Kvant mexanikası və cüt yarıq təcrübəsi

19 əsrin sonralarında Almanyada bir alim nə yaratdığından xəbərsiz işıq üzərində bəzi təcrübələr həyata keçirdirdi. Bu adam nəyi tapacağından xəbərsiz işinə davam edirdi. Bu adam böyük alimlərin müəyyənləşdirdiyi 2 fərziyyənində öz içlərində bəzi şeyləri açıqlamasına rəğmən birləşmədiyi zaman yalnızca orada gözləyib birləşmələrin arzulayırdılar. Bu adam məşhur Max Planck və bu 2 fərziyyə isə Nyutonun parçacıq işıq fərziyyəsi ilə Hüygensin işığın dalğa fərziyyəsi idi. Planck bu iki fərziyyənin tamamilə daha fərqli olduğunu, yəni işığın nə dalğa nə də parçacıq olduğunu , həm dalğa ,həm də parçacıq olduğunu müəyyənləşdirdi. Bu o dövr üçün ilk öncə o qədər önəmli gəlməmişdi amma sonralar bu balaca dəlinin hər şeyi tərsinə çevirəcəyindən xəbəri yox idi

İlk öncə bu 2 fərziyyənin ümümi xarakteriskasından danışaq. Nyutona görə, işıq mənbədən çıxan və böyük sürətlə hərəkət edən parçacıqlar selidir. Hüygensə görə isə, işıq mənbədə yaranan xüsusi dalğadır. Bu iki fərziyyə bəzi problemləri ayrı ayrı həll edə bilirdilər həm də, bir-birilərini yanlış çıxarda bilmədikləri üçün ikisidə eyni anda var oldular. Lakin Planck bu fərziyyələri Maksvelidə yanlış çıxardaraq ümümi kvantın nəzəriyyəsini yaratdı və Einstein ilə bu fərziyyəni təkminləşdirdilər. Çox zaman insanlara bunu daha yaxşı anlatmaq üçün məşhur cüt yarıq təcrübəsindən istifadə edilir.

Cüt yarıq təcrübəsi:

Bu təcrübədə bir divar, bir “atıcı” ki ilk öncə buradan kiçik toplar atacayıq, bir divar ilə atıcının arasında, topların keçəcəyi bir yerə qoyulacaq bir kiçik lövhə götürülür. İlk öncə Nyutonun fərziyyəsinin içə yaradığı yerdən başlayaq. Kiçik topları götürək və onlara tək yarıqlı bir lövhədən keçirdək. Normal olaraq divarda bir düz xətt yaranacaq. İki yarıqlı lövhə olsa iki düz xətt olacaq. İndi isə, toplar yerinə divarı və lövhəni suya qoyaq. Bu zaman 1 yarıq olsun və suya qüvvə tətbiq edib baxaq. Su dalğaları Hüygensin düşündüyü kimi normal olaraq yenə 1 düz xətt yaranacaq. Sonra 2 yanaşı düz xəttli lövhəni suya qoyub yenidən baxaq. Bu zaman təsir etdiyimiz nöqtədən yayılan dalğalar yarıqlardan keçərək toqquşub divarda yayılmış bir xəttlər(yəni demək istədiyim, bu dalğalar müstəqil şəkildə ayrı-ayrı yerlərdə xəttlər yaranır) divarda əksin tapacaq. Gördüyünüz kimi hər 2 fərziyyə öz düşüncəsin düzgün bir şəkildə olduğun göstərir. İndi isə kvantın təsirlərinin güclü hiss edildiyi atomaltı paçacıqlar diyarına gedib atacağımız cismin yerinə elektron və ya fotondan istifadə edək. İlk öncə tək yarıq olan lövhədən keçirildiyi zaman hər ikisindədə gördüyümüz tək xətti yenidən görəcəyik. Sonra burada yenidən cüt yarıqlı lövhədən istifadə edək. Bu zaman parçacıqlar dalğa funksiasın yerinə yetirir, buradan düşünülə bilər ki, Hüygensin fərziyyəsi doğrudur, amma indi isə biz hər fotonun hansı yarıqdan keçdiyini müəyyənləşdirmək istəsək, bu zaman fotonlar Nyutonun fərziyyəsinə uyğun olaraq özünü parçacıq kimi aparır, dalğa kimi yox. İndi burada sanki foton izləndiyini anlayıb, funksiasın dəyişir. Burada biz təcrübəni genişləndirmək üçün əcaib bir hal olan “kvant dolanıqlıq” terminindən istifadə edəcəyik.

Dolanıqlıq: bir mənbədən çıxan, ölçülə biləcək funksialarının qeyri müəyyənlikdə olan, birini ölçə bildiyimiz zaman isə digəri zaman fərqi olmaqsızın digərinin tərsi bir qiyməti alan parçacıq cütlərinə dolanıq parçacıqlar deyilir. Bu parçacıqlar, Galaksinin ayrı uclarında olmasına rəğmən, Einsteinin nisbilik nəzəriyyəsini nəzərə almadan, işıq sürətindən daha sürətli, daha doğrusu eyni anda müəyyən olunur. Bunu Einstein “Məsafələrarası qorxuducu təsir” olaraq adlandırmışdır. İndi belə deyə bilərsiz, bəs bunlar mənbədən çıxmadan özlərinin xüsusiyyətləri müəyyənləşib ki, Einstein, Podolski, Rosem üçlüsü bunun belə olduğunu düşünüb soyadlarının baş hərfinə uyğun olaraq adlandırılan”EPR paradoksu” olaraq yayımlanan bu yazıda danışılır və bunu həm də o zamanlar kvant mexanikasının ən önəmli yaradıcısı olaraq bilinən, Atomun quruluşunu ən doğru şəkildə düşünən, o dövrün “Alimlərin atası” Nils Bora göndərilir. Nils bunun yanlış olduğun iddia edir və qarşılıqlı mesajlara başlanılır, amma bu atışmalar işin daha çox fəlsəfi tərəfinə gedir və heç bir tərəf bir-birilərini səhv çıxardmağa meyl edilməmişdir. Çox sonralar isə digər məqalədə danışacağımız və Borun doğru olduğun sübüt edən John Stevart Bell olur və “Bell bərabərsizlik”in şərtləri ilə Einsteinin yanlış düşündüyün isbat edir. Bu uzun bir məqalənin yeridir və buraya qədəri bizə yetərlidir.

İndi dolanıqlığı anladığımıza görə artıq təcrübəyə davam edə bilərik. İndi bu fotonları dolanıqları ilə birgə istifadə edək. İlk öncə bunu demək lazımdıki fotonun dalğa-parçacıq funksiası üçün əsas olaraq qəbul edilən, klasik kvant deyə biləcəyimiz “Kopenhagen yorumu”ndan istifafə edilir. Burada foton,keçən bölümdə danışdığımız qeyri müəyyənlik halına düşür, yəni hansı dəlikdən keçdiyi məlum deyil, tək-tək göndərdiyimiz zaman fotonlar özləri, özlərinin momentumunu dəyişir və beləliklə onun hansı dəlikdən keçdiyi bilinməyəcək münki artıq momenti dəyişdiyini bildiyimiz üçün yerin necə dəyişdiyini bilmirik. Amma başqa qəribə yorum Hugh Everett yorumudur. Bu yorum əslində məşhur “çoxlu kainat” fərziyyəsinin kötüyüdür. Burada Everett belə düşünür:Əgər siz fotonları ölçmədiyiniz zaman heç bir yeni kainat yaranmır, amma siz onun yerinə ölçməyə çalışdığınız üçün o artıq bir neçə ehtimalların gerçəkləşdiyi hala keçir, yəni burada hər bir kainatda fərqli nəticələr alan bir hala dönür, məsələn bir kainatda foton sağ yarıqdan keçir, digərində sol yarıqdan, başqasında isə, o yarıqlardan keçə bilir. Bu yorum o qədər qəbul olunmasada, əlavə şərtlər tələb eləmədiyi üçün əslində güclü bir fərziyyə olaraq götürülə bilər.

İndi artıq təcrübəyə artıq keçək. Bu dəfə yaratdığımız dolanıq fotonların birini yarıqa göndərik və sensoru başqa bir yerə qoyub digər fotonu oraya göndərək. Əgər eyni məsafəyə qoysaq, yəni həm divara, həm də sensora eyni anda gəlsə, burada dolanıq olduqları üçün yenədə dalğa funksiasın yerinə yetirəcək. Başqa bir vəziətə qoyaq və sensoru daha qabağa çəkək. Buradada heç bir dəyişiklik baş verəcək. İndi isə sensoru daha da uzaqlaşdıraq və foton cütləri ilk öncə biri divara, digəri isə daha sonra sensora çatsın. Burada insanlar belə düşünür ki keçmiş gələcəyə təsir edir, gələcək keçmişə təsir etmir, amma kvantda ağılalmaz bir hadisə baş verir. Gələcək keçmişə təsir edir və yenədə parçacıq funksiasın yerinə yetirir.