Albert Einstein, fotoelektrik etki kuramıyla
kuantum mekaniğinin oluşumunda kilit rol oynamış,
fakat bunun felsefik sonuçları konusunda çok rahatsız olmuştur.
Pek çoğumuz onu hâlâ E=mc^2 ile hatırlasak da,
fiziğe yaptığı son büyük katkı, genç meslektaşları Boris Podolsky ve Nathan Rosen
ile birlikte yazdığı 1935 tarihli bir makale ile olmuştur.
1980'ler için bile son derece garip bir felsefik dipnotu olan
bu EPR makalesi, şimdilerde dolaşık durumlar olarak bilinen
tuhaf bir görüngüyü tanımlaması dolayısıyla, son zamanlarda
kuantum fiziğinin anlaşılmasında merkeze oturmuştur.
Makale, parçacık çiftleri yayan bir kaynağı ele alarak başlar.
Her parçacığın iki ölçülebilir özelliği vardır.
Her ölçümün de eşit olasılıklı
iki mümkün sonucu vardır.
İlk özellik için, ya sıfır ya da bir diyelim.
İkincisi için de, ya A ya da B.
Bir ölçüm gerçekleştirildiğinde,
aynı parçacıktaki aynı özelliğin sonraki ölçümlerinde de
aynı sonuç elde edilir.
Bu senaryonun işaret ettiği tuhaflık
hem tek bir parçacığın durumunun
ölçülene dek belirsiz kalması,
hem de ölçümün tam o anda durumu belirliyor olmasıdır.
Dahası, ölçümler birbirlerini de etkiler.
Eğer bir parçacığın durumunu 1 olarak ölçerseniz,
sonra da diğer tür bir ölçüm yaparsanız,
A ya da B elde etme olasılığınız %50'dir.
Fakat ardından ilk ölçümü tekrarlarsanız,
sıfır bulmak için %50'lik bir olasılığınız olur;
parçacık zaten 1 durumunda ölçülmüş olmasına rağmen.
Yani ölçülen özelliği değiştirmek, başlangıçtaki sonucu değiştirmekte,
yeni bir rasgele sonuca izin vermektedir.
İki parçacığa birden bakarsanız durum daha da tuhaflaşır.
Her bir parçacık rasgele sonuç üretecektir;
fakat eğer ikisini karşılaştırırsanız,
daima kusursuz bir bağlaşıklık içinde olduklarını bulursunuz.
Örneğin, her iki parçacık da sıfır ölçülmüşse,
ilişki daima korunur.
İkisinin durumları dolaşıktır.
Birini ölçmek, diğerinin durumunu mutlak bir kesinlikle verecektir.
Ancak bu dolaşıklık, görünüşe göre Einstein'ın ünlü görelilik kuramına meydan okumaktadır.
Çünkü parçacıklar arası uzaklığı sınırlayan hiçbir şey yoktur.
Eğer birini öğle vakti New York'ta ölçerken,
diğerini bir nanosaniye sonra San Francisco'da ölçerseniz,
yine tam olarak aynı sonucu verirler.
Ama eğer değeri belirleyen ölçüm ise,
o zaman parçacıklardan birinin diğerine bir çeşit sinyal göndermesi gerekir,
hem de ışık hızından 13.000.000 kat daha hızlı biçimde
-ki bu da görelilik kuramına göre imkansızdır.
Bu nedenle Einstein dolaşıklığı bir "spuckafte ferwirklung"
yani "uzak mesafeden hayaletimsi etki" olarak elemiştir.
Her iki parçacığın da bizim bilemediğimiz önceden belirli durumlara sahip olduğu
daha derin bir gerçekliğin varolduğu ve eksik olan kuantum mekaniğinin,
bu gerçekliğin bir yaklaştırması olduğu kanısına varmıştır.
Niels Bohr öncülüğündeki geleneksel kuantum kuramı destekçileri,
kuantum durumlarının gerçekten de temelden belirsiz olduğunu
ve bir parçacığın durumunun, uzaktaki partnerininkine bağlı olmasına
dolaşıklığın izin verdiğini savunuyordu.
30 yıl boyunca fizik bu çıkmazda kaldı,
ta ki EPR tartışmasını sınamak için iki parçacığın farklı ölçümleri ile ilgili
durumlara bakmak gerektiği John Bell tarafından anlaşılana kadar.
Einstein, Podolsky ve Rosen tarafından tutulan yerel gizli değişken kuramları
1A ve B0 gibi çıktıları ne sıklıkta alabileceğinizle kesin olarak kısıtlanmıştı;
çünkü çıktıların önceden tanımlanmış olması gerekti.
Bell şunu gösterdi: Ölçülene dek durumun gerçekten belirsiz kaldığı
katıksız kuantum yaklaşımının farklı limitleri olup
karışık ölçüm sonuçları öngörür
-ki bu, önceden belirlenmiş bir senaryoda imkansızdır.
EPR tartışmasının nasıl sınanacağı Bell tarafından ortaya çıkarılınca
fizikçiler bir adım daha atıp bunu denedi.
70'lerde John Clauster ve 80'lerin başlarında Alain Aspect ile başlayarak
EPR öngörüsü düzinelerce deneyle sınandı
ve hepsi de aynı şeyi buldu:
Kuantum mekaniğinin doğru olduğunu.
Dolaşık parçacıkların belirsiz durumları arasındaki ilişkiler gerçek
ve bunu daha derinlerdeki bir değişkenle açıklayamayız.
Görünüşe göre EPR makalesi yanlış ama dahiyane bir biçimde.
Fizikçileri kuantum fiziğinin temelleri üzerine daha derin düşünmeye iterek
kuramın geliştirilmesini sağlamış
ve kuantum bilgi gibi dalların araştırılmasına zemin hazırlamıştır.
Bu dal şimdilerde ilerlemekte ve benzersiz güçte bilgisayar geliştirme potansiyeli taşımaktadır.
Ne yazık ki, ölçüm sonuçlarının rasgeleliği
dolaşık parçacıkları kullanarak ışıktan hızlı iletiler göndermek
gibi bilim kurgu senaryoları engelliyor.
Yani şimdilik görelilik güvende.
Ancak kuantum evreni, Einstein'ın inanmak istediğinden çok daha tuhaf.