BİLİM DÜNYASI ŞOKTA: "HER ŞEYİN TEORİSİ" BİR KUTUNUN İÇİNE SIKIŞTI!

BİLİM DÜNYASI ŞOKTA: "HER ŞEYİN TEORİSİ" BİR KUTUNUN İÇİNE SIKIŞTI!

Bilim insanları her şeyi kapsayan birleşik bir teoriye sahip olabilirler. Bu teori bir 'kuantum kutusu'nun içinde saklı.

Bu hikayeyi okuduğunuzda şunları öğreneceksiniz:

• Yeni bir teori, fiziksel dünyamızda kuantum fiziğinin "üstünde" ne olduğunu sorguluyor.

• Kuantum fiziğinin dekoheransı, klasik fiziği yaratıyor ve hiperdekoheransın da var olduğunu gösteriyor.

• Yeni teori, neredeyse on yıldır süregelen bir fikir tıkanıklığını çözen yeni bir bakış açısı sunuyor.

Paris-Saclay Üniversitesi'nden iki fizikçi, yakın zamanda hem kuantum hem de klasik fiziği kapsayabilecek ve kalan boşlukları doldurabilecek yeni bir "meta" fizik önerdi. Kuantum fiziğini ve klasik fiziği bir araya getiren büyük bir birleştirici teori fikri, neredeyse kuantum fiziğinin kendisi kadar eski. Kuantum alanının kuralları keşfedilir keşfedilmez, bilim insanları kuantum ve klasik fiziğin uyumsuz olduğu bazı senaryoların olduğunu fark ettiler. Şimdi, Physical Review A dergisinde yayınlanan yeni bir makalede, fizikçiler James Hefford ve Matt Wilson, kuantum kutusu adı verilen bir şeyin, çatışma olmaksızın her iki fizik türünü de içerebileceğini öne sürüyorlar. Sonuçları doğal olarak birbirleriyle çelişebilir; bu da, yazarların belirttiği gibi, tartışmayı sürdürmenin iyi bir yoludur.

Teori, normal dekoheransın (kalkülüsteki integral gibi) bir adım üstünde olduğu varsayılan hiperdekoherans olarak bilinen bir kavramı içeriyor. Mevcut görüşe göre, gözlemlenebilir klasik dünyamız, genel kuantum sisteminin çok fazla karışmış olduğu ceplerde bulunur ve bu da zamanın okunun her zaman ileriye doğru hareket etmesi gibi şeylere yol açar; bunları "yerel olarak" (fiziksel anlamda) gözlemleyebiliriz. Belki de kuantum mekaniği de, daha kapsamlı bir teorinin içindeki hiperdekoherans ceplerinde bulunur.

2018 yılında bilim insanları Ciaran M. Lee ve John H. Selby, Proceedings of the Royal Society A dergisinde hiperdekoherans hakkında bir makale yazdılar. Teoriyi açıkladılar ve makul herhangi bir versiyonun hem nedenselliği (şimdiden geleceğe doğru zamanın ve olayların öngörülebilir akışı) hem de arındırmayı gerektirmemesi gerektiğini söylediler:

Nedensellik, bilginin bugünden geleceğe yayıldığını ifade eder ve arındırma, eksik bilginin her durumunun, bir ortam hakkındaki bilgi eksikliğinden dolayı esasen benzersiz bir şekilde ortaya çıktığını ifade eder.

Başka bir deyişle, saflaştırma; bir sisteme dair bilgimizdeki herhangi bir boşluğun, o sistemin çevresine ilişkin tek ve belirli bir eksik bilgi parçasına dayandırılabileceği anlamına gelir. Lee ve Selby, hiper-dekoheransın bu iki koşulu eşzamanlı olarak sağlayamayacağını matematiksel yollarla göstermiş ve böylece elde ettikleri sonucu, "imkansızlık teoremi" (no-go theorem) olarak bilinen bir kategoriye dahil etmişlerdir. Teorileri, katı matematiksel anlamda olumsuz bir durumu kanıtlamaktadır: İki şeyi birbirine eşitleyebilir veya belirli bir aralık üzerinde eşdeğer kabul edebilir; ardından, belirli değerler kullanıldığında ilgili kriterleri sağlamanın mümkün olmadığını ortaya koyabilirsiniz. Lee ve Selby, çalışmalarını şu sözlerle noktaladılar: "Tüm imkansızlık teoremlerinde olduğu gibi, bizim elde ettiğimiz sonuç da ancak temelinde yatan varsayımlar kadar güçlüdür."

Hefford ve Wilson, bu meydan okumaya yanıt olarak söz konusu çalışmayı ele alıp geliştirdiler. Araştırmacılar, "Bu hiper-dekoherans haritası," diye yazdılar, "geçmişe sinyal gönderme ve saflaştırmaların tekliği üzerindeki kısıtlamaları gevşetmek suretiyle, Lee ve Selby'nin imkansızlık teoreminden sıyrılmaktadır."

QBox adını verdikleri teorileri, nedensellik ilkesine dayanmamaktadır. Ekip, teorilerinin saflaştırma kuralına büyük ölçüde uyum sağladığını öne sürmektedir; zira QBox, kendine özgü (tekil) saflaştırmalara değil, yalnızca genel kuantum durumları için geçerli olan ortak saflaştırmalara sahiptir. Birden fazla kuantum durumu, tek bir saflaştırmaya eşlenebilmektedir; Hefford ve Wilson'a göre, hiper-dekoherans fikri çerçevesinde işler bir teori inşa edebilmek adına ihtiyaç duydukları hareket alanı (esneklik) tam da bu noktada yatmaktadır.

Hefford ve Wilson'ın öne sürdüğü üzere nedensellik, kendi teorilerinde daha ziyade ikincil bir unsur olarak ele alınabilmiştir; zira herhangi bir hiperdekoherans modelini kanıtlamak veya çürütmek istediğimizde, saflaştırma (purification) daha katı ve daha belirleyici bir kural işlevi görür. Nitekim QBox, doğası gereği nedensellik dışıdır; zira mucitleri onu, "belirsiz nedensel düzeni modellemeye yönelik yüksek mertebeden kuantum teorisinin en doğal parçası" olarak tanımlamaktadır.

Bir bakıma bu çalışma, çevrimiçi bir mağazadaki arama sonuçlarını filtrelemeye benzer. Belki karşınızda 100 adet pantolon duruyordur ve bunların 50'sinin sizin bedeninize uygun olduğunu görürsünüz. Ancak yalnızca kırmızı renkli pantolonları görmek istediğinizde, sonuç sayısı sıfıra düşer. Belki de sadece "kırmızı" rengini talep etmek fazlasıyla katı bir tutumdur; zira söz konusu pantolonlar, "macenta", "mercan" veya giyim tarzınıza uyum sağlayabilecek kadar yakın başka bir ton olarak listelenmiş olabilir. Aslında ihtiyacınız olan tek şey, "kırmızı pantolon" tanımının biraz daha esnek tutulmasıydı; zira kendi bedeninizi anında değiştirmeniz mümkün değildir.

QBox, işte o bedeninize tam uyan pantolon olabilir; ve yalnızca "benzersiz" saflaştırma durumlarını dışarıda bırakarak, nihayetinde kırmızı rengin bir tonuna ulaşmayı başarabiliriz.

Kaynak: PM