önemli olan
Kuantum fiziğinin güzel keşifleri, hayal gücümüze meydan okumaya ve ilham vermeye devam eden bir dünyayı ortaya çıkarıyor. Tıpkı geçtiğimiz yüzyılda olduğu gibi bizi şaşırtmaya devam ediyor. Atomizmi 24 asır önce ön plana çıkaran Yunan filozof Demokritos'un dediği gibi, "Gerçekte hiçbir şey bilmiyoruz, çünkü hakikat derinliklerdedir." Durum pekala böyle olabilir, ancak denemeye devam edebiliriz ve asıl önemli olan da budur.
Not: Marcelo Gleiser bu yazısı, https://bigthink.com/ adlı siteden alınmış ve www.felsefearenasi.com.tr editörleri tarafından Türkçeye çevrilmiştir:
https://bigthink.com/13-8/quantum-mechanics-philosophy/
Comments