Bilim insanları, zamanın kendisinin aynı anda iki farklı durumda bulunabileceğini söylüyor

Bu haberi okuduğunuzda şunları öğreneceksiniz:

• Bilim insanları, kuantum dünyasında dalga fonksiyonu çöküşünü neyin tetiklediğinden emin değiller; ancak bazı radikal teorilere göre, bu süreçte kütleçekimi (yerçekimi) bir rol oynuyor olabilir.

• Bilim insanları, eğer bu teoriler doğruysa, zamanın ne kadar hassas bir şekilde ölçülebileceğine dair bir sınırın olması gerektiğini tespit ettiler.

• Bu sınır, hem bizim hem de son derece hassas atomik saatlerimizin algılayamayacağı kadar belirsiz olacaktır; ancak yine de bize, atom altı dünyadaki kütleçekiminin doğası hakkında daha fazla bilgi verecektir.

Kuantum mekaniği, popüler kültürde öncelikli olarak "tuhaflığı" ile tanınır. Klasik fizikte nesneler herhangi bir anda belirli bir konuma ve duruma sahipken, atom altı parçacıkların dünyasına adım attığınızda durum artık böyle değildir. Kuantum tuhaflığının temel ilkelerinden biri süperpozisyon ilkesidir; bu ilkeye göre bir parçacık, aynı anda birden fazla konumda bulunmak gibi, eşzamanlı olarak çoklu durumlarda var olabilir. Olası durumların aralığı (ki her birinin hesaplanabilir bir olasılığı vardır), dalga fonksiyonu olarak bilinen matematiksel bir varlık ile temsil edilir. Ancak bir ölçüm yapıldığında, dalga fonksiyonu tek bir sonuca çöker.

Ne var ki, bu dalga fonksiyonu çöküşünün temel nedeni bilinmemektedir. Bazı bilim insanları —Ghirardi–Rimini–Weber (GRW) modeli, sürekli kendiliğinden yerelleşme (CSL) modeli ve Diósi–Penrose (DP) modelini destekleyenler de dahil olmak üzere— bu çöküşün aslında nesnel ve fiziksel bir çöküş olduğunu düşünmektedir. Bu modellerin sonuncusu —1980'lerin sonlarında Nobel Ödüllü fizikçi Roger Penrose ve Budapeşte'deki Eötvös Loránd Üniversitesi'nden Lajos Diósi tarafından ortaya atılmıştır— dalga fonksiyonunun fiziksel çöküşünü açıklamak için kütleçekimi olgusuna dayanmaktadır.

Şimdi ise, Physical Review Research dergisinde yayımlanan yeni bir çalışmada bilim insanları, bu teorileri analiz etmiş ve söz konusu teorilerin zaman ölçümü üzerindeki etkilerinin neler olabileceğini araştırmışlardır. Araştırmacılar, eğer bu çöküş modelleri doğruysa, zamanın kendisinin tam ve kesin olmadığını —başka bir deyişle, bir saatin ne kadar hassas olabileceğine dair temel bir sınırın bulunduğunu— tespit ettiler. Çalışmaya göre bu durum, kütleçekim alanındaki dalgalanmaların "zamanın akışında içsel bir belirsizliğe yol açmasından" kaynaklanmaktadır. Enrico Fermi Müzesi ve Araştırma Merkezi'nde (CREF) doktora öğrencisi ve çalışmanın başyazarı olan Nicola Bortolotti, bir basın açıklamasında, “Bizim yaptığımız şey, çökme modellerinin kütleçekimiyle bağlantılı olabileceği fikrini ciddiye almaktı,” dedi. “Ve ardından çok somut bir soru sorduk: Bu durum, zamanın kendisi için ne anlama geliyor?”

Bu belirsizlikler günlük hayatımızı etkilemiyor. Hatta, zamanı on dokuzuncu ondalık basamağa kadar ölçebilen en hassas atom saati bile, bu dalgalanmadan etkilenmeye yaklaşamıyor bile. Ancak elde edilen sonuçlar, zamanın kendisinin bulanıklaştığı teorik bir sınırın varlığına işaret ediyor.

Çalışmanın ortak yazarlarından Catalina Curceanu, “Çalışmamız, kuantum mekaniğine dair en radikal fikirlerin bile hassas fiziksel ölçümlerle sınanabileceğini ve —iç rahatlatıcı bir şekilde— zaman ölçümünün modern fiziğin en istikrarlı sütunlarından biri olmaya devam ettiğini gösteriyor,” dedi.

Elbette, dalga fonksiyonu çökmesinin kütleçekiminden kaynaklanıp kaynaklanmadığına dair belirsizlikler hâlâ mevcut; ancak bu durum, kuantum mekaniği dünyası keşfedilirken karşımıza çıkan, zamanla ilgili tuhaf garipliklerin tek örneği olmaktan çok uzak. Örneğin geçen ay yayımlanan bir çalışma, zamanın kendisinin de bir süperpozisyon durumuna girerek, akışının aynı anda hem hızlı hem de yavaş gerçekleşmesiyle sonuçlanabileceği fikrini, yani “kuantum ikiz paradoksunu” inceledi. Bilim insanlarının, kuantum dünyasında zamanın yeni davranışlarını tetiklemek amacıyla “sıkıştırılmış bir duruma” (squeezed state) getirilen ultra hassas atom saatlerini kullanarak bu etkileri bir gün gözlemleyebilmeleri umuluyor.

Kuantum dünyasının gariplikleri giderek daha da tuhaf bir hal alıyor.

Kaynak: PM