Schrödinger’in Kedisi nedir? Meşhur kedi deneyinin temelleri nelerdir? Kedi canlı mıdır, ölü mü? İkisi aynı anda olabilir mi? Açıklamalar
Schrödinger’in Kedisi
Schrödinger’in kedisi aynı anda hem canlı hem de ölüdür. Bu varsayımsal deneyde bir kutunun içinde kedi bulunur. Rassal bir tetiklemeyle zehir dolu bir kapsülün kırılması yüzünden ölmüş olabilir ya da yaşıyor olabilir. Erwin Schrödinger bu metaforu, kuantum kuramını ne kadar saçma bulduğunu göstermek için kullanmıştır. Çünkü kurama göre sonuç gözlemlenene kadar kedinin hem canlı hem de ölü olması gerekir.
Kuantum kuramının Kopenhag yorumuna göre, gözlemcinin yaptığı müdahaleyle ihtimallerden birini gerçeğe dönüştürmesine kadar kuantum sistemleri bir olasılık bulutu halinde var olurlar. Gözlenmeden önce sistem aslında bütün olasılıklarıyla vardır. Biz hangi biçimini ölçeceğimize karar verene dek ışık hem parçacık hem de dalgadır – alacağı biçime bundan sonra girer.
Olasılık bulutu, foton ya da ışık dalgası gibi soyut şeyler için makuldur makul olmasına ama bizim farkında olabileceğimiz kadar büyük nesneler için ne anlama gelir? Bu kuantum belirsizliği gerçekte nasıl bir şeydir?
1935’te Erwin Schrödinger varsayımsal bir deney içeren bir makale yayımladı. Deneyde bu davranışı atomaltı parçacıklardan daha tanıdık ve renkli bir örnekle açıklamaya çalıştı. Schrödinger, gözlemin sonucu etkilediğini söyleyen Kopenhag yorumuna çok eleştirel yaklaşıyordu. Kopenhag yorumunun ne kadar saçma olduğunu göstermek istedi.
Kuantumun arafı
Schrödinger aşağıdaki tümüyle hayali durumu kurgulanmıştır. Hiçbir hayvana zarar verilmemiştir.
“Çelikten bir kutuya bir kedi konur. Kutunun içinde şöyle bir şeytani düzenek vardır (kedinin dokunamayacağı şekilde yerleştirilmesi gerekir): Bir Geiger sayacının içinde çok az miktarda radyoaktif madde vardır. O kadar azdır ki bir saatte belki bir atom bozunur ama eşit olasılıkla belki de bozunmaz. Eğer atom bozu-nursa, sayacın tüpü elektrik akımı boşaltarak bir röle vasıtasıyla bir çekici serbest bırakır ve çekiç hidrojen siyanür içeren küçük bir kapsülü kırar. Eğer bu sistem bir saat boyunca kendi haline bırakılırsa ve bu sürede hiçbir atom bozunmazsa, kedi yaşıyor olacaktır. İlk atom bozunmasında kedi zehirlenecektir.”
Dolayısıyla bu sürenin sonunda kutu açıldığında kedinin canlı ya da ölü olma olasılıkları yarı yarıyadır. Schrödinger, Kopenhag yorumunun mantığını benimsersek, kutu kapalıyken kedinin aynı anda hem canlı hem de ölü olmak gibi belirsiz bir ara durumda olduğunu düşünmemiz gerektiğini söyler. Tıpkı bir elektronun dalga ya da parçacık görünümünün algılama anında sabitlenmesi gibi, kedinin geleceği de biz kutuyu açıp baktığımız anda belli olacaktır. Kutuyu açarak gözlem yapmış oluruz ve sonucu belirleriz.
Schrödinger’e göre bu saçmalığın daniskasıydı – özellikle de kedi gibi gerçek bir hayvan için. Günlük deneyimlerimize göre kedinin canlı ya da ölü olması gerektiğini, ikisinin karışımı halinde olamayacağını biliriz. Ve ona bakmadığımız sürece kedinin bir tür arafta olacağını düşünmek de deliliktir. Eğer kedi yaşıyorsa, anımsayacağı şey bir olasılık bulutu ya da dalga fonksiyonu halinde olduğu değil, gayet kanlı canlı bir şekilde kutunun içinde oturduğu olacaktır.
Gözlemci Önemli
Başka fizikçilerle birlikte Einstein da Kopenhag yorumunun absürd olduğu konusunda Schrödinger’e katılıyordu. Birlikte daha başka sorular da ürettiler. Bir hayvan olarak kedi kendisini gözlemleyebilir miydi? Eğer böyleyse kendi dalga fonksiyonunu çökertebilir miydi? Gözlemci olmak nasıl bir şeydi? Gözlemcinin insan gibi bilinçli bir varlık olması gerekir miydi, yoksa herhangi bir hayvan da olabilir miydi? Peki, bakteri olabilir miydi?
Daha da ileri giderek dünyada herhangi bir şeyin bizim gözlemimizden bağımsız olarak var olup olmadığını da sorgulayabiliriz. Kutunun içindeki kediyi bir yana bırakıp bozunan radyoaktif maddeyi düşünürsek, eğer kutuyu kapalı tutarsak, bozunur mu bozunmaz mı? Yoksa o da Kopenhag yorumunun söylediği üzere biz kutunun kapağını açana kadar bir kuantum arafında mı kalır? Belki de bütün dünya birleşik bir belirsizlik durumu içindedir ve hiçbir şey biz onları gözleyip dalga fonksiyonlarını çökertene dek kendini göstermiyordur. Acaba işyeriniz hafta sonları siz orada yokken dağılıp yok oluyor mudur, yoksa oradan geçenlerin bakışları sayesinde korunuyor mudur? Kimse ona bakmadığında orman içindeki yazlık eviniz gerçekliğine son mu veriyordur? Yoksa yanmış, su basmış, karınca istilasına uğramış, ayılarca işgal edilmiş olma ihtimallerinin iç içe geçtiği bir durumda mı oluyordur ya da siz gelene dek orada öylece duruyor mudur? Kuşlar ve sincaplar gözlemci sayılır mı? Bütün garipliğiyle Bohr’un Kopenhag yorumunun dünyayı atom ölçeğinde açıklaması böyledir.
Çoklu dünyalar
Felsefi bir sorun olan gözlemcinin sonucu etkilemesi, kuantum kuramının yorumlanmasında bir başka varyasyona daha yol açtı:
Çoklu dünyalar hipotezi. 1957’de Hugh Everett’in önerdiği bu alternatif bakış, birbirine paralel sonsuz sayıda evren olduğunu ileri sürerek, gözlemlenmeyen dalga fonksiyonlarındaki belirsizlikten kaçınır. Ne zaman bir gözlem yapılsa ve belli bir sonuç elde edilse, yeni bir evren oluşur. Her evren diğerinin tıpa tıp aynısıdır ama bir tek gözlenen şey farklıdır. Dolayısıyla olasılıklar aynıdır ama olayların oluşumu bizleri sürekli dallanan bir dizi evrenin içinde ilerletir.
Schrödinger’in kedisi deneyi için yapılan çoklu dünya yorumuna göre, kutu açıldığında kedi artık tüm olası durumların bir arada olduğu durumda (süperpozisyon) olmaz. Onun yerine bir evrende canlıdır ve öteki paralel evrende ölüdür. Bir evrende zehir kutuya yayılmıştır, diğerinde şişede duruyordur.
Bunun dalga fonksiyonu arafında bulunma durumuna karşı bir ilerleme olup olmadığı tartışmalıdır. Bu şekilde bizi yalnızca bir olasılık bulutu olmaktan çıkaracak bir gözlemci ihtiyacından kaçınıyor olabiliriz ama bunun bedeli de olayların yalnızca biraz farklı olduğu alternatif evrenlere başvurmaktır. Bir evrende bir pop yıldızıyken, diğerinde sokak çalgıcısıyım. Birinde giydiğim çoraplar siyahken diğerinde gri. Bu bir sürü güzel evrenin israf edilmesiymiş gibi geliyor. Gardrobumun rengarenk kıyafetlerle dolu olduğu bir evren de var mıdır acaba? Bazı alternatif evrenlerde kayda değer farklar da olabilir. Mesela birinde Elvis yaşıyor olabilir, bir başkasında John F. Kennedy vurulmamış olabilir, bir başkasında ise ABD’nin başkanı Al Gore seçilmiş olabilir. Bu fikir birçok kez film konusu olarak kullanılmıştır. Örneğin Rastlantının Böylesi (Sliding Doors) adlı filmde, Gwyneth Paltrow Londra’da birinde çok başarılı olduğu, diğerindeyse olamadığı iki ayrı hayat yaşar.
Günümüzde bazı fizikçiler Schrödinger’in hayali kedi deneyindeki akıl yürütüşünün geçersiz olduğunu iddia ediyor. Tıpkı bütünüyle dalga temelli kuramında olduğu gibi, alışıldık fizik fikirlerini tuhaf kuantum dünyasına uygulamaya çalıştığı düşünülüyor. Oysa kuantum boyutlarındaki dünyanın böyle tuhaf bir yer olduğunu kabul etmemiz gerekir.
