Yerçekimini Kuantum Flaşlar mı Üretiyor?

Fizikçiler yerçekimi ile kuantum fiziğini birleştirmenin yeni bir yolunu buldular. Rastlantısal kuantum flaşlar, evrende yerçekimine yol açan kütleçekim kuvvetini üretiyor olabilir. Yerçekimi gezegen, yıldız ve galaksilerin hareketini açıklarken kuantum fiziği atom altı dünyayı tanımlıyor. Evreni anlamak için bu ikisini tek formülde birleştirmek gerekiyor.

Evreni anlama çabası

Bilim insanlarının evreninin fiziksel yapısını anlaması için görelilik teorisi ile kuantum fiziğini birleştirmesi gerekiyor. Görelilik gezegenlerle galaksilerin devinimi gibi gözle görülebilir, astronomik ölçeklerdeki hareketleri açıklıyor. Kuantum fiziği ise atom ve atom altı etkileşimleri tanımlıyor.

Ancak, bugüne dek yerçekimini üreten kütleçekim kuvveti ile kuantum fiziğinde tanımlanan diğer fizik kuvvetlerini tek bir formülle birleştirmek mümkün olmadı. Bilim insanları da son 30 yıldır yerçekimini kuantum fiziğinden türetmenin yollarını arıyorlar ve bunun için yeni bir yöntem buldular:

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Kuantum flaşlar

Bunu açıklamak için yerçekimi neden var diye sorabiliriz. Bu soru cevapsız. Sonuçta Einstein yerçekimini görelilik formülleriyle ifade etti; ama yerçekimine yol açan kütleçekim kuvvetinin evrende nasıl oluştuğunu açıklayamadı. Kıyamet de bundan koptu.

Örneğin, son 30 yılda bazı teorik fizikçiler tüm evreni tek denklemle açıklayan her şeyin teorisi için süper sicim kuramını geliştirdiler. Ancak, CERN parçacık hızlandırıcısının incelediği parçacıklarda bu kurama izin veren süpersimetri özelliği görülemediğinden bu yol şimdilik çıkmaza girmiş görünüyor.

Ancak, Almanlar teorik fiziği krizden kurtarmak amacıyla yeni bir teori geliştirdiler. Buna göre, yerçekimi atom altı parçacık ölçeğinde gerçekleşen kuantum salınımlarının ürettiği rastgele kuantum flaşlarla ortaya çıkıyor olabilir. Peki bu ne demek?

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Yerçekimini tahttan indiriyoruz

Bugüne kadar kütleçekim kuvveti elektromanyetizma, güçlü nükleer kuvvet ve zayıf nükleer etkileşimlerle birlikte evrendeki 4 temel fizik kuvvetinden biri olarak kabul ediliyordu. Oysa Almanya’daki Max Planck Enstitüsü Kuantum Optik bölümünden Antoine Tilloy, kütleçekimin bir türedi kuvvet olduğunu söylüyor.

Bunu anlamak için kuantum fiziğinde elektron, proton ve foton gibi bütün parçacıkların durumunun dalga fonksiyonu tarafından belirlendiğine dikkat edelim. Dalga fonksiyonunu kullanarak bir elektronun konumunu, hızını ve kendi çevresindeki dönme yönü gibi durumlarını hesaplayabiliriz.

Hatta dalga fonksiyonunu kullanarak bir elektronun (sözgelimi) yüzde 70 olasılıkla caddenin sağından ve yüzde 30 olasılıkla solundan gideceğini de hesaplayabiliriz. Öyle ki kuantum fiziğinin temelinde rastlantısallık olmasına karşın (geleceği tahmin edebilir ama geleceği kesin olarak bilemeyiz), bu olasılıkları kesin olarak hesaplayabiliriz!

Kuantum fiziği çok acayip

Özünde bir elektronun caddenin sağından mı, yoksa solundan mı gittiğini söylemenin tek yolu elektrona bakmaktır. Biz elektrona bakınca dalga fonksiyonu çöküyor ve olasılıklardan sadece biri gerçekleşiyor. Hangisinin gerçekleşeceği ise tümüyle rastlantıya bağlı ve kuantum fiziği bu yüzden çok garip.

İlgili yazı: Evren Bir Simülasyon mu? >> Elon Musk, Matrix dünyasında yaşıyoruz dedi

 

Biz derken, parçacığa bakan kim?

Kuantum fiziğinde dalga fonksiyonunu çökerten gözlemci kim ya da nedir? Örneğin, bazı fizikçiler bilinçli gözlemciye gerek olmadığı kanısında. Bu ekol, doğadaki parçacıklar arasında kendiliğinden gerçekleşen doğal etkileşimlerin dalga fonksiyonunu sürekli çökerttiğini ve yaşadığımız gerçek dünyayı yarattığını düşünüyor. Kuantum gariplikleri bu yüzden makroskobik dünyada görülmüyor.

Felsefede öznel idealizm olarak tanımladığımız dünya görüşüne sahip diğer fizikçiler ise gözlemcinin insan olduğunu ve sadece bilinçli gözlemcilerin dalga fonksiyonunu çökertebileceğini söylüyor. Buna göre evren yalnızca insanlar baktığı için var olabilir.

Bu görüşte birçok çelişki mevcut ve bu çelişkileri açıklamak için karşı görüşteki fizikçilerin değindiği birçok ayrıntı var. Bunları daha önce anlattığım için burada kütleçekim kuvvetini kuantum flaşlardan türetmeye odaklanacağım.

İlgili yazı: Bitcoin ve Altcoin ile nasıl yatırım yapılır?

 

Paradoksu çözmenin yolu

Gözlemci konusuna kısaca değindim; çünkü gözlemciyle ilgili bu paradoksu çözmenin yollarından biri, 80’lerin sonunda geliştirilen Ghirardi–Rimini–Weber (GRW) modelini kabul etmek. Bu model benim de kabul ettiğim “dalga fonksiyonunu rastlantısal fiziksel etkileşimler çökertir” yorumuna yakın.

Buna göre, evrende Heisenberg’in belirsizlik ilkesinden kaynaklanan kuantum salınımları (bizzat doğadaki rastlantısallık), parçacıkların hareketleriyle durumunu belirleyen dalga fonksiyonunun düzenli olarak kendiliğinden çökmesine sebep oluyor. Kısacası bir insanın bakmasına gerek kalmıyor.

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

 

Yerçekimi ile ne ilgisi var?

Fizikteki enerjinin korunumu yasasına göre (ki fiziği mümkün kılan yasadır) evrenin toplam enerjisi artmaz veya azalmaz. Dolayısıyla evrende bir parçacığın konumu ve hızı rastgele kuantum salınımlar (kuantum flaşlar) tarafından belirleniyorsa bunun yoktan enerji yaratmadan gerçekleşmesi gerekiyor.

Bunu sağlamanın tek yolu da parçacığın uzay-zamanda aldığı yeni konumu fiziksel olarak temellendiren bir kütleçekim alanının, tam da dalga fonksiyonunun çöktüğü yerde ortaya çıkmasıdır. Yerçekimini üreten kütleçekim kuvveti kuantum flaşlar tarafından oluşturuluyor önermesi özetle budur.

İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi

 

Evrensel kütleçekim

Şimdi diyeceksiniz ki “Ama hocam her parçacığın kendi yerçekimi alanı oluşuyorsa ve bunlar da rastlantısalsa evrendeki bütün atomlarla galaksileri etkileyen genel yerçekimi nasıl ortaya çıkıyor?” Güzel bir soru ve bunun açıklaması istatistik yasalarında var:

Tilloy’a göre, kendiliğinden çökerek parçacıkların gerçek dünyada belirmesine yol açan dalga fonksiyonunun ürettiği tekil yerçekimi alanlarının ortalamasını alabiliriz. Böylece evreni tanımlayan dördüncü kuvvet olan evrensel kütleçekim kuvvetini elde etmiş oluruz (tekil kütleçekim alanlarının ortalaması evrensel kütleçekim sabitini veriyor).

Tilloy’un teorisi fizikte yarı klasik teori sınıfına giriyor. Öte yandan, kuantum alan denkleminde Schrödinger tarafından geliştirilen formüle bakarsanız, kuantum fiziğinin temeli olan dalga fonksiyonu denkleminin de hem klasik öğeler hem de kuantum özellikleri taşıdığını göreceksiniz.

Denklemin bir tarafında belirsizlik ilkesini tanımlayan ifadeler varken, diğer yanında “bir parçacığın konumu ve hızını bilirsek sonsuz geçmişle gelecekteki tüm durumlarını hesaplayabiliriz” diyen klasik fizik ifadeleri yer alıyor. Nitekim kuantum fiziğinde “geleceği ancak olasılıklarla tahmin edebiliriz ama söz konusu olasılıkları kesin olarak hesaplarız” derken, dalga fonksiyonunun bu melez özelliğini kullanıyoruz.

İlgili yazı: Mobil İnternette Video İzleme Rehberi

 

Kuantum fiziği yarı klasik mi?

Teorik fizikçilerin bir kısmı (özellikle Brian Greene gibi sicim teorisyenleri) bütün bu sebeplerle kuantum fiziğinin her zaman için yarı klasik bir teori olduğunu söylüyor. Öte yandan Tilloy’un kuantum flaşlar kuramı, henüz Einstein’ın görelilik teorisini kuantum salınımlarından türetemedi.

Görelilik teorisi klasik Newton yerçekimini kapsıyor; ama buna ek olarak Newton’ın açıklayamadığı görelilik ve uzay-zamanın doğası gibi ek olguları da açıklıyor. Bu yüzden Tilloy’un kuramının göreliliği de kuantum flaşlardan türetmesi gerekiyor.

Yoksa kelebek etkisi mantığıyla, en küçük olayın bile bütün evreni etkileyebileceğine en iyi örnek olan Schrödinger’in kedisi düşünce deneyi, tıpkı Alice Harikalar Diyarı’ndaki Cheshire kedisi gibi bize gülmeye devam edecektir.Her şeyin teorisini geliştiremediğimiz için bizimle alay edecektir.

Siz de kuantum flaşlara yol açan rastlantısallığın sevimli bir kedinin hayatını nasıl etkileyeceğini görmek için kuantum internet ve özellikle de belirsizlik ilkesini açıklayan Einstein’ın büyük yanılgısı yazılarına göz atabilirsiniz. Enerjiniz bol olsun.

Schrödinger’in kedisi

¹Ghirardi-Rimini-Weber model with massive flashes