Kütleçekiminin Nedeni Rastgele Kuantum “Bakışlar” mı?

20.yüzyılın ortalarında, iki ayrı fizik kuramı, birbiriyle henüz uyumunu gösteremediğimiz evren modelleriyle çıkageldiler. Genel görelilik kuramı, uzay ve zaman ikilisini bir araya getirdi; ki bu ikil..
Görsel: Nadine Shaabana / Unsplash

20.yüzyılın ortalarında, iki ayrı fizik kuramı, birbiriyle henüz uyumunu gösteremediğimiz evren modelleriyle çıkageldiler. Genel görelilik kuramı, uzay ve zaman ikilisini bir araya getirdi; ki bu ikilideki yani uzay-zamandaki eğriliğe kütleçekim adı verilir. Genel görelilik, gezegenlerarası veya yıldızlararası gibi büyük ölçeklerde gerçekten iyi işliyor. Ancak atomaltı ölçeklere inince işler biraz karışıyor. O ölçekte, gözlemin önemsiz sayılmış etkilerinin aslında bir şeyleri değiştirebildiğini görüyoruz. Bu durumda, gözlemleri anlamlandırmak için kuantum kuramına gereksinim duyuyoruz. Bilimciler bu iki farklı kuramı, Sicim Kuramı gibi kuramlarda bir araya getirmeye çalıştılarsa da, temeldeki matematik uyumsuz kaldı.

Almanya Garching’de bulunan Kuantum Optik Max Planck Enstitüsü araştırmacılarından Antoine Tilloy tarafından Eylül 2017’de yayımlanan bir araştırmada ise kütleçekiminin, kuantum düzeyindeki rastgele çalkalanmaların bir özelliği olabileceği ileri sürüldü. Dolayısıyla bu çalışma, daha temel bir kuram olma konusunda kütleçekimi gölgede bırakarak, fiziksel evrenin birleşik kuramına giden yola bizi yaklaştırmış oldu.

Kuantum kuramında, parçacığın durumu dalga fonksiyonu ile tanımlanır. Araştırmacılar bu fonksiyon sayesinde, parçacığın belli bir yerde bulunma olasılığını hesaplayabilir. Ancak parçacığın nerede olduğu, hatta var olup olmadığı, ölçümle doğrulanmadan önce bilinemez. Bilimsel dilde, bu durumdan şöyle söz edilir: Gözlem, dalga fonksiyonunu çökertir.

Kuantum mekaniği ile ilgili önemli noktalardan biri şudur: Kuantum mekaniği, ölçümün ne demek olduğunu tanımlamaz. Gözlemci kimdir veya nedir? Bilinci olan bir insan mıdır? Gözlemlenen görüngülere ilişkin tüm açıklamaları eşit kabul edince, Schrödinger’in kedisi gibi çelişkiler karşımıza çıkıp, önceden kutuya konmuş bir kedinin, bilebildiğimiz kadarıyla, eşzamanlı olarak hem ölü hem de diri olduğunu ve kapak açılana dek öyle kalacağını düşünmeye bizi davet ediyor.

GRW üçlüsünün kuramı

Kediyle anılan paradoksun çözümü için bir girişim; 1980’li yılların sonunda Ghirardi–Rimini–Weber üçlüsünden geldi. GRW modeli, kuantum sistemlerde ani dalga fonksiyonu çöküşüne neden olabilen rastgele ‘bakışlar’a başvuruyor. Bu da sonucun, insan gözleminin işe karışması lekesinden muaf olması anlamına geliyor.

GRW üçlüsünün kuramına göre, tek başına bulunan parçacıkların dalga fonksiyonu olasılıkla çöküşe maruz kalıyor. Deneysel olarak henüz gözlemlenememiş olması, durumun oldukça ender görüldüğünü gösteriyor. Grup parçacıkların durumu ise istatistiksel olarak stabildir. GRW ve tüm nesnel çöküş kuramları, atomaltı parçacıkların iki durumun toplamı (süperpozisyonu) şeklinde bulunduğunu, ancak ölçümde yalnızca birinin sonucunun alındığını iddia eder. Matematiksel olarak durum toplamı mümkündür, ama deneysel olarak gözlemlenmemiş olması bu sonuca götürmüştür.

Tilloy’un kuramının özeti

Tilloy, kuantum kuramını kütleçekimi kapsayacak biçimde genişletmek için GRW modelini kurcalamış. Tilloy’un kuramı özetle diyor ki; bir -anlık- bakış, dalga fonksiyonunu çökerttiğinde ve parçacık son konumuna ulaştığında, bir kütleçekim alanı tam o anda uzay-zamanda var olur.

Yeterince büyük ölçeklerde, kuantum sistemlerde sayısız bakışa maruz kalan çok sayıda parçacık olur. Tilloy’un kuramına göre bu durum, çalkalanan bir kütleçekimsel alan yaratır ve bu çalkalanmaların ortalamasıyla oluşan kütleçekimsel alan, Newton’un kütleçekim kuramı ile uyumludur.

Eğer kütleçekim, kuantumsal süreçlerden ortaya çıkıyor, ancak klasik (Newtonyen) biçimde davranış gösteriyorsa, o zaman ‘‘yarı klasik’’ bir kuramımız var demektir. Bununla birlikte, Duisburg-Essen Üniversitesi’nden Klaus Hornberger, Tilloy’un yarı-klasik çözümünün, tüm modern fizik yasalarının ardında yatan temel kuvvetleri birleştiren bir kuram olarak ciddiye alınmasında önce, diğer problemler ile ilgilenilmesi gerektiği konusunda bilim dünyasını uyarıyor.

Kuram, Newton’un kütleçekim kuramına uyuyor. Fakat Tilloy yine de Einstein’in Genel Görelilik kuramı altında da kuantum kuramının kütleçekimi tanımladığını gösterecek matematiği ortaya koymalı. Fizik, durum ve olayları açıklama gücü ile en heyecan uyandırıcı bilimsel disiplinlerden biri.  Ama tüm kuvvetlerin açıklanabildiği birleşik bir kuram için sabır gerekiyor. Schrödinger’in kedisinde olduğu gibi, yalnızca bilme isteği, henüz bilmediğimiz boşlukları doldurmak için yeterli değil.

(*Kuantum Bakış: Makalenin orijinalinde ‘quantum flash’ denilen bu terim, dalga fonskiyonu gözleminin anlık tanımıdır. Bu bir parıltı, yanma, bakış gibi sözcüklerle tanımlanabilecek ani etkidir.)


Kaynaklar ve İleri Okuma:
New Research Could Finally Lead to A Quantum Theory of Gravity. Futurism. https://futurism.com/new-research-could-finally-lead-to-a-quantum-theory-of-gravity/ (accessed November 19, 2017).
New Evidence Could ‘Break’ the Standard View of Quantum Mechanics. Futurism. https://futurism.com/new-evidence-could-break-the-standard-view-of-quantum-mechanics/ (accessed November 19, 2017).
Gravity Could Be Produced by Bizarre Quantum ‘Flashes’. ScienceAlert. http://www.sciencealert.com/quantum-flashes-could-be-what-finally-links-relativity-and-quantum-theory (accessed November 19, 2017).


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