Bazı deneyler vardır ki yalnızca fiziği değil, insanın varoluş anlayışını da değiştirir. Özellikle ışığın doğasını anlamaya yönelik deneyler her daim böyle olmuştur. Işığın doğası, yüzyıllardır fizikçileri ikiye böldü: Newton “parçacık” diyerek, ışığın küçük toplar gibi sektiğini savundu; Huygens ise “dalga” diyerek, suyun yayılması gibi yayıldığını öne sürdü. 1801’de Thomas Young bu tartışmayı bitirecek bir deney yaptı: Çift yarık deneyi. Aradan iki asır geçmiş olmasına rağmen çift yarık deneyinin büyüsü hala devam ediyor. Alışılmışın dışında Feynman’ın sonsuz yolları ve kuantum dekoheransı (kuantum uyum kaybı) çerçevesinde çift yarık deneyi bize ne anlatıyor, bu yazıda kısaca değinmek istiyorum.
‘‘HEM O HEM BU’’
Thomas Young’un çift yarık deneyi, ışığın iki ince yarıktan geçip bir perdeye ulaştığında, beklenen iki parlak çizgi yerine birbirini izleyen aydınlık ve karanlık şeritler oluşmasıdır. Bu, yalnızca dalgaların birbirini güçlendirmesi ve yok etmesiyle açıklanabilirdi. Işık parçacık değil, bir dalgaydı. Ama iş burada bitmiyordu. 1905’de Einstein ışığın “foton” denen enerji paketlerinden oluştuğunu söyleyince tablo karıştı. Işık hem dalga hem parçacıktı. Evren, “ya o ya bu” diyen insan aklına, “hem o hem bu” diye karşılık veriyordu. Deney basit görünüyordu ama sonuçları, gerçekliğin ne kadar esnek olabileceğini gösteriyordu. Sonra aynı deney elektronlarla yapıldı. Tek tek gönderilen elektronlar, perdeye ulaştığında zamanla yine girişim desenini oluşturdu. Her bir elektron sanki iki yarıktan birden geçmiş, kendi kendisiyle etkileşmişti. Bu, sezgilerimizi altüst eden bir sonuçtu. “Bir parçacık aynı anda iki yerden geçebilir mi?” sorusu artık bir metafor değil, deneysel bir gerçekti. Ama işin içine gözlem girdiğinde desen yok oluyordu. Elektronlar, hangi yarıktan geçtikleri izlendiğinde parçacık gibi davranıyor, gözlemlenmediklerinde ise dalga gibi yayılıyordu. Evren, izlenirken davranışını değiştiriyor gibiydi.
OLASILIK GENLİĞİ
Richard Feynman bu gizemi açıklamak için pratik bir düşünce geliştirdi: Bir parçacık, A noktasından B noktasına giderken yalnızca tek bir yol izlemez; tüm olası yolları aynı anda dikkate alır. Elektron sağdaki yarıktan da geçer, soldakinden de, hatta o ikisi arasındaki sayısız olasılıklı yollardan da. Her yolun bir olasılık genliği vardır ve bu genlikler birbirleriyle girişim yaparak sonunda gördüğümüz olasılık desenini oluşturur. Feynman’ın deyimiyle, doğa her ihtimali hesaplar. Bizim tek bir gerçek sandığımız şey, aslında tüm olasılıkların toplam etkisidir.
Peki Feynman bu çılgın fikre nasıl geldi? Aslında her şey bir soruyla başladı: “Ya iki yarık yerine sonsuz yarık olsaydı?” İşte bu düşünce deneyi, Feynman’a şunu gösterdi: Parçacıklar tek bir yol seçmez, tüm yolları aynı anda denetler. Klasik fizikte bir topun “sağdan mı soldan mı” diye seçimi olur. Kuantumda ise tüm seçenekler eş zamanlıdır. Feynman bu fikri, “yol integrali” adını verdiği matematiksel yöntemle resmileştirdi. Her yolun katkısı, saat ibresi gibi dönen bir okla temsil edilir; oklar birbirini güçlendirir ya da siler. Sonuçta, en kısa yollar baskın çıkar, ama diğerleri de deseni şekillendirir. Bu sayede, iki yarıkta gördüğümüz şeritler, aslında sonsuz yolun toplamıdır. Böylece bizim “tek bir gerçek” sandığımız o klasik yol, aslında evrenin denediği tüm olasılıkların matematiksel olarak filtrelenmiş, hayatta kalmış tek izdüşümüdür.
Gelelim çift yarık deneyindeki gözlemci etkisinin gizemine! Elektronları sessiz ve gizlice gönderdiğimizde, onlar dalga gibi yayılır ve iki yarıktan aynı anda geçerek perde üzerinde o meşhur girişim desenini oluşturur. Ancak, hangi yarıktan geçtiklerini izlemeye kalktığımız an, sanki bir sahne perdesi aniden kapanır. Elektronlar, tüm olasılıklarını terk ederek anında parçacık gibi davranmaya başlar ve sadece tek bir yarıktan geçtikleri kesinleşir. Bu durum, kuantumun en derin sorusunu ortaya atar: Gözlem, sadece bir durumu kaydetmek midir, yoksa gerçeği aktif olarak yaratmak mı? Kopenhag yorumu, dalga fonksiyonunun çöküşünü gizemli bir “ölçüm anına” veya bilinçli bir gözlemciye yüklerken, modern yorumlar, bu gizemi “dekoherans (decoherence)” kavramıyla ele alır. Kuantum sistemleri çevreleriyle etkileşmeye başladığında, süperpozisyon halinde bulunan olasılıklar hızla belirli bir duruma çöker. Elektronun dalga fonksiyonu, hava molekülleri, fotonlar ya da ölçüm cihazlarıyla etkileştiğinde artık bir olasılıklar denizi değil, belirli bir gerçeklik haline gelir. Böylece, parçacık artık birden fazla yerde olmanın lüksünü kaybeder ve tek bir kesin gerçekliğe kendi kendine çöker. Bu süreç, bilinçli bir gözlem gerektirmez; evren kendi kendini sürekli ölçer gibi davranır. Dekoherans, gerçeğin gözle bakmadan da ortaya çıkabileceğini gösterir. Yani dekoherans, gözlemcinin zihnini denklemin dışına atarak, gerçeğin oluşumunu evrenin kendi içindeki kaçınılmaz bir etkileşim süreci olarak tanımlar. Fakat bu açıklama “nasıl?” sorusuna yanıt verir, “neden?” sorusuna değil. Neden bazı olasılıklar gerçekleşir, diğerleri kaybolur? Bu hâlâ açık bir sorudur.
MİSTİK YARATIM DEĞİL
Bazı spiritüel yorumlar, çift yarık deneyimini yanlış okuyarak, gözlemin “bilinçle gerçeklik yarattığı” gibi bir fikri savunur; sanki insan düşüncesi evrenin akışını şekillendiriyormuş gibi. Oysa kuantum fiziği burada net bir ayrım yapar: Deneydeki gözlem, mistik bir yaratım değil, yalnızca fiziksel bir etkileşimdir. Dekoherans kuramının da gösterdiği gibi, bu etkiyi başlatmak için bilinçli bir zihin gerekli değildir; bir hava molekülü veya rastgele bir termal gürültü bile aynı “çöküşü” tetikleyebilir. Bu yanlış anlama, kuantum mekaniğini temelsiz bir mistik araca dönüştürüyor; oysa fizik burada tartışmasızdır: Gerçeklik, soyut düşünceyle değil, somut etkileşimle belirginleşir.
Feynman’ın olası yolları ve dekoheransın çöküş mekanizması bize aynı mesajı verir: Gerçeklik, düşündüğümüz kadar sabit değildir. Evren, olasılıkların birbirine bağlandığı geniş bir sistem gibi çalışır. Her parçacık, her dalga, her etkileşim bu sistemin bir parçasıdır. Her şey, birden fazla olasılığın toplamıdır. Gerçeklik, tek bir cevaba indirgenemez. Gerçeklik, gözlemin değil, etkileşimin sonucudur. Belki de hayatın sırrı da budur: Varoluşumuz, edilgen bir gözlem değil; her an kurduğumuz sayısız etkileşimin sonucunda kendi yolunu bulan, dinamik bir olasılık genliğidir.
