Kuantum Fiziğinde Felsefi Problemler – Ege Özmeral

1. Giriş

Kuantum mekaniği, 100 senedir fizik dünyasını derinden etkilemeye ve teknolojide önemli gelişmeleri sağlamakta olsa da ne anlama geldiği üzerine hala fikir birliği söz konusu değildir. Bunun temel sebepleri arasında kuantum mekaniğinin pek çok sistemi aynı anda temsil eden matematiğinin, ölçüm yapılınca tek bir duruma indeterministik bir şekilde indirgenmesidir, yani gözlem ve formalizm arasında ciddi bir ayrım vardır. Öte yandan kuantum mekaniği günümüze kadar mikro ve makro dünyada gördüğümüz pek çok fenomene dair doğru tahminlerde bulunmuştur. Bu durum fizikçileri ve felsefecileri kuantum mekaniğinin deterministik matematiğini ve indeterministik tahminleri arasındaki ilişkiyi anlamak için onu daha iyi yorumlamaya yöneltmiştir. Günümüze kadar kuantum mekaniğini anlamaya yönelik pek çok farklı yorum geliştirilmiştir. Kopenhag Yorumu, Çoğul Dünyalar Yorumu ve Qbism bunlardan bazılarıdır. Bunların yanı sıra kuantum mekaniğinden formalizm olarak da ayrılan Bohmcu mekanik, anlık çöküş kuramları (İng: spontaneous collapse theories) ve süperdeterministik kuramlar da mevcuttur.

Kuantum mekaniğini anlamaya çalışırken birçok soruyu yanıtlamamız gerekir. Örneğin, kuantum mekaniğinin indeterministik yapısı ontolojik mi yoksa epistemolojik midir? Diğer bir ifadeyle Heisenberg’in belirsizlik ilkesi gerçeklikte parçacıkların aynı anda belirli özellikleri sahip olamayacağını mı ifade eder yoksa bu özellikleri aynı anda bizim ölçemeyeceğimizi? Bunun yanı sıra, dalga fonksiyonu neyi temsil ettiğini de sorabiliriz. İşte bu tarz sorular deneysel gözlemin de ötesinde gerçekliğin ve yöntemlerimizin metafiziksel ve epistemolojik yönünü bize sorgulatır. Bu yazı kuantum fiziğinin felsefi yapısına yönelik sorulan sorulara açıklık getirmeye çalışacak.

2. Ölçüm Problemi

Ölçüm problemi, ölçüm işleminin kuantum mekaniği içerisinde ifade edilememesi olarak özetlenebilir. Schrödinger’in Kedisi Düşünce deneyi de bunu ifade eder. Kapalı bir kutu içerisinde bir kediyi ve radyoaktif atomun radyasyon yayması ile harekete geçen zehirli bir gaz salan bir mekanizmayı hayal edelim. Atom, radyasyon yayarsa mekanizma zehirli gaz salacak ve kedi ölecektir ancak yaymaz ise kediye bir şey olmayacaktır. Bu durumda mekanizmayı hazırlayıp kediyle beraber kutuya kapattıktan sonra atomun o süreye kadar radyasyon yayma olasılığı 50% olan bir durumda kutuyu açalım. Kuantum mekaniğine göre atom süper pozisyon haldedir, yani hem radyasyon yayan halin hem de yaymamış halin birleşimi olarak bulunur. Mekanizma ve kedi de nedensel olarak atomun durumuna bağlı olduğu için kedinin hali de kedinin ölü ve diri olduğu hallerin süperpozisyonları şeklindedir. Matematiksel olarak şu şekilde gösterebiliriz:

Hallerin başında bulunan sayıların karesi bize o halleri hangi olasılıkla ölçeceğimizi verir, bahsettiğimiz düzenekte her iki durum için de olasılıklar %50’dir. Kutuyu açtığımızda kediyi ya ölü ya da diri halde buluruz. O halde ölçüm yaptıktan sonra kedinin durumunu temsil eden dalga fonksiyonunu da güncellememiz gerekir. Bu durumda kedinin durumu %50 ihtimalle:

şeklinde olacaktır. Süperpozisyonda bulunan bir sistemin dalga fonksiyonu olası durumlardan birine indirgenir. Bu sürece “dalga fonksiyonun çökmesi” denir. Çift yarık deneyi de aslında bunun başka bir örneğidir. Çift yarıktan geçen parçacıkların kuantum hali her iki yarığın süperpozisyonları şeklindedir ancak ölçüm yapıp hangi yarıktan geçtiklerine baktığımızda yalnızca tek bir yarıktan geçtiklerini gözlemleriz.

Dalga fonksiyonu çökmesinde dikkat çekici olan kısım Schrödinger denklemi adını verdiğimiz dalga fonksiyonun zamanla değişimini tasvir eden denklemden farklı bir değişimden bahsetmesidir. Sanki evren biz bakmazken Schrödinger denklemine göre evrimleşirken bizim ölçümümüz onları başka türden bir değişime sürükler. Schrödinger denkleminde değişim bir anlamda deterministiktir. Bir sistemin belirli bir andaki dalga fonksiyonunu biliyorsanız o sistemin herhangi bir zaman önce veya sonraki halini de hesaplayabilirsiniz. Elbette burada bahsedilen determinizm, ne ölçeceğimize dair bir kesinlik içermez. Yukarıda bahsettiğimiz deneyde kedinin dalga fonksiyonu belirlidir ancak ölçüm sonuçlarını yalnızca olasılıksal olarak söyleyebiliriz. Öte yandan, Schrödinger denkleminin söylediğinden farklı olarak ölçüm yaptıktan sonra dalga fonksiyonun geçmişi hakkında bir şey söylemek zordur. Örneğin radyoaktif atomun hangi olasılıklarla radyasyon yayacağını bilmediğimiz bir durumda kutuyu açtığımızı ve kediyi diri gördüğümüzü düşünelim. Bu radyoaktif atomun radyasyon yaymadığı halini gözlemlediğimiz anlamına gelir fakat biz kutuyu açmadan önce radyoaktif atomun hali hakkında ne söyleyebiliriz? Biz kutuyu açmadan önce hangi olasılıkla bulunuyordu? Bu sorunun cevabını veremeyiz. Özetle, ölçüm işlemi fiziğinin özünü oluşturan Schrödinger denkleminin öngörmediği farklı bir dalga fonksiyonu değişmesinden bahseder.

Diğer bir sıkıntı ise ölçümün doğasına yöneliktir. Fiziksel bir sistemi temsil eden dalga fonksiyonun bu tarz bir değişimine sebebiyet veren şey nedir? Sistemin çevreyle etkileşimi mi, makroskopik dünyaya ait olan ölçüm aleti ile etkileşimi mi hatta belki insan zihni mi? Peki dalga fonksiyonu ne zaman çöker? Ölçüm yaptığımız anda mı, ölçüm aletini okumak için ölçüm aletine baktığımızda fotonlar gözümüze çarptığı anda mı yoksa fotonlar gözümüze çarptıktan sonra beyindeki birtakım etkileşimler olunca mı? Kuantum mekaniği bu tarz sorulara kendi başına net bir yanıt vermiyor gibi gözükmektedir.

Kuantum uyumkaybı (İng: quantum decoherence)parçacıkların çevreyle etkileşimi sonucu çevreyle dolanıklaşmasından dolayı makroskopik düzeyde gördüğümüz davranışlarını açıklayabiliyor gibi görünmektedir. Ancak bunu ilk ortaya atan Alman fizikçi Dieter Zeh’in de söylediği gibi kuantum uyumkaybı ölçüm problemini çözmez çünkü süperpozisyonda olan bir sistemin ölçüldüğünde neden bir durumu (mesela kedinin canlı olması) ölçüp diğer durumları ölçmediğimizi açıklamaz [1]. Kuantum uyumkaybı, yalnızca neden klasik fizikte bir ölçüm problemi ile karşılaşmadığımızı açıklar.

Sonuç olarak ölçüm işlemi, kuantum mekaniğinin matematiksel olarak betimlediği bir dalga fonksiyonu değişiminden çok farklı bir öngörü sunar ve neyin ölçüm sayıldığı ya da ne zaman gerçekleştiği gibi özellikleri belirsizdir. Buna ölçüm problemi diyoruz. Kuantum mekaniğinin pek çok farklı yorumu ölçümün doğasına da farklı yaklaşır.

3. EPR Paradoksu

3.1 EPR Makalesi ve Kuantum Dolanıklık

Albert Einstein, kuantum mekaniğinin yeni doğduğu yıllarda ışığın dalga modelinin açıklayamadığı fotoelektrik olayını ışığın parçacık modeli ile açıklayarak kuantum mekaniğinin gelişmesinde katkı sağlamış ve bu katkısı ona Nobel ödülü getirmiştir. Ne var ki sonraki yıllarda kuantum mekaniğinin gelişiminden rahatsız olmuş ve kuantum mekaniğinin yalnızca istatiksel bir sonuç verdiğini ancak daha temelde yatan deterministik bir kuramın sonucu olabileceğini düşünmüştür. Schrödinger ile mektuplaşmalarında ve Bohr ile tartışmalarında bu rahatsızlığını dile getirmiştir.

1935 yılında Physical Review’da yayınlanan Nathan Rosen ve Borid Podolsky ile yazdığı ve yazarların isimlerinin baş harfleri ile anılan EPR makalesi belki de Einstein’ın kuantum mekaniğinin gerçekçilik ile uyuşmayan doğasına karşı yaptığı en büyük hamleydi. Makale “Fiziksel Gerçekliğin Kuantum Mekaniksel Tasviri Tamamlanmış Sayılabilir mi?” başlığı ile yayınlandı [2]. Kuantum mekaniğinin en önemli öngörülerinden biri olan dolanıklılığı ilk kez tanıttığı için kuramın gelişiminde büyük bir rolü vardır.

Dolanıklılık, aslında klasik fizikte de yer alan bir kavramdır. En basit haliyle bir deneyin sonucunun başka bir deneyin sonucuna bağlı olması diyebiliriz veya iki farklı fiziksel sisteminin deney sonuçlarının korelasyon içinde olması olarak da ifade edebiliriz. Klasik dolanıklılığı anlamak için kutu analojisini düşünelim. Elimizde iki kutu olsun, her bir kutu içerisinde bir tane de eldiven yer alsın. Eldivenlerden biri kırmızı bir diğeri de yeşil renkte olduğunu biliyorsak kapaklarını açmadığımız kutulardan birini alıp milyonlarca ışık yılı uzaklıkta bir yere gidip kutuyu açtığımızda eldivenin %50 ihtimalle kırmızı veya %50 ihtimalle yeşil olduğunu söyleyebiliriz. Bunun yanı sıra kırmızı bir eldiven gördüysek diğer kutunun içerisinde yer alan kutunun içindeki eldivenin de yeşil renkte olduğunu biliriz. Bunun açıklamasını şöyle yapabiliriz: kutumuzu açmadan önce de eldivenimiz kırmızı renktedir. Kutumuzu açtığımızda yalnızca bunun bilgisine sahip olmuş oluruz, eldivenin renginin bizim kutumuzu açıp açmamızla hiçbir alakası yoktur. Kutumuzun içindeki eldivenin rengini veren olasılıklar bizim bilgisizliğimizin göstergesidir. Eldivenimiz kutuyu açtığımız anda kırmızı olmuş, diğer kutudaki eldiven yeşil olmuş değildir. Burada bir gizem yok, her şey olması gerektiği gibi. Öte yandan kuantum dolanıklılığa geçince çok daha esrarengiz ve bizi kuantum mekaniğinde sistemlerin fiziksel özelliklerinin ontolojik doğasını sorgulatan bir durum ile karşılaşırız. Bu durumu anlatmadan önce asıl EPR makalesinde bu durum nasıl ele alınıyor bahsedelim.

EPR makalesi, gerçekliğin ögesi olarak geçen bir kavramın tanımını yapmakla başlar.

Gerçekliğin ögeleri (İng: the elements of reality): Fiziksel bir niceliğin değerini sistemi bozmadan kesin (olasılığı 1 olacak şekilde) tahminlerde bulunabiliyorsak fiziksel gerçeklikte bu niceliğe denk gelen bir öge vardır.

Daha basit bir ifadeyle fiziğin kuramları içerisinde matematiksel olarak bulunan konum, momentum, kütle, spin vs. gibi ifadelerin değerlerini kesin bir şekilde bulabiliyorsak gerçeklikte bizden ve ölçümlerimizden bağımsız olarak vardır. Bu tanımı göz önünde bulundurarak bir fizik kuramının tamamlanmış olması için aşağıdaki koşulu sağlaması gerekir.

Tamamlanmışlık koşulu: Fiziksel gerçekliğin her bir ögesinin kuramda karşılığı olmalıdır.

Heisenberg belirsizlik ilkesi gereği iki farklı fiziksel niceliğe karşılık gelen operatörler sırabağımlı (İng: non-commutative) iseler kuantum mekaniği iki farklı fiziksel niceliğe aynı anda kesin değerler atamaz. Bunun en meşhur örneği konum ve momentumdur. Kuantum mekaniğine göre bir parçacığın konumu ne kadar az belirsizliğe sahip ise momentumu da o kadar belirsizdir, aynı şekilde momentumu ne kadar belirli ise konumu da o kadar belirsiz demektir. Buradan sonuçla makale aşağıdaki iki maddeden birinin doğru olması gerektiği sonucuna varır.

1. Dalga fonksiyonu tarafından betimlenen kuantum mekaniksel tasvir tamamlanmışlık koşulunu karşılamaz. Kuantum mekaniği eksiktir.
2. Sırabağımlı operatörler ile ifade edilen fiziksel nicelikler aynı anda gerçekliğe sahip olamazlar. O halde konum ve momentum (ve diğer sırabağımlı fiziksel nicelikler) aynı anda gerçek değildirler çünkü yukarıda yaptığımız tanım gereği fiziksel bir gerçekliğe karşılık gelmeleri için kuram tarafından kesin bir değere sahip olmaları gerekir ve belirsizlik ilkesi konum ve momentumun aynı anda kesin değerlere sahip olmasına izin vermez.

Peki hangisini kabul edeceğiz? Makale neden 2.maddeyi kabul etmememiz gerektiğine argüman olarak bir düşünce deneyi tasarlar. Bu düşünce deneyi kuantum dolanıklılığın ilk kez ifade edilişidir.

İki farklı sistemi tasvir eden öyle bir dalga fonksiyonu düşünelim ki parçacıkların konumları ve momentumları dolanık olsun. Örneğin durağan bir parçacığın iki foton çiftine dönüşmesini buna bir örnek verebiliriz. İlk baştaki parçacık durağan olduğu için fotonların toplam momentumu da sıfır olmalıdır. O halde momentumun korunumu gereği fotonlardan birinin  momentum değerine sahip olarak ölçersek ise diğer dolanık foton da
-p momentum değerine sahip olması gerekir. Fotonların momentumu birbiriyle dolanıktır tıpkı kutudaki eldiven örneği gibi. Öte yandan momentum yerine konumlarını göz önünde bulundurursak dalga fonksiyonu bize benzer bir dolanıklık sunar. Bir fotonun konumunu bilirsek diğer fotonun da konumunu aynı şekilde bilebiliriz. Elbette bu foton çiftinden birinin momentumunu bir kez ölçtükten sonra konumları arasındaki dolanıklık yok olur ve tam tersi de geçerlidir. Bir fotonun momentumunu ölçersek diğer fotonun momentumunu ne bulacağımız kesin bir şekilde bilebiliriz fakat bu ölçüm sonrasında bir fotonun konumunda yapacağımız ölçüm diğer fotonun konumu için ne bulacağımıza dair kesinliği de yok eder.

Bu ifadeleri anlamamıza yardımcı olması için matematikten biraz yardım alabiliriz. İki fotonun dalga fonksiyonunu momentum uzayında temsil eden aşağıdaki ifadeye bakalım.

Kuantum tasviri bu şekilde olsa da EPR makalesi dolanıklık ile bir fotonun hem momentumunu hem de konumu aynı anda bilebileceğimizi söyler. Bunu söylerken makalede açıkça ifade edilmeyen bir varsayımda bulunur: Yerellilik (İng: locality). Yerellilik ilkesi, fiziksel bir sistemdeki değişimin diğer bir sistemdeki değişimi ışık hızından daha hızlı sebep olamayacağını söyler. Bu durumda fotonlardan birinin momentumunu ölçersek fotonun dalga fonksiyonu çökmüş olur ve her iki fotonun momentumunu biliriz fakat diğer fotonun henüz bundan haberi yoktur çünkü yerellilik ilkesi gereği ilk fotonun momentumundaki ölçüm diğer fotonun davranışını ışık hızından hızlı etkileyemez. Bu durumda diğer foton için dalga fonksiyonu henüz çökmediğinden o fotonun konumunu ölçersek her iki fotonun konumunu da biliriz.

Sonuç olarak yerellilik ilkesi gereği iki sırabağımlı fiziksel niceliğin gerçek olması mümkündür, bu durumda 2.madde değil 1.madde geçerlidir. Kuantum mekaniği, evreni tam olarak tasvir etmek için yeterli değildir. Kuantum mekaniği, yerellilik ilkesini ihlal ediyormuş gibi görünür. Bir sistem üzerindeki ölçümümüz diğer dolanık sistem her ne kadar uzakta olursa olsun anında etkilemektedir. Sonralarında Einstein, Born ile mektuplaşmalarında bu durumauzaktan hayaletimsi etki (İng: spooky at a distance) demiştir [3].

3.2 Spinler ve Bohm’un EPR Versiyonu

David Bohm, yazının devamında ayrıntılı olarak bahsedeceğimiz kuantum mekaniğine alternatif olan pilot dalga kuramını ortaya atan kişidir. Bohm, aynı zamanda 1951 yılında yayınladığı kitabında EPR’nin argümanını kendi versiyonunu ortaya atar [4]. Bu argümanında dolanık olan özellikler konum ve momentum değil, spinlerdir. Bir parçacığın spinini parçacığın kendi etrafında dönmesi sonucu sahip olduğu açısal momentum gibi düşünebilsek de bu pek de doğru değildir. Kuantum mekaniğine göre temel parçacıklar noktasaldır, dolayısıyla kendi etraflarında dönemezler. Bunun yanı sıra deneyler bize gösteriyor ki elektronun deney ile gözlemleyemediğimiz kadar küçük bir hacmi olduğunu varsayarsak bilinen spin değerine sahip olması için ışık hızından daha hızlı dönmesi gerekir ki görelilik kuramı gereği bu durum kabul edilmez. Spin, kuantum mekaniğine özel, klasik mekanikte karşılığı olmayan bir niceliktir. Yine de analoji olarak elektronu dönen toplar olarak ve spinleri de bu dönme sonucu olarak düşünmek de herhangi bir sakınca yoktur.

Bohm, kendi versiyonunda toplam spinleri sıfır olan iki elektron hayal eder. Spinler belirli bir yönde sadece iki değere sahip olabilir: yukarı veya aşağı. Bu düşünce deneyinde spinleri ölçen Alice ve Bob adında iki kişi hayal edilir. Biz daha yöreye uygun olması açısından bu kişilere Ayşe ve Burak diyelim. Ayşe, kendi elektronunun herhangi bir yönde spin değerini yukarı olarak bulursa Burak’ın aynı yönde spin değerinin aşağı olduğunu kesin bir biçimde bilecektir.

Ayşe, ölçümü hangi yönde yaparsa yapsın durum aynıdır ancak dikkat etmemiz gereken şey elektronların spin değerlerinin yalnızca aynı yönde tam korelasyonda olduğudur. Yani Ayşe spini z yönünde yukarı olarak ölçtüyse, Burak kendi elektronunun spinini z yönünde kesin olarak aşağı bulur fakat z yönü yerine x yönünde ölçseydi olasılıklar dahilinde %50 aşağı veya %50 yukarı bulurdu. Tıpkı asıl EPR makalesinden bahsederken konum ve momentumda olduğu gibi bu durumda da herhangi bir yönde ölçeceğimiz spin değeri, diğer yönlerdeki spin değerleri arasındaki korelasyonu bozar. Spin değerlerin z yönündeki korelasyonunu aşağıdaki denklemde görebiliriz.

Klasik dolanıklılık için örnek verdiğimiz yeşil ve kırmızı eldivenler örneğini düşündüğümüzde ortada hiçbir tuhaflık yoktur. Eldivenlerin rengi en baştan beri bellidir, biz kutuyu açarak bu renklerin ne olduğunu biliriz. Spinlerin neden kutudaki eldivenler olmadığını anlamak için başka bir örneğe geçelim. Elimizde z yönünde yukarı yönde spine sahip olan 100 tane elektronumuz olsun. Bu durumda elektronların x yönünde spinini ölçersek ne buluruz? Kuantum mekaniğine göre z yönünde spin durumu x yönünde yukarı ve aşağı spinlerin süperpozisyonu halindedir.

Bu şu demek, z yönünde yukarı spine sahip tek bir elektronu x yönünde ölçersek %50 ihtimalle yukarı ve %50 ihtimalle aşağı ölçeriz. O halde istatiksel olarak kabaca 100 tane elektronun 50’sini x yönünde yukarı spine sahip diğer 50’sini ise aşağı yönde spine sahip olarak ölçeriz. Peki x yönünde yukarı spine sahip 50 elektronun tekrardan z yönünde spinini ölçersek ne buluruz? Eh tabii ki de yukarı bulmamız gerekir sonuçta ilk başta hepsi z yönünde idi. Sezgisel olarak kulağa ne kadar doğru gelse de deneyler bize bunun tam aksini söyler. x yönünde yukarı spin, z yönünde aşağı ve yukarı spinlerin süperpozisyonu halinde bulunduğu için tek bir elektronun z yönündeki spini %50 ihtimalle yukarı ve %50 ihtimalle aşağıdır.

İstatiksel olarak baktığımızda 50 elektronun yalnızca 25’inin z yönündeki spini yukarıdadır. Ne ilginçtir 50 elektronun hepsi ilk başta z yönünde spin ile başlamıştı ancak x yönündeki ölçümümüz sonrasında elektronların z yönünde spini etkilenmiş gözüküyor. Kısaca ölçümümüz elektronun doğasını etkiliyor gibi gözükmektedir. Bu klasik fizikte karşılaşmadığımız bir durumdur. İki eldiven örneğinde yeşil renkli bir eldivenin sağ veya sol elli olup olmadığını ölçmemiz eldivenin rengini değiştirmezken her nasılsa elektronun spinleri için durum farklı gözükmektedir.

Einstein, kuantum mekaniğinin bu özelliğinden oldukça rahatsızdı. Einstein’a göre fiziksel nicelikler ölçümlerimizden bağımsız bir şekilde orada olmalıydı. Bu yüzden kuantum mekaniğinin yalnızca istatiksel sonuçlar verdiğini ve hesaba katmadığı bazı saklı değişkenlerin parçacıkların spin, konum gibi özelliklerini etkiliyor olması gerektiğini düşündü. Einstein’ın hayalindeki gibi kuantum mekaniğinden daha derin ve temel olan yerel gerçekçi (İng: local realistic) bir kuram olabilir mi?

3.3 Bell Eşitsizliği ve Uzaktan Etki

CERN’de çalışan İrlandalı fizikçi John Bell, 1964 yılında bu soruya cevap bulabilecek bir makale yayınladı [5]. Daha sonrasında bu makalede bahsedilen fikirler kendisi ve pek çok kişi tarafından geliştirildi, bugün bunlara Bell Teoremleri diyoruz. Bell Teoremlerinin söylediği şey şudur: Yerel saklı değişkenler kuramları kuantum mekaniğinden farklı deneysel öngörüde bulunurlar. Bu deneysel öngörü spin ölçümlerinde de fark edilebilir. Yukarıda uzunca bahsettiğimiz spin ölçüm deneylerinde Ayşe ve Burak spinleri hep aynı yönde ölçtü ve dolayısıyla spinleri arasında tam bir korelasyon söz konusu idi. Eğer ölçtükleri spin yönleri birbirileriyle dik olacak şekilde farklı yönlerde olsaydı (mesela birisi x yönünde diğeri y yönünde ölçseydi) hiçbir korelasyon gözlemlemeyeceklerdi. Peki ya arada kalan yönler? Eğer spin ölçümleri arasındaki açı (aynı yönde) veya 90 derece (dik) değil de arada bir değerde olsaydı ne olurdu? Böyle bir durumda spin ölçümleri arasında tam olmasa da belirli bir derecede korelasyon hala mevcuttur. Bell’in teoremi yerel bir kuram içerisinde bu tarz bir durumda korelasyonlar için bir üst sınır olduğunu söyler, buna “Bell Eşitsizliği” adı verilir. Kuantum mekaniği, bu üst sınırdan daha yüksek bir korelasyon olacağını öngörür, diğer bir ifadeyle kuantum mekaniği Bell Eşitsizliği’ni ihlal eder.

1982 yılında Fransız fizikçi Alain Aspect, ilk kez Bell Eşitsizliği’nin ihlal edilip edilmediğini test etti. Deney, lazer tarafından uyarılan kalsiyum atomlarını foton üretmek için kullandı. Atomlardan çıkan fotonlar polarize edildi ve fotonların polarizasyonları arasındaki korelasyon ölçüldü. Test sonucunda Bell eşitsizliğinin ihlal edildiği gözlemlendi. Kuantum mekaniği bir savaştan daha galip çıkmıştı. Deneyler, ne kadar uzakta olurlarsa olsun iki kuantum sistemi arasında bir korelasyon olduğunu gösteriyor. Kuantum, Einstein’ın ifadesiyle, dolanık parçacıklar arasında hayaletimsi bir etki olduğunu söylüyor.

3.4 Kuantum Dolanıklık ve Görelilik

Peki bu ışık hızından daha hızlı etkileşime imkân vermiyor gibi görünen özel göreliliğin ihlal edildiği anlamına mı gelir? John Bell’e göre bu sorunun cevabı açıkça evettir. BBC radyosuna verdiği röportajda John Bell, Aspect deneyi ilk kez Bell eşitsizliğinin ihlal edildiğini göstermesinden sonra Einstein’ın anladığı biçimde göreliliğin yanlışlandığını öne sürdü. Einstein öncesi Lorentz, Poincare gibi isimlerin öne sürdüğü gibi göreliliğin Lorentzçı yorumunu kabul etmemiz gerektiğini ifade etti [6]. Göreliliğin Lorentzçı yorumu, görelilik öncesinde olduğu gibi evrenin esir adı verilen bir madde ile kaplı olduğunu ve dolayısıyla mutlak bir referans sistemi olduğunu öne sürer. Yani mutlak bir zaman ve mutlak bir uzay anlayışı söz konusudur. Esir içerisinde hareket eden madde kısalır ve zamanı daha farklı deneyimler. Bu haliyle Michelson-Morley deneyi gibi esiri yanlışladığı öne sürülen deneyler ile uyumludur çünkü matematiksel olarak bildiğimiz göreliliktir, sadece farklı bir yorumudur. Öte yandan özel göreliliğin temelinde olan her eylemsiz referans sistemi için fizik yasalarının sabit olduğu ilkesinden dolayı böyle esir maddesinin varlığını tespit etmek de mümkün değil gibi görünmektedir. Göreliliğin Lorentzçı yorumu deneysel olarak bir katkı sunmadığı için pek bahsedilmez. Einstein’ın kendisi de bu yorumu ad hoc varsayımda bulunduğu gerekçesiyle reddetmiştir [7].

Günümüzde çoğu fizikçi dolanıklılığın göreliliği ihlal ettiğini düşünmez. Her ne kadar uzaktan etki olması söz konusu olsa da dolanık parçacıklar ile ışık hızından hızlı mesaj iletilemez. Bunun sebebi ölçümlerimiz spinleri yalnızca olasılıklar dahilinde ne olduğunu söylemesidir. Dolayısıyla dolanıklılığı bozmadan spinleri istediğimiz değerde ölçemediğimiz için diğer parçacığı istediğimiz şekilde anlık etkilememiz de söz konusu değildir. Bunun yanı sıra kuantum alan kuramı, matematiksel olarak kuantum mekaniği ve özel göreliliği başarılı bir şekilde bir araya getirmiştir.

Işık hızından hızlı iletişime imkân vermemesi, dolanıklılığın iletişim için önemli teknolojik katkılara yol açabileceği ihtimalini değiştirmez. İki dolanık parçacık arasındaki korelasyon üçüncü bir kişi tarafından kolayca bozulduğu için klasik fiziğin mümkün kılmadığı kadar güvenli bir iletişimin önünü açar. Kuantum dolanıklık ile iletişim ve şifrele üzerine çalışmalar yapılan alana kuantum kriptografi denir.

4. Bell Teoremi’nin Varsayımları

John Bell, teoremlerini ortaya attığında amacı herhangi bir kuramı test etmek değildi. Kuantum mekaniğine rakip olabilecek saklı değişkenlere sahip bir kuramın ne gibi varsayımlara sahip olabileceğini test etmekti. Dolayısıyla bu varsayımları deneysel bir biçimde tanımlamak önemlidir çünkü deneylerimizde neyi test ettiğimiz üzerine uzlaşmamız gerekir. Eğer deneysel tanımlar yapmazsak varsayımlarımız üzerine farklı bakış açıları geliştirebilir ve elde ettiğimiz deneyin sonucu konusunda uzlaşmaya varamayabiliriz. Yazının devamında bu konuya tekrar değineceğiz önce en temel varsayımdan bahsedelim.

Bell, Yerel Nedensellik İlkesi adını verdiği bir ilkeden bahseder. Bu tanımı anlamamız için biraz özel görelilikten bahsetmemiz gerekiyor. Özel görelilik, en temelde olayları yani belli bir konumda ve zamanda gerçekleşen şeyler ile ilgilenir. Elimizi şıklatmak, bir yıldızın süpernova patlaması, trafik lambasının kırmızı yanması gibi şeyler belirli bir konum ve zamanda gerçekleşen olaylara örnek gösterilebilirler. Özel görelilik, iki olay arasında ışık hızından hızlı nedensellik ilişkilerine izin vermiyor gibi gözükür. Bunun ilk sebebi ne kadar enerji harcarsak harcayalım kütleli cisimleri ışık hızına ulaştıracak kadar ivmelendiremiyor oluşumuzdur, kütleli cisimler daima ışık hızından yavaş hareket ederler. Foton gibi kütlesiz cisimler ise ışık hızında gitmek zorundadır. O halde kurama göre doğada ışık hızından daha hızlı yol alan ve dolayısıyla fiziksel etkiyi ışık hızından hızlı iletecek bir şey yoktur (Not: ışık hızından daima daha hızlı gittiği varsayılan takyonlar deneysel olarak gözlemlenmemiştir). Diğer bir sebep ışık hızından hızlı bir nedensellik ilişkisi nedenin daima sonuçtan önce olduğu ilkesini ihlal eder. Nedensel ilişki içerisinde bulunan iki olay uzaysal (İng: spacelike) olarak ayrılmış, diğer bir ifadeyle bir olayın gerçekleşme anından diğer olayın gerçekleşme anına kadar geçen zamanda ışığın yetişemeyeceği kadar kısa aralıkla gerçekleşen, olayların zamansal olarak sıralaması farklı gözlemciler için farklıdır. Özel göreliliğin temelinde olan ve bugüne kadar yanlışlanmamış olan varsayımlardan biri eylemsiz gözlem çerçevelerin deneysel olarak birbirinden ayırt edilemez olduğudur. O halde bir gözlem çerçevesinin deneysel olarak diğerinden daha “doğru” olduğunu söylemek için hiçbir fiziksel bir nedenimiz yoktur. Her eylemsiz gözlem çerçevesi haklıdır. Bu durumda eğer nedensel ilişkilerde her gözlem çerçevesi için nedenin daima sonuçtan önce gerçekleştiğini kabul etmek istiyorsak uzaysal olarak ayrılmış olayların birbirini nedensel olarak etkilemeyeceğini kabul etmemiz gerekir. Yerel Nedensellik İlkesi tam olarak bunu ifade eder.

Yerel Nedensellik İlkesi: Olaylar birbirilerini ışık hızının izin verdiğinden daha hızlı bir biçimde etkileyemez.

Bazıları Bell’in teoreminde bahsi geçen yerel gerçekçi kuramlardaki gerçekçiliği ölçüm determinizmi (İng: outcome determinism) olarak ele alır. Ölçüm determinizmi, bir sistem üzerinde yapılan deneyin sonuçlarının sistemi tamamlanmış hali tarafından önceden kesin bir şekilde belirli olmasıdır. Her ne kadar yerel nedensellik ilkesi ve ölçüm determinizmine uyan kuramların kuantum mekaniğinden farklı öngörülerde bulunduğunu söyleyebiliyor olsak da ihtiyacımızdan güçlü varsayımlardır [8]. Bell, 1971 yılında yayınladığı bir makalesinde ölçüm determinizmi varsaymadan da kuantum mekaniğinden farklı öngörülerde bulunan saklı değişkenler kuramı bulabileceğimizi gösterir [9]. Bu durumda Bell’in yerel gerçekçi kuramlarının kuantum mekaniğinden farklı sonuçlar öngördüğünü gösterdiğini söylemek doğru olsa da bizi hataya düşürebilir çünkü ölçüm determinizmini reddedersek yerel nedensellik ilkesini sağlayan bir kuramın kuantum mekaniği ile aynı öngörülere sahip olacağını iddia edebiliriz ki bu yanlış olur. Bell’in ikinci varsayımına geçelim.

Reinbach’ın Ortak Neden İlkesi: İki değişken arasında bir korelasyon varsa ve bu iki değişken nedensellik ilişki içerisinde değillerse bu iki sisteme etki eden ortak bir neden vardır.

Korona virüsünden ötürü sokağa çıkma yasakları ve hastanelerde doluluk artmış olmasını örnek gösterebiliriz. Her ikisinin de artması aralarında bir korelasyon olduğunu göstermektedir ancak bunun sebebi hastanelerin dolmasının sokağa çıkma yasaklarına sebep olması değildir. Bunun sebebi her iki değişkenin artmasına neden olan ülkemizde korona virüsü teşhisi koymuş insan sayısının artmasıdır. Bu sayı arttığı için hastaneler dolmuş ve devletin sokağa çıkma yasakları koymasına neden olmuştur. Bu örnekte hastanelerdeki doluluk oranı ve sokağa çıkma yasaklarının sayısı, aralarında korelasyon olan iki değişkendir. Korona virüs ise bu iki değişkenin ortak nedenidir. Kuantum mekaniğini düşündüğümüzde de spinleri arasında korelasyon olan iki parçacığın da spinlerine etki eden ortak bir neden olduğunu düşünmemiz akla yatkın gelir.

Son varsayımımız ise neden-sonuç ilişkisi içerisinde olan iki olayın zamandaki yeri ile ilgilidir.

Nedenselliğin Zamandaki Asimetrisi: Bir olayın nedeni o olaydan öncedir.

Bu ilke özel görelilik ve yerel nedensellik ilkesi üzerinden türetilebilir ancak hatırlayın, amacımız kuramları test etmek değil varsayımları test etmek. Dolayısıyla buradaki amacımız kuramlarımızın temelinde olan varsayımların kendisini anlamaktır. Tıpkı diğer iki ilke gibi bu ilke de akla yatkın gözükmektedir. Birisine yumruk attığımızda gözü morarır fakat birisinin önce gözünün morarması ve sonrasında sizin yumruk atmanız söz konusu değildir.

Öte yandan her ne kadar varsayımlarımızı nedensellik üstüne kursak da nedensellikten bahsetmenin sıkıntıları var. Nedenselliği deneysel olarak nasıl tanımlayabiliriz? Deterministik bir kuramda nedensellikten bahsetmek fiziksel olarak anlamlı değildir. Deterministik bir kuramda evrende şu anda olan bütün olayların bilgisi ile evrende 100 sene sonrasında yaşanacak tüm olayların bilgisine sahip olabiliriz ve bunun tersi de mümkündür. Peki şu an yaşanan olayların 100 sene sonraki olayların nedeni olduğunu fiziksel bağlamda nasıl ifade edebiliriz? Sonuçta her iki olaylar kümesi de matematiksel olarak diğerinden türetilebilir. Şimdiki yaşanan olayların 100 sene sonraki olayların nedeni olduğunu söylerken bunun tam tersini söyleyemememizin sebebi nedir? Felsefi bir tanım yapabiliriz. Hume İlkesi olarak bilinen “A, B’ye neden olur ancak ve ancak A gerçekleşmeseydi B de gerçekleşmez ise” olarak tanımını kullanabiliriz. Eğer birine yumruk atmasaydınız o kişinin gözü morarmazdı fakat o kişinin gözünün morarmaması sizin yumruk atmadığınız anlamına gelmezdi ancak birincisi bu ilke fazla geniştir çünkü dilimizde “neden oldu” diye bahsettiğimiz durumları da kapsar. Hitler doğmamış olsaydı ölmemiş de olacaktı fakat “Hitler’in ölümüne doğması neden oldu” gibi bir cümle dilimizde yer almaz. İkincisi sıkıntı ise Hume İlkesi bize deneysel bir tanım sunmaz. Geçmişte olmuş bir nedeni tekrar değiştiremeyeceğimiz için o nedenin olmayışında hangi sonuçların olmayacağından da bahsedemeyiz.

 Bu tarz sebepler fizik kuramındaki varsayımlarımızı neden deneysel bir biçimde ifade etmemizin gereğini bize hatırlatır. Varsayımlarımızın ve varsayımlarımızı ifade ederken kullandığımız kavramların ne ifade ettiği konusunda hemfikir olmalıyız aksi taktirde kuramlarımızı test ederken fikir ayrılıklarına düşebiliriz. Yerel nedensellik ilkesi ve ortak neden ilkesini deneysel olarak iki varsayımla ifade edebiliriz:

1. Ölçüm Serbestliği (İng: Output Independence): bir detektörün yaptığı ölçümler diğer detektörün yaptığı ölçümlerden bağımsızdır.
2. Parametre Serbestliği: bir detektörün yaptığı ölçümler diğer diğer detektörün düzeneğinden bağımsızdır.

 Burada bağımsızlık, nedensel bir bağımsızlık değil istatiksel yani korelasyon anlamında bir bağımsızlıktır. Felsefi açıdan pek çok kişiye doyurucu gelmese de deneylerimiz açısından ölçüm ve parametre serbestliği çok daha düzgün tanımlıdır. Kuantum mekaniği ölçüm serbestliğini ihlal eder çünkü iki dolanık özelliklerin ölçümleri arasında bir korelasyon mevcuttur [10]. Öte yandan yerel olmayan saklı değişkenler kuramı da bulmamız pekâlâ mümkündür. Bohmcu mekanik böyle bir kuramdır.

5. Kuantum Mekaniğine Alternatifler: Bohmcu Mekanik

Bohmcu mekanik, her ne kadar adını David Bohm’dan alsa da aslında ilk ortaya atan kişi de Broglie’dır. Daha sonrasında kuantum mekaniğinin özellikle o yıllarda standart yorumu olan Kopenhag Yorumu’ndan rahatsız olan Bohm, de Broglie’ın ortaya attığı kuramı tekrar keşfetmiş ve geliştirmiştir. Bu nedenle bu kuram, Broglie-Bohm Kuramı veya Pilot Dalga Kuramı olarak da bilinir. Bu kuramda saklı değişkenler parçacıkların konumlarıdır. Bohmcu mekanikte parçacıkların daima belirli konumları vardır. Schrödinger denklemine ek olarak kılavuz denklemi (İng: guiding equation) adında başka bir dinamik yasa vardır. Adından da anlaşılacağı üzere bu denklem parçacıkların konumunu belirleyen potansiyelin zamandaki değişimini tasvir eder. Öte yandan parçacıkların momentumu tıpkı kuantum mekaniğinde olduğu gibi dalga fonksiyonu tarafından belirlenir, bu nedenle konumun aksine parçacıkların momentumları her zaman net bir değere sahip değildir. Parçacıkların her özelliği kesin olan bir kuram bulabilmemiz de mümkün değildir çünkü Kochen-Specker Teoremi gereği Hilbert uzayında ifade edebileceğimiz, kuantum mekaniği ile aynı sonuçları öngören bütün değişkenleri deterministik olan bir kuram yoktur.

Kuantum mekaniğinin Kopenhag Yorumu ölçümden önce bir parçacığın konumu, momentumu gibi özelliklerinin ne olduğu sorusunun anlamsız olduğunu söyler. Öte yandan Bohmcu mekanik parçacıkların konumunu ve çizdikleri yolu net bir şekilde ifade eder. Çift Yarık deneyi bunu anlamak için verilebilecek iyi güzel örneklerindendir. Kuantum mekaniğinde çift yarıktan geçen parçacıklar her iki yarığın olası süperpozisyonları durumunda bulunurlar. Olasılık hesabı yaptığımızda yarıklardan uzağa yerleştirilmiş bir ekranda konumları ölçülen elektronlar girişim örüntüsü dediğimiz şeyi oluşturur, bu dalga-parçacık ikililiğinin en bilinen örneklerindendir. Elektronları tek tek göndersek dahi bu örüntüyü elde ederiz, bu örüntü su dalgası gibi dalgaların her iki yarıktan geçip yarıktan geçen dalgaların birbiriyle etkileşmesi sonucu oluştuğu için elektronun her iki yarıktan da geçtiği düşünülebilir ancak yarıklara birer detektör koyduğumuzda elektronların tek bir yarıktan geçtiği gözlemlenir ancak girişim örüntüsü kaybolmuştur, sanki elektron bizim onlara baktığımızı fark edince farklı davranmaya karar vermişler gibidir. Elbette bu durum sadece elektronlarla sınırlı olmayıp çok 2000 atomdan oluşan moleküller ile de gözlemlenmiştir [11]. Peki Bohmcu mekanik bu gizemli olayı nasıl açıklar?

Bohmcu mekanikte biz gözlemlemesek bile parçacıklar daima tek bir yarıktan geçerler ancak onlara kılavuzluk eden potansiyelin etkisiyle girişim örüntüsü oluştururlar. Potansiyelin parçacıkları bir anlamda kılavuzluk etmesi çok karmaşık olduğu ve bir anlamda bütün evrene bağlı olduğu için deneysel olarak kuantum fiziğinden farklı bir sonuç almayız. Bu nedenle Bohmcu mekanikte, kuantum mekaniğinde bir parçacığın herhangi bir özelliğinin olasılık yoğunluğunun o parçacığı temsil eden dalga fonksiyonun mutlak karesi ile ifade edildiğini söyleyen Born kuralının alternatifi Kuantum Denge Hipotezi (İng: Quantum Equilibrium Hypothesis) mevcuttur. Bu hipotez de Born kuralı gibi parçacığın konum gibi özelliklerinin istatiksel olarak dalga fonksiyonun mutlak karesi ile verildiğini söyler ve istatiksel olarak doğru olduğuna yönelik pek çok argüman verilmiştir [12]. Kuantum mekaniğinden bir diğer farkı, dalga fonksiyonunu güncellemek için ölçüm postülatını kullanmak zorunda olmamamız, dolayısıyla ölçümümüzün girişim örüntüsünü yok etmesi de gizemli olmaktan çıkmıştır.

Bohmcu mekanikte parçacıkların konumları birbirlerine bağlı olduğu için tüm evreni tasvir eden evrensel bir dalga fonksiyonu vardır ve bu dalga fonksiyonu hiçbir zaman çökmez, tıpkı Çoğul Dünyalar Yorumu’nda olduğu gibi. Gözlem yapmamız gözlemlediğimiz sistem ile etkileşime girmemiz demektir. Bohmcu mekanik, gözlem yapılan sistemi ve etkileşim içerisinde olduğu çevreyi ayrı ele almamıza olanak verir. Kuantum mekaniğinden (ve dolayısıyla Çoğul Dünyalar Yorumu’ndan) farklı olarak gözlemlediğimiz sistem için koşullu dalga fonksiyonu (İng: conditional wave function) tanımlamamıza olanak verir. Evrensel dalga fonksiyonu yalnızca Schrödinger denklemine göre değişirken, koşullu dalga fonksiyonu eğer temsil ettiği alt sistem evrenin geriye kalanı ile etkileşimde ise (mesela gözlemlememiz böyle bir etkileşimdir) kılavuz denklemine göre değişir [12].

Her ne kadar hayal ettiği tanıma uyan kuantum mekaniğini tamamlayan deterministik bir kuram olsa da Einstein bu kurama da olumlu yaklaşmamıştır. Born, Einstein’ın bu kurama yönelik tutumu için şunları söyler:

O (Einstein) atomik dünyadaki süreçlerin günlük hayatın standartlarına göre gerçek ve deterministik yasalara uyan uzay ve zamanda sabit olarak ele alınabilen şeylerle tasvir edilebileceğini kabul etmezdi. David Bohm’un kuramı için yaptığı tespit de bununla bağlantılı. Her ne kadar bu kuram onun kuantum mekaniğini basit ve deterministik olarak ifade edilmesi gerektiği düşüncesiyle paralel olsa da ona bu ona fazla ucuz görünmüştü. Günümüzde Bohm’un ya da de Broglie’nin bu çabasını neredeyse hiç duymayız bile [13].

Kuramın en ciddi sıkıntısı kılavuz denkleminin tasvir ettiği potansiyel, evrendeki tüm parçacıkların konumlarına bağlı olduğu için Bohmcu mekanik belirgin bir şekilde yerel değildir. Bu durumu su üzerinde bulunan küçük toplar olarak hayal edebilirsiniz. Bir topun hareketi etrafındaki suyun hareketini de değiştirecektir, aynı şekilde suyun hareketi sonucu diğer topların da hareketi etkilenecektir. Bu analojiden farklı olarak parçacıkların konumları birbirilerini anlık olarak etkilemektedir, bu durum eş zamanlılığın görelilikte farklı gözlemciler için farklı olmasıyla sıkıntılıdır. Bu yüzden Bohm, BBC ile röportajında kuantum potansiyelin tıpkı esir gibi mutlak bir referans sistemi sağlayabileceğini söylemiştir [6]. Bohmcu mekanik, matematiksel olarak yerel olmadığı için özel görelilik ile birleştirmek oldukça sıkıntılıdır. Hossenfelder bu durumu “Bohmcu mekanik için kuantum alan kuramı yazabilmemiz mümkün değildir” olarak ifade eder [13]. Öta yandan pek çok fizikçi Bohmcu mekaniğin göreceli versiyonlarını ortaya atmış ve kuantum alanları Bohmcu mekanikte nasıl yorumlayabileceğimizden bahsetmiştir [14][15][16].

Düşünüldüğünün aksine Bell teoremi, kuantum mekaniğine alternatif tüm yerel teorileri elemez. Bell teoremi eğer kuantum mekaniğiyle aynı öngörü gücüne sahip bir kuramı savunacaksak teoremin varsayımlarından en az birini reddetmemiz gerekir ve yerellilik, Bell’in tek varsayımı değildir.

6. Bell Teoremi’nin Saklı Varsayımları ve Süperdeterminizm

Bell Teoremleri’nin varsayımları fizikçiler ve filozoflarca hala tartışılan bir konudur. Yine de en azından matematiksel ve deneysel olarak ölçüm ve parametre serbestliğinin yanında aşağıdaki varsayımlardan bahsedebiliriz.

1. Bir deneyin yalnızca tek bir sonucu vardır. Spin ölçüyorsak ya yukarı ya da aşağı buluruz hem yukarı hem aşağı bulmayız. Schrödinger’in Kedisi düşünde deneyinde kutuyu açtığımızda kedinin ölü ya da diri olduğunu görürüz hem diri hem ölü olduğunu görmeyiz. Bu ilke bariz doğru olarak gözükse de Çoğul Dünyalar Yorumu bu ilkeyi ihlal eder. Çoğul Dünyalar Yorumu hem yerel hem de deterministiktir eğer her olası ölçümün farklı dünyalarda gerçekleştiğini kabul etmeye hazırsanız.
2. İstatiksel Serbestlik (İng: Statistical Independence):ölçüm sonuçları, deney düzeneğinden bağımsızdır. Diğer bir ifade ile kuantum mekaniğinin ele almadığı gizli değişkenler ve deney düzeneği arasında bir korelasyon yoktur.

Bell, ilk makalelerinde istatiksel serbestliği farkında olmadan varsayar. Daha sonrasında üç fizikçi Clauser, Horne ve Shimony ilk kez bu varsayımı açık bir şekilde ele alır [17]. Sonraki zamanlarda Bell’in kendisi de bu varsayımı pek çok yerde dillendirir [6]. Bu ilkeyi ihlal eden kuramlara süperdeterministik kuramlar denir. Invariant Set Theory [18] ve Cellular Automata [19] bu kuramlara örnek gösterilebilir. Kuantum mekaniğinde de ölçüm sonucu deney düzeneğine bağlıdır, buna bağlamsallık (İng: contextuality) adı verilir. Bohm’un spinleri dolanık elektronlarından bahsederken spinlerinin ölçümden etkileniyor olması bağlamsallığa bir örnektir. Ancak kuantum mekaniği istatiksel serbestliği ihlal etmez çünkü kuantum mekaniğinde ölçüm sonucu önceden belirleyen, deney düzeneği ile korelasyona girebilecek saklı bir değişken yoktur.

Peki istatiksel serbestliği ihlal etmek ne demektir? Süperdeterministik teorilerde saklı değişkenler ve deney düzeneği arasında bir korelasyon vardır ve dolayısıyla deney sonuçlarımız da bundan etkilenir. Sezgisel olarak deney düzeneğini istediğimiz gibi seçebileceğimizi düşünürüz. Bir elektronun spinini istediğimiz yönde ölçmek tamamen bizim kararımıza bağlıdır ancak süperdeterminizme göre deney düzeneğimiz saklı değişkenlerden bağımsız değildir. Bu sebepten dolayı süperdeterministik teorilerde özgür irade olmadığı söylenir. Sanki süperdeterminizm, deney düzeneği kuantum mekaniğini doğrulayacak şekilde saklı değişkenler tarafından etkilendiğini söyleyen bir komplo teorisidir. Hossenfelder’a göre bu korelasyon ve nedenselliği birbirine karıştırmaktan ileri gelen bir yanlış anlamadır. Süperdeterminizm, saklı değişkenlerin deney düzeneğini etkilediğini söylemez yalnızca aralarında bir korelasyon olduğunu ifade eder [20]. Bunun yanı sıra süperdeterminizmi reddetsek bile özgür iradenin hali hazırda determinizm ile de sıkıntılı gözükmesidir, dolayısıyla süperdeterminizm buna bir istisna değildir. Determinizm ile uyumlu bir özgür iradeyi savunan bir kişi süperdeterminizm ile de bir sorun yaşamaz [10].

7. Sonuç

Kuantum mekaniği her açıdan klasik fizikten farklıdır. Klasik fizikte kabul ettiğimiz ve deneyimlediğimiz dünyada varsaydığımız pek çok varsayımı derinden sarsan bir kuramdır. Bundan ötürü hem fizikte hem de felsefede çok önemli sonuçları vardır. Kuantum mekaniğinin ne anlama geldiği, onu nasıl yorumlamamız gerektiği hatta tutarlı veya hatasız olup olmadığı konusunda bile fikir birliği söz konusu değildir. Yine de unutmamak gerekir ki kuantum mekaniği hem mikro hem makro dünyada pek çok fenomeni öngörmemizi ve açıklamamızı sağlayan bir kuram olmuştur. Kuantum mekaniğinden daha temel ve farklı bir kuram bulsak bile kuantum mekaniğinin getirdiği tuhaf ve sezgi karşıtı fikirlerden kurtulmamız mümkün değildir.

---

Kaynakça

1. “The emergence of classical properties through interaction with the environment”, E. Joos, H. D. Zeh.
2. “Can Quantum Mechanical Description of Physical Reality be Considered Complete?”, A. Einstein, B. Podolsky, N. Rose.
3. “The Born-Einstein letters: 1961-1944”, A. Einstein, M. Born.
4. “Quantum Theory”, D. Bohm (1951).
5. “On the Einstein Podolsky Rosen Paradox”, J. S. Bell.
6. “The Ghost in the Atom: A Discussion of the Mysteries of Quantum Physics”, P. C. W. Davies, J. Brown.
7. “Über das Relativitätsprinzip und die aus demselben gezogenen Folgerungen”, A. Einstein.
8. Bell’s theorems, Stanford.
9. “Introduction to the hidden variable question”, J. S. Bell.
10. “Rethinking Superdeterminism “, S. Hossenfelder, T. N. Palmer.
11. “Quantum superposition of molecules beyond 25 kDa”, Y. Y. Fein, P. Geyer, P. Zwick, F. Kiałka, S. Pedalino, M. Mayor, S. Gerlich, M. Arndt, Nature Physics.
12. Bohmian Mechanics, Stanford.
13. “David Bohm’s Pilot Wave Interpretation of Quantum Mechanics”, S. Hossenfelder, BackReAction.
14. “Can Bohmian Mechanics Be Made Relativistic?”, D. Dürr, The Royal Society.
15. “Relativistically invariant extension of the de Broglie Bohm theory of quantum mechanics”, C. Dwedney.
16. “Relativistic Quantum Mechanics and the Bohmian Interpretation”, Nikolic Hrvoje.
17. “An exchange on local beables”, Bell, Clauser, Horne, Shimony.
18. “Invariant Set Theory: Violating Measurement Independence without Fine Tuning, Conspiracy, Constraints on Free Will or Retrocausality”, T. N. Palmer.
19. “The Cellular Automaton Interpretation of Quantum Mechanics”, Gerard t’ Hooft.

---

Not: Bu içerik ilk kez 2020 yılında yayınlanan Öncül Analitik Felsefe Dergisi’nin (tükenen) 5. sayısında yayınlanmıştır.