Yeni fizik olguları

Bu sayfadaBu sayfa neden var? · Tünelleme · Işınlama ve kopyalanamayan durum …
  1. Bu sayfa neden var?
  2. Tünelleme
  3. Işınlama ve kopyalanamayan durum
  4. Hong–Ou–Mandel: iki foton, bir ayna
  5. Sıkıştırılmış durum
  6. Süperakışkandan yalıtkana: kuantum faz geçişi
  7. Kuantum termalleşme: bütün bilinen, parça belirsiz
  8. Kuantum hata düzeltme
  9. Annealing
  10. Spin ve ölçüm ekseni
  11. Isı yön değiştirirken: entropi ve zamanın oku
  12. Çok dünyalar
  13. Kuantum alanları
  14. Kuantum kütleçekimi
  15. Dışarıdan gelen listeden ne aldık, ne almadık?
  16. Elimizde kalan sorular
  17. Neyi yapmadık?

Bu sayfa neden var?

Murat dışarıdan, kırk başlıklı bir karşılaştırma listesi getirdi. Listedeki başlıkların büyük kısmına zaten bakmıştık. Ama bir kısmına bakmamıştık: tünelleme, ışınlama, iki fotonun buluşması, ısının yön değiştirmesi gibi olgulara. Bu sayfada onlara baktık.

Yöntemimiz öncekiyle aynı. Bir olgunun adını bir kavramın adına benzetmiyoruz. Önce şunu soruyoruz: bu olguda akla sığmayan şey hangi biçimde sığmıyor? Sonra Dost'ta okuduğumuz on dört biçimden hangisi buna en çok benziyor, ona bakıyoruz. Hiçbirine benzemiyorsa "bu kapıya bakmadık" diyoruz.

Baştan söyleyelim: bu turda yeni bir yakınlık çıkmadı. Olguların çoğu, daha önce kayda geçirdiğimiz bir biçimin başka bir örneği oldu. Bunu da bir sonuç sayıyoruz. Bu bir okuma özeti değil, bizim okuma çerçevemiz; her satır bir sorudur.

Tünelleme

Bir top, önündeki tepeyi aşacak gücü yoksa geri döner. Kuantum dünyasında küçük bir parçacık için böyle değil: aşamayacağı bir engelin öbür yanında da bulunma ihtimali var. Buna tünelleme diyoruz. Binnig ve arkadaşları iki metal yüzeyin arasına kontrollü bir boşluk bıraktılar ve aradan akım geçtiğini ölçtüler. Boşluk genişledikçe akım hızla azalıyordu, ama sıfır olmuyordu. Bu bir deney, ve kuramın önceden beklediği şeyin gözlenmesi. Aynı düzenek sonradan yüzeydeki tek tek atomları gösteren mikroskobun temeli oldu [Binnig 1982].

Bu olguyu Akıl biçimiyle yan yana koyduk. Akıl şu: akıl "olamaz" der, sonra olduğu görülür. Dost'ta şöyle bir cümle var:

«Aklın imkânsız saydığı durum kendinde ve gerçekte de imkânsız olsaydı, o şey berzah mertebesinde varlıkla nitelenmezdi; hâlbuki berzahta duyu tarafından idrak edilmiştir.» (c15k190)

Dost burada aklın "imkânsız" demesiyle bir şeyin gerçekten imkânsız olmasını ayırıyor. Dikkat edilecek şey: önce yasak geliyor, sonra görülen olgu.

Tünelleme için sonucumuz: uzaktan selamlaşıyor, hatta bundan da zayıf. Çünkü tünelleme kuramın beklediği bir sonuç. Şaşırtan taraf "klasik düşünceye göre geçilemez" olması, ama klasikten kuantuma geçerken her fark böyle anlatılabilir. Bell deneyleri ya da bağlamsallık gibi aklın kendi varsayımını çürüten yerlerle aynı ağırlıkta değil. Bir gören bunu başka türlü görebilir; biz tünellemede Akıl sayfasındaki ilk yakınlığa yeni bir şey eklemedik.

Elimizde kalan soru: "klasik düşünceye göre geçilemez" demek ile "akıl imkânsız dedi" demek aynı yere mi bakıyor, yoksa ikincisi çok daha büyük bir sınırı mı gösteriyor?

Işınlama ve kopyalanamayan durum

Işınlama sözü yanıltır. Hiçbir şey, hiçbir yere gönderilmiyor. Bennett ve arkadaşlarının önerisi şöyle işler: Alice ile Bob önceden dolanık (ikisi artık ayrı ayrı değil, birlikte tarif edilen bir hâlde) bir parçacık çifti paylaşır. Alice, göndermek istediği bilinmeyen durumdaki parçacıkla kendi parçacığına birlikte bir ölçüm yapar. Bu ölçüm asıl durumu bozar ve geriye iki bitlik sıradan bir sonuç kalır. Alice bunu telefonla ya da mektupla Bob'a bildirir. Bob da elindeki parçacığa sonuca göre bir düzeltme uygular; orijinal durum onun elinde yeniden belirir [Bennett 1993]. Bouwmeester ve arkadaşları bunu fotonlarla deneyde gerçekleştirdi [Bouwmeester 1997]. Hiçbir şey ışıktan hızlı gitmiyor, çünkü sıradan haber ışığı geçemez; kopyalama da olmuyor, çünkü orijinal ölçümde yok olur. Madde değil, yalnız durum aktarılıyor.

Bunun arkasında bir yasak duruyor: bilinmeyen bir kuantum durumunun kusursuz kopyası çıkarılamaz. Wootters ve Zurek bunu kuramın denklemlerinin doğrusal olmasından çıkardı [Wootters 1982].

Dost tarafında Tekrarsızlık biçimine baktık: hiçbir şey ikinci kez gelmez.

«Allah tek bir şahsa iki kez aynı şekilde tecelli etmez veya iki şahsa tek bir surette görünmez.» (c2k26, s. 366)

Ve ölümle ilgili şu cümle var:

«Hak eşyayı yok etmez; onları giderir, çünkü o, faildir… Öyleyse ölüm, bir yok ediş değil, bir gidermedir.» (c5k69, s. 431)

Birincisinde tekrar yok: aynı tecellî ne aynı kişiye ikinci kez gelir ne iki kişiye birden. İkincisinde gidenin yokluğa gitmediği söyleniyor.

Sonucumuz: kopyalanamama kısmı için yakın duruyor, ve bu zaten Tekrarsızlık sayfasında yazılı. Işınlama buna yeni bir yakınlık eklemedi, aynı yasağın bir yüzünü gösterdi. Orijinalin yok olup başka yerde belirmesini "ruh gider, suret kalır" gibi okumak cazip ama bunu yapmadık; o bir mekanizma eşlemesi olurdu, biz biçime bakıyoruz. Ayrıca fizikteki yasak yalnız bilinmeyen durum için, bilinen durumu istediğimiz kadar yeniden hazırlayabiliriz. Dost'un cümlesinde böyle bir ayrım göremedik.

Elimizde kalan soru: "bilinmeyen" kaydı Dost'un cümlesine bir şey söyletiyor mu, yoksa cümle o kaydı baştan aşan başka bir şeyi mi söylüyor?

Dolanıklığın kendi başına bir haber taşımadığını da not edelim: sıradan kanal şart. Bu yüzden dolanıklık ile Dost'taki bir söyleyişi doğrudan eşleştirmedik; o iş dolanıklığa baktığımız sayfalara düşüyor.

Hong–Ou–Mandel: iki foton, bir ayna

İki ışık parçacığını, yani iki fotonu, yarı geçirgen bir aynaya aynı anda iki yandan yolladığımızı düşünelim. Gündelik hesapla dört sonuç beklenir. Fotonlar birbirinin tıpatıp aynısıysa kuantum kuramı farklı bir şey söyler: "ayrı çıkışlardan çıkma" ihtimalleri birbirini götürür ve ikisi hep aynı çıkıştan birlikte çıkar. Hong, Ou ve Mandel bunu ölçtü. Fotonların varış zamanı arasındaki küçük fark değiştirildi; fotonlar tam çakışınca iki detektörde birlikte sinyal alma sayısı çöktü. Bu çöküşün genişliği fotonların zamandaki "boyunu" verdi, yaklaşık yüz femtosaniye. Deney sonucu ve çok sağlam [Hong 1987].

Bizi durduran şu: iki parçacık birbirinden ayırt edilemez hâle gelince ölçülebilir bir fark çıkıyor. Yani "ayırt edilememek" boş bir söz değil.

Dost'ta Ayırt edilemezlik biçimine baktık: iki şey var, ama "hangisi hangisi" diye sorunca soru tutunamıyor.

«Bu durum, aynaya bakan insanın sureti gibidir. Aynadaki suret, ne bakan insanın suretinin aynı ne ondan başkadır» (c11k139, s. 227-228)

Dikkat edilecek şey: cümle "bir" de demiyor "iki" de demiyor. Ne aynı ne başka.

Sonucumuz: Ayırt edilemezlik sayfasında bu biçim zaten yakın duruyordu; HOM onun en somut deneyi oldu. Yeni bir özgüllük getirmedi, ama Ayırt edilemezlik'yi bir fotonlar deneyine bağladı. Ayrıldıkları yer büyük: fizikte ayırt edilemezlik iki özdeş şey arasında. Dost'ta iki taraf özdeş sayılmıyor; biri öbürünün suretinde.

Elimizde kalan soru: fizikte ayırt edilemezlik bir fark yaratıyor, iki foton birlikte çıkıyor. Dost'un "ne aynı ne başka"sı da bir fark yaratıyor mu, yaratıyorsa nerede görülüyor?

Sıkıştırılmış durum

Boş uzayda bile ışık alanı tam sakin değil: küçük bir dalgalanma, bir "boşluk gürültüsü" var. Slusher ve arkadaşları bu gürültünün altına inen bir ışık hâli yapmayı başardı. Bir optik boşlukta sodyum atomlarıyla bir süreç kurdular. Alanın bir yönü güçlendirilirken dik yönü bastırılıyor. Bir anlatım yardımı: bir balonun bir yanını sıkınca öbür yanı şişer. Bastırılan yöndeki gürültü, boşluğun olağan gürültüsünün altına düştü [Slusher 1985]. Ama ilke bozulmadı: iki yönün gürültüsünün çarpımı bir alt sınırın altına inemez. Biri düşebilir, öbürü yükselir.

Bu olguyu Bilgi biçimine yakın bulduk, ama bu kapıya bakmadık. Belirsizlik ilkesi bilgi sayfasının omurgasında zaten var; sıkıştırma onun sınırı içinde bir yeniden dağıtım. Dost tarafında ona karşılık gelecek ayrı bir cümle aramadık. Neden? Çünkü yeni bir akıl-dışılık biçimi göremedik; "bir yanı sıkarsan öbür yanı şişer" diyen bir cümle bulsaydık bakacaktık.

Süperakışkandan yalıtkana: kuantum faz geçişi

Su buza dönerken sıcaklık değişir. Burada başka bir şey oluyor: sıcaklık yok denecek kadar düşük, ama madde yine bir hâlden başka bir hâle geçiyor. Greiner ve arkadaşları aşırı soğuk atomları ışıkla kurulmuş bir "yumurta kartonu" kafesine koydu. Kafes sığ kalınca atomlar bütün kafese yayılmış, akışkan gibi akan bir dalga hâlinde. Kafes derinleşip belli bir sınırı geçince her atom bir çukura oturuyor ve akış duruyor [Greiner 2002]. Bu bir deney. Geçişin altındaki kuramsal tablo önceden hesaplanmıştı. Bizi durduran, bu geçişin ışıkla ayarlanabilmesi.

Süreklilik biçimine baktık: düz akıp giden şeyin altında başka bir yapı olabilir. Dost'ta şu cümle var:

«Hak hallerde başkalaşır, yoksa haller O'nun üzerinde başkalaşmaz.» (c13k149, s. 28)

Sonucumuz: uzaktan selamlaşıyor, hatta onu bile zor söylüyoruz. Faz geçişi sezgiye aykırı denecek bir şey değil, ve hangi biçimde akıl-dışı olduğunu belirleyemedik. "Tecellînin farklı suretleri" ile eşleştirmek cazipti, ama o zorlama olurdu. Eşleştirmedik.

Kuantum termalleşme: bütün bilinen, parça belirsiz

Sıcak bir çayın zamanla ortama ısınması bildiğimiz bir şey. Ama tamamen yalıtılmış ve başlangıçta tam belirli bir kuantum sistem de "ısınmış" gibi davranabilir mi? Kaufman ve arkadaşları ışıkla kurulmuş bir kafesin gözlerine altı rubidyum atomu yerleştirdi ve bir kuantum mikroskobuyla baktı. Atomlar arasındaki tünellemeyi aniden açtılar. Altı atomun bütünü tam belirli kaldı; ama iki ya da üç atomluk parçalara tek başına bakınca onlar ısıl dağılıma uygun, yani rastgele gibi davrandı. Sebep dolanıklık: parçalar birbirine öyle bağlı ki bütün belirliyken bir parça tek başına belirsiz görünüyor [Kaufman 2016]. Bu bir deney sonucu. Bunun istatistik fiziğinin temeline nasıl bağlandığı ise ayrıca tartışılıyor.

Bütünlük biçimine baktık: parça, bütünden ayrı tanımlanamıyor.

«Cisim noktalardan başka bir şey olmadığı gibi noktalar da cisimden başka bir şey değildir. Fakat aynı zamanda cisim noktalar da değildir ve noktalar da cisim değildir.» (c12k147, s. 311-312)

Bu cümlede parça ile bütün birbirine bağlanıyor, ama ikisi aynı da değil.

Sonucumuz: yakın duruyor, ve bu turda öne çıkan tek yer burası. Neden diğerlerinden farklı? Çünkü burada özgül bir kalıp var: bütün tam bilinirken parça tek başına belirsiz. "Her şey birbirine bağlı" gibi her şeye uyan bir cümle değil. Ayrıldıkları yer büyük: fizikte bu, bilgi ve entropi üzerine ölçülebilir bir durum; Dost'ta parça ile bütünün bağı varlığın kendisine dair. Bir gören şuraya bakabilir: Dost'un cümlelerinde parçanın "tek başına belirsiz" kaldığı bir yer var mı? Biz bakmadık.

Elimizde kalan soru: bu özgül kalıp tek başına ayrı bir tura, yani Bütünlük biçiminin daha derin okunmasına değer mi?

Kuantum hata düzeltme

Kuantum bilgisi çevreyle en küçük temasta bozuluyor. Üstelik kopyalanamıyor, yani klasik bilgisayardaki gibi "yedek al" demek olmuyor. Shor bu duvarın içinden bir yol buldu: tek bir kuantum bitini birkaç fiziksel bite yaymak, ve bilginin kendisine bakmadan yalnız "bir yerde hata var mı?" sorusunu ölçmek [Shor 1995]. Bu bir yöntem önerisi, sonraki yıllarda deneylerle denendi. Bizi durduran: kopyalayamadığımız bir bilgiyi bozulmaya karşı korumanın bir yolu bulunması.

Bütünlük biçiminin yanına koyduk ama zayıf bulduk. Bu bir mühendislik başarısı; termalleşmeden ayrılan yeni bir akıl-dışılık biçimi göstermiyor. Eşleştirmedik, kaydettik.

Annealing

Listede "kuantum tavlama" da vardı. Bu bir hesaplama tekniği; şaşırtan, akla sığmayan bir yan taşımıyor. Elediğimiz için bu olgu için kaynak da eklemedik.

Spin ve ölçüm ekseni

Atom manyetik bir alandan geçerken hangi yöne dönmüş olabilir? Eski fiziğe göre her yön mümkündü; ekranda bir leke beklenirdi. Gerlach ve Stern gümüş atomlarını düzgün olmayan bir manyetik alandan geçirdi. Leke çıkmadı: ekranda iki ayrı iz belirdi [Gerlach 1922]. Elektronun spini o sırada bilinmiyordu, birkaç yıl sonra anlaşıldı; ilk yorum bugünkünden farklıydı. Deney sonucu ise kesin. Bizim için önemli olan: düzeneğin eksenini nasıl kurduğumuz, hangi iki sonucun çıkacağını belirliyor.

Bakış biçimine baktık: aynı şeye bakan, baktığı yere göre bir şey görür.

«Be adam! Hakikatler değişmez. Sen, Rabbin karşısındaki hakikatin nedeniyle onu böyle görüyorsun. Gerçekte durum böyle değildir.» (c2k21, s. 218)

Sonucumuz: Bakış sayfasında zaten yakın duruyordu, spin onun standart bir örneği. Yeni satır eklemedik. Ayrıldıkları yer büyük: fizikte "bakan" bir aygıt, bilinçli bir insan olması gerekmiyor; Dost'ta bakan kul. "Bilinç gerçeği yaratıyor" demiyoruz, ikisi de değil.

Isı yön değiştirirken: entropi ve zamanın oku

Isı kendiliğinden sıcaktan soğuğa akar. Bu, termodinamiğin yerleşik kuralı, ve kural iki sistemin başlangıçta birbiriyle ilişkisiz olduğunu varsayar. Micadei ve arkadaşları iki spini ilişkili, yani dolanık hâlde hazırladı ve ısının soğuktan sıcağa aktığını gördü. Akışın yönünü ilişkiler ile entropi arasındaki bir takas belirliyordu. Termodinamiğin ikinci yasası çiğnenmedi; yasa daha geniş bir bilgi bakışıyla yeniden okundu [Micadei 2019]. Bu bir deney. Dikkat: zamanın kendisi değil, ısının yönü ilk durumdaki ilişkiye bağlanıyor.

Zaman biçimine baktık: zaman herkes için aynı akmıyor, belki başlı başına bir şey bile değil.

«Zamanın ve doğanın dış varlığı ise yoktur.» (c2k26, s. 380)

Sonucumuz: uzaktan selamlaşıyor. "Zaman bir bağıntı" fikrine yakın göründü, ama Micadei zamanın kendisini değil, zamanın yönünü ilk durumdaki korelasyona bağlıyor. İkisinde de "bağıntı" sözü geçiyor, ama aynı şeyi söylediklerini göremedik. Eşleştirmedik, yalnız kaydettik. Bir gören "zamanın yönü" ile "zamanın dış varlığı" arasında bir kapı bulabilir.

Elimizde kalan soru: bu iki "bağıntı" aynı soruyu mu soruyor, yoksa yalnız sözcük mü ortak?

Çok dünyalar

Kuantum ölçümünde ne olduğuna dair yanıtlardan biri çok dünyalar yorumu. Bu yoruma göre ölçümde olasılıklardan biri seçilip öbürleri silinmez; her olasılık kendi dünyasında gerçekleşir ve bu dünyalar birbirinden bağımsız sürer [SEP: Many-Worlds Interpretation]. Bu bir deney değil, bir yorum. Deneyle öbür yorumlardan ayırt edilemiyor, bu yüzden tartışmalı. Biz bu yorumu bir olgu gibi sunmuyoruz.

Dost tarafında bir biçim aramadık: bu kapıya bakmadık. Yorum düzeyinde bir fikre, gözlenmiş bir olgu bağlanmadan, bir biçim eşleşmesi kurmak istemedik. Dost'ta da âlemlerin çokluğundan söz edilir; ama o ayrı bir konu, kendi başına okunmalı.

Kuantum alanları

Kuantum alan kuramı bugünkü parçacık fiziğinin çerçevesi. Kabaca, kuantum mekaniğinin parçacıklardan alanlara geçmiş hâli. Stanford Felsefe Ansiklopedisi'ndeki madde, kuram ciddiye alınınca ortaya çıkan dünya resminin klasik parçacık anlayışıyla uyuşmadığını, "parçacık" kavramının kendisinin sorunlu olduğunu anlatıyor [SEP: Quantum Field Theory]. Bu bir derleme kaynak; bir deney değil.

Süreklilik biçimine baktık: altta başka bir yapı olabilir.

«âlem cevheri bakımından tektir; bu cevherde Hak sürekli yaratır.» (c13k150, s. 276)

Sonucumuz: uzaktan selamlaşıyor. Ama Süreklilik sayfasında zaten Minev'in sıçrama deneyini seçmiş ve orada iki tarafın zıt yöne gittiğini yazmıştık [Minev 2019]. Aynı soruyu ikinci kez eşleştirmek zorlama olurdu; kaydettik, öyle bıraktık.

Kuantum kütleçekimi

Genel görelilik kütleçekimini uzay-zamanın eğriliği olarak anlatır, kuantum kuramı ise öbür kuvvetleri. Kuantum kütleçekimi ikisini birden kapsayacak kuram arayışı ve yüzyılı aşkın süredir yapım aşamasında. Beklenen, uzay-zamanın çok küçük ölçekte nasıl göründüğünü anlatması; ama o ölçek deneylerimizden çok uzak. Bu yüzden elimizde kesinleşmiş bir sonuç yok [SEP: Quantum Gravity].

Bu kapıya bakmadık. Deney yok, tamamlanmış kuram yok. "Zaman temel olmayabilir" fikri ise Rovelli'nin "Zamanı unut" makalesiyle Zaman sayfasında zaten var [Rovelli 2009].

Dışarıdan gelen listeden ne aldık, ne almadık?

Gelen listenin iyi tarafları vardı. Üç soruyu ayırıyordu: ontolojik, epistemolojik, metodolojik. Ve "benzerlik, bilimsel kanıt demek değildir" diyordu. İkisini biz de kullanıyoruz.

Ayrıldığımız yerler de vardı. Liste kavram çiftleri kuruyordu: süperpozisyon ile mümkün, hayal ile dalga–parçacık, ruh ile ışınlama. Biz kavramın adına değil, akıl-dışılığın biçimine bakıyoruz; bu yüzden kavram çiftlerini eşleştirmedik. Listedeki Dost cümleleri genel çerçeveydi, kısım numaralı alıntı yoktu; biz alıntıyı kendi okumamızdan aldık.

İki ayrıntı. Listede "63. bâb hayal ve berzahtır" deniyordu. Sitemizin kendi verisine göre 63. bölüm berzah içindir: Fütûhât'ta c2k27, s. 418-429, berzahın genel ilkesi. Hayalin ana bölümü c11k135 çevresinde. Yani cümle kısmen doğru, kısmen fazla genel. İkincisi: listedeki bir sayfa atfı, baskısı belirtilmemiş bir internet bağlantısına dayanıyordu; onu kaynak olarak almadık. Gecikmeli seçimli silgi gibi künyesi sağlam olanları ise başka sayfalarda zaten kullandık [Kim 2000], Nobel 2022'yi de [SEP: The Nobel Prize in Physics 2022 (press release)].

Elimizde kalan sorular

Neyi yapmadık?

Dost'un sözlerini Arapça aslıyla karşılaştırmadık. Okuduğumuz, sitenin Türkçe kısım özetleriydi. Fizik kaynaklarını da tam metin okuyarak değil, elimizdeki özetlerle aktardık.

Bu sayfa bir çabanın kaydı; bir sonuç değil. Dost'u anlamıyoruz, anlamaya çalışmaktan vazgeçmiyoruz.