Kuantum dünyasının özü, ışığın veya elektron demetinin iki deliği olan boş bir engele gönderildiği tek bir deney üzerinden özetlenebilir. Kuantum teorisi üzerine yaptığı çalışmayla Nobel Ödülü kazanan Richard Feynman, bu deney için “Kuantum mekaniğinin kalbidir. Gerçekte, tek gizemi içerir.” demiştir. Bu iki delikli deneyde ne olduğunun kafanızda oturmadığını fark ederseniz, şöyle bir yorumda bulunuyor: “Sanırım kimsenin kuantum mekaniğinden anlamadığını rahatça söyleyebilirim… Kimse nasıl böyle olabildiğini bilmiyor.” Yani siz de takımdansınız.
îki delikli deney aynı zamanda çift yarık deneyi olarak da bilinir; çünkü ışıkla yapıldığında delikler basitçe bir kağıt veya karton üzerinde bıçakla kesilmiş iki paralel yarık olabilir. Işık karanlık bir odada iki yarığa doğru gider ve desen oluşturacağı arkadaki kartona doğru yayılır. Desen değişken, parlak ve karanlık çizgilerden oluşur. 19. yüzyılda bunun, tıpkı eşzamanlı olarak bir gölcüğe atılmış iki çakıl taşından yayılan dalgacıkların üst üste binmesi gibi, iki yarıktan yayılan dalgaların bir birleriyle girişiminin sonucu olduğu açıklandı veya yorumlandı. Dalgalar aynı şekilde hareket ettikleri yerlerde güçlerini birleştirip daha parlak bir çizgi oluştururlar; ters şekilde hareket ettikleri yerlerde ise birbirlerini yok edip karanlık bir çizgi oluştururlar.
Ne var ki 20. yüzyılın başlarında Albert Einstein ışığın bir parçacık yağmuru gibi davrandığını kanıtladı. Fotoelektrik etkisi diye bilinen bir süreçte metal bir yüzeye düşen ışık, yüzeydeki elektronları dışarı fırlatır. Bu elektronların enerjileri sadece belirli değerler alabilir ve Einstein bunun ışığın küçük parçacıklar halinde yüzeye çarpmasının sonucu olduğunu gösterdi; her biri belirli bir enerjiye sahip olan bu parçacıklara günümüzde foton deniyor. Sırası gelmişken söyleyelim, görelilik teorileri değil bu çalışması Einstein’a Nobel ödülü kazandırmıştı.
Işıkla yapabileceğiniz iki tür deney var: Biri ışığın bir dalga olarak davrandığını gösterir diğeri de ışığın bir parçacık yağmuru olduğunu gösterir. Aynı durum elektronların incelenmesinde de vardır, ama ters şekilde.
19. yüzyılın sonlarına doğru, Cambridge’de J. J. Thomson yönetimindeki deneyler elektronun parçacık olduğunu herkesi tatmin edecek şekilde kanıtladı; ama 1920’lerde, J. J/in oğlu George’un da dahil olduğu bazı araştırmacılar tarafından yapılan deneyler elektronların dalgalar gibi davrandığını gösterdi. J. J. Thomson elektronların parçacık olduğunu kanıtladığı için Nobel Ödülü aldı; George Thomson ise elektronların dalga olduğunu kanıtladığı için. Kuantum dünyasının akıl almaz doğasını daha iyi hiçbir şey özetleyemez.
Bugün, iki delikli deneylerin varyasyonları o kadar gelişmiştir ki, fotonlar veya elektronlar gibi parçacıkları teker teker deliklere doğru fırlatarak farklı deneyler yapılabiliyor. Elektronlar için sonuçları tanımlayacağım, ama tamamen aynı türden deneyler fotonlar için de yapılmaktadır. Deneyin diğer tarafında bir karton yerine, her elektron geldiği anda ışık lekesini kaydeden bilgisayar monitörü gibi bir detektör ekranı bulunur. Elektronlar çarptıkça bu ekrandaki lekeler kalıp bir desen oluştururlar. Araştırmacılar bu deneyi yaptıklarında, her elektron bir parçacık olarak gelir ve ekranda sadece tek bir leke oluşturur. Ama yüzlerce ve binlerce elektron deney boyunca ardı sıra ateşlenirse, ekran üzerinde oluşan desen, dalgalar kullandığında oluşan tipik bir girişim desenidir.
Her elektron her iki delikten tek seferde geçip kendisiyle girişim yapmakla kalmaz, girişim deseninde tüm ateşlenmiş elektronlann veya hâlâ gelmekte olan elektronların arasında yerini de bulur. Kuantum dünyasındaki parçacıklar tüm deneyden haberdar gibidirler, hem ortam (iki delik) hem de zaman açısından.
Dahası da var. Deneyciler iki deliğe bakan detektörler kurabilir ve hangi elektronun bu deliklerden geçtiğini görüntüleyebilirler. Bunu yaptıklarında, elektronun aynı anda iki delikten geçtiğini asla göremezler. Deliklerin birinden veya diğerinden geçtiğini görürler ve bunu yaptıklarında, girişim deseni oluşmaz. Ekrandaki lekeler, her bir deliğin arkasına düşecek şekilde iki küresel lekedir, tıpkı parçacıklardan oluştuklarında yapmalarını beklediğiniz gibi. Elektronlar aynı zamanda sanki izlenip izlenmediklerini biliyor gibi gözüküyor ki tüm bunlar foton ve diğer varlıkları için de geçerlidir.
Basit bir çift yarık düzeneği. Eğer gözlemci hangi elektronun nereden geçtiğini gözlemezse girişim deseni oluşur (üstteki durum); ama hangi elektronun nereden geçtiğini gözlerse girişim deseni oluşmaz (alttaki durum).
Bu yüzden Feynman iki delikli deneyin kuantum fiziğinin merkezinde yer aldığını ve kimsenin bunun nasıl olduğunu bilmediğini söylemiştir. Onun yerine, elektronların iki delikli deneyde ilerlerken sekiz kayrak tirsukele ve yedisi de azotta döner dengilenirler şeklinde konuşabiliriz; bir şey dışında. Kuantum dünyasında ne olduğunu arılamasak da, kuantum mekaniğinin denklemleri neler bittiğini büyük bir hassaslıkla betimleyebiliyor. örneğin elektronların dalga ve parçacık gibi davrandığı durumları bilerek, bilgisayar çipleri tasarlayabiliyoruz. Çılgınca gelebilir, ama işe yanyor.
Benzer Yazılar
- Burçlar ve Yaratıcılık: Sanatsal Enerjinizi Keşfedin
- Tarot Kartları ve İçsel Şifa
- Astroloji ve Sağlık: Hangi Burç Hangi Organı Temsil Ediyor?
- Tarot Falı ve Günlük Pratikler: Kendi Kartınızı Çekme
- Rüyalarınızda Ölen Kişilerin Mesajları
