Bugün yaptığınız bir şey geçmişinizi değiştirmiş olabilir mi? Hayır yanlış okumadınız, gelecekten bahsetmiyorum. Bu alışagelmedik sorunun nereden çıktığını sorabilirsiniz. Haklısınız da. Ancak kuantum fiziği her zaman ki gibi “tuhaf” ve bu tuhaflık bizleri, doğayı, evreni oluşturan atom altı parçacıklardan geliyor.
Hâlâ imkansız göründüğünün farkındayım ama son yıllarda bazı bilim insanları kuantum fiziğinde yerel olmama olgusunu temel alarak bazı düşünce deneyleri yapıyorlar, hipotezler öne sürüyorlar. Bu yerel olmama olgusu dolanık hâldeki iki veya daha fazla parçacığın onlardan biri ölçülene dek belirsiz kaldığını ifade eder. Bir ölçüm gerçekleştiğinde, diğer parçacığın durumu anında belirlenmiş olur, üstelik bu parçacıkların ne kadar uzakta olduğu önemli değildir. Albert Einstein bunu 1935 yılında hayaletimsi bir etki olarak tanımlayarak çekincesini belirtmiştir. Ancak bugün biliyoruz ki, kuantum dolanıklık deneyleri ilerledi ve gelecekte kullanacağımız kuantum internet ağının temel taşlarından biri haline geldi. Sadece bu değil, kuantum dolanıklığı kuantum hesaplama yani kuantum bilgisayarlar gibi pratik kuantum teknolojilerinde anahtar role sahiptir.
Gelecek henüz gerçekleşmemiş değil mi? Nasıl oluyor da gelecek geçmişi etkileyebiliyor?
Mantığımızın ve alışagelmiş yaşamımızın bize söylediği şey geçmiş geçmiştir ve gelecek gelecektir. Yani zaman oku bir yöne sahip ve o yönde hareket ediyormuş gibi düşünüyoruz. Bir bardak çayı masamıza koyduğumuzda, daima soğur ve asla ısınmaz. Bir çay bardağı masadan düştüğünde kırılır ve yeniden bir araya gelmez. Bu aslında zamanın termodinamik okunu gösterir ve deneyimlerimiz, çevremizde olup biten bize zamanın bir akış yönü olduğunu söyler. Ancak tümüyle bu doğru olmayabilir. Atomların birbirleriyle nasıl bir diğerini iterek etkileştiğini tanımlayan temel fizik yasalarına baktığımızda zamanın bir akış yönü olduğu belirgin değildir. Hareket yasaları da zamanın yönü hakında bir kısıtlama yapmaz. İki bilardo topunun çarpıştığı bir videoyu izlediğinizde, zamanın ileri ya da geriye doğru aktığını söyleyemezsiniz.
Aynı zaman simetrisi atomlar gibi küçük şeylerin davranışını yöneten kuantum mekaniği denklemlerinde bulunur.
ABD’den Chapman Üniversitesi’nde fizikçi Matthew S. Leifer ve Kanada’dan Perimeter Teorik Fizik Enstitüsü’nde fizikçi Matthew F. Pusey kuantum teorisindeki bazı temel varsayımları daha yakından ele aldı ve biz zamanın bir yönde akması gerektiğini keşfetmediğimiz sürece bir parçacık için yapılan ölçümlerin zamanda geri ve ileriye dönük olarak etkileyebileceğine karar verdiler. Kuantum teorisindeki bu tuhaf fikre göre etkiler zamanda geriye dönük olarak ilerleyebilir.
“Geriye dönük nedensellik” (İng. retrocasuality) olarak adlandırılan bu fikir aslında ilk defa ortaya atılmıyor. Çünkü böylesine tuhaf bir fikir kuantum fiziğinde uzun süredir üzerinde kafa yorulan bulmacaları çözme potansiyeli var. Eğer böyle bir geriye dönük nedensellik olanaklı ise ünlü Bell testleri bu nedensellik için kanıt olarak yorumlanabilir. Böylece kuantum dolanıklık için Einstein’ın hayaletimsi etki tanımlaması şüphecileri daha az rahatsız edecektir.
İki fizikçinin bu konudaki çalışması Proceedings of The Royal Society dergisinde Haziran ayında yayınlandı. Bu makalede fizikçiler, belirli mantıklı gelen varsayımlar yapılması hâlinde kuantum teorisinin geriye dönük nedenselliğe izin verebileceği fikrini destekleyen yeni bir teorik çalışma sundular.
İlk olarak geriye dönük nedenselliğin ne olup olmadığını açıklayalım. Bu ilke gelecekten geçmişe haberleşmek için sinyallerin gönderilebileceği anlamına gelmiyor. Gelecekteki bir fizikçi geçmişe, kendisinin daha genç haline sayısal loto için büyük ikramiyeyi veren şanslı sayıları gönderemez. Bu termodinamik yasalarına aykırı olduğu için gerçekleşemez. Geriye dönük nedensellik kuantum mekaniğinde bu şekilde işlemiyor. Bunun yerine, bir deneyci bir parçacığı ölçmek için hangi ölçüm ayarını seçmesiyle ilgili verdiği karar geçmişteki parçacığın (veya başka parçacığın) özelliklerini etkileyebilir. Hatta deneyci seçimini yapmadan önce bile bu olabilir. Başka bir deyişle, kuantum mekaniğinde, ‘şimdi’de verilen bir karar geçmişte bir şeyi etkileyebilir.
Kuantum dünyasında fiziksel süreçlerin ileriye ve geriye dönük olabileceği 2012 yılında Cambridge Üniversitesi’nde felsefe profesörü olan Huw Price tarafından da öne sürülmüştü. Buna göre kuantum dünyası zaman simetrik olduğu için kuantum teorisi geriye dönük nedensellik etkilerine olanak tanımalıydı. 2012 yılında “Studies in History and Philosophy of Science Part B: Studies in History and Philosophy of Modern Physics” dergisinde yayınladığı makalede profesör Price, kuantum durumun reel olduğu varsayımını yapmıştı. Ne var ki bir sistemin kuantum durumu karmaşık bir ψ fonksiyonu ile tanımlanır. Bu kuantum mekaniğinin postülalarından biridir. Kuantum durumu bir kuantum sistemi için örneğin bir parçacık için hakkında tüm ölçülebilir bilgiyi verir. Bu yüzden kuantum durumun nasıl tanımlandığı önemlidir. Haziran ayında yayınlanan çalışmada ise Leifer ve Pusey, profesör Price’ın yaptığı kuantum durum reeldir varsayımını kaldırdılar. Kuantum durumun realitesi ile ilgili sağlanan bu açıklık geriye dönük nedenselliğin ele alınmasındaki ana motivasyonlardan biri oldu.
Orjinal Bell testlerinde – ki bu Bell test deneyleri kuantum dolanıklığın belirli teorik sonuçlarının gerçek dünyada var olduğunu göstermek için tasarlanmıştır, fizikçiler geriye dönük nedensellik etkilerini olmadığını varsaymışlardı. Sonuç olarak, onların gözlemlerini yani birbirinden uzak parçacıklardan birinde yapılan ölçümü diğerinin hemen anlamasını açıklamak için uygun olan tek açıklama uzaktaki eylemdi (hayaletimsi etki). Parçacıklar çok uzak mesafelerde dahi olsa bile birbirlerini bir şekilde etkilemesi bilinen herhangi bir mekanizma ile açıklaması yoktu. Ama bir parçacık için ölçüm ayarının diğer parçacığın davranışını geriye dönük nedensellik ile etkileyebiliyor olması uzaktaki bir eyleme gerek olmadığını gösterir.
Geriye dönük nedensellik fikrini tümüyle kabul etmek oldukça zordur çünkü henüz herhangi bir yerde hiç görmedik. Ancak aynısı uzaktaki eylem için de geçerlidir. Bu geriye dönük nedenselliğin ve uzaktaki eylemin genel gerçekliğin bir doğrusu olmadığı anlamına gelmez. Her iki durumda da fizikçiler bizim gündelik gözlemlerimizden çok uzakta olan bu özelliklerden birinin neden sadece belirli durumlarda ortaya çıktığını açıklamak isteyecektirler.
Henüz fizikçiler tarafından test edilmemiş, herhangi bir deneyi yapılmamış geriye dönük nedensellik fikri eğer kuantum dünyanın bir özelliği ise o zaman fizikçiler kuantum teorisinin temellerini anlamak için büyük imkanlara sahip olacak demektir. Belki de en önemli yanı uzakta olan parçacıkları birbirini gerçekten etkileyemeceğini gösteren Bell testleri için işe yarar bir sonuç olacaktır. Eğer bu yeni sonuçlar doğru ise, geriye dönük nedensellik kuantum teorisini tamamlayan eksik parçalardan biri olabilir.
Kuantum dünyasında, parçacıklar dünyasında olsa dahi geleceğin geçmişi etkileyebileceği fikri oldukça şaşırtıcı. Termodinamiğin yasalarına uygun şekilde zaman okunu geçmişten geleceğe deneyimlerken bizleri oluşturan parçacıkların bir tuhaf olguyla iç içe olup olmadığını bilim insanları tarafından tartışıldığı son zamanlardaki çalışmalardan birkaçından burada söz etmeye çalıştım. Kuantum teorisinin farklı yönlerinden bu konuya yani zamanın kuantum kökenine değinen yeni çalışmaların da olacağı aşikar. Bu tuhaf dünyadan alışık olmadığımız bulmacaları çözmeye devam…
Gökhan Atmaca, MSc.
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
Instagram: instagram.com/anadoluca
Referanslar:
http://www.sciencealert.com/this-quantum-theory-predicts-the-future-might-influence-the-past
https://phys.org/news/2017-07-physicists-retrocausal-quantum-theory-future.html
http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/aug/03/can-the-future-affect-the-past
http://www.bbc.com/earth/story/20160708-the-past-is-not-set-in-stone-so-we-may-be-able-to-change-it
http://www.kuark.org/2012/04/kuantum-isinlanma-ve-kuantum-dolaniklik/