HAREKETİN YOKLUĞUNDAN KUANTUM DEĞİŞMEZLİĞİNE
Bu
yazı, Milattan önce 5. yüzyılda yaşamış Yunan filozofu Zeno veya başka bir
deyişle Elealı Zenon ve onun paradoksları hakkında olacak. Ayrıca kendi adının
verildiği Kuantum Teorisindeki Zeno etkisine değineceğim.
Öncelikle
Zenon hakkında konuşursak, Zeno antik yunan şehri Elea’da doğdu. Zenon
Elean’nın diğer filozofu Parmenides’in öğrencisidir. 40 yaşındayken Atina’ya
gidip Sokrates ile tanışmıştır. Zeno yerel yöneticisine karşı bir komploda
parmağı olduğu için yakalanıp işkence görmüştür. Hatta bu işkence sırasında
ölmüştür. Hayatına ve çalışmalarına ait tüm bilgileri bilmemekteyiz. Elimizdeki
bilgiler Aristo ve Platon(Eflatun) nun yazdıklarından öğreniyoruz.(Zaten bunlar
da yazmasa o deneme ait düzgün bir bilgi birikimimiz olmayacak.) Zenon
parodokslarıyla ünlü bir kişiliktir. 40 ‘a yakın paradoksu olduğu düşünülmesine
rağmen elimize birkaç tanesi geçmiştir. Zenon ve Parmenides duyulardan elde
edilen bilgilere güvenilmeyeceğini düşünürler ve kesin bilgiye aklın yoluyla
gidileceğini söylemişlerdir. Ayrıca ikisi birlikte hareketin gerçekleştiğine
dair, değişime dair eleştirilerde bulunmuşturlar. Zenon kendi fikirlerini
paradokslar ortaya koyarak desteklemeye çalışmıştır ki bu duruma şaşırılmaması
gerekir; çünkü zeka oyunları, derin düşünme dediğimiz zaman Yunanlıların eline
kimse su dökemez. Ayrıca ikisi Elea okulunda birlikte çalışmışlardır. Zenon’un
Parmenides’in öğrencisi olduğunu söylemiştim. Bu arada Elea Okulu Sokrates
öncesi önemli okullardan biridir.
Bu bölümde ise Zenon’un paradokslarını inceleyeceğiz.
Ama başlamadan önce birkaç şey söylemek istiyorum. Zenon bir matematikçi
değildi, soyut mantığa göre tartışıyordu ve bu yüzden Paradoksları ona göre
değerlendirilmeli. Matematikçi olsa dahi daha yüksek matematik, kalkülüs,
keşfedilmemişti. Tabii bir Newton bir Leibniz yoktu ortalıkta. Birde tariha
dikkat çekerim Milattan ÖNCE, bu yüzden saygılı olalım, niçin böyle saçma
sorular sormuş demeyelim. Sizinde okurken düşüneceğiniz cevabı Diyojen
vermiştir emin olun. Paradokslara dönecek olursak ortak paydaların hareketin
olmadığını, hiçbir şeyin değişmediği üzerinedir. Hatta zaman diye bir şeyin
olmadığını ileri sürmüştür. Sonunda bilindik üç paradoksuna başlayalım. İlki Aşil ve kaplumbağa paradoksu. (Aşil
yarı tanrı, güçlü ve çok hızlıdır. Kaplumbağayı biliyorsunuz.) Aşil ile
kaplumbağa yarışacaktır. Ama Aşil kaplumbağaya avans verir ve kaplumbağa biraz
önde başlar. Ezoptaki tavşan kaplumbağa masalı gibi. Aşil ne kadar hızlı koşarsa koşsun
kaplumbağayı geçemez. Ama buradaki sebep uyuya kalması değil. Peki neden? Çünkü
Zenon’a göre, Aşil yarışa başladıktan
sonra kaplumbağanın başladığı konuma geldiğinde kaplumbağada bir miktar
ilerlemiş olacak, bu sefer Aşil o noktaya geldiğinde kaplumbağa bir miktar gene
ilerlemiş olacak ve bu döngü sonsuza kadar sürecek. Dolayısıyla Aşil
kaplumbağaya yetişemez ve geçemez buda bize gösteriyor ki hareket diye bir şey
yoktur. Zenon ve Parmenides gerçekte Aşil’in kaplumbağayı geçeceğini biliyorlar
fakat buna göz yanılsaması diyorlar. İkinci
paradoksumuz Dikotomi paradoksu. Dikotomi paradoksu, hareketin yanılsama
olduğunu göstermek için sunulan ve Aşil ve kaplumbağa paradoksuna benzer temaya
sahip Zenon’un bir başka paradoksudur. Bunu direk bir örnek ile anlatacağım.
Bir öğrenci evden okula gitmek istemektedir. (Paradoksun yanlış olduğu buradan
belli.) Öğrenci okula gitmek için öncelikle yolun yarısını alması gerekir ve bu
yarısını alması için bir yarım daha gitmeli tabii ki o yol içinde bir yarım
daha gidilmeli ve bu böylece sonsuza kadar sürer, yani bu da bir sonsuz
döngüdür, çünkü herhangi bir şeyi sonsuz defa yarıya bölebiliriz. Bu bize
gösteriyor ki öğrenci okuluna varamaz ve hareket diye bir şey yoktur. Bu arada Diyojen
Zenon’un bu paradoksunu duyduğunda kalkıp gitmiştir. Gayet makul ve mantıklı
bir yaklaşım, bence takdire şayan bir cevap. Cevap olarak ise, iki paradokstada
sonsuza kadar giden uzunlukların toplamı sonsuza gider ibaresinden dolayı
yanlış, aslında sonsuza kadar giden ama uzunlukları azalıyorsa bunların toplamı
sonsuz olmak zorunda değildir. Yani bize yüksek matematik lazım. Üçüncü ve son paradoksumuz ok paradoksu.
Şimdi bir ok düşünelim ve bunu bir yaydan fırlatalım, okun her anının
fotoğrafını çekelim ve çektiğimiz fotoğrafları tekrar inceliyelim ve bunları
aynı konumdaki durgun bir ok ile karşılaştıralım ikisinin arasındaki farka
bakalım. İşte problem burada Baktığımız zaman Zenon’a göre hiçbir fark yoktur,
hatta fotoğrafını çekebiliyorsak zaten durgundur diyor. Ve eğer zaman bu anların toplamıysa ve her an hareketsiz
ise ok nasıl ilerleyebilir? Şöyle ki okun her çekilen fotoğrafta arkası ve önü
sabit kalmaz, bir kıpırdanma vardır. İkinci olarak ise bahsettiği zaman kavramı
yanlıştır; çünkü hareketsiz hallerine sıfır dersek ve hep sıfırları toplarsak
elimizde gene sıfır kalır ve bu düşünceden dolayı zaman kavramı yanlıştır. Ama
tüm paradoksların asıl çözülmesi için Kalkülüsün bulunması gerekiyordu. Aslında
tamamen kurtulmuş değiliz çünkü bunun birde Kuantum tarafı var.
Kuamtum’da Zeno
etkisi
Zeno etkisi adından da anlaşıldığı gibi üstte bahsettiğim
Zeno’ya ve onun paradokslarına göndermedir.(Aşil ve ok paradoksu.) Evet,
Zenon’un paradoksları zamanı için gayet düşündürücü; fakat matematik
eksikliğine dayanıyordu. Şimdi bahsedeceğim konu ise tamamen kanıtlanmıştır.Bu
etki kuantum ölçüm zerinedir ve basitçe bir nesnenin durumunu onu tekrar ve
tekrar ölçerek durum değiştirmesini engelleyebiliriz temalıdır. Buda bize
parçacıkların tünelleme yapmasını engelleme fırsatı verir.(Kuantum
tünelleme:Bir parçacığın yeterli enerjisi olmamasına rağmen bir engelin öbür
tarafına geçmesidir.) Peki, tam olarak nedir bu Zeno etkisi? Bunu teknik
bilgiye girmeden anlatmayı deneyeceğim, bilmeliyiz ki Kuantum dünyası görünür
dünyadan çok farklı ve eğlencelidir. Kuantum dünyasında bir radyoaktif atom
ışıma yapar ama biz ne zaman yapacağını bilemeyiz. George Sudarshan, ve Baidyanath
Mısra ise Journal of Mathematical Physics
dergisinin bir makalesinde eğer bir atomu izlersek bozunmaz, donar demişlerdir.
Ve bu düşünce 1990’da Colorado NIST’te kanıtlanmıştır. Deneyi kısaca söyleyecek
olursam; deney berilyum iyonları üzerinde yapılmıştır. İyonlar 256 milisaniyede
birinci durumdan ikinci duruma geçiyor, lazer vuruşu yaparak bu değişimi
engellemeye çalıştılar. Önce 128. milisaniye bir kez ve 256. milisaniyede bir kez
vurdular. Sonuç olarak ikinci duruma geçen iyon sayısı ancak yarısı oluyor.
Başka bir sefer ise 64,128,192.256. milisaniyede bir lazerle vurdular, sonuç ise
ikinci duruma geçen iyon sayısı %1 in altında oldu. Yani ölçersek değişimi
engelleriz. Bunu bir örnekle açıklarsam, çocukken gece yarısı gizlice
televizyon izlemeye çalışırdım ki çalışmışızdır ama bunun gerçekleşmesi için
ebeveynlerimizin uyuması gerekirdi. Biz onlar uyuyana kadar bekler ve
yattıklarında kalkıp televizyonu izlemeye çalışırdık fakat biz kalkıp açana
kadar odalarından ışığın gözükmesiyle daha televizyonu açmadan odamıza dönmemiz
bir olurdu; çünkü biliyoruz ki bizi kontrol etmeye gelecekler, bir süre sonra
tekrar deneriz fakat gene ışık görülür ve yatağa dönülür biz yine televizyon
izleyememiş oluruz ve bunu tekrar tekrar
deneriz her ışık açılmasında da başa yeniden döneriz. İşte bu durum televizyon
izlemek istememiz ama her kontrol edilmede en başa dönmemiz bir Zeno efektidir.
Bir şeyi kontrol ettiğimizde her şey yeniden başlar.
Semih
- Jim Al-Khalili, Paradoks
- Chad Orzel, Köpeğinize Kuantum Fiziğini Nasıl Öğretirsiniz?
- https://www.fizikist.com/kuantum-zeno-etkisi-deneysel-olarak-kanitlandi/