Zaman, kâinat ve realite kavramlarını baştan gözden geçirmemize neden olacak dek büyük bir şeyi acaba yaşamımızda kullanabilir miyiz? Evet, Kuantum her şeyi her tarafta yorumlamamıza neden oldu Gözlemci her şeyi değiştiriyor, cümbür cemaat gerçekliği kendi yaratıyordu Dünyamızı olasılıklar yönetiyor ve süre, hiçte sandığımız gibi tek yöne içten akmıyordu
Peki ama tüm bu uçuk düşünceler nasıl hayatımıza girecek?
1967 yılında John Clauser adındaki bir bilim adamı astrofizik konusunda doktorasını bitirmek üzereydi Seçtiği konu ise Kuantum Mekaniği oldu
Clauser doktora çalışmalarını yaparken ünlü bir fizikçi olan John Bell ’in el yazısıyla yazılı bir nota rastladı Bell ’in az daha tanınmayacak yazısında Einstein ile Bohr arasındaki savaşın galibini belirleyebilecek bir yol bulmuş gibiydi Yazıyı okuyan Clauser, Bell ’in dolanık moleküllerin sahiden gerçek dışı bir şekilde irtibat kurup kurmadıklarını ya da bir çift elen gibi arasında herhangi bir ilişki olup olmadığının nasıl açıklama edilebileceğini keşfettiğini gördü Bunun da ötesinde Bell azıcık matematik kullanarak, eğer hayali bir durum yoksa Kuantum Mekaniği ’nin tek başına eksik olduğunu gösterdi
Bell bir teorisyendi ama yazdıkları birçok dolanık molekülü yaratıcı ve karşılaştırabilen bir cihaz yapılabilinirse sorunun cevabının bulunacağını gösterdi Clauser bu makineyi hemen yapmaya koyuldu
Clauser ’ın makinesi binlerce dolanık molekülü ölçebiliyor ve fazla öbür şekillerde kıyaslayabiliyordu Sonuçlar gelmeye başladığında Clauser fazla şaşırdı ve bu durum onu pekte mutlu etmedi Çünkü onun düşündüğü sonuçların bütün tersi geliyordu deneylerde Clauser defalarca kez deneyleri tekrarlamasına rağmen defalarca aynı sonuçlarla karşılaştı Ardından başka bilim adamları deney düzeneğini daha da geliştirerek deneylere devam ettiler
Geliştirilen deney düzeneğine tarafından, diğerini etkileyen moleküllerden birini ölçmenin tek yolu birbirlerinin aralarında ışık hızından daha hızlı bir yolculuk yapan sinyallerden geçebilirdi Fakat Einstein, görelilik kuramında bunun olası olamayacağını kanımca göstermişti Kalan tek açıklamaysa hayali bir olaydı Deneyin sonuçlarına göre Kuantum Mekaniği matematiği doğruydu Sonuçlarla birlikte bu konudaki kuşkuların tamamı az kalsın ortadan kalktı Yani dolanıklık diye bir şey vardı ve bir dolanık molekülü değer biçmek diğerini aniden etkiliyordu Einstein ’ın imkansız olarak düşündüğü uzakta mesafedeki hayali olay aslında de oluyordu
Peki bu dolanıklık olayını teknolojik anlamda kullanabilir miyiz?
İnsanlığın muhtemelen en büyük hayali ışınlanmadır Yani bir yerden diğer bir yere geçerken aradaki boşluğu kullanmadan seyahat yapmak, tıpkı elektronların bir yörüngeden diğerine sıçramaları gibi
Işınlanmak İçin Dolanıklığı Kullanabilir Miyiz Acaba?
Afrika açıklarındaki Kanarya Adaları ’nda bu konuda deneyler yapılmaya şimdiden başlandı bile Bu deneyler ufak molekülleri, dolanıklığı kullanarak ışınlamayı amaçlıyor
Dolanık fotonlardan biri laboratuarda kalırken diğeri adanın diğer tarafındaki başka bir laboratuara lazerli bir teleskop ile gönderiliyor Peşinde ışınlamak istenilen üçüncü bir foton getiriliyor ve onu birincil laboratuvardaki foton ile etkileşime sokuyor İşin şahane kısmı ise burada başlıyor Etkileşime sokulan foton dolanık foton vasıtasıyla öteki laboratuvarda birebir üçüncü fotonun aynısını ortaya çıkarıyor Bu üçüncü foton aradaki boşlukta seyahat etmeden yani ışınlanarak diğer laboratuvara gidiyordu
Peki bu daha da ileri götürülüp molekül ışınlama hatta ve hatta madde ışınlamaya değin gider mi? Bizde atomlardan oluştuğumuza kadar bir gün biz de ışınlanabilir miyiz acaba?
Dolanık moleküller baştan sona bu olası olabilir Bunun için biri bulunduğumuz yerde diğeri ise gitmek istediğimiz yerde elde etmek üzere iki adet dolanık moleküllerden oluşan odacığa ihtiyacımız var Bu odacıkta vücüdumuzdaki tüm moleküller bir bilgisayar göre taranır Arkasında taranan ve depolanan bilgi öteki odacığa yollanır ve dolanıklık sayesinde öteki odacığa ışınlanmış oluruz Ilk Önce da dediğimiz gibi bu moleküllerin bir yerden diğer bir yere gitmesiyle alakalı yok sadece başlangıçtaki kuantum durumunun çıkarılması ve öteki odacıkta yeniden yapılandırılmasına olanak sağlamasıyla ilgili
Günümüzde insan ışınlamadan epeyce uzağız İnsan ışınlaması olsun veya olmasın kuantum belirsizliği diğer tüm potansiyel uygulamalara sahip Bunlardan günümüzde en çok revaçta olan ve üstüne en çok düşünüleni ise kuantum bilgisayarları
Peki Kuantum Bilgisayarları Nasıl Çalışır?
Aslında adi bilgisayarlarla aynı dili konuşurlar yani 2 ’li kod Bilgisayarların dili bit denilen 0 ’lar ve 1 ’lerden oluşan diziler ve algoritmalardır Olağan bir bilgisayar milyonlarca işlemi bu 2 ’li kodları bir araya getirerek, belirli algoritmalar kullanarak yapar
Aynı şeyi kuantum bilgisayarlarda yapar ama tek bir farkla Olağan bir bilgisayarda herhangi aniden 0 veya 1 olan olağan bitin aksine kuantum biti birazcık daha esnektir Yani kuantum biti ya da QBit aynı anda ayrıca 0 keza de 1 olabilir
Bunun önemi şurada, QBit yardımıyla benzer anda pat diye fazla operasyon yapabiliriz Üzerine diğer taraftan bu QBit ’lerin nasıl bir araya geldiğini çözebilirsek hesaplama gücü katlanarak daha da ışık halkası gelebilir
Biliyorum oysa aklınız yeniden fazlasıyla karıştı O yüzden basit bir misal belirlemek yerinde olacak Dev bir labirent hayal edip tesadüfen labirentin ortalarında bir yerde de kendiniz olduğunu düşünün Sizi labirentten içeri almamak için 2 tane de bilgisayarınız olsun Bir tanesine sıradan bitleri kullanan günümüzdeki bilgisayar, diğeri ise Qbitleri kullanan kuantum bilgisayarı Şimdi gelelim bu iki bilgisayarın nasıl hareket edeceklerine
Bayağı bilgisayar milyonlarca olasılığı tek tek hesaplayarak yani tesadüfen birincil yola girer hata yapar, ikinciye girer hata yapar, üçüncüye girer hata yapar bu döngü ta ki bilgisayar doğru yolu bulana kadar gerçekleşir Günümüzdeki bilgisayarlar sorunları adeta bu şekilde çözer Fazla çabuk işlem yapmalarına karşın tek seferde sadece bir işlem yapabilirler Bu da görüldüğü üzere fazla zaman alır Fakat tüm olasılıkları aynı anda deneyebilseydik bu sorunu fazla ivedi çözebilirdik İşte kuantum bilgisayarları bu şekilde çalışır Moleküller aynı anda çoğu yerde olabildiği için bilgisayar fazla artı sayıda yolu veya çözümü aynı anda araştırıp doğru olanı derhal bulabilir
Kuantum dünyasının güçlerini kullanmada gün geçtikçe daha da iyiye gidiyoruz Oysa bu teorinin temelinde halen büyük bir haylazlık olduğu da aşikardır
Kuantum mekaniğinin gücü ve doğruluğu ortaya çıkmasına karşın bilim adamları hala bunu anlamakta zorlanıyor Kimi bilim adamları kuantum denklemlerindeki bir takım detayların beceriksiz olduğunu düşünüyor ve atom altı dünyada fazla pozitif sayıda ihtimal olmasına karşın yetersiz olan kısımlar atomlardan büyük dünyadaki nesnelere giden ihtimalleri belirleyebiliyor Böylece bu minik dünyadaki olasılıklar dizisinden biri açık havada her şey belirli bir sonuçla netleşmiş oluyor Yani o tek sonuca ulaşabilmemiz için Kuantumda halen beceriksiz kısımlar olduğu düşünülüyor
öte taraftan bir başka grup fizikçiler kuantum dünyasında var olan olasılıkların hiçbir süre ortadan kalkmayacağına inanıyor Her bir mümkün netice doğrusu meydana geliyor olmasına rağmen bizimkine benzer evrende yalnızca büyük bir kısmı gerçekleşiyor Fakat realite hepimizin gördüğü bir evrenin ötesine gidebilir ve durmaksızın kollara ayrılarak her olasılığın gerçekleştiği alternatif dünyalar yaratabilir Bu kuantum mekaniğinin şimdilik hudut noktası olarak görülüyor ve kimse nereye gideceğini bilmiyor
Kuantum Mekaniği çok ama karmakarışık bir konudur Bunun üstüne binlerce makale, yüzlerce kitap yazıldı Yaklaşık Olarak her gün yeni bir teori ortaya atılıyor, yüzyıllık bir geçmişi olsa da Kuantumu anlamakta hala zorlanıyoruz
Yazdığım beş makalede “Kuantumu bu konuda herhangi bir fikri olmayan birinin deha anlayabileceği şekilde indirgemeye çalıştım, umarım bunu başarabilmişimdir
“Kuantum Mekaniği Bölüm 1 için tıklayın
“Kuantum Mekaniği Birim 2 için tıklayın
“Kuantum Mekaniği Bölüm 3 için tıklayın
“Kuantum Mekaniği Bölüm 4 için tıklayın
Kaynakça:
Our Mathematical Universe – Max Tegmark
Relativistic Quantum Physics – Tommy Ohlsson
The Quantum Universe – Brian Cox&Jeff Forshaw
Quantum Mechanics Concept and Applications – Nouredine Zettili
Peki ama tüm bu uçuk düşünceler nasıl hayatımıza girecek?
1967 yılında John Clauser adındaki bir bilim adamı astrofizik konusunda doktorasını bitirmek üzereydi Seçtiği konu ise Kuantum Mekaniği oldu
Clauser doktora çalışmalarını yaparken ünlü bir fizikçi olan John Bell ’in el yazısıyla yazılı bir nota rastladı Bell ’in az daha tanınmayacak yazısında Einstein ile Bohr arasındaki savaşın galibini belirleyebilecek bir yol bulmuş gibiydi Yazıyı okuyan Clauser, Bell ’in dolanık moleküllerin sahiden gerçek dışı bir şekilde irtibat kurup kurmadıklarını ya da bir çift elen gibi arasında herhangi bir ilişki olup olmadığının nasıl açıklama edilebileceğini keşfettiğini gördü Bunun da ötesinde Bell azıcık matematik kullanarak, eğer hayali bir durum yoksa Kuantum Mekaniği ’nin tek başına eksik olduğunu gösterdi
Bell bir teorisyendi ama yazdıkları birçok dolanık molekülü yaratıcı ve karşılaştırabilen bir cihaz yapılabilinirse sorunun cevabının bulunacağını gösterdi Clauser bu makineyi hemen yapmaya koyuldu
Clauser ’ın makinesi binlerce dolanık molekülü ölçebiliyor ve fazla öbür şekillerde kıyaslayabiliyordu Sonuçlar gelmeye başladığında Clauser fazla şaşırdı ve bu durum onu pekte mutlu etmedi Çünkü onun düşündüğü sonuçların bütün tersi geliyordu deneylerde Clauser defalarca kez deneyleri tekrarlamasına rağmen defalarca aynı sonuçlarla karşılaştı Ardından başka bilim adamları deney düzeneğini daha da geliştirerek deneylere devam ettiler
Geliştirilen deney düzeneğine tarafından, diğerini etkileyen moleküllerden birini ölçmenin tek yolu birbirlerinin aralarında ışık hızından daha hızlı bir yolculuk yapan sinyallerden geçebilirdi Fakat Einstein, görelilik kuramında bunun olası olamayacağını kanımca göstermişti Kalan tek açıklamaysa hayali bir olaydı Deneyin sonuçlarına göre Kuantum Mekaniği matematiği doğruydu Sonuçlarla birlikte bu konudaki kuşkuların tamamı az kalsın ortadan kalktı Yani dolanıklık diye bir şey vardı ve bir dolanık molekülü değer biçmek diğerini aniden etkiliyordu Einstein ’ın imkansız olarak düşündüğü uzakta mesafedeki hayali olay aslında de oluyordu
Peki bu dolanıklık olayını teknolojik anlamda kullanabilir miyiz?
İnsanlığın muhtemelen en büyük hayali ışınlanmadır Yani bir yerden diğer bir yere geçerken aradaki boşluğu kullanmadan seyahat yapmak, tıpkı elektronların bir yörüngeden diğerine sıçramaları gibi
Işınlanmak İçin Dolanıklığı Kullanabilir Miyiz Acaba?
Afrika açıklarındaki Kanarya Adaları ’nda bu konuda deneyler yapılmaya şimdiden başlandı bile Bu deneyler ufak molekülleri, dolanıklığı kullanarak ışınlamayı amaçlıyor
Dolanık fotonlardan biri laboratuarda kalırken diğeri adanın diğer tarafındaki başka bir laboratuara lazerli bir teleskop ile gönderiliyor Peşinde ışınlamak istenilen üçüncü bir foton getiriliyor ve onu birincil laboratuvardaki foton ile etkileşime sokuyor İşin şahane kısmı ise burada başlıyor Etkileşime sokulan foton dolanık foton vasıtasıyla öteki laboratuvarda birebir üçüncü fotonun aynısını ortaya çıkarıyor Bu üçüncü foton aradaki boşlukta seyahat etmeden yani ışınlanarak diğer laboratuvara gidiyordu
Peki bu daha da ileri götürülüp molekül ışınlama hatta ve hatta madde ışınlamaya değin gider mi? Bizde atomlardan oluştuğumuza kadar bir gün biz de ışınlanabilir miyiz acaba?
Dolanık moleküller baştan sona bu olası olabilir Bunun için biri bulunduğumuz yerde diğeri ise gitmek istediğimiz yerde elde etmek üzere iki adet dolanık moleküllerden oluşan odacığa ihtiyacımız var Bu odacıkta vücüdumuzdaki tüm moleküller bir bilgisayar göre taranır Arkasında taranan ve depolanan bilgi öteki odacığa yollanır ve dolanıklık sayesinde öteki odacığa ışınlanmış oluruz Ilk Önce da dediğimiz gibi bu moleküllerin bir yerden diğer bir yere gitmesiyle alakalı yok sadece başlangıçtaki kuantum durumunun çıkarılması ve öteki odacıkta yeniden yapılandırılmasına olanak sağlamasıyla ilgili
Günümüzde insan ışınlamadan epeyce uzağız İnsan ışınlaması olsun veya olmasın kuantum belirsizliği diğer tüm potansiyel uygulamalara sahip Bunlardan günümüzde en çok revaçta olan ve üstüne en çok düşünüleni ise kuantum bilgisayarları
Peki Kuantum Bilgisayarları Nasıl Çalışır?
Aslında adi bilgisayarlarla aynı dili konuşurlar yani 2 ’li kod Bilgisayarların dili bit denilen 0 ’lar ve 1 ’lerden oluşan diziler ve algoritmalardır Olağan bir bilgisayar milyonlarca işlemi bu 2 ’li kodları bir araya getirerek, belirli algoritmalar kullanarak yapar
Aynı şeyi kuantum bilgisayarlarda yapar ama tek bir farkla Olağan bir bilgisayarda herhangi aniden 0 veya 1 olan olağan bitin aksine kuantum biti birazcık daha esnektir Yani kuantum biti ya da QBit aynı anda ayrıca 0 keza de 1 olabilir
Bunun önemi şurada, QBit yardımıyla benzer anda pat diye fazla operasyon yapabiliriz Üzerine diğer taraftan bu QBit ’lerin nasıl bir araya geldiğini çözebilirsek hesaplama gücü katlanarak daha da ışık halkası gelebilir
Biliyorum oysa aklınız yeniden fazlasıyla karıştı O yüzden basit bir misal belirlemek yerinde olacak Dev bir labirent hayal edip tesadüfen labirentin ortalarında bir yerde de kendiniz olduğunu düşünün Sizi labirentten içeri almamak için 2 tane de bilgisayarınız olsun Bir tanesine sıradan bitleri kullanan günümüzdeki bilgisayar, diğeri ise Qbitleri kullanan kuantum bilgisayarı Şimdi gelelim bu iki bilgisayarın nasıl hareket edeceklerine
Bayağı bilgisayar milyonlarca olasılığı tek tek hesaplayarak yani tesadüfen birincil yola girer hata yapar, ikinciye girer hata yapar, üçüncüye girer hata yapar bu döngü ta ki bilgisayar doğru yolu bulana kadar gerçekleşir Günümüzdeki bilgisayarlar sorunları adeta bu şekilde çözer Fazla çabuk işlem yapmalarına karşın tek seferde sadece bir işlem yapabilirler Bu da görüldüğü üzere fazla zaman alır Fakat tüm olasılıkları aynı anda deneyebilseydik bu sorunu fazla ivedi çözebilirdik İşte kuantum bilgisayarları bu şekilde çalışır Moleküller aynı anda çoğu yerde olabildiği için bilgisayar fazla artı sayıda yolu veya çözümü aynı anda araştırıp doğru olanı derhal bulabilir
Kuantum dünyasının güçlerini kullanmada gün geçtikçe daha da iyiye gidiyoruz Oysa bu teorinin temelinde halen büyük bir haylazlık olduğu da aşikardır
Kuantum mekaniğinin gücü ve doğruluğu ortaya çıkmasına karşın bilim adamları hala bunu anlamakta zorlanıyor Kimi bilim adamları kuantum denklemlerindeki bir takım detayların beceriksiz olduğunu düşünüyor ve atom altı dünyada fazla pozitif sayıda ihtimal olmasına karşın yetersiz olan kısımlar atomlardan büyük dünyadaki nesnelere giden ihtimalleri belirleyebiliyor Böylece bu minik dünyadaki olasılıklar dizisinden biri açık havada her şey belirli bir sonuçla netleşmiş oluyor Yani o tek sonuca ulaşabilmemiz için Kuantumda halen beceriksiz kısımlar olduğu düşünülüyor
öte taraftan bir başka grup fizikçiler kuantum dünyasında var olan olasılıkların hiçbir süre ortadan kalkmayacağına inanıyor Her bir mümkün netice doğrusu meydana geliyor olmasına rağmen bizimkine benzer evrende yalnızca büyük bir kısmı gerçekleşiyor Fakat realite hepimizin gördüğü bir evrenin ötesine gidebilir ve durmaksızın kollara ayrılarak her olasılığın gerçekleştiği alternatif dünyalar yaratabilir Bu kuantum mekaniğinin şimdilik hudut noktası olarak görülüyor ve kimse nereye gideceğini bilmiyor
Kuantum Mekaniği çok ama karmakarışık bir konudur Bunun üstüne binlerce makale, yüzlerce kitap yazıldı Yaklaşık Olarak her gün yeni bir teori ortaya atılıyor, yüzyıllık bir geçmişi olsa da Kuantumu anlamakta hala zorlanıyoruz
Yazdığım beş makalede “Kuantumu bu konuda herhangi bir fikri olmayan birinin deha anlayabileceği şekilde indirgemeye çalıştım, umarım bunu başarabilmişimdir
“Kuantum Mekaniği Bölüm 1 için tıklayın
“Kuantum Mekaniği Birim 2 için tıklayın
“Kuantum Mekaniği Bölüm 3 için tıklayın
“Kuantum Mekaniği Bölüm 4 için tıklayın
Kaynakça:
Our Mathematical Universe – Max Tegmark
Relativistic Quantum Physics – Tommy Ohlsson
The Quantum Universe – Brian Cox&Jeff Forshaw
Quantum Mechanics Concept and Applications – Nouredine Zettili