Evrene Dair Bildiklerinizi Unutturacak Bir Olay: Çift Yarık Deneyinde Gözlemci Etkisi

elinizde bilyeler var diyelim. karşınızda, ortasında bir yarık olan bir tabela ve onun arkasında da bilyelerin çarptığı bir levha olsun. şimdi bu bilyeleri tek tek fırlatalım. bazıları tabelaya çarpıp geri düşer, bazıları ise yarıktan geçerek levhaya ulaşır ve orada bir iz bırakır. sonunda levhada tek bir çizgi oluşur. beklenen bir şey.

peki, tabeladaki yarık sayısını ikiye çıkarsak ne olur? aynı şekilde bilyeleri atmaya devam ettiğimizde bu kez karşıda iki ayrı çizgi oluşur. bu da mantıklı. çünkü bilyeler ya bir yarıktan ya da diğerinden geçmiştir. fizik böyle çalışır, değil mi?

şimdi, benzer bir deneyi su dalgalarıyla yapalım. sakin bir su birikintisine bir dalga gönderelim. dalga tek bir yarıktan geçtiğinde karşı levhaya ulaşıp en güçlü olduğu noktada tek bir çizgi deseni oluşturur. tıpkı bilyeler gibi. buraya kadar her şey normal. fakat…

ikinci bir yarık açtığımızda, işler değişir. su dalgaları iki yarıktan aynı anda geçer ve birbirine karışarak girişim deseni oluşturur. yani, karşı levhada tek bir çizgi yerine birden fazla çizgi oluşur. mantıklı. çünkü dalgalar birbirine karışır ve girişim yapar. bunu günlük hayatta da görebiliriz.

ama şimdi kuantum dünyasına gireceğiz. ve burası bildiğimiz fizik kurallarının kırılmaya başladığı yer. şimdi aynı deneyi ışıkla yapalım. bildiğiniz gibi, ışık foton adı verilen enerji paketlerinden oluşur. fotonları bir ışık kaynağından alıp tek tek bir yarıktan gönderelim.

sonuç? beklediğimiz gibi. karşı levhada tek bir çizgi deseni oluşuyor. şimdi ikinci yarığı açalım. ne bekliyoruz? iki çizgi. ama... tam burada çılgınlık başlıyor. karşıya baktığımızda iki çizgi değil, çoklu çizgiler görüyoruz! nasıl yani? tek tek gönderdiğimiz fotonlar bilye gibi değil, su dalgaları gibi davranıyor! iyice emin olmak için fotonları saniyede bir tane göndermeye başlıyoruz. hatta araya saatler koyuyoruz. ama sonuç hiç değişmiyor. fotonlar sanki bir dalga gibi, kendi kendileriyle girişim yapıyor.

ama nasıl olabilir bu? foton tek başına gidiyordu, değil mi? kendi kendine nasıl girişim yapabilir ki? burada durup bir düşünelim. bir fotonun aynı anda iki yarıktan birden geçtiğini mi söylemeye çalışıyor bu deney? evet.

kuantum dünyasına hoş geldiniz. bitti mi? bitmedi. daha da garipleşiyor. bilim insanları diyor ki: “belki ışık fotonları çok garip davranıyordur. bir de elektronlarla deneyelim.” bildiğimiz bilyelere daha çok benzeyen elektronları alıp tek yarıktan gönderiyoruz. sonuç? tek çizgi. bilyelerde olduğu gibi. sonra ikinci yarığı açıyoruz. ne olur dersiniz? iki çizgi mi? hayır!

yine girişim deseni! elektronlar da tıpkı dalga gibi davranıyor. tam burada bilim insanları bu işi çözmeye karar veriyor. "tamam," diyorlar. "elektronlar hangi yarıktan geçiyor, bunu tespit edelim." yarıklara bir sensör yerleştiriyorlar. elektron hangi yarıktan geçerse sinyal veren bir dedektör. ve deneyi tekrar yapıyorlar. sonuç? iki çizgi.

yani, elektronlar bu kez bilyeler gibi davranıyor! “tamam,” diyor bilim insanları. "öyleyse sensörü kaldıralım." ve tekrar denediklerinde… bingo! yine girişim deseni!

yani? izlediğimizde parçacık gibi, izlemediğimizde dalga gibi davranıyorlar. peki neden? burada çoğu insanın aklına ilk gelen şey “elektronlar izlendiklerini mi anlıyor?” oluyor. ama aslında mesele şu: elektronlar bilinçli değil. ama kuantum mekaniğinde bir parçacık, ölçüm yapılana kadar belirli bir durumda değildir. yani biz ölçüm yapana kadar elektron bir olasılıklar dalgası gibi davranıyor. ama biz ona “hangi yarıktan geçtin?” diye sorduğumuz an... tüm olasılıklar çöküyor. ve elektron tek bir yarıktan geçmiş gibi hareket ediyor. işte bu yüzden gözlem yaptığımızda iki çizgi, gözlem yapmadığımızda girişim deseni görüyoruz.

bu deneyin anlamı şu: evren, biz ona bakmadan önce tam olarak belirli bir halde olmayabilir. bunu anlamaya çalışan einstein, kuantum mekaniğinin bu özelliğini hep sorgulamış ve bir gün şöyle demişti: "gerçekten inanıyor musunuz? ay, ona bakmadığımız zaman da orada değil mi?" ama kuantum fiziği diyor ki: belki de, biz ona bakana kadar hiçbir şey kesinleşmemiştir.

kaynaklar : feynmanlectures.caltech.edu, ocw.mit.edu, ox.ac.uk, livescience.com