What can Schrödinger's cat teach us about quantum mechanics? - Josh Samani

Schrödinger'in kedisi bize kuantum mekaniğe ilişkin ne öğretebilir? - Josh Samani

Çeviri: Sevkan Uzel Gözden geçirme: güney örnek

Consider throwing a ball straight into the air.

Bir topu havaya doğru dümdüz fırlattığınızı düşünün.

Can you predict the motion of the ball after it leaves your hand?

Topun, elinizi terk ettikten sonraki hareketini öngörebilir misiniz?

Sure, that's easy.

Elbette, bu çok kolay.

The ball will move upward until it gets to some highest point,

Çıkabileceği en yüksek noktaya ulaşana kadar yukarıya gidecek,

then it will come back down and land in your hand again.

sonra da gerisin geri aşağıya, avucunuza inecek.

Of course, that's what happens,

Tabii ki olacak olan budur.

and you know this because you have witnessed events like this countless times.

Bunu biliyorsunuz, çünkü bunun gibi pek çok olaya tanık oldunuz.

You've been observing the physics of everyday phenomena your entire life.

Hayatınız boyunca, gündelik olayların fiziğine ilişkin gözlemler yaparsınız.

But suppose we explore a question about the physics of atoms,

Ama şimdi atomların fiziğine ilişkin bir soruyu araştıralım,

like what does the motion of an electron

örneğin bir hidrojen atomunun çekirdeğinin

around the nucleus of a hydrogen atom look like?

çevresinde bulunan elektronun hareketi nasıldır?

Could we answer that question based on our experience with everyday physics?

Bu soruyu gündelik yaşam fiziğinin deneyimlerine göre yanıtlayabilir miyiz?

Kesinlikle hayır. Peki neden?

Definietly not. Why?

Because the physics that governs the behavior of systems at such small scales

Çünkü böylesi küçük ölçekli sistemlerin davranışını yöneten fizik,

is much different than the physics of the macroscopic objects

etrafımızda hep gördüğümüz

makroskopik nesnelerin fiziğinden çok farklıdır.

you see around you all the time.

The everyday world you know and love

Görüp bildiğiniz her günkü evren,

behaves according to the laws of classical mechanics.

klasik mekanik yasalarına göre davranır.

But systems on the scale of atoms

Ancak atom ölçeğindeki sistemler

behave according to the laws of quantum mechanics.

kuantum mekaniği yasalarına göre davranır.

This quantum world turns out to be a very strange place.

Bu kuantum dünyası da oldukça garip bir yer gibi görünüyor.

An illustration of quantum strangeness is given by a famous thought experiment:

Kuantum garipliğinin bir örneği, ünlü bir düşünce deneyi ile anlatılır:

Schrödinger's cat.

Schrödinger'in kedisi.

A physicist, who doesn't particularly like cats, puts a cat in a box,

Muhtemelen kedileri pek de sevmeyen bir fizikçi, bir kedi ile bir bomba alır ve bunları,

along with a bomb that has a 50% chance of blowing up after the lid is closed.

kapak kapandıktan sonra bombanın patlama ihtimali %50 olan bir kutuya koyar.

Until we reopen the lid, there is no way of knowing

Kapağı tekrar açana kadar, bombanın patlayıp patlamadığını

whether the bomb exploded or not,

bilmenin hiç bir yolu yoktur.

and thus, no way of knowing if the cat is alive or dead.

Bu yüzden, kedinin canlı mı ölü mü olduğu bilinemez.

In quantum physics, we could say that before our observation

Kuantum fiziğinde, bizim gözlemimize kadar

the cat was in a superposition state.

kedinin bir süperpozisyon durumunda olduğu söylenebilir.

It was neither alive nor dead but rather in a mixture of both possibilities,

Ne canlıdır ne de ölü,

her iki olasılığın gerçekleşme şansının %50 olduğu bir karışım durumundadır.

with a 50% chance for each.

The same sort of thing happens to physical systems at quantum scales,

Buna benzer şeyler kuantum ölçeğindeki fiziksel sistemlerde olur,

like an electron orbiting in a hydrogen atom.

tıpkı bir hidrojen atomunda dönen elektron gibi.

The electron isn't really orbiting at all.

Aslında elektronun döndüğü falan yoktur.

It's sort of everywhere in space, all at once,

Denilebilir ki, aynı anda uzayın bütün noktalarındadır.

with more of a probability of being at some places than others,

Bazı yerlerde olma olasılığı, diğer yerlerden daha fazladır

and it's only after we measure its position

ve belli bir anda tam nerede olduğunu

that we can pinpoint where it is at that moment.

ancak konum ölçümü sonrasında belirleyebiliriz.

A lot like how we didn't know whether the cat was alive or dead

Bu durum, kutuyu açana dek kedinin canlı mı ölü mü

until we opened the box.

olduğunu bilmeyişimize benzer.

This brings us to the strange and beautiful phenomenon

Böylece, garip ve güzel bir olgu olan

of quantum entanglement.

kuantum dolanıklığa varıyoruz.

Suppose that instead of one cat in a box, we have two cats in two different boxes.

Bir kutu içindeki bir kedi yerine, iki ayrı kutuda birer kedimiz olsun.

If we repeat the Schrödinger's cat experiment with this pair of cats,

Schrödinger'in kedi deneyini bir yerine iki kedi ile tekrarlarsak

the outcome of the experiment can be one of four possibilities.

deney sonucu dört olasılıktan biri olacaktır.

Either both cats will be alive, or both will be dead,

Kedilerin ikisi de canlı veya ikisi de ölü olabilir;

or one will be alive and the other dead, or vice versa.

ya da biri canlı diğeri ölü veya diğeri canlıyken öteki ölü olabilir.

The system of both cats is again in a superposition state,

Her iki kedi sistemi yine süperpozisyon durumundadır.

with each outcome having a 25% chance rather than 50%.

Bu kez her durumun olasılığı %50 yerine %25 olur.

But here's the cool thing:

İlginç olan şu:

quantum mechanics tells us it's possible to erase

Kuantum mekaniği bize, kedilerin ikisinin de ölü ve ikisinin de canlı olduğu

the both cats alive and both cats dead outcomes from the superposition state.

süperpozisyon durumlarını silmenin mümkün olduğunu söylemekte.

In other words, there can be a two cat system,

Başka bir deyişle, sonucun daima kedilerden birinin canlı birinin ölü olduğu

such that the outcome will always be one cat alive and the other cat dead.

iki kedili bir sistem olabilir.

The technical term for this is that the states of the cats are entangled.

Teknik terim olarak buna, kedilerin durumları dolanıktır diyoruz.

But there's something truly mindblowing about quantum entanglement.

Kuantum dolanıklığa ilişkin akıllara durgunluk veren bir şey var.

If you prepare the system of two cats in boxes in this entangled state,

Bu dolanıklık durumunda bulunan iki kutuda birer kedi sistemini hazırlayıp,

then move the boxes to opposite ends of the universe,

kutuları evrenin iki ayrı ucuna götürdüğünüzde bile,

the outcome of the experiment will still always be the same.

deneyin sonucu daima aynı oluyor.

One cat will always come out alive, and the other cat will always end up dead,

Bir kedi daima ölü olurken, bir kedi canlı kalıyor;

even though which particular cat lives or dies is completely undetermined

biz sonucu ölçene dek

kedilerden hangisinin canlı hangisinin ölü olacağı bütünüyle belirsiz kalmasına rağmen.

before we measure the outcome.

How is this possible?

Bu nasıl mümkün oluyor?

How is it that the states of cats on opposite sides of the universe

Nasıl oluyor da, evrenin iki ayrı ucunda bulunan kedilerin durumları

can be entangled in this way?

bu şekilde dolanık olabiliyor?

They're too far away to communicate with each other in time,

Birbirleriyle zaman içinde iletişim kurmak için çok uzaklar;

so how do the two bombs always conspire such that

öyleyse bu bombalar nasıl birinin patlarken diğerinin patlamadan kalacağı

one blows up and the other doesn't?

bir durum yaratıyorar?

You might be thinking,

Şöyle düşünüyor olabilirsiniz:

"This is just some theoretical mumbo jumbo.

"Bu sadece bir takım teorik ıvır-zıvırdan ibaret.

This sort of thing can't happen in the real world."

Gerçek dünyada böyle bir şey olamaz."

But it turns out that quantum entanglement

Fakat görünen o ki, kuantum dolanıklık

has been confirmed in real world lab experiments.

gerçek dünya laboratuvarlarındaki deneylerle doğrulanmış durumda.

Two subatomic particles entangled in a superposition state,

Birinin spini hangi yöndeyse, diğerininkinin ters yönde olduğu

where if one spins one way then the other must spin the other way,

bir süperpozisyon durumunda dolanık bulunan iki atomaltı parçacık,

will do just that, even when there's no way

dolanıklık kuralına uymuş olmak için spinlerin nasıl olması gerektiğine dair

for information to pass from one particle to the other

birbirlerine bilgi iletmelerinin hiç bir yolu olmadığında bile

indicating which way to spin to obey the rules of entanglement.

böyle davranırlar.

It's not surprising then that entanglement is at the core

O halde dolanıklığın, kuantum bilgi biliminin

of quantum information science,

merkezinde yer alması şaşırtıcı değildir.

a growing field studying how to use the laws of the strange quantum world

Bu dal, garip kuantum dünyasının yasalarının bizim makroskopik dünyamızda

in our macroscopic world,

nasıl kullanılacağını araştırmakta ve giderek gelişmektedir.

like in quantum cryptography, so spies can send secure messages to each other,

Örneğin; casusların güvenli mesaj göndermeleri için kuantum kriptografi

or quantum computing, for cracking secret codes.

veya gizli şifreleri kırmak için kuantum hesaplama gibi.

Everyday physics may start to look a bit more like the strange quantum world.

Gündelik fizik, garip kuantum dünyasına birazcık daha benzemeye başlayabilir.

Quantum teleportation may even progress so far,

Kuantum ışınlanma çok daha çabuk ilerleme kaydedebilir;

that one day your cat will escape to a safer galaxy,

öyle ki, kediniz ne fizikçilerin ne de kutuların var olmadığı

where there are no physicists and no boxes.

daha güvenilir bir gökadaya kaçabilir.