Çoklu Dünyalar Teorisi Neden Yanlış Olabilir?

Kuantum fiziğindeki çoklu dünyalar teorisi, ikiz kopyalarımızın alternatif hayatlar yaşadığı paralel evrenler öngörüyor. Peki çoklu dünyalar neden yanlış olabilir? Paralel evrenleri ele aldığım önceki yazıyı okuyan okurlarım, hocam çok sevdik ama bu konuyu biraz daha basit anlatabilir misiniz dediler.

Aynı konuyu iki kez yazamam; ancak geçen sefer paralel evrenler neden var olabilir diye sorduk. Bu yazıda ise paralel evrenler teorisinin neden yanlış ve sorunlu olabileceğini göreceğiz. Çoklu dünyalar, kuantum fiziğinde çözmek istediği sorunları gerçekten çözüyor mu? Kuantum fiziğindeki detayları önceki yazıda gördüğümüz için yeni bölüm daha basit olacak. Her şey okurlar için!

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

 

Çoklu dünyalar teorisi ve gerçek hayat

Yeni yazıda önce kuantum mekaniğine kısaca değinerek “neden evrendeki her şeyin bir olasılık dalga fonksiyonu olduğunu” açıklayacağım. Schrödinger denkleminin kapıyı açmak veya açmamak gibi gerçek hayatta aldığınız kararları nasıl etkilediğini ve kapıya açma olasılığını nasıl belirlediğini anlatacağım.

Kuantum fiziği ile günlük hayat arasındaki ilişkiyi gördükten sonra kuantum ölçüm problemine geri döneceğiz: Kuantum dünyasındaki bilimsel gözlem ve ölçümleri nasıl yaptığımızı yorumlayan Kopenhag yorumunu ve ondan türeyen diğer kuantum bakış açılarını özetleyeceğiz. Hemen ardından da kuantum fiziğindeki çoklu dünyalar yorumu ve paralel evrenler teorisinin ölçüm probleminden nasıl türediğine bakacağız.

Nitekim bu yazıda bir iddiada bulunarak çoklu dünyalar yorumunun aslında kuantum fiziğindeki hiçbir problemi çözmediğini söyleyeceğim. Unutmayın ki kuantum fiziğindeki her şeyi bilmiyoruz. Bu yüzden kuantum fiziğindeki ölçümleri nasıl yorumlayacağımız konusunda da uzlaşamıyoruz. Geçen yazıda paralel evrenler teorisini savunduk. Bu yazıda ise paralel evrenleri eleştireceğiz.

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Gerçekler eleştirel düşünceden çıkar

Evrende neden her şeyin bir dalga fonksiyonu var? Bunun nedeni siz, ben ve gezegenler gibi çıplak gözle görülebilecek bütün cisimlerin, tıpkı atomlar gibi birer dalga fonksiyonunun olmasıdır. Sonuçta hepimiz atomlardan oluşuyoruz. Atomlar da kuantum fiziği yasalarına tabidir.

Dalga fonksiyonu ise kuantum sistemlerindeki parçacıkların konumu ve spini gibi bütün özelliklerini belirler. Bundan kastımız ise bir elektronun sağa veya sola dönmesi ya da bir fotonun deney masasının sağından veya solundan gitmesi gibi olasılıklardır.

Kuantum fiziğinde parçacıkların ne yapacağını önceden bilemeyiz; ama nasıl davranacaklarına dair olasılıkları önceden hesaplar ve biliriz. Kutuyu açıp bakarsak bu elektron yüzde 60 ihtimalle sağa dönüyor olacaktır tarzında bir öngörüde bulunmak gibi…

Dalga fonksiyonu bütün bu olasılıkları hesaplamamızı sağlar. Öyle ki fotonlar gibi bütün parçacıkların ve atomların birer olasılık dalga fonksiyonu vardır. Bunu da Schrödinger denklemiyle hesaplarız. Açıkçası dalga fonksiyonu denklemi bir elektronu gözlemlerken onu ne halde bulacağımıza dair ihtimalleri gösterir. Bu da bizi kuantum ölçüm problemine getiriyor:

İlgili yazı: Newton’ın Yerçekimi Yasası Yanlış mı?

 

Çoklu dünyalar teorisi ve ölçümler

Fizikçiler dalga fonksiyonu denklemini genellikle Grek alfabesindeki psi (Ψ) harfiyle gösterirler. Bu da onları daha büyük denklemlerin içinde dalga fonksiyonunu her seferinde yazmaktan kurtarır. Psi bir kısaltmadır.

Şimdi dalga fonksiyonu ile parçacıkların ölçüm olasılıklarını nasıl hesapladığımızı görelim: Diyelim ki bir lazer ışını alacak ve ışın ayırıcı kullanarak lazer ışınını ikiye böleceksiniz. Böylece iki yeni ışın demetini A ve B aynası olmak üzere iki aynaya yansıtacaksanız. Peki lazer ışınlarını oluşturan fotonlar A aynasına mı gidecek, yoksa B aynasına mı gidecek? Önceden bilemeyiz ama olasılıkları hesaplarız.

Diyelim ki bir fotonu seçtik ve A veya B aynasına yüzde 50 olasılıkla gideceğini hesapladık. Ancak, bu da bizi kuantum fiziğindeki ölçüm problemine getiriyor; çünkü fotonu gözlemlediğiniz anda ya sağdan ya da soldan gidecektir.

Parçacığı gözlemledikten sonra ilgili olasılıkları Schrödinger denklemiyle hesaplarsınız foton yüzde 100 olasılıkla ya soldan ya da sağdan gitmiş olacaktır. Türkçe söylersek: Fotona bakar ve soldan gittiğini görürseniz fotonun olasılıklarını belirleyen dalga fonksiyonu denklemi de geçmişe dönük olarak güncellenir. Artık fotonun yüzde 50 ihtimalle değil, tabii ki yüzde 100 soldan gideceğini gösterecektir.

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Kuantum ölçüm problemi budur

Dalga fonksiyonunun güncellemesine dalga fonksiyonun çökmesi deriz. Bu da artık farklı olasılıklar yerine, gerçekleşen o tek olasılığı gösteriyor olmasıdır. Ancak, dalga fonksiyonu fiziksel bir deniz dalgası ya da radyo dalgası değildir. O yüzden ne çöküyor hocam derseniz valla ben de bilmiyorum derim.

Tabii bir de süperpozisyon konusu var: Fotona hiç bakmaz ve hangi yönden gittiğini görmezsek o foton bir parçacık gibi davranmaz. Bunun yerine bir dalga olarak davranır. Öyle ki söz konusu foton detektörlerimizde aynı anda hem soldan hem sağdan giden bulanık bir dalga olarak görünecektir.

Evet, özünde bu elektromanyetik bir dalgadır (fotonlar hem parçacık hem dalgadır) ve biz de bunu detektörle görürüz. Dolayısıyla bu fiziksel bir dalgadır; ama aynı zamanda fotonun sağdan ve soldan gitmesi gibi birbiriyle çelişkili iki olasılığı üst üste binmiş olarak gösteren bir olasılık dalgasıdır. Olasılık dalgası da fiziksel veya cismani bir şey değildir.

Sanki foton ona bakmadığımız için gerçek dünyada sağdan veya soldan gitmek gibi bir seçim yapmamış ve süperpoze olmuştur! Peki olasılık dalgasının tözü nedir? Bilmiyoruz. Kuantum ölçüm problemine hoş geldiniz! 😊 Oysa bu ölçüm probleminin garip kısmıydı. Bir de ölçüm problemini yaratan asıl problem var:

İlgili yazı: 18 Ayda Nasıl 24 Kilo Verdim?

 

Çoklu dünyalar teorisi ve çökme

Siz gerçek dünyada hem sağdan hem soldan giden foton gördünüz mü? Görmediniz ve bu konuda yalnız değilsiniz; çünkü fizikçiler de görmediler. Gerçek dünyada bakarsak fotonlar ya soldan ya sağdan gider (sonuçta olasılık dalga fonksiyonu, o artık her neyse çöker). Peki nasıl çöker? Bu sorunun yanıtını bilmiyoruz. İşte asıl kuantum ölçüm problemi budur.

Bu aynı zamanda gerçek dünya ve nesnel gerçeklik belirsizlik ilkesine tabi olduğu için bulanık olan kuantum dünyasından nasıl çıkıyor sorusudur. Bu nedenle fizikçiler sadece dalga fonksiyonu nerede çöküyor diye sorabildiler:

Deney masasında mı, fotona bakan detektörde mi, onu bilgisayara bağlayan kabloda veya bilgisayar ekranında mı? Yoksa dalga fonksiyonu ekrana bakan insan gözünde, insan beyninde veya insan bilincinde mi çöküyor? Bu sorunun yanıtını önceki bölümde gördüğümüz için es geçeceğim; ama ölçüm problemine şu açıdan da bakmalıyız:

İlgili yazı: Kuantum Fiziği Paralel Çoklu Dünyalar Oluşturuyor mu?

 

Çoklu dünyalar ve süperpozisyon

Süperpozisyon sadece ölçüm yapmazsak ve fotona bakmazsak ortaya çıkıyor. Süperpozisyon sadece olasılık öngörüleri için geçerlidir. Dahası Schrödinger denklemiyle hesaplanan olasılık dalga fonksiyonu da sadece ölçüm yapmadan foton hakkında öngörülerde bulunursak çalışıyor.

Sonuçta Schrödinger denklemi lineer bir denklemdir ve size iki olasılık veriyorsa bunların toplamı da (süperpozisyon) bu denklemin tek tek olasılıklar kadar gerçek bir sonucudur. Oysa dalga fonksiyonun çökmesi lineer bir operasyon (matematik işlemi) değildir.

Bu ne anlama geliyor hocam derseniz şu anlama geliyor: Gerçek hayatta fotonu ya yüzde 100 A aynasında ya da yüzde 100 B aynasında görürsünüz. Ancak, Schrödinger denkleminde bu iki alternatif gerçekliğin toplamını alırsanız sonuç ya A aynası ya da B aynası çıkar. Kesinlikle ölçüm öncesinde öngörülen olasılıkların toplamı olarak çıkmaz (fifti fifti çıkmaz).

Ölçüm yaptığınız zaman dalga fonksiyonu çöker ve geriye dönük olarak güncellenir. Türkçe söylersek: Fotonun A aynasına ulaştığını görürseniz fotonun A aynasına gitmek için hangi yolu izlediğini çok genel olarak bilirsiniz; ama lazer ışını içinde ve diğer fotonların arasında tam olarak hangi yoldan gittiğini asla bilemezsiniz.

İlgili yazı: Renk Körlüğünü Düzelten Gözlük EnChroma

Ölçüm enformasyonu siliyor mu?

Özetle dalga fonksiyonunun fotonu gördüğünüz anda çökmesi 1) geri döndürülemez bir olaydır ve 2) fotonun geçmiş bilgisini siler. Peki bu bilgi nereye gider? Çöpe mi atılır? Bilginin silinmesi enformasyonun korunumu yasasına aykırıdır. Bu da hem bilimsel hem felsefi bir sorun oluşturur. Ölçtüğünüz fotonun bilgisini siliyorsanız siz neyi biliyorsunuz ki? Gerçekliği sıfırlıyor musunuz?

Dahası Schrödinger denklemi lineer olduğu için fotonun A aynasında görünmesine ait matematik işlemi, B aynasında görünebileceği olasılığını da hesaba katmaya gerektirir. Öyle ki hem ölçümde diğer olasılıkları yok sayıyorsunuz hem de gördüğünüz gerçekliği o olasılıkları işleme katarak hesaplıyorsunuz. Bu da bir çelişki gibi görünüyor:

Ünlü fizikçi Richard Feynman’ın dediği gibi fotonun şimdiki hali, gerçekleşen geçmişi ve gerçekleşmeyen bütün olası geçmişlerinin toplamıdır. İşte Sean Carroll’un savunduğu çoklu dünyalar yorumu da bilginin aslında silinmediğini söylüyor. Fotonun B aynasına ulaştığı alternatif seçimlerin yaşandığı paralel evrenler de var diyor. Güya çelişkiyi bu şekilde çözüyor.

Demek ki bizim fiziksel ölçümler yapıyor olmamız, aslında varlıksal (ontolojik) gerçekliği olmayan bir varsayımdır. Dahası Schrödinger denklemi geriye dönük işlemediği için, ölçüm yapmamıza imkan veren olasılıkları hesaplamakta kullandığımız bu denkleme de aykırıdır!

Haydaa…

Oysa bu çelişki kuantum fiziğini ilk geliştiren bilim insanlarının zamanında ortaya çıktı. Niels Bohr gibi efsanevi fizikçiler bunu 1920 yılında çözemediler. Gerçeği bilemedikleri için sadece yorum yapabildiler. Böylece fizikçilerin kuantum ölçümlerini yorumlamakta kullandığı Kopenhag yorumu gibi farklı bakış açıları ortaya çıktı. Şimdi Kopenhag yorumunu kısaca görelim:

İlgili yazı: 14 Yaşında Kendini Donduran Kız

 

Çoklu dünyalar teorisi ve Kopenhag yorumu

Modern atom teorisini geliştiren Bohr ile başımızın belası belirsizlik ilkesini ortaya koyan Heisenberg, bu konuya çok sağduyulu ve geleneksel yaklaşarak Kopenhag yorumunu geliştirdiler. Buna göre biz kuantum dünyasını ölçmeyi bilmiyoruz.

Bu yüzden de bilmediğimiz şeye dalga fonksiyonunun çökmesi diyoruz; ama gerçeği bilmediğimiz için bu etiket de yukarıda sıraladığım problemlere yol açıyor. İşte “Madem bilmiyorsun, öyleyse sus ve hesapla!” şeklinde özetlenebilecek olan Kopenhag yorumu budur.

Bu yoruma göre ölçüm sırasında neler olup bittiğini sormamak gerekiyor; çünkü bu soru anlamsızdır. Kuantum mekaniği gerçek değil, sadece evreni açıklamakta kullandığımız kusurlu ve eksik bir matematiksel araçtır. Makul ve mantıklı görünüyor değil mi? Daha iyi bir fizik bulursak bu soruyu tekrar sorup yanıtlayabiliriz.

Ancak, matematiği bu kadar keyfi olarak basit bir araca indirgesek bu kez de insanın doğayı bilme yetisini sakatlıyoruz. Örneğin, fotonu gören detektörün tam olarak nasıl gördüğünü bilemiyor olmak ile bu soruyu sormak anlamsızdır demek iki farklı şeydir; çünkü ikincisi şu anlama geliyor:

İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi

 

Kuantum çelişkiler

O detektörü biz tasarlayıp üretmiş ve yerleştirmiş olsak bile nasıl çalıştığını asla bilemeyiz; çünkü detektörün özelliklerini onu oluşturan atomlardan türetemeyiz. Kopenhag yorumunun en geleneksel yorumu bilimsel düşüncenin temeli olan indirgemecilikle çelişki halindedir.

Bizler atomlardan oluşuyoruz ama nasıl çalıştığımızı atomlarla açıklayamayız demek, bilimin doğayı bilebileceğini inkar etmek gibidir. (Elbette bunun farklı çözümleri var. Hangisinin doğru olduğunu bilmesek de bilinç maddenin fiziksel bir hali mi, maddenin kökeni parçacık mı, yoksa enerji mi, sicim teorisi, ve evren bir simülasyon mu gibi alternatiflere bakabilirsiniz).

İlgili yazı: Kara Delikler Hawking Radyasyonu ile Nasıl Buharlaşır?

 

Çoklu dünyalar teorisi neyi çözüyor?

Kuantum Darwinizm ve ilk çoklu dünyalar yazısında belirttiğim gibi, çelişkiyi ortadan kaldırmak için dalga fonksiyonunun nerede çöktüğünü göstermeniz gerekir. Bunu göstermek için de Schrödinger denkleminin yanına ikinci bir denklem koymanız lazım. İşte bu da evreni en sabit denklemle açıklamalıyız şeklinde özetleyebileceğimiz indirgemecilik yaklaşımına aykırıdır.

Öyleyse Kopenhag yorumu ve türevleri kuantum ölçüm problemini çözmüyor. Sadece böyle bir problem olduğunu görmezden geliyor, hatta inkar ediyor.

Çoklu dünyalar teorisi ise dalga fonksiyonunun çökmesi diye bir şey olmadığını söylüyor. Bu evrende fotonun A veya B aynasına gitmesi olasılıklardan sadece biri gerçekleşir. Ancak, diğer olasılığın gerçekleştiği bir evren de vardır diyor.

Bu açıdan çok realist bir teoridir. Öyle ki çoklu dünyalara göre olasılıklar yoktur. Dolayısıyla olasılık dalgası neden yapılmıştır; plastikten mi, metalden mi gibi sorulara da gerek yoktur. Olasılıklar yerine alternatif gerçeklikler vardır. Her gerçeklik başka bir paralel evrende gerçekleşir. Bunlar ikiz kopyalarınızın farklı seçimler yapıp alternatif hayatlar yaşadığı çoklu dünyalardır. Peki bu ölçüm problemini çözüyor mu? Bunu şöyle soralım:

İlgili yazı: Nadir Dünya Hipotezi: Evrende yalnız mıyız?

 

Paralel evrenler nasıl bölünüyor?

Kısacası siz her ölçüm yaptığınızda yaşadığınız evren yeni paralel evrenler halinde bölünüyor. Tıpkı ana lazer ışının ışın ayırıcı ile iki ışına ayrılması gibi… Her olasılık ayrı bir evrende gerçekleşiyor. Buna yaşadığımız evrenin onu içeren daha genel bir olasılıklar kainatında dallanıp budaklanması da diyebilirsiniz.

Ancak dedim ya, bu da sorunumuzu çözmüyor gibi; çünkü Kopenhag yorumuna sadık kalınca sorduğumuz aynı soruyla karşılaşıyoruz: Sadece bu kez dalga fonksiyonu nerede çöküyor, insan beyninde mi diye sormak yerine; evren nerede paralel evrenler halinde dallanıyor, insan beyninde mi diye soruyoruz.

Gerçi bence bu ciddi bir sorun değil. Ha dalga fonksiyonunun çökmesi demişiz ha evrenin dallanıp budaklanması… Bu bir kelime seçimi. Öyleyse asıl sorunu gösterelim: Çoklu dünyalar yorumunda fotonu ölçmek için paralel evrende kuracağınız detektör de kendi olası ölçümlerini türeterek paralel evrenlere ayrışacak!

Böylece yaptığımız seçimin ürettiği alternatif seçimlerin ürettiği ikincil alternatif seçimler gibi sonsuz bir paralel evrenler enflasyonu doğacak. Evren içinde evren, evren yanında evren tarzında matroşka evrenler…

İlgili yazı: Uzaya Yıldız Fırlatmanın En İlginç 3 Yolu

 

Bunu nasıl savunursunuz?

Gerçi çoklu dünyalar teorisi fizikçileri bu sorun olmaz diyor. Her paralel evrende sadece detektörün ölçüm olasılıklarını dikkate alırız (fotonun sağ veya sol aynaya ulaşması gibi). Ancak, detektörü kullanan fizikçinin o gün kırmızı veya mavi bluz giymesi gibi olasılıkları dikkate almayız. Böylece paralel evren enflasyonu doğmaz.

Oysa bu yaklaşım ölçüm sorununu çözmüyor. 1) Öncelikle Schrödinger denklemi globaldir; yani evrendeki tek bir fotonun sağdan gitme olasılığı bile çok dolaylı ve uzaktan da olsa kırmızı kazak giyip giymediğinize bağlanabilir. Oysa bu problemin basit yanıydı. Bir de çözülmez kısmı var:

2) Kuantum fiziğinde fotonun hangi yoldan gideceği gibi olasılıkları hesaplamak için Heisenberg’in belirsizlik ilkesini de kullanırsınız ve buna göre bütün olasılıkların toplamı 1’e eşit olmalıdır. Çoklu dünyalar teorisi için de aynı şey geçerlidir!

Olasılık toplamının 1’e eşit olması ise paralel evrende soldan giden fotonun soldan gitmesi için yine sağdan gittiğini hesaba katmamız gerektiği gerçeği değişmiyor! Fotonun izlediği yol hâlâ izlemediği olasılıkların toplamıdır. Dolayısıyla hâlâ atomlardan oluşan detektörün nasıl çalıştığını atomlarla açıklamıyorsunuz.

Çoklu dünyalar teorisi bunu çözmüyor

Çoklu dünyalar teorisi için fizikçilerin yaptığı tek şey; önce kuantum ölçüm problemini çözmek amacıyla varlığı şüpheli paralel evrenler icat etmek, sonra da ölçüm problemini sonsuz paralel evrenlere yayarak çoğaltmaktır. Bu da yine felsefedeki Occam’ın usturası ilkesine aykırıdır: “Bir şeyi mümkün olan en basit şekilde açıkla ki hayaller ve gerçekler birbirine karışmasın.”

İlgili yazı: Yapay Zeka ile İnsan Zekası Arasındaki 10 Fark Nedir?

 

Çözüm önerileri

Çoklu dünyalar yorumu fizikçileri bu sorunun farkındalar. Sorunu ötelemek yerine çözmek istiyorlar ve bu yüzden de kuantum fiziğini akılcı seçimler mantık teorisinden türetmeye çalışıyorlar. Oysa bu da indirgemecilik teorisiyle çelişkilidir. İşte bu yüzden çoklu dünyalar yorumu kuantum fiziğindeki ölçüm problemini çözmüyor. Galiba bize başka bir fizik gerekiyor.

Peki o fizik ne olabilir? Parçacıkları hem dalga hem parçacık olarak düşünmemizin gerek olmayacağı bütünsel ve kapsayıcı bir fizik… Felsefi dille söylersek bizi analiz-senteze dayalı diyalektik düşüncenin ötesine taşıyacak bir fizik. Bütün bunları da bilimin yerine hurafe ve spiritüalizm koymadan yapacak bir fizik. Kısacası çok iddialı bir projeden söz ediyoruz.

Yine de bu projenin holistik yaklaşımına maddenin kökeni parçacık mı, yoksa dalga mı yazısında göz atabilirsiniz. Bu derin bir konu ve ben de gelecek yazıda farklı bir konuyu anlatacağım; ama kuantum ölçüm problemine farklı bağlamlarda geri döneceğiz.

Peki bu bağlamda zamanın kökeni nedir ve uzayın dokusunu tek boyutlu enerji halkalarından türetebilir miyiz? Ona da şimdi bakabilir ve halka kuantum kütleçekim kuramına alternatif sicim teorisinin inceliklerine de büyük bir merakla dalabilirsiniz. Mavi gökler ve açık havalar bizi beklesin.

Paralel evrenler ve çoklu dünyalar

¹The Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics is Fatally Flawed
²Many-Worlds Interpretations Can Not Imply ‘Quantum Immortality’
³Making Sense of the Many Worlds Interpretation