dalga parçacık ikiliği ^*

• maddede (ki genelde parcaciklardan meydana gelmis gibi davranir) dalga hareketine has parazit karisikliklar dalga bukulmeleri benzer seyler tespit edilmesi ve isiginda (ki genelde elektromagnetik dalga isinimi gibi davranir) carpma absorbsiyon ve enerji paketleri seklinde isinim gibi parcacik gibi davranislar sergilemesi
  
  bu duality kuantum mekaniginin deneysel temelini olusturur
  
  bazi parcaciklarin fiziksel dogalari baska dalga hareketlerinden cok farkli olsada (mesela isigin veya sesin) matematiksel yapilari aynidir
  
  mesela photon larin (veya isik parcaciklarinin) rest mass lari sifir dir ve boylece fiziksel olarak madde parcaciklarindan farklidirlar ...
• (bkz: dalga mekanigi)
• tanecik mekaniğinin dalga ve parçacıklar arasında bir ayrım olmaması kavramı; parçacıklar bazen dalgalar gibi, bazen de dalgalar parçacıklar gibi davranabilir.
  
  türkçeye, dalga parçacık ikiliği olarak çevirilebilir.
• (bkz: wave particle duality)
• bu hadiseyle ilgili bahsedilmesi gereken en önemli husus; bir takım ölçümler yapılmaya başlandığı vakit aynı durumda dalga özelliği gösteren bir parçacığın derhal tekrar eskisi gibi parçacık özelliğini göstermeye başlamasıdır. esas kafa karıştırıcı durum budur.
  
  mesela:
  
  thomas young'ın çift yarık deneyinde ışık yerine elektronlar kullanılırsa ekranda yine bir girişim deseni görülür.
  
  ancak:
  
  aynı deneyde bu sefer yarıklara hangi yarıktan kaç tane elektronun ne zaman geçtiğini tespit edebilecek bir aparat yerleştirilirse ekranda girişim deseni kaybolur, elektronlar yine parçacık özelliği göstermeye başlayarak (o deneyde çift yarık kullanılmışsa) ve tıpkı parçacıklardan beklenen davranışa uygun şekilde ekranın sadece 2 bölgesinin elektronlar tarafından bombardımana tutulduğu gözlenilir.
  
  (bkz: #15543017)
  aynı zamanda: (bkz: belirsizlik ilkesi)
• --- spoiler ---
  
  you had to know which experiment you were analyzing in order to tell if light was waves or particles. this state of confusion was called the "wave-particle duality" of light, and it was jokingly said by someone that light was waves on mondays, wednesdays, and fridays; it was particles on tuesdays, thursdays, and saturdays, and on sundays, we think about it!
  
  --- spoiler ---
  
  (bkz: richard feynman)
  (bkz: qed, strange theory of light and matter)
  (ara: brit* kope*)
• (bkz: wavicle)
• bu konu bildiğiniz üzere bilimkurgu camiasının çokça başvurduğu, sıkıştığında hemen doğaüstü olayları açıklamadan yedirmeye çalıştığı bir garip nanedir. genellikle bilimkurgu izleyen ancak fizik eğitimi almamış kişiler de bizim ulaştırma bakanı vizyonuyla "böle karmaşık bişey, çok düşünürsen kafayı yersin" deyip hayatının gizemlerinden biri olarak bırakır.
  
  gerçekten de hayatın acayip gizemlerinden birisidir bu, ama yapılan deneyleri bilal'e anlatır gibi anlatırsak, çok derinine girmeden ikilemin ne olduğunu ifade edebiliriz. bunları öğrenince niye adamların paralel evren, zaman yolculuğu gibi kavramları vırt zırt "kuantum işte abi" diye hollywood'a yedirdiğini anlayabiliriz.
  
  mevzu bir "şey"in dalga olup olmadığını en rahat nasıl anladığımızla başlıyor. bunun için yöntem, genellikle iki tane yarık kullanmak. meşhur young deneyi bu yöntemle ışığın "dalga" olduğunu gösterdi. kısacası ışık ile perdemiz arasına iki tane yarığı olan bir plaka koyduğumuzda, perdemizde aydınlık-karanlık çizgiler oluşuyor. bunun gibi.
  
  ("o ne lan? subscribe yazıyor köşede" dediğinizi duyar gibiyim. işbu görselleri jim al-khalili'nin bir konuşmasından yürüttüm. konuyu en iyi gösteren görselleri o çizdirmiş de ondan. konuşması eğlenceli, ama devamını getirmediği için izleyeceğinize okumanızı öneririm.)
  
  sonra meraklı adamlar buna benzer biçimde bir düzenek hazırlıyorlar. bu sefer ışık yerine bir yığın elektron gönderiyorlar. yarıkların bir tanesini kapatıyorlar. ne görmeyi bekleriz? perdemizde bir tane şerit. zaten bunu görüyoruz, problem yok. bir parçacıktan beklediğimiz bu değil mi?
  
  sonra ikinci yarığı açıyorlar. ne bekleriz? bir önceki gördüğümüz gibi bir şeritten bir tane daha, üstte görmeyi bekleriz. sanki makineli tüfekle paintball atıyoruz da, deliklerden geçebilenler deliğin izdüşümünü boyayacaklar. peki bakıyoruz, ne görüyoruz? böyle bir şey. az önce tek yarık açıkkan parçacık gibi davranan elektron, iki yarık görünce dalga gibi davrandı.
  
  belki de elektronları o kadar hızlı gönderiyoruz ki, birbirleriyle çarpışıyorlar ve dalga gibi hareket ediyorlar. (bu gerçekten mümkün) o zaman tek tek gönderelim ki hiç bir birleriyle çarpışmasınlar. önce bir elektron gönderiyoruz, ekrana çarpıyor, sonra başka bir tane daha, sonra bi tane daha... sonuç? yine dalga deseni verdi namıssızlar.
  
  meraklı adamlar kafayı kaşıyıp "el mi yaman bey mi yaman" diyorlar, yarıklara dedektör koyacam, böylece elektronun "hangi" yarıktan geçtiğini, üsttekinden mi alttakinden mi geçtiğini bileceğim. belki bir ipucu verir. koyuyorum dedektörü, tek tek gönderiyorum, hakikaten dedektörüm çalışıyor, yolu öğreniyorum, ama ekrana bakıyorum?! şimdi parçacık gibi davrandılar. taa en baştaki beklentim buydu, ama ben dedektör koyunca böyle oldu. demin namıssız dediğimiz elektronlar için küfür dağarcığımız yetmiyor (efendi adamlar fizikçiler).
  
  alla alla? dedektör bir şeylere mi müdahale ediyor? dedektörü orada bırakalım, sadece veri toplamasın, fişini çekelim. sonuç? yine dalga deseni. o zaman benim oraya dedektör koymamda sıkıntı yok, elektronun hangi yoldan gittiğini bilmemde mi sıkıntı var? gerçekten de bu deney defalarca, farklı "algılama" yöntemleriyle dünya'nın her tarafında tekrar ediliyor, sonuç aynı.
  
  sonuç: elektronlar onların hangi yoldan gittiğini bildiğim anda, parçacık gibi davranıyorlar. bilmezsem? dalga gibi davranıyorlar.
  
  işte bu noktada işin içine felsefeyi sokuyorlar. bu ikililik yüzünden insanlar "abi kuantum fiziği objektif realizm'in içine etti" diyorlar. schrödinger'in kedisi mevzusu da buna işaret ediyor, "kutudaki kedi hem ölü hem de canlı, ancak sen açınca bu durumlardan birisi gerçekleşiyor". elektronumuz da biz gözleyene kadar hem üst yarıktan hem de alt yarıktan geçiyordu, biz gözleyince birisi gerçekleşti sadece. (bkz: superposition)
  
  saçma di mi? öyle bir şey olabilir mi? benim bir bilgiye ulaşıyor olmam, onun halini etkileyebilir mi?
  
  uzun süre bu tartışıldı durdu. neyse ki yukarıda bahsettiğimiz meraklı adamlar çalışmaya devam etti ve teknoloji beraberinde gelişti. artık çok daha kompleks deneylerle olayı irdeleyebiliyoruz, ve beklenen sonuç bence korkutucu.
  
  korkutucu sonucu bulan abilerin deneyinde, kuantum fiziğinin bir başka garipliğinden yararlandı meraklı abiler. dolanıklık olarak tercüme edilen quantum entanglement. buna girersek şimdi konu arap saçına döner ve aslında dolanıklık mevzusunu dalga-parçacık ikilemini anlatmak için kullanacağız, dolanıklık başlı başına bir problem. ama şöyle özetleyebiliriz: bir birine delicesine aşık parçacıklar var, bunlardan birinin üzerinde bir deney/gözlem yaptığımızda öbürünü zırt diye etkiliyor. "nasıl zırt diye etkiler lan?" demiş zamanında einstein ve saz arkadaşları da, bu olaya da spooky action at a distance demiş einstein. (bkz: epr)
  
  aradan zaman geçiyor ve 1999 senesinde kim ve saz arkadaşları delayed choice quantum eraser experiment gibi müthiş havalı bir isme sahip bir deney yapıyorlar. şöyle karışık bir düzeneğe sahip deney özetle birden fazla dedektöre, birbirine delicesine aşık iki parçacık gönderiyor. parçacıklardan birini öyle bir yolla dedektöre gönderiyoruz ki, bu parçacığın "hangi yolu" izlediğini asla bilmiyoruz, çift yarık deneyindeki yarıklardan hangisinden geçtiğini bilmediğimiz gibi. diğer parçacıksa bir sürü olasılık içinden 4 farklı dedektörden birine düşüyor. bu 4 dedektör de öyle bir yerleştirilmiş ki, 2 tanesine ulaşırsa, parçacığın hangi yoldan ilerlemiş olduğunu kesin olarak biliyoruz -bunlara çiçekli dedektör diyelim- diğer 2sine ulaşırsa da yolu kesinlikle bilemiyoruz -gizemli dedektörler- çünkü manyağız ve yolları kesişen bir halde yaptık.
  
  normalde birbirine aşık parçacıklardan ilki hangi yoldan ulaştı hiçbir zaman bilmediğimizden bunun yarattığı desen bir dalga deseni olmalı. ikinci parçacıksa çiçekli güzel dedektörimize gelirse, yolu bildiğimizden dalga deseni değil, parçacık gibi "şerit desen" bırakmalı, gizemli dedektörlerimize gelirse de dalga deseni bırakmalı.
  
  gerçekten de yukarıda beklediğimiz gibi bir sonuç elde ediyoruz, tek bir farkla: aşık parçacıklarımızdan ikincisi çiçekli dedektöre gelirse, çiçekli dedektörde "şerit desen" oluştuğu gibi, ilk parçacığın dedektöründe de "şerit desen" oluşuyor. yani gerçekten de parçacıklarımız birbirine aşık, ve birinin yolunu biliyor oluşumuz, diğerinin davranışını da etkiliyor.
  
  bu deneyi yapan abiler bununla kalmamış, akıllıca bir numara daha eklemiş, aşık parçacıklarımızdan ikincisinin ilerlediği yol, birincisinin ilerlediği yoldan daha uzun. öyle ki, ikincisinin 4 dedektörden birine çarpması, ilkinden 8 nanosaniye sonra olabiliyor.
  
  yani? yani ikinci parçacığın yolunu öğrendiğimizde, ilk parçacık çoktan dedektöre ulaşmıştı. kısacası ikinci parçacık ilkinin desenini etkiliyor, ama o desen geçmişte oluştu? evet, geçmişte oluşan deseni etkiliyoruz.
  
  olur mu lan öyle şey? oluyor işte. "the universe is under no obligation to make sense to you canlarım" (neil degrasse tyson)
  
  bunu güzel sayılabilecek bir analojiyle anlatıyor thomas campbell: öncelikle olan şey şu, çift yarık deneyimizi yapıyoruz, yarıklara dedektör koyarak. yarıklardan geçen bilgiyi tutuyoruz elimizde. bu bilgiye bakmazsak, bu bilgiyi silersek, deneyin sonucu "dalga deseni" şeklinde oluyor. bu bilgiye bakarsak, o zaman deneyin sonucu "şerit desen" şeklinde oluyor. objective reality burada yıkılıyor işte.
  
  thomas campbell bunu farklı bir düşünce deneyi ile anlatıyor: demin tarif ettiğim gibi ölçümümüzden 102 tane yapıyoruz. yarıklarda dedektörler var, perdeye düşen veriyi aldık falan. bakmıyoruz ama sonuçlara. bunları öyle bir tasnifliyoruz ki, elimizde "deney 1" diye bir zarf var, bu zarfın içinde iki zarf daha var, birinde dedektör bilgisi, diğerinde perde bilgisi var. yani "deney 1" büyük zarfının içinde "1. deneyin dedektör bilgisi" diye küçük zarf var, içine bu bilgiyi koyduk, bir de "1. deneyin perde bilgisi" küçük zarfı var. bunun gibi 102 tane de büyük zarfımız var. gidiyoruz 102 taneden ilk zarfı açıyoruz. bakıyoruz dedektör zarfına, sonra perde zarfına bakıyoruz, beklediğimiz gibi "şerit desen" var. son zarfa da bakıyorum aynı şekilde, bunda da aynı şekilde "şerit desen" çıkıyor. bunlar kontrol içindi, hakikaten deney beklediğim gibi gitmiş yani...
  
  şimdi böyle bir deneyde delayed choice quantum eraser experiment'in yaptığı şu oluyor: kalan 100 zarfımız var ya, aldık bunları bir güzel karıştırdık. sırası değişti yani. sonra iki desteye ayırdık, 50'şer 50'şer. şimdi bu 50'lik destenin birini alıyoruz, hepsinde ilk ve son deneyde yaptığımız gibi zarflara bakıyoruz. tamamında "şerit desen" görüyoruz. diğer 50'lik destedeyse zarfları açıyoruz, içlerindeki "dedektör bilgisi" zarflarını çıkarıp şömineye atıyoruz ve bi güzel yakıyoruz. bu bilgiyi asla öğrenemiyoruz yani. kalan perde zarflarını açıyoruz, ve tamamı "dalga deseni" gösteriyor. eraser experimentteki 8 nanosaniyelik gecikme de, bu zarfları ne zaman açtığımızı temsil ediyor, istediğin kadar geç aç, sonuç aynı olacaktır. [burada anlatılan bir analoji, bu analojiyi çürütmeniz deneyi çürütmeyecektir baştan belirteyim, anlatımı basitleştirmek için bir yol sadece] daha da korkuncu ne biliyor musunuz? john wheeler bunu matematiksel olarak öngörmüş, deney bunun üzerine yapılıyor. (başlığına bakın, deli bi adam)
  
  kısacası gerçekten de schrödinger'in kedisi gibi, aslında zarfın içinde hem dalga deseni hem de şerit desen vardı, siz açıp bakıncaya kadar.
  
  bilimkurgu camiası da bunu alıyor, normal ve haklı olarak, paralel evrenlere, geçmişe gidip yolculuk etmeye, mistik yollarla iletişim kurabilen romantiklere yediriyor. dinciler veya benzeri ütopyaları pazarlayanlarsa "kuantum ve islam" temelli konulara yediriyorlar. özelllikle bunu tanrı'lara "yedirme" işi aslında ne kadar ikiyüzlü olduğumuzun kabak gibi göstergesi oluyor. tanrı'yı kuantum fiziğinde veya bilimde aramak değil derdim, diğer bir söylemle god of the gaps fikri beni rahatsız etmiyor, rahatsız eden bunu mevcut tanrılarımıza "yedirme" ikiyüzlülüğü. madem siz sabırla buraya kadar okudunuz, stanislaw lem'in en sevdiğim paragraflarından biriyle uğurlayayım sizi:
  
  "bir bakıma eski dinlerin tanrılarının hiçbiri tam yetkin değildi, çünkü niteliklerinin tümü insan özelliklerinin ululaştırılmış biçimiydi. tevrat'ın tanrı'sı insanlardan alçalırcasına boyun eğiş ister, kurbanlar beklerdi örneğin ve başka tanrıları da kıskanırdı. yunan tanrıları da küskünlük nöbetleri geçirir, aile kavgalarına tutuşurlardı, hiçbiri insanlardan daha yetkin değildi." - stanislaw lem, solaris.
  
  not: bu entry 28 şubat 2016 ekşisözlük direnişi süresince katalanca olarak sunulmuştur. (bkz: bütün entry'lerini katalancaya çevirmek) bundan çok daha kaliteli yüzbinlerce entry bu süreçte yok olmuştur. bir zamanlar devletin milletini ebleh yerine koyması yasaktı, bazı yasaklar özlenebiliyormuş.
  
  edit 2020: gorseller hizliresimdeydi, sozlugun gorsel fasilitesine yuklendi nihayet.
• bir okul aile birliği değil.
• animasyon
  detaylı bilgi ve diğer kuantum animasyonları