EPR Paradox’u Tanımı

     EPR Paradox (veya Einstein-Podolsky-Rosen Paradox), kuantum teorisinin erken formulasyonunda doğal bir paradoksu göstermek için düşünülmüş bir düşünce deneyidir. Kuantum dolaşıklığının en iyi bilinen örnekleri arasındadır. Paradoks, kuantum mekaniğine göre birbiri ile dolaşan iki parçacığı içerir. Kopenhag'ın kuantum mekaniğinin yorumunda, her parçacık tek tek ölçülene kadar belirsiz bir haldedir; bu noktada o parçacığın durumu kesinleştiğinde, aynı anda, diğer parçacığın durumu da belli olur. Bunun bir paradoks olarak sınıflandırılmasının nedeni, görünüşte Einstein'ın görelilik kuramı ile çelişkisi, ışık hızından daha büyük hızlarda iki parçacık arasında iletişim içeriyor olmasıdır.

Paradoks'un Kökeni

     Paradoks, Albert Einstein ile Niels Bohr arasındaki ateşli bir tartışmanın odağıydı. Einstein, Bohr ve meslektaşları tarafından geliştirilen kuantum mekaniği konusunda hiç rahat değildi (ironik olarak, Einstein tarafından başlatılan tartışma). Meslektaşları Boris Podolsky ve Nathan Rosen ile birlikte, teorinin diğer bilinen fizik yasalarıyla tutarsız olduğunu göstermenin bir yolu olarak EPR Paradox'unu geliştirdiler. O zamanlarda, deneyi gerçekleştirmenin bir yolu yoktu, bu yüzden sadece bir düşünce deneyi ile yorumlanmaya çalışıldı.

     Birkaç yıl sonra, fizikçi David Bohm, teorinin biraz daha net olması için EPR paradoks örneğini değiştirdi. (Paradoksun orijinal şekli, profesyonel fizikçiler için bile kafa karıştırıcıydı.) Daha popüler olan Bohm formülasyonunda, dengesiz bir spin 0 parçacığı Parçacık A ve Parçacık B olamak üzere ikiye ayrılıyordu, ve bu parçacıklar birbirlerine zıt yönlerde ilerliyorlardı.

     İlk parçacık spin 0'a sahip olduğu için iki yeni parçacık dönüşünün toplamı sıfıra eşit olmalıdır. Eğer A parçacığı spin +1/2 değeriyse, B Parçacığının spin -1/2 olması gerekir (ve bunun tam tersi de geçerlidir). Yine, Kopenhag'ın kuantum mekaniğinin yorumuna göre, bir ölçüm yapılıncaya dek, her iki parçacıkta kesin bir duruma sahip değildir. Her ikisi de muhtemel durumların üst üste binmesidir; bu durumda pozitif ya da negatif dönüşe (spine) sahip olma ihtimali vardır.

Paradoks'un Anlamı

     Paradoksun iki önemli noktası;

1. Kuantum fiziği, ölçüm anına kadar parçacıkların kesin bir kuantum spinine sahip olmadığını, ancak olası durumların bir süperpozisyonda (srödinger’in kedisi teorisindeki gibi her iki ihtimalin olabilme durumu) bulunduğunu söyler.

2. Parçacık A ‘nın durumu ölçüldüğünde, parçacık B ‘nin ölçümünde çıkacak sonucu da bilmiş oluruz.

     Partikül A'yı ölçerseniz, Partikül A'nın kuantum spini ölçüm tarafından "ayarlanır" gibi görünür ... ancak bir şekilde Parçacık B de anında hangi spini yapması gerektiğinin gerektiğini "bilir". Einstein'a göre, bu görelilik teorisinin açık ihlali idi.

     Kimse gerçekten 2. maddeyi sorgulamadı; tartışma tamamen nokta 1 ile ortaya çıktı. David Bohm ve Albert Einstein, "gizli değişken teorisi" adı verilen, kuantum mekaniğinin eksik olduğunu ileri süren alternatif bir yaklaşımı destekledi.

     Bu bakış açısında, hemen kanıtlanamayan, ancak bu tür genel etkiyi açıklamak için teoriye eklenmesi gereken kuantum mekaniğinin bazı yönleri vardı.

     Bu durumu şuna benzetebiliriz; içinde para içeren iki zarfımızın olduğunu düşünelim, birinde 5, diğerinde ise 10 tl bulunmakta. Bize zarflardan birini seçmemiz söylendiğinde seçtiğimiz zarfın 5 tl içerdiğini görürsek diğer zarfta 10 tl olduğunu biliriz.

     Bu benzetme ile ilgili problem, kuantum mekaniğinin kesinlikle bu şekilde işlemez. Kuantum mekaniğindeki belirsizlik sadece bilgimizin eksikliğini değil aynı zamanda kesin bir gerçekliğin eksikliğini de temsil eder.

     Ölçüm yapılıncaya kadar, Kopenhag yorumuna göre, parçacıklar (Schroedinger'in kedisi, düşünce deneyindeki ölü veya sağ kedi durumunda olduğu gibi) tüm olası durumları barındırmaktadır. Çoğu fizikçi daha net kurallar barındıran bir evrene sahip olmak isterken, kimse bu "gizli değişkenlerin" tam olarak ne olduğunu veya teoriye anlamlı bir şekilde nasıl dâhil edilebileceğini bilemeyecekti.

Niels Bohr ve diğerleri, kuantum mekaniğinin standart Kopenhag yorumunu savundu ve deneysel kanıtlarla desteklenmeye devam ettiler. Açıklama, olası kuantum durumlarının süperpozisyonunu tanımlayan dalga fonksiyonunun tüm noktalarda aynı anda var olmasıdır. Parçacık A'nın spini ve Parçacık B'nin spini birbirinden bağımsız değildir, ancak kuantum fiziği denklemlerinde aynı terimle temsil edilirler. Parçacık A üzerindeki ölçüm yapıldığı anda, tüm dalga fonksiyonu tek bir duruma kadar düşer. Bu şekilde, uzak bir iletişim gerçekleşmez.

Gizli değişken teorisinin en büyük sorunu, Bell'in Teoremi olarak bilinen fizikçi John Stewart Bell'den geldi. Stewart Bell, parçacık A ve Parçacık B'nin spininin ölçümleri, dolaşık değillerse, nasıl saçılması gerektiğini gösteren bir dizi eşitsizlik (Bell Eşitsizliği olarak adlandırılır) geliştirdi. Deneylerde Bell eşitsizlikleri ihlal edilmiştir; bu, kuantum dolaşıklığının gerçekleştiği anlamına gelir.

Aksine bu kanıtlara rağmen gizli değişken teorisinin savunucuları hala var, ancak bu çoğunlukla profesyonellerden ziyade amatör fizikçiler arasında sürmekte.

Düzenleyen: Celal DEMİRTAŞ