Kedi Canlı mı? Schrödinger

🎧 Bu konuyu sohbet eşliğinde öğren · Bakmadığın Anlarda Gerçeklik Sadece İhtimaldir

►«1530»0:00 / 0:001×⤴

Yapay zeka ile seslendirildi.

Genel düşüncenin aksine, bilim ve felsefe birbiriyle son derece bağlantılı iki daldır. İki tarafta da amaç, bilmediğimiz kavramların veya olayların doğasını öğrenmektir. Felsefe sayesinde, doğru soruları sorar ve eksiklerimizi anlarız. Bilim sayesinde ise o soruların yanıtlarını alır ve günlük hayatımız için faydalı uygulamalar kazanırız. Bilim ve felsefe arasındaki düşmanlık algısı yanıltıcıdır; aslında, bu iki alan gerçeğe giden iki önemli yoldur. Birçok filozofun matematik, tıp ve hatta fizik alanlarında oldukça ünlü olması da bu duruma iyi bir kanıttır. Bu kanıtlardan birisi de Schrödinger’in ta kendisidir.

Schrödinger, hem felsefe tarihine hem de fizik tarihine geçen eşsiz isimlerden birisidir. Peki nedir onu bu iki dalın merkezine alan? Gelin beraber bu sorunun cevabını görelim. 

Schrödinger Kimdir? 

Schrödinger’in fizikle ve felsefeyle nasıl bir bağlantısı olduğunu açıklamadan önce onu daha yakından tanıyalım.

Erwin Schrödinger, 12 Ağustos 1887’de Viyana, Avusturya’da doğdu. Babası Rudolf Schrödinger, bir fabrika sahibi ve botanikçi, annesi Georgine Emilia Brenda ise Avusturya-İngiliz kökenli bir aileden geliyordu. Bu entelektüel ve kültürel açıdan zengin ortam, Schrödinger’in bilime olan ilgisini erken yaşta geliştirmesine katkıda bulundu.

Schrödinger, Viyana Üniversitesi’nde fizik okumaya başladı ve burada Ludwig Boltzmann gibi büyük isimlerin izinde çalıştı. 1910 yılında fizik doktorasını tamamladı. Üniversite eğitimi sırasında hem teorik hem de deneysel fiziğe büyük ilgi duydu.

Evet evet farkındayız, son derece sıkıcı bir biyografi oldu bu 4-5 satır. Yine de buradan aldığımız önemli bir mesaj var. Schrödinger, bilime, özellikle fizik bilimine, çok değerli katkılar sunmuş bir isimdir. Ana ilgisi de bugün bile güncel olarak konuştuğumuz ve hala tam olarak kavranmamış olan kuantum üstüneydi.

1921 yılında Schrödinger, Zürih Üniversitesi’nde profesör olarak çalışmaya başladı. 1926 yılında burada, kuantum mekaniği alanında en önemli katkısını yaptı: Schrödinger Denklemi. Bu denklem, kuantum mekaniğinin temelini oluşturur ve atom altı parçacıkların davranışlarını tanımlar. Tabii bunu birazdan daha detaylı inceleyeceğiz. Schrödinger; dalga mekaniği olarak bilinen bu yeni yaklaşımıyla, kuantum teorisini dalgalar ve parçacıklar arasındaki ikiliği açıklamak için kullanmıştı. 

Buraya kadar her şey son derece fizik kokuyor, öyle değil mi? Aynen öyle. Yazının kalanı da bu kokuyu taşıyabilir ancak merak etmeyin, felsefe çok yakında.

Schrödinger Denklemi

Schrödinger, tüm hayatı boyunca fiziği yaşamı ve evreni açıklamak için kullanmaya çalıştı. Onun en büyük merakı yaşamı anlamaktı. O, kuantum mekaniğinde gözlemcinin rolü ve bilincin bu süreçlere nasıl dahil olabileceği konusunda derin bir merak duyuyordu. Kuantum mekaniğinde, bir sistemin durumunun gözlemlenene kadar belirli bir duruma geçmediği fikri, bilincin fiziksel dünya üzerindeki etkisini düşündürüyordu. Schrödinger, bilincin sadece bir gözlemci olarak değil, belki de evrenin yapı taşlarından biri olarak nasıl işleyebileceği konusunda sorgulamalarda bulundu.

Daha basitçe özetlersek, Schrödinger “Bir şeyler biz algılamasak da var olmaya devam ediyor mu?” sorusunu soruyordu. Bunun yanıtını da kuantum ile verecekti.

Bunu açıkladıktan sonra artık denklemin amacına geçebiliriz. 

Geleneksel fiziğin yasalarını Schrödinger’den çok önce Isaac Newton belirlemişti. Daha çok maddenin hareketi üzerine fizik yasalarıydı. Bu sistem gayet yeterliydi. Ta ki Schrödinger döneminde ortaya çıkan “kuantum” kavramına kadar. Bizim yaşadığımız ve algıladığımızdan ötesi ortaya çıktığında Newton’un açıklaması yetersiz kalmaya başladı. Bu nedenle Schrödinger yeni bir sistem yarattı: Schrödinger Denklemi.

Schrödinger Denklemi, klasik fizikteki Newton’un hareket yasalarının kuantum dünyasındaki karşılığı olacaktı. Newton’un yasaları, bir nesnenin hareketini ve konumunu belirli bir anda tam olarak tanımlarken; Schrödinger Denklemi, parçacığın konumunu tam olarak belirtmek yerine belirli bir yerde bulunma olasılığını tanımlar. Yani tüm sistem bir olasılık üzerine dayanır.

Bu denklem atomların, moleküllerin ve daha büyük sistemlerin davranışını anlamamıza yardımcı olur. Denklemin çözümü, parçacığın belirli enerji seviyelerinde hangi olasılıklarla bulunabileceğini gösterir. Bu sayede atomik ve moleküler yapılar daha iyi anlaşıldı ve kuantum sistemlerin davranışı anlaşıldı.

“Hala felsefe kısmı gelmemiş gibi hissediyorum.” dediğinizi anlıyorum ve haklısınız çünkü asıl soru bu denklemin ardından gelmişti.

Schrödinger’in Kedisi

Schrödinger’in denklemi son derece önemli olmakla beraber yeteri kadar iyi anlaşılamamıştı. Gerekliliği pek çok mecrada sorgulanmıştı. Tam da bu amaçla, Schrödinger 1935 yılında geleneksel fizik ile kuantum fiziğinin farkını ve çelişkilerini daha iyi anlatacak bir düşünce deneyi ile gelmişti. Bu deney şu şekildedir:

Bir kedi düşünelim. Bu kedi radyoaktif bir atom, bir Geiger sayacı (radyasyon dedektörü), bir zehir şişesi ve bir çekiçle birlikte kapalı bir kutuya konur. Kutudaki radyoaktif atomun, bir saat içinde bozunma olasılığı %50, bozunmama olasılığı %50’dir. Eğer atom bozunursa, Geiger sayacı bu bozunmayı algılar ve çekiç zehir şişesini kırar, bu da kedinin ölmesine neden olur. Eğer atom bozunmazsa, hiçbir şey olmaz ve kedi hayatta kalır.

Yani en nihayetinde bu olayların olma ihtimali %50’dir ancak tüm bu olaylar kapalı bir kutu içerisinde gerçekleştiği için durum kesin olarak gözlemlenemez.

(Süperpozisyon: Devam etmeden önce birazdan karşılaşacağımız bir kavramı açıklamak isteriz. Süperpozisyon, kuantum dünyasında sıklıkla kullanılan bir kavramdır ve ifade ettiği şey şu şekildedir: Bir kuantum parçacığı, tıpkı bir ışık ışınının hem dalga hem de parçacık gibi davranabilmesi gibi, birden fazla yerde veya durumda bulunabilir. Örneğin, bir elektron aynı anda iki farklı enerji seviyesinde ya da iki farklı yerde olabilir. Bu durum, ölçüm yapılana kadar geçerlidir. Ölçüm yapıldığında, elektron bu olasılıklardan birine “çöker” ve belirli bir durumda bulunur.)

Bir diğer deyişle, ölçüm yapılana kadar o şey her ihtimali işaret edebilir.)

Şimdi deneyimize geri dönebiliriz.

Kuantum mekaniğinin süperpozisyon ilkesine göre; atom bozunmuş ya da bozunmamış halde süperpozisyon durumundadır, yani her iki durumda da aynı anda bulunur. Bu durumda kedi de hem canlı hem de ölü olarak süperpozisyondadır.

Schrödinger’in kedisi düşünce deneyi, kuantum mekaniğinde “ölçüm problemi” olarak bilinen sorunu ele alır. Bu problem, bir kuantum sisteminin belirli bir durumunun, yalnızca bir ölçüm yapıldığında (yani bir gözlemci tarafından gözlemlendiğinde) belirlendiğini öne sürer. Kutuyu açıp kediyi gözlemlediğiniz anda, sistemin süperpozisyonu çöker ve kedi ya tamamen canlı ya da tamamen ölü olur. Ancak kutu açılmadan önce, kedi her iki durumda da aynı anda var olur. 

“Tamam da ne alakası var?” diyorsanız onu da hızla açıklayalım. Az önce “Schrödinger’in Denklemi” bölümünde kuantum ile geleneksel fizik arasındaki farkı şu şekilde açıklamıştık:

“Newton’un yasaları, bir nesnenin hareketini ve konumunu belirli bir anda tam olarak tanımlarken, Schrödinger Denklemi, bir parçacığın konumunu tam olarak söylemez. Bunun yerine, parçacığın belirli bir yerde olma olasılığını verir.”

İşte Schrödinger bu düşünce deneyi ile neden kuantum dünyasını tam olarak ölçemeyeceğimizi aktarır. Bu şekilde de Schrödinger, kuantum mekaniğinin garip ve klasik fizik anlayışıyla çelişen doğasını ortaya koyar. Bu deney, kuantum mekaniğinin günlük deneyimlerle ne kadar uyumsuz olabileceğini gösterir. Schrödinger, bu deneyle kuantum mekaniğinin makroskopik dünyada nasıl bir anlam taşıdığı konusunda bir tartışma başlatmıştır.

İşte burada sorduğu soru, yarattığı düşünce deneyi ve ortaya koyduğu yepyeni anlayışla Schrödinger fizik ve felsefe kolonlarını eşsiz bir şekilde kullanmıştır.

Yansımaları

Bu düşünce deneyi ve denklemle beraber kuantum çalışmaları hız kazanmış ve onun bu yaklaşımı geliştirilerek şimdi kuantum bilgisayarları ve çoklu evren teorisi gibi yeni çalışmalar yapılmıştır. 

Schrödinger’in mirası, modern fiziğin ve kuantum mekaniğinin temellerine yaptığı katkılarla ölümsüzleşmiştir. Schrödinger Denklemi ve Schrödinger’in Kedisi düşünce deneyi, onun adını bilim tarihinde ölümsüzleştiren başlıca eserlerdir. Ayrıca, “What is Life?” kitabı ve bilim felsefesi üzerine düşünceleri, biyoloji ve felsefe alanlarında da geniş bir etki yaratmıştır. Schrödinger, bilimin sınırlarını zorlayan bir düşünür olarak, hem fizik hem de diğer disiplinler üzerinde derin bir iz bırakmıştır. 

Merak etmeyin, kedi deneyi boyunca hiçbir hayvana zarar verilmemiştir!

Kaynakça ve İleri Okuma