Zaman Yolculuğunu Araştırma Merkezi © 2005 Cetin BAL - GSM:+90  05366063183 -Turkey/Denizli 

Işınlanmak  İster miydiniz?

Düne kadar sadece bilim -kurgu öykülerinden bildiğimiz ışınlama olayını, fizikçiler laboratuvarda gerçekleştirdi.Gerçek hayatta ışınlamanın pratik uygulaması olabilir mi?

Işınlama, Star Trek hayranları için son derece olağan güncel bir olay.Tüm gereken, kişinin, Kaptan Kirk'ün bir emriyle uzay gemisi Enterprise'dan  yok olarak dizinin o haftaki bölümünde  gidecekleri gezegen üstünde ortaya çıkması.Star Trek dizisinde, ışınlama, teknolojik bir yenilikten çok, konuyu bölecek bir sürü gel-git yerine kişiliklerin A'dan B'ye taşınmasını sağlayan ilginç bir aygıt niteliği taşıyor.

Acaba gerçek hayattada ışınlama gerçekleşebilir mi? Uçak, tren ya da araba  gibi taşıtlarda yorulup huzursuz olmaksızın istenilen yere kolayca ulaşmak eğlenceli  olmaz mı?

Bir düğmeye basarak evimizden anında gideceğimiz yere varmak bizleri pek çok sıkıcı  zaman kaybından kurtaracaktır.Pek çoğumuz  için hayalden  öte bir olgu  olmamakla birlikte , laboratuvarda bir tür ışınlamayı gerçekleştiren fizikçiler için durum farklıdır.Nature dergisinde (11 aralık 1997) Avusturya, Innsbrück Üniversitesi'nden  Anton Zeilinger ve arkadaşları, foton adı verilen, ışık taneciğinin belli bir uzaklığa nasıl ışınlandığını açıkladılar.

İki özellik

Bu olayda kuvantum mekaniğinin  iki özelliği  önem taşıyor..Bunlardan ilki, herhangi bir kuantum sisteminin yapıları gözleme göre değişim göstermesidir.Örnek olarak fizikçi Erwin Schrödinger'in ünlü ''Schrödinger Kedisi'' deneyi ele alınabilir.Bu deneyde bir maddenin radyoaktif bozulması ile harekete geçen bir mekanizma tarafından boşalan ölümcül bir gaz kapsülü ile birlikte bir kedi bir kutuya yerleştirilir.Radyoaktif bozulma, gazı serbest bırakacak ve kedinin ölümüne yol açacak olan bir taneciğin serbest kalmasını sağlar.Ancak radyoaktif bozulma süreci gelişigüzel bir süreç olduğundan kutuyu açıp içine bakmadıkça kedinin ölü mü canlı mı olduğunu hiç bir zaman bilemeyiz.

Günlük ''makroskopik'' dünyada, kedi, kutunun içine bakmayı seçip seçmemenize bağlı olarak, ya kesinlikle canlıdır ya da kesinlikle ölüdür.Kuvantum dünyasında ise kediyi gözlemediğimiz sürece kedinin durumu belirsizdir.

Daha da garip olan ikinci özellik ise Einstein'ın bile ''hayali'' olarak nitelediği ''belli bir uzaklıkta eylem'' özelliğidir.Birbirlerinden uzak olmakla birlikte, kuvantum halleri birbirleriyle sınırlı bir tanecik çifti üretebilir.Taneciklerden bir tanesinin kuvantum hali değiştirildiğinde, diğerininki de anında değişim gösterir.

Bu ''uzaktan eylem'' niteliği aralarında on kilometre mesafe olan bir çift fotonda gözlenmiştir.Uzaklık kuramsal olarak istenildiği kadar olabilir ve aralarında bir kaç ışık yılı  uzaklık olan tanecik çiftleri bile aynı davranışı sergilerler..Bu ışık hızının sınırlı olduğuna ilişkin kurala aykırı düşmektedir.Bir tanesi Dünya'da, diğeri İmparator Klingon'un sarayındaki iki tanecikten, birbirlerinden bir kaç ışık yılı uzaklıkta oldukları halde, birinin yolladığı sinyali diğeri anında nasıl alabilir?Bunun yanıtı yukarıda sözü edilen ilk özellik  sayesinde verilebilir. Sistemin halini saptamak için gçzlem gerekir.Dolayısıyla biri gözleyip, gözlemlerini Dünya'daki taneciğin kuvantum halini değiştirenlere ulaştırmadıkça, Klingon'daki taneciğin  hali tanımlanmamış olarak kabül edilir.Bu ''geleneksel'', kuvantum dışı iletişim zinciri, belli bir uzaklıkta eylem olgusunun ışıkhızının altında bir hızda gerçekleşmesine yol açacaktır.

Kuvantum  ışınlaması

1993 yılında, fizikçiler, kuvantum dünyasına özgü bu iki özellikten yararlanarak ''kuvantum ışınlaması'' deneyini gerçekleştirdiler.İlginç bir kuvantum haline sahip (sözgelimi polarizasyonun yapısı ya da yönü gibi) bir x fotonu ve bir A ve B foton çifti göz önüne alınırsa, bazı koşullarda X ve A'yı bir arada ölçme işlemi, ölçülen kuantum halinin belli bir uzaklıktaki B fotonuna taşınmasına yol açacaktır.

Gözlem eylemi X fotonunun kuvantum halini bozacak, ama, bu hal B fotonunda ışınlanarak yeniden ortaya çıkacaktır.Bu önemlidir, çünkü ışınlama, X in kuvantum halinin basitçe kopyalanmasından farklı bir olgudur.Gözlem nedeniyle A fotonunun  kuvantum halinin bozulması ise tüm sürecin entegral bir bölümünü oluşturur.Süreçten sonra birisi B fotonunun kuvantum halini gözleyerek hiç bir şey ışıktan hızlı değildir kuralını doğrulamadıkça süreç tamamlanmış sayılmaz.

Zeilinger ve arkadaşları  bir fotonun polarizasyonu bir foton çiftindeki bir diğer fotona aktararak süreci deneysel olarak kanıtlamış bulunuyorlar.

Pratik uygulamaları neler?

Süreç yalnızca fotonlarla sınırlı olmayıp atom, iyon ya da başka tanecik çiftleirne de uygulanabileceği gibi tanecik çiftlerinin  aynı tür olması da gerekiyor.Belki de bunun kısa sürede, pratik uygulamaları bile olabilir.

Sözgelimi tanecik fiziğinde fizikçiler, tanecik hızlandırıcılar içinde oluşan ve saniyenin kesirleri kadar kısa sürelerde bozunabilen yeni taneciklerde ilgili bilgiye gereksinim duyarlar.Kuvantum ışınlanması, gelecekte, bu taneciklerin kuvantum hallerini, daha az sönük sistemlere örneğin  lazerce  tutulan  iyonlara-aktarmakta kullanılabilir.

Ayrıca, kayıp olmaksızın bilginin bir yerden diğerine ulaştıracağı telekominikasyon ya da bilgi işlemde de ışınlanmadan yararlanılabilir: Bu da, özellikle, geleneksel kanallar  gürültülü ya da karışık olduğunda yararlı olacaktır.

Günümüzde, sistem, bireysel tanecikler kurulu çiftleirn kuvantum karışımına dayanmakta olup, bu da, kullanım alanını kuvantum dünyasıyla sınırlar.

Dolayısıyla, uzay gemisinin kaptanı gibi makroskopik nesnelerin ışınlanması henüz bir fantezi olarak kalmaktadır.Ama, belki de o düzeylere henüz ulaşmamış olmak, pek de büyük kayıp değil.Günümüz kütle ulaşımı gibi bir kütle ışınlanması, muhtemelen her şeyin arap saçına dönmesine, siz Bankok'tan Bogota'ya  ışınlanırken giysilerinizin  yanlışlıkla İmparator Klingo'nun Sarayı'na gitmesiyle sonuçlanabilir.

Sonsuz hızla mekanı aşmanın yolu

Fizikçiler, telenakili( ışınlama!) gerçekleştirerek; yolculuk süresini kısaltma yarışında, hızlı trenleri, jetleri solladı!..

Yolculuk, gidilecek yere varmaktan çok, yolculuk yapmak için yapılır.Goethe'nin de sahiplenmiş olduğu bu vecize insanın yolculuk süresini kısaltmak için giriştiği yarışı bugüne kadar durdurmaya yetmedi.Yol katetmek ile ilgili teknolojilerin hedefi belli; olduğunca hızlı hedefe varmak, olabilse hiç zaman kaybetmeden bir anda hedefe ulaşmak, hatta yolda geçecek zamanı sıfıra indirmek.Bu hedefin peşinde koşanlar arasında insan ve yük taşıma ticaretinin içindeki şirketler, nakliyeciler, otobüs ve uçak şirketleri yanında fizikçiler de bulunuyor.Geçen haftalarda Avusturya'nın Innsbruck Üniversitesi'nde zaman yitirmeden mekan değiştirmenin ilk adımı atıldığına  dair haberler basına yansıdı.

Innsbruck'ta  fizikçilerden oluşan bir grup bundan yaklaşık 60 yıl önce ortaya atılan bir kuramı ilk kez deneysel  olarak doğruladı.1951 yılında David Bohm adlı genç bir fizikçi Einstein podolsky-Rosen hayali deneyini somut parçacıklarla, bir çift fotonla yapmak fikrini ortaya atmış  ve fotonların zıt kutuplaşmalarının ölçülebilir olduğunun gösterilmesi gerektiğini  savunmuştu.Söylemesi kolay, teknik olarak yapması zor bu iş ancak şimdi başarılmış bulunuyor.

Deneyin ilk fikri

Kısaca EPR olarak adlandırılan Einstein-Podolsky-Rosen deneyi kuantum kuramının yanlışlığını göstermek için ortaya konmuş hayali bir deney idi.Einstein 1935 yılında Boris Podolsky ve Nathan Rosen ile birlikte kuantum fiziğinin kuramsal olarak ''uzak etki'' nin relativite kuramına ve dolayısı ile realiteye aykırı  olduğunu kanıtlamak istemişti.'' uzak etki '' cisimler arasında sonsuz hızda, yani  Einstein'a göre fiziğin aşılamaz hız sabiti olan ışık hızını da aşan sonsuz hızdaki bir etkileşmenin adıydı.Hayali deneyle gösterilmek istenen şey, kuantum kuramının fizik gerçeklere ve akla aykırı  açığını göstererek yanlışlığını ispatlamaktı

Einstein kuantum fiziğinin teadüf kavramına getirdiği yeniliği de beğenmemiş ateist haliyle o ünlü ''tanrı zar atmaz'' sözü ile bu kurama bir türlü ısınamadığını da zaten dile getirmişti. Teknik  olanaksızlıklar nedeniyle anacak kafada kurulabilecek bir hayali deney ile Einstein-Podolsky-Rosen, kuantum fiziğinin ''uzak etki'' gibi zaman-mekan boyutları ötesinde  hayalet güçleri iş içine karıştırdığını iddia etmişti.Einstein 1947 yılında Max Born'a yazdığı ünlü mektupta   '' fiziğin, hayalet işi uzak etkiler olmaksızın, mekan ve zaman içinde  bir gerçeklik olduğu temel ilkesi ile bağdaşmadığı için bu kurama(kuanta fiziğine) ciddi olarak inanman olanaksız'' diyordu.

''Uzak etki'' ile kastedilen şey, anlaşılır bir dille ifade etmek gerekirse, daha sonra Uzay Yolculuğu gibi bilim kurgu filimleriyle herkesin ağzına pelesenk olan''ışınlama'' dan başka bir şey değildi yani telepati gibi bir anda hiç zaman kaybetmeden bir yerden bir başka bir yere geçebilme olanağı, bir tele-nakil olayı.

Deneyin özü

EPR deneyinde yapılan şey, yan yana duran iki parçacığın birbirlerinden ayrıldıktan sonra bile ortak bir sistem olduğunun gösterilmesi idi.Bu ortaklık iki cisimden biri  üzerinde yapılacak değişiklik ve ölçümlerin diğer parçacığın fiziksel halini de ortaya koyuyor olması şeklinde ifade edilebiliyordu.

Üstelik iki parçacık arasındaki uzaklık ne olursa olsun, hatta isterse ancak ışık yılları ile ölçülebilecek uzaklıkta olsun, sonuç değişmeyecekti.Fizikçilerin ifadesi ile eğer parçacıkların toplam impulsu biliniyorsa, parçacıklardan birinin impulsunun ölçümü ile diğer parçacığın impulsu da biliniyor olacaktı.

Einstein ve arkadaşlarının ileri sürdükleri düşünce şuydu: Her iki parçacığın da implusları ölçümden öncede daha sonraki ölçüm değerlerine uyacak şekilde mevcuttu çünkü aksi halde implusların ancak ölçüm sırasında ortaya çıktığı söylenecek olursa her iki parçacık arasında sonsuz hızda bir haberleşme, bir uzak etki olduğunu söylemek gerekecekti, ki bu da kabül edilemez bir şeydi.

Oysa Niels Bohr ve arkadaşları parçacıkların ölçümden önce belirli bir impulsa sahip olmadığını iddia ediyorlardı, çünkü gerçekliğin tek dayanağı yapılan ölçümdü.David Bohm ise uzun tartışmalara yol açan hayali deneyin hayali parçacıklarla değil gerçek parçacıklarla yapılmasını önermişti.

Deney tasarısı ve IBM

New York eyaletinde Watson Araştırma Merkezi'ndeki IBM laboratuvarlarında böyle bir deneyin nasıl yapılabileceği daha 1993 yılında tasarlanmıştı.

Alıntı: - Işınlanmak istermiydiniz-Feza Akça- Nature News-Cumhuriyet Bilim ve Teknik Dergisi-

Hiçbir yazı/ resim  izinsiz olarak kullanılamaz!!  Telif hakları uyarınca bu bir suçtur..! Tüm hakları Çetin BAL' a aittir. Kaynak gösterilmek şartıyla  siteden alıntı yapılabilir.

The Time Machine Project © 2005 Cetin BAL - GSM:+90  05366063183 -Turkiye/Denizli