Schrödinger'in kedisi: Kuantum mekaniğinde bir düşünce deneyi - Chad Orzel

Dersin tamamı için: http://ed.ted.com/lessons/schrodinger-s-cat-a-thought-experiment-in-quantum-mechanics-chad-orzel

Kuantum mekaniğinin kurucularından Avusturyalı fizikçi Erwin Schrödinger şu ünlü soruyu yöneltmiştir: Eğer bir kedi, onu bir saat içinde öldürme şansı %50 olan bir cihazla beraber kapalı bir kutuya konulursa, zaman dolduğunda kedinin durumu ne olur? Chad Orzel bu düşünce deneyini inceliyor.

Ders: Chad Orzel, animasyon: Agota Vegso.

Avusturyalı fizikçi Erwin Schrödinger
kuantum mekaniğinin kurucularındandır;

ama ününü aslında hiç yapmadığı
bir şeye borçludur:

Bir kediyle ilgili bir düşünce deneyine.

Bir kediyi, onu 1 saat içinde öldürme
olasılığı %50 olan bir düzenek ile

kapalı bir kutuya koyduğunu
hayal etmiştir.

1 saatin sonunda şunu sorar:
"Kedi hangi durumdadır?"

Sağduyu bize kedinin ya canlı
ya da ölü olacağını söyler,

ama Schrödinger, kuantum fiziğine göre

kutu açılmadan hemen öncesine kadar
kedinin aynı anda

hem canlı hem de ölü
olduğunu belirtir.

Ancak kutu açıldığı zaman
tek bir belirli durum gözlenir.

O zamana dek, kedi
bulanık bir olasılıktır;

hem öyle hem böyle.

Schrödinger'in dikkat çektiği nokta,
bu durumun saçmalığıydı.

Kuantum fiziğini, felsefik açıdan
o kadar rahatsız edici buluyordu ki,

kurulmasına yardım ettiği
bu kuramı terk ederek,

biyolojiye ilişkin yazılar
yazmaya başladı.

Ne kadar saçma görünürse görünsün,
Schrödinger'in kedisi gayet gerçektir.

Aslında, olması zorunludur.

Eğer kuantum nesnelerin aynı anda, iki
farklı durumda olmaları mümkün olmasaydı,

bunu izlemek için kullanmakta olduğunuz
bilgisayar da olmazdı.

Süperpozisyonun kuantum görüngüsü

her şeyin hem parçacık hem de dalga
olan ikili doğasının bir sonucudur.

Bir nesnenin dalgaboyunun olması için

uzayın bir bölgesi boyunca
genişlemesi gerekir.

Bu da onun aynı anda birden fazla
konumu olduğu anlamına gelir.

Ancak, uzayın çok küçük bir bölgesinde
sınırlanmış nesnenin dalgaboyu

kusursuz olarak tanımlanamaz.

Yani aynı anda pek çok
dalgaboyunda varolur.

Gündelik hayattaki nesnelerin
bu dalga özelliklerini görmeyiz,

çünkü momentum arttıkça
dalgaboyu azalır.

Bir kedi nispeten büyük ve ağırdır.

Tek bir atomu alıp, Güneş Sistemi
boyutuna kadar şişirirsek,

fizikçiden kaçmakta olan
bir kedinin dalgaboyu

Güneş Sistemindeki bir atom
kadar olurdu.

O kadar küçüktür ki, tespit edilemez;

o nedenle kedinin dalga
davranışını asla görmeyiz.

Elektron gibi küçük bir parçacık ise

ikili doğasına ilişkin
belirgin kanıtlar sergiler.

İki ince yarık bulunan bir hedefe
elektronları teker teker ateşlersek,

her bir anda her elektron
belli bir yerde gözlenir;

parçacıklarda olduğu gibi.

Ancak eğer deneyi çok
defa tekrarlayarak

tüm gözlemlerin toplam
sonucuna baktığınızda,

dalga davranışına özgü bir
desen oluşturduklarını görürsünüz:

Bir dizi çizgi. Yani neredeyse
hiç elektron olmayan

bölgelerle ayrılmış
çok elektronlu bölgeler.

Yarıklardan biri kapatılırsa
çizgiler kaybolur.

Bu da ortaya çıkan desenin,
her bir elektronun aynı anda

her iki delikten geçtiğini gösterir.

Tek bir elektron sağa ya da sola
gitmeyi seçmez,

aynı anda hem sağdakinden
hem soldakinden geçer.

Durumların bu üst üste binişi,
modern teknolojiye de götürüyor.

Bir atom çekirdeği yakınındaki elektron
yayılmış, dalgamsı bir yörüngededir.

İki atom yeterince yakınlaştığında,

elektronların atomlardan
birini seçmesi gerekmez;

elektronlar paylaşılır.

Bazı kimyasal bağlar böyle oluşur.

Bir moleküldeki bir elektron sadece A'da
ya da sadece B'de değil, A+B'dedir.

Daha fazla atom eklendikçe
elektronlar daha fazla yayılarak,

aynı anda çok fazla sayıda atom
tarafından paylaşılırlar.

Bir katıdaki elektronlar belli bir atoma
bağlı olmayıp, hepsi arasında

paylaşılarak, büyük bir uzay
bölgesine genişlerler.

Durumların devasa üst üste binişi

elektronların malzeme içindeki
hareket biçimini yönlendirerek;

iletken mi yalıtkan mı yoksa
yarı iletken mi olacağını belirler.

Elektronların atomlar arasında nasıl
paylaşıldığını anlayabilmek,

silikon gibi yarı iletken
malzemelerin özelliklerini

tam olarak kontrol edebilmemizi sağlıyor.

Değişik yarı iletkenleri, doğru
biçimde bir araya getirerek

küçük ölçekte transistörler
yapabiliyoruz;

tek bir bilgisayar çipinde
milyonlarcası olabiliyor.

O çipler ve onlardan yayılan elektronlar,

bu videoyu izlediğiniz
bilgisayarı çalıştırıyor.

Internet'in varolma nedeni, kedi videosu
paylaşmaktır diye bayat bir şaka vardır.

Daha derin bir düzeyde ise
Internet'in varlığını

Avusturyalı bir fizikçi ile
onun hayali kedisine borçluyuz.