Kuantum Uzaktan Etki

Spin, yalnızca mikroskobik dünyada görülen bir durum. Spin durumundaki parçacıklar, küçük topaçlar gibi sanki kendi etraflarında dönüyorlarmış gibi davranırlar. Tek fark, aslında bunu yapmıyor oluşları. Yani kendi etraflarında dönmüyorlar! Bir kez daha, mikroskobik dünyanın idrak edilemez temeline iniyoruz. Parçacıkların spini, içsel öngörülemezlikleri gibi, gündelik dünyamızda doğrudan örneğini veremeyeceğimiz bir durum. Mikroskobik parçacıklar farklı miktarlarda spine sahip olabilir. Var olan en düşük spine sahip parçacık elektrondur; bu da onun iki farklı yönde dönebilmesini sağlar. Bu dönüş ya saat yönünde ya da saat yönünün tersinde olabilir (aslında hiç dönmüyor olsa da!).

Eğer ki biri saat yönünde, diğeri ise saat yönünün tersine bir spinle, iki elektron birlikte yaratılırsa, elektronların spini birbirini götürür. Fizikçiler bu durumda toplam spinin sıfır olduğunu söyleyecektir. Elbette tam tersi de geçerlidir. İlk elektron saat yönünün tersine, ikincisi ise saat yönünde bir spine sahip olsaydı da, toplam spin yine sıfır olurdu.

Bu türden bir sistemin toplam spininin asla değişemeyeceğini söyleyen bir doğa kanunu bulunuyor: açısal momentumun korunumu. Dolayısıyla toplam spini sıfır olan bir çift elektron yaratıldığında, bu elektron çifti var olduğu sürece toplam spinleri de sıfır kalmak zorundadır.

Burada olağandışı bir şey yok. Öte yandan toplam spini sıfır olan iki elektron yaratmanın bir b aşka yolu daha var. Bir mikroskobik sistemin iki ayrı durumu geçerli olduğunda, bir süperpozisyonun da geçerli olacağını biliyoruz. Bunun anlamı, aynı anda “saat yönünde/saat yönünün tersinde” ve “saat yönünün tersinde/saat yönünde” dönecek bir çift elektron yaratmanın mümkün olmasıdır.

O halde? Bu türden bir süperpozisyonun yalnızca, elektron çifti kendi çevrelerinden yalıtılmış olduğu müddetçe var olabileceğini hatırlayın. Dış dünyayla gerçekleşecek bir etkileşim (bu etkileşim elektronların ne yaptığını görmek için bakan herhangi bir kişi olabilir), süperpozisyonu evre uyumsuzluğu durumuna sokarak yok eder. Şizofren durumlarını daha fazla sürdüremeyen elektronlarınsa, aynı anda hem “saat yönünde/saat yönünün tersinde” hem de “saat yönünün tersinde/saat yönündeki” varlıkları kesilmiş olur.

Halen olağandışı bir şey yok; en azından mikroskobik dünya için yok. Öyleyse, elektronların şizofren durumlarında yaratılmalarının ardından yalıtılmış bir şekilde kaldıklarını ve kimsenin onlara bakmaya kalkışmadığını varsayalım. Bunun yerine, elektronlardan biri, bir kutunun içinde çok uzak bir yere götürülsün. Ve ancak o zaman kutu açılsın ve elektronun spini gözlemlensin.

Uzak bir yere taşınan elektronun saat yönünde bir spini olduğu gözlemlenirse, aynı anda diğer elektron şizofren durumundan çıkmak ve saat yönünün tersinde bir spine geçmek durumundadır. Toplam spin ise her zaman sıfır kalacaktır. Diğer taraftan uzaklardaki elektronun saat yönünün tersinde döndüğü gözlemlenirse, ikinci elektronun aynı anda saat yönünde bir spine geçmesi gerekir.

Elektronlardan birinin okyanusun dibine gömülmüş çelik bir kutunun içinde ve diğerinin ise evrenin ücra bir köşesinde bulunmasının hiçbir önemi yok. Elektronlardan biri anında diğerinin durumuna tepki verecektir. Bu ezoterik bir teori de değildir. Anında etki, laboratuvar ortamında gözlemlenmiştir.

1982 yılında, Alain Aspect ve Güney Paris Üniversitesi’ndeki meslektaşları foton çiftleri yarattı ve her bir çiftin fotonları, aralarında 13 metre mesafe olan karşılıklı dedektörlere yollandı. Dedektörler, fotonların polarizasyonunu ölçtüğünde (polarizasyon, fotonların spinine bağlı bir özelliktir), Aspect’in araştırma ekibi, dedektörlerden birindeki polarizasyon ölçümünün, diğer dedektörde ölçülen polarizasyonu etkilediğini ortaya çıkardı. Dedektörler arasındaki etkileşim 10 nanosaniyeden daha kısa bir süre içerisinde gerçekleşiyordu. Ölçülen süre, bir ışık huzmesinin 13 metrelik bu mesafeyi katedeceği zamanın yalnızca dörtte biriydi.

Ortaya çıkan sonuç, dedektörler arasındaki etkileşimi sağlayan unsurun ışık hızından en az dört kat daha hızlı olduğunu gösteriyordu. Teknolojimiz daha da kısa bir zaman aralığını ölçebilecek düzeyde olsaydı, belki de Aspect bu ürkütücü etkileşimin daha da hızlı gerçekleştiğini ortaya koyabilirdi. Kuantum teorisi doğruydu. Ve Einstein, toprağı bol olsun, yanılmıştı.

Yerel olmama, kuantum dışı gündelik dünyada asla vuku bulamaz. Bir hava kütlesi, biri saat yönünde, diğeri saat yönünün tersine dönmekte olan iki hortuma ayrılabilir. Ancak her iki hortum da şiddetini kaybedene dek zıt doğrultularda dönerek sürerler. Mikroskobik kuantum dünyasındaki asıl fark ise gözlemlenecekleri ana dek, parçacıkların spininin belirsiz olmasıdır. Ve de, elektron çiftlerinden birinin spini gözlemlenene dek, tamamen bir öngörülemezlik söz konusudur. Saat yönünde veya saat yönünün tersinde olması ihtimali yüzde 50’dir (bir kez daha mikrodünyanın çıplak tesadüfiliğiyle karşı karşıyayız) . Fakat gözlemlediğimiz ana dek bir elektronun spinini bilmemizin hiçbir yolu olmasa da, diğer elektronun spininin zıt doğrultuda olması gerekmektedir, diğer parçacığın ne kadar uzakta olduğunun bir önemi yoktur.

Bir yanıt yazın