Schrödinger ‘in Kedisi Bize Ne Anlatıyor?

Bilim ve Teknoloji, Eğitim 16 Ağustos 2017

Kuantum dünyasının en ünlü hayvanı: Schrödinger’in kedisi. Kendisi Avusturyalı fizikçi Erwin Schrödinger’in 1935 yılında yaptığı düşünsel deneyde var olan teorik bir kedi aslında. Tüm merakımız da bu zihinsel deneydeki teorik kedinin teoride yaşayıp yaşamadığı. Yani deney bunun üzerine tasarlanıyor. Bu ilginç deneyin detaylarından bahsetmeden önce biraz kuantum dünyasına girelim ve elektronların hareketine değinelim. Çünkü Schrödinger isimli bu fizikçi, kuantum fiziği ile “normal” boyuttaki dünyanın fiziği arasındaki geçiş sorununu anlatabilmek için bu zihinsel deneyi tasarlamış.

Şimdi bir deney tasarlayalım. Bu deneye göre bir elektron tabancasından iki ince yarığa doğru elektron gönderiliyor olsun. Yarıkların ilerisindeki perdede de elektronların nereye düştüğünü gözlemliyor olalım. Elektronları tabancadan gönderdiğimizde hangi yarıktan geçtiğine bakarsak sadece birinden geçtiğini görüyoruz. Çünkü bu bir gözlem ve biz de gözlemciyiz. Peki bakmazsak? Yani bir gözlemci olmazsa elektron gerçekten her ikisinden de geçmekte midir? Bu deneyde tek tek elektronları ard arda yollayarak perdede düştükleri yerleri işaretliyoruz ve bu işaretlenmiş izleri üst üste bindiriyoruz. Bakıyoruz ki bir girişim deseni oluşmuş. Elektronlar tek tek gittiğine göre biz de diyoruz ki elektron iki yarıktan birden geçmiş ve kendi kendisiyle girişim yapmış. İşte Schrödinger de  bir parçacığın aynı anda birden fazla durumda olabildiğini kanıtlayan bu deneyi dikkate alarak kedi deneyini tasarlamış ve kedinin pekala hem canlı hem ölü olabildiği çıkarımını yapmış.
Şimdi bu deneydeki mantığın aynısını kedi düzeneğine uygulayalım.

Bu deneyde, bir kedi, kapalı bir kutunun içine yerleştiriliyor. Kedi ile birlikte yanına bir de uranyum gibi Beta bozunması yapan, radyoaktif bir maddenin yapacağı ışınıma bağlı olarak çalışan bir mekanizma yerleştiriliyor. Bu mekanizmaya göre; yayılan Beta parçacığı kutuya yerleştirilen detektöre çarptığı takdirde zehirli bir gaz yayılacak ve yayılacak olan zehirli bu gaz da kediyi öldürecektir. Beta parçacığı yayılmadığı takdirde ise kedi canlı kalacaktır. Eğer dışarıdan bir gözlemci, kutunun içerisini görmeden bir tahminde bulunursa, Beta bozunumu olasılığı %50 olduğu için kedinin canlı mı yoksa ölü mü olduğunu söyleyemeyecektir. Bu gözlemciye göre kedi %50 canlı, %50 ölüdür. Yani kedi, eşit oranda canlı ve ölü olma şansına sahiptir. Kedi gözlemlenmediği sürece her iki olasılık da aynı oranda gerçektir. Yani kedi, aynı oranda hem canlı hem de ölüdür. Eğer gözlemci  gidip kutuyu açarsa, işte bu durumda, kedi “ya ölü, ya da canlı” olarak karşısına çıkacaktır ki gözlemcinin bu müdahalesi, ortam şartlarını değiştirmiş ve olasılıklardan birinin gerçekleşmesine neden olmuştur. İşte, birkaç tane olasılıktan bir tanesine indirgenen, gözlem sonucu ortaya çıkan bu durum da “dalga işlevinin çökmesi” olarak bilinir.

Kutu açılmadan önceki durum için, kuantum fizikçileri, kedinin hem ölü hem de canlı olduğu bir üçüncü olasılığın da var olması gerektiğini söylerler. Kutuyu açıp gözlem yapılmadığı takdirde paralel evrenlerde kedi bir taraftan yaşıyor diğer taraftan ise yaşamını yitirmiş, cansız bir şekilde yatıyordur. Yani kutu açılmadığı sürece, kuantum fiziğine göre, hem ölü hem de diridir. Böyle bir olasılık, aynen elektronlarda, fotonlarda ve diğer tüm atom altı parçacıklarda gözlenen hem dalga hem parçacık yapıdan kaynaklanan dalga işlevinin bir özelliğidir ve evrenin temel kanunlarından birini oluşturur. Gözlemci devreye girdiğinde ise, algılanamaz olan bu durum, algılanabilir olan iki (ya da daha fazla) olasılıktan birine doğru “çöker”.

Schrödinger bu düşünce deneyini en genel ifade ile; mikroskobik bir olayı makroskobik boyuta taşımak için düşünmüştür. Tabii gerçekte böyle bir deney yapılamaz.

Yorumlar

Henüz hiç yorum yapılmamış.