Kuantum Korelasyonlar, Anlık Nedenselliği Gerektirmiyor

Edinburgh/İskoçya’daki Heriot-Watt Üniversitesi’nden bir bilim insanının önderliğindeki bir araştırma ekibi, evrenin düşünülenden daha tuhaf olduğunu gösterdi. 2015 yılında evrenin resmi olarak tuhaf ..
Görsel Telif:

Edinburgh/İskoçya’daki Heriot-Watt Üniversitesi’nden bir bilim insanının önderliğindeki bir araştırma ekibi, evrenin düşünülenden daha tuhaf olduğunu gösterdi.

2015 yılında evrenin resmi olarak tuhaf olduğu kanıtlandı. Onlarca yıllık araştırmalar sonucunda, birtakım deneyler birbirlerinden uzakta, dolaşık nesnelerin, Einsten’in ünlü tabiriyle hayaletimsi etki olarak adlandırdığı bir şekilde, birbirleriyle etkileşime geçiyor gibi görünüyorlar.

Heriot-Watt Üniversitesi’nden Dr. Alessandro Fedrizzi’nin öncülüğünü yaptığı bir araştırma ekibi tarafından yürütülen ve Science Advances dergisinde yayımlanmış yeni bir çalışmada, evrenin aslında bundan daha da tuhaf olduğu bulundu: Dolaşık nesneler, birbirlerinin, içinde bulundukları şekilde davranmalarına neden olmuyorlar.

Nedeni, etkiden ayırmak doğal olarak bizde bulunan bir duygudur. Kendinizi, bir kişinin bir lambanın anahtarını açıp kapadığı bir odada hayal edin. Sezgiler ve deneyimleriniz basit ve nedensel bir model oluşturmanıza imkan tanır: Anahtar, lambanın açılmasına veya kapanmasına neden olur. Söz konusu durumda, korelasyon (ilişki) nedenselliği gerektirir.

Eğer iki lambayı birbirlerine dolaşık hale getirirsek, birbirlerinden ne kadar uzakta olduğuna bakılmaksızın ve herhangi bir görünür anahtar olmadan ve mükemmel bir uyum içerisinde, lambaların rastgele açılıp kapandığını görebiliriz. Einstein’ın bu gizemli olgu için tercih ettiği açıklama, bir yerlerde bizim dolaşık lambalarımızın açılıp kapanmasına ortak bir şekilde neden olan, gizli bir anahtar olması gerektiğiydi.

Einstein’ın dünya görüşü, geçtiğimiz yıl Viyana, Delft ve Boulder üniversitelerindeki ekipler tarafından yanlışlandı. Ama yine de dolaşıklığın gerçekte nasıl işlediğini açıklamaya yönelik bir cevap arayışı hala devam etmekte ve popüler cevaplardan bir tanesi, dolaşık parçacıkların evrensel ışık hızı sınırını görmezden gelerek, birbirlerinin davranışlarına  ani bir şekilde “neden” oldukları yönündedir.

Bu yeni deneyde, Dr. Fedrizzi ve çalışma arkadaşları bu iddianın da yanlış olduğunu ortaya çıkardılar. Deneyde, bireysel fotonları, “dolaşık lambalar” gibi davranacak şekilde ayarladılar ve bunları iki ayrı teste tabi tuttular.

İlk testte, nedensellik hipotezlerini sınamak için, lamba anahtarını zorunlu olarak açıp kapadılar. İkinci testte ise yerel olmayan nedenselliğin genellikle kuantum dolaşıklığı açıklayamadığını gösteren ve teorinin oluşturulmasında yer alan Rafael Chaves tarafından ortaya konan bir eşitsizliği sınadılar.

“Hayaletimsi” Etki

“Einstein’ın yanıldığını ispatlamak için onlarca yılımızı harcadık ve şimdi onun “hayaletimsi etki”sinin genişletilmiş modellerine bakmaya başlayabiliriz. Bulduğumuz şey, dolaşıklığın kendine özgü özelliğini açıklayamayan bir başka modelden ibaret. Bulgularımız, mevcut açıklamaları şiddetli bir biçimde daraltıyor.” diye anlatıyor Dr. Fedrizzi.

Ekibin geliştirmiş olduğu teknikler, siber güvenlik gibi alanlarda da pratik uygulama imkanına sahip. Örneğin, kuantum şifreleme cihazlarına olan güven seviyemizi artırma amaçlı kullanılmaları mümkün.

Kuantum Dolaşıklık Nedir?

Kuantum dolaşıklık, iki veya daha fazla parçacık grubunun, aralarında görünür bir fiziksel bağlantı olmadığı halde ve birbirlerinden uzak konumlarda, birbirleriyle “uyum” içerisinde hareket etmesi olayına verilen bir isimdir. Burada parçacıkların uyum içerisinde hareket etmelerinden kasıt, birbirleriyle bağlantılı olarak kuantum durumlarında (örneğin konum, momentum, enerji, spin vs.) bulunabilmeleridir.

Yani birbirleri ile dolaşık iki parçacıktan herhangi biri üzerinde yapılan bir gözlem, o parçacığın tek bir olası gözlem sonucunda bulunmasına ve diğerinin de o parçacıkla uyumlu olarak onunla aynı veya zıt değeri tamamıyla aynı anda almasına neden olur. Bu parçacıkların, birbirlerinden uzakta olmalarına rağmen, tam olarak aynı anda birbirleriyle uyum içerisindeki davranışları, Einstein’ın dolaşık parçacıklar arasında bilginin ışıktan daha hızlı iletildiğini düşünmesine neden olmuştur.

Einstein’a göre, evrende hiçbir şeyin ışıktan hızlı ilerlemesi mümkün olmadığından, bu olayı “hayaletimsi etki” olarak tanımlamış ve arada henüz varlığından haberdar olmadığımız birtakım “gizli değişkenlerin” bulunduğunu öne sürmüştür. Einstein’ın dolaşıklık hakkındaki bu fikirleri, 2015 yılında yapılan bir çalışma ile çürütülmüştü.

Korelasyon, Nedenselliği Gerektirmez

Aralarında birtakım uyum veya ilişki gözlenen iki veya daha fazla ayrık olayın, her zaman birbirleri arasında neden-sonuç ilişkisi bulunmaz. Olaylar, birbirleriyle bağlantılı olsalar da birbirlerinin nedeni veya sonucu olmak zorunda değildirler. Bu nedenle aralarında korelasyon gözlemlenen iki farklı olay arasında nedensellik bulunduğu yönünde bir yanılgıya düşmemeyi amaçlayan bir uyarı niteliği taşır.

Örneğin iki olay ele alalım, Güneş’in batması ve havanın kararması. Normalde Güneş’in batmasının ardından, havanın karardığını gözlemler ve havanın kararması ile Güneş’in batması olayları arasında bir ilişki kurarız, bu ilişkiye korelasyon adı verilir. Fakat bu ifadede havanın kararmasının nedeninin Güneş’in batması olduğunu söyleyebilmemiz ilk etapta mümkün değildir. Yani iki olay arasındaki görünür bağıntı, her zaman birbirleri arasında bir neden-sonuç ilişkisi bulunduğunu göstermemektedir. Havanın her kararması, Güneş’in batmış olmasını gerektirmez. Bazen buna Güneş tutulması da neden olabilir. Havanın kararmasının ardında yatan neden için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.

Bir başka bir örnek vermek gerekirse, mayo satışları oranı ile sıtma hastalığına yakalanan birey oranlarını karşılaştırıyor olalım. Mayo satışlarının arttığı bir dönem aralığında, sıtma hastalığına yakalananların arttığına şahit olabiliriz. Ve bu ilk etapta birbirleri arasında neden-sonuç ilişkisi bulunduğuna yönelik bir varsayım geliştirmemize neden olabilir. Ama aralarında nedensellik ilkesi bulunduğunu göstermemiz için daha fazla veriye ihtiyaç vardır. Gerçekte buradaki örneğimizde sıtma hastalığına yakalanma oranları ile mayo satış oranları arasındaki korelasyon, her ikisinin de yaz mevsimi içerisinde yaşanması nedeniyledir. Dolayısıyla ikisinin ortak bir nedeni veya bağımsız nedenleri bulunabilir.


Kaynaklar ve İleri Okuma:
– Ringbauer, M., C. Giarmatzi, R. Chaves, F. Costa, A. G. White, and A. Fedrizzi. “Experimental test of nonlocal causality.” arXiv preprint arXiv:1602.02767 (2016).
– Quantum correlations do not imply instant causation. Phys.org. http://phys.org/news/2016-08-quantum-imply-instant-causation.html (accessed 18 August, 2016.)
– Goldin, R. Causation vs Correlation. http://www.stats.org/causation-vs-correlation/ (accessed 18 August, 2016.)
– Jones, Z, A. What is Quantum Entanglement? http://physics.about.com/od/quantumphysics/f/QuantumEntanglement.htm (accessed 18 August, 2016)


Bu içerik BilimFili.com yazarı tarafından oluşturulmuştur. BilimFili.com`un belirtmiş olduğu “Kullanım İzinleri”ne bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz.

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv