EPR Paradoksu

EPR paradoksu (ya da Einstein-Podolsky-Rosen Paradoksu) kuantum teorisinin ilk formülizasyonları esnasında bir çelişkiyi ortaya koymak amacıyla oluşturulmuş bir düşünce deneyidir.Paradoks kuantum fiziğine göre birbirine "dolaşık" iki parçacığı içerir.

Kuantum mekaniğinin Kophenag Yorumu altında bir parçacık, kuantum durumunun hangi noktada kesinleştiği ölçülene kadar belirsiz bir kuantum durumundadır. Parçacıklardan birinin ölçümü yapıldığında tam olarak aynı anda diğer parçacığın da kuantum durumu kesinleşir. Bunun paradoks olarak sınıflandırılmasının sebebi görünürde bu iki parçacığın Einstein'in İzafiyet Teorisiyle reddedilen, "ışık hızından yüksek bir hızda" iletişime sahip olduğudur.


Paradoks'un Kaynağı

Einstein ve Bohr arasındaki ateşli tartışmaların odak noktası bu paradokstu. Einstein Bohr ve meslektaşlarının geliştirdiği Kuantum mekaniğinden hiçbir zaman tatmin olmadı.(ironik olarak Einstein tarafından yapılan çalışmalarla temellenmesine rağmen)

Einstein meslektaşları Boris Podolsky ve Nathan Rosen ile birlikte bu teorinin diğer bilinen fizik kurallarıyla uyumlu olmadığını göstermek için EPR Paradoksunu geliştirdiler. O zaman deneyi gerçekleştirmek için gerçek bir yol yoktu bu yüzden sadece bir düşünce deneyiydi.

Birkaç yıl sonra fizikçi David Bohm EPR Paradoksu örneğinde oynamalar yaptı ve bu veriler daha belirginleşti. (Paradoksun orjinali profesyonel fizikçiler için bile kafa karıştırıcıydı)

Daha meşhur olan Bohm formülasyonunda sıfır spinli kararsız parçacık zıt spine sahip A Parçacığı ve B Parçacığı olarak iki çeşit parçacığa bozunur. Çünkü başlangıçtaki parçacık sıfır spine sahiptir ve korunum yasasına göre iki parçacığın toplam spini sıfıra eşit olmak zorundadır. Eğer A parçacığı +1/2 spine sahipse, B parçacığı bunun aksine -1/2 spine sahip olmalıdır. Tekrar, kuantum mekaniğinin Kophenag Yorumuna dönersek, ölçüm yapılana kadar hiçbir parçacık kesin bir duruma sahip değildir. İki parçacık da bu durumda pozitif veya negatif spinli olma olasılığında ve mümkün durumların süperpozisyonundadır(mümkün durumlar üst üstedir).


Paradoksun Anlamı

Burada işleyen ve bu durumu yaratan iki kilit nokta vardır.

Kuantum Fiziği bize ölçme anına kadar parçacıkların kesin bir kuantum spinine sahip olamayacağını yani mümkün durumların süperpozisyonunda olacağını söyler.

A parçacığının spinini ölçer ölçmez, durum denklemi çöker ve süperpozisyon bozularak bir tek değer verir, ilginç bir şekilde A parçacığını tayin edip, B parçacığının spin değerini ölçtüğümüzde iki olasılığa rağmen A'nın ölçümüne uyarlanmış bir sonuç alırız.

Eğer A parçacığının ölçümünü yaparsak kuantum spini kesinlik kazanır. Fakat her nasılsa B parçacığı da kendisinin hangi spin değerini alması gerektiğini anında bilir. Einstein'e göre bu Görelilik Teorisinin kesin bir şekilde ihlalidir.

O zamana kadar hiç kimse ikinci noktanın birinci noktayla ihtilaf durumunda olduğunu hiç düşünmemişti. David Bohm ve Albert Einstein gizli değişkenler teorisi adındaki alternatif bir yaklaşımı desteklediler. Bu yaklaşım kuantum mekaniğinin tamamlanmamış olduğunu önermekteydi. Bu bakış açısına göre kuantum mekaniği kesin olmayan bir haldeydi ve bu olayı(Görelilikte yerellik Kuralının ihlalini) açıklamak için bu teorinin (Gizli Değişkenler Teorisinin) içine eklenmesi gerekiyordu.


Benzetme olarak, içinde para bulunan 2 tane zarf düşünelim. Size bu zaarfların birinde 5 dolar diğerinde 10 dolar olduğu söylensin. Eğer bir zarfı açınca içinden 5 dolar çıktıysa diğerinden 10 dolar çıkar. Zarfın birini açtığınızda 5 dolar çıkmışsa diğer zarftan kesin olarak 10 dolar çıkacağını biliriz. Gerçek şu ki kuantum mekaniğinde görünürde kesin olarak işler bu yolla yürümez. Makro dünyada para örneğindeki zarfları açıp bakmasak bile her zarf değeri belli tek bir para içerir.


Kuantum mekaniğinde belirsizlik sadece bizim bilgi eksikliğimizi değil, tam gerçeklik hakkındaki temel eksiğimizi de gösterir. Ölçüm yapılana kadar Kophenag Yorumuna göre parçacıklar gerçekten olası durumların süperpozisyonundadır. (hem canlı hem ölü kediden bahseden schrodinger'in kedisi düşünce deneyinde olduğu gibi)

Birçok fizikçi daha açık kanunları olan bir evren hayal ederken hiç kimse tam olarak bu "gizli değişkenler"'in ne olduğunu ve teoriye nasıl ekleneceğini çözemiyordu.

Niels Bohr ve diğerleri deneysel kanıtlarla doğrulanmaya devam eden kuantum fiziğinin Standart Kophenag Yorumunu savundular. Bu durumun açıklaması da her noktada aynı anda var olan mümkün kuantum durumlarının süperpozisyonunu tasvir eden dalga fonksiyonudur. A parçacığının ve B parçacığının spinleri birbirinden bağımsız nicelikler değildir. A parçacığı üzerinde ölçüm yapıldığı anda B parçacığını da kapsayan bütün dalga fonksiyonu tek bir duruma çöker. Böylece herhangi bir iletişim durumu yoktur.

Gizli değişkenler teorisinin tabutuna en büyük çivi John Stewart Bell tarafından oluşturulan Bell Teoremi'nden gelmiştir. A ve B eğer dolaşık olmasalardı spin değerlerini nasıl paylaşabileceğini ortaya koyan bir seri eşitsizlik geliştirdi. Amaç, bu parçacıkların birbirine rastlantı sonucu uyup uymadığını veya dolaşıklığın gerçekten var olup olmadığını tespit etmekti. Yapılan tüm deneylerde Bell eşitsizlikleri ihlal oldu ve bu da kuantum dolaşıklılığının oluştuğunu gösterdi.(Bkz. Bell Teoremi)

Bu delile rağmen Gizli Değişkenler teorisinin hala savunucuları vardır, tabi bu kişiler profesyonelden çok amatör fizikçilerdir.


Benzer Yazılar
FİZİK MAKALELERİ şimdi Google Play Kitaplar'da

Hiç yorum yok :

Yorum Gönder

Yorum Yap