November
2007
Laplace’ın Cinlerine: Belirsizlik Kesinliktir!
Kuantum fiziğini klasik fizikten farklı kılan özellikler arasında en dikkat çekici olanlarından biri, herhangi bir parçacığın konum ve momentum [1] bilgilerine aynı anda %100 kesinlikle sahip olunamayacağıdır. ‘Heisenberg Belirsizlik İlkesi’ olarak adlandırılan bu prensibe göre atom altı seviyede, aynı zamanda dalga özellikleri de gösteren bir parçacığın konum ve momentumu ancak bir belirsizlik payıyla bilinebilir. İşin ilginç tarafı, bu belirsizliğin bizim gözlem aletlerimizin veya matematiğimizin yetersizliğinden dolayı değil, bizzat gözlem sürecinin doğasından ötürü var olmasıdır. Meseleyi daha anlaşılır kılmak için, Heisenberg’in öne sürmüş olduğu düşünce deneyini [2] hatırlayalım:
Heisenberg, herhangi bir gözlem sürecine dair en temel soruyu sorarak meseleyi ele aldı; “Gözlem yapmak ne demektir?” Örneğin, bir elektronun konum ve enerjisini gözlemlemek istemiş olalım. Bunun için, en az bir ışık taneciğinin (foton) elektrona çarpıp yansıyarak gözlemciye ulaşması gerekmektedir. Fakat ışık taneciğinin elektrona çarpması onu yerinden oynatır ve enerjisini değiştirir. [3] Yani, gözlemlediğimiz elektron bizim esas gözlemlemek istediğimiz elektron değil, biz gözlemledikten sonra özellikleri değişmiş olan elektrondur. Elektronun konumunu yüksek bir hassasiyetle tespit edebilmek için, yani onun nerede olduğunu daha iyi görebilmek için ona daha fazla ışık taneciği göndermeliyiz. Fakat bu çok sayıda ışık taneciklerinin çarpma etkileri sonucu elektronun hızındaki değişim miktarı da daha fazla olacaktır. Tersi durumda, elektronun hızını daha yüksek hassasiyetle tespit edebilmek için de çok az sayıda ışık taneciği göndermemiz gerekir. Ancak bu durumda da, elektronun konumunu tespit etmemiz güçleşir. Zaten her durumda en az bir ışık taneciğinin elektronla etkileşime girmesi gerekmektedir. Özetlemek gerekirse ancak ve her zaman, gözlemlediğimiz şeyin aslını değil, bizim gözlem sürecine katılmamızla değişen şeyi gözlemleyebiliriz.Kısacası, gözlemciden tamamen bağımsız bir gözlenen sistem tasarlamak imkânsız olmaktadır. Gözlem yapmak, değiştirmektir. Aslında gözlemcinin bu değiştirici etkisini sadece kuantum boyutlarında görmüyoruz. Bir antropolog ve bu antropologun üzerinde araştırma yaptığı bir kabileyi düşünelim. Antropolog, geleneklerini ve alışkanlıklarını, yaşam tarzlarını öğrenmek amacıyla kabileyi incelemesi altına almıştır. Fakat bunları öğrenebilmesi için kabilenin üyeleriyle bir çeşit iletişime geçmesi gerekmektedir ve bu iletişim sonucu oluşan etkileşim kabileyi zamanla değiştirmeye başlayacaktır. Bu noktada, antropologun gözlemlediği kabileden aldığı geri bildirimler gerçekte o kabilenin alışkanlıklarını ve yaşam tarzlarını ne derecede yansıtmaktadır? Kabile üyelerinin, normal yaşantılarını o antropolog orada yokmuş gibi sürdürebilmeleri ne kadar mümkün olabilir? Sonuç olarak, antropologun araştırma sonuçlarında sırf kendisinin o araştırmayı yürütüyor olmasından ötürü bir “belirsizlik” payı mevcut olmaktadır ve bunu sıfırlamak mümkün değildir. Örneğin, belgesellerde de bu yüzden kameranın konumu gözlemlenen hayvan topluluğunun mümkün mertebe fark edemeyeceği bir şekilde ayarlanır ki hayvanlar kamerayı fark etmesinler ve doğal davranışları da bundan etkilenmesin. Fakat ortamda sırf onları gözlemleyen birilerinin ve kayıt altına alan nesnelerin var olmasından dolayı gözlemlenen hayvanların davranışlarında gene “belirsiz” bir “belirsizlik” payı mevcut olmaktadır.
Einstein, kuantum fiziğinin öngördüğü belirsizlik ilkesini ölünceye dek kabullenememişti. Bu ilkenin geçersizliğini ispatlamak için öne sürdüğü “foton tartısı” adlı düşünce deneyi meşhurdur.
