Belki de dolanıklığın potansiyel kullanım alanları içinde en çekici olanı, bir nesnenin tam tanımının uzak bir yere gönderilmesi ve bu uzak yerdeki yetkin bir makinenin aldığı bilgiyle nesnenin kusursuz bir kopyasını çıkarabilmesidir. Bu, sizin de tahmin ettiğiniz üzere, Enterprise mürettebatını rutin olarak bir yerlere “ışınlayan” Uzay Yolu ışınlayıcısının yöntemidir.
Katı bir nesneyi yalnızca bu nesneyi tanımlayan bilgiyle yeniden oluşturmak, sahip olduğumuz teknolojinin çok ötesinde bir durum. Fakat uzak bir noktada herhangi bir nesnenin kusursuz kopyasını yaratma fikri çok daha basit bir şeye dayanıyor. Heisenberg belirsizlik ilkesine göre, bir nesneyi kusursuz bir şekilde tanımlamak imkansızdır tüm atomlarının pozisyonları, bu atomların her birinin içindeki elektronların pozisyonları gibi verilerden bahsediyoruz. Peki öyleyse, bu türden bilgilerin tamamı olmaksızın kusursuz bir kopya nasıl oluşturulabilir?
Spin, yalnızca mikroskobik dünyada görülen bir durum. Spin durumundaki parçacıklar, küçük topaçlar gibi sanki kendi etraflarında dönüyorlarmış gibi davranırlar. Tek fark, aslında bunu yapmıyor oluşları. Yani kendi etraflarında dönmüyorlar! Bir kez daha, mikroskobik dünyanın idrak edilemez temeline iniyoruz. Parçacıkların spini, içsel öngörülemezlikleri gibi, gündelik dünyamızda doğrudan örneğini veremeyeceğimiz bir durum. Mikroskobik parçacıklar farklı miktarlarda spine sahip olabilir. Var olan en düşük spine sahip parçacık elektrondur; bu da onun iki farklı yönde dönebilmesini sağlar. Bu dönüş ya saat yönünde ya da saat yönünün tersinde olabilir (aslında hiç dönmüyor olsa da!).
Eğer ki biri saat yönünde, diğeri ise saat yönünün tersine bir spinle, iki elektron birlikte yaratılırsa, elektronların spini birbirini götürür. Fizikçiler bu durumda toplam spinin sıfır olduğunu söyleyecektir. Elbette tam tersi de geçerlidir. İlk elektron saat yönünün tersine, ikincisi ise saat yönünde bir spine sahip olsaydı da, toplam spin yine sıfır olurdu.
Beyaz cüceler ve nötron yıldızları bir kenara, Heisenberg belirsizlik ilkesinin ortaya koyduğu belki de en dikkate değer sonuç, boşluğun modern resmidir. Sonuç, boşluğun boş olmamasıdır!
Heisenberg belirsizlik ilkesi, bir parçacığın aynı anda hem enerjisini hem de var olduğu zaman aralığını ölçmenin imkansız olduğunu söylemek için yeniden düzenlenebilir. Dolayısıyla çok kısa bir zaman aralığında bir boşluk parçasında neler olduğunu değerlendirmeye kalkacak olursak, bu parçanın enerji içeriğine yönelik çok ciddi bir belirsizlik oluşacaktır. Diğer bir ifadeyle, enerji kendiliğinden ortaya çıkabilir!
Kütle bir enerji biçimidir. Bunun anlamı, kütlenin de kendiliğinden ortaya çıkabileceğidir. Ancak ortaya çıktıktan kısa bir süre sonra hemen yok olmak durumundadır. Genellikle herhangi bir şeyin yoktan var olmasını engelleyen doğa kanunları, çok hızlı gerçekleşen olayları görmezden geliyor gibi. Bu açıdan doğa kanunlarının durumu, sabah olmadan yeniden garaja bırakması şartıyla, oğlunun arabayı kaçırmasını görmezden gelen bir babaya benzetilebilir.
Pratikte kütle, mikroskobik parçacıklar halinde, boşlukta kendiliğinden oluşmaktadır. Kuantum vakumu aslında birdenbire varoluşa sıçrayan ve hemen ardından yeniden yok olan elektronlar gibi mikroskobik parçacıkların kaynaştığı bir bataklıktır. Ve bu yalnızca bir teori de değildir; gözlemlenebilen sonuçları bulunmaktadır. Kuantum vakumunun çamurlu denizi atomların dışlarındaki elektronları hırpalayarak, dışa verdikleri ışık enerjisini çok hafif bir şekilde değiştirir.
Doğa kanunlarının herhangi bir şeyin yoktan var olmasına izin veriyor olması gerçeği, evrenin kökenleri üzerine çalışan kozmologların gözünden kaçmamıştır. Günümüzde bilim adamları tüm evrenin, aslında vakumun kuantum dalgalanmasından başka bir şey olup olmadığını düşünüyor. Bu olağandışı bir düşünce.
Kuantum dünyasında geçerli olan şeylere her zaman birçok farklı yoldan bakılabilir; bu yollardan her biri, insanın asabını bozacak kadar ikircikli bir gerçeği ortaya koymaktadır. Bunlardan biri de, bir atomun elektronlarıyla bağlantılı olasılık dalgalarını, bir kilise orguna hapsolmuş ses dalgaları olarak düşünmektir. Kilise orgundan, istenilen her notanın çıkarılmasının imkanı yoktur. Ses titreşimi ancak her biri kesin bir perde ya da frekansa sahip sınırlı sayıda yoldan sağlanabilir.
Ancak bu durum, yalnızca ses dalgalarının değil, tüm dalgaların genel bir özelliği olarak ortaya çıkıyor. Dalgalar, hapsoldukları bir uzayda ancak belli, kesin frekanslar olarak var olabilir.
Bir atom içindeki elektronu düşünün. Bu elektron bir dalga gibi davranmaktadır. Ve bu elektron aynı zamanda atom çekirdeğinin elektrik kuvvetiyle sıkı bir şekilde kontrol altına alınmıştır. Bu durum fiziksel bir hazne içinde tutulmakla tam anlamıyla aynı şey olmayabilir.
Tipik bir atomun, merkezindeki çekirdekten 100.000 kat daha büyük olduğunu hatırlayın. Atomların içinde neden böylesine fantastik boyutta bir boşluk olduğunu anlamak, Heisenberg belirsizlik ilkesi hakkında birazcık daha net olmamızı gerektiriyor. Kesin bir şekilde ortaya koyacak olursak, Heisenberg belirsizlik ilkesi bir parçacığın aynı anda hem konum hem de (yalnızca hızından ziyade) momentumunun yüzde 100 kesinlikle bilinemeyeceğini söylemektedir.
Bir parçacığın momentumu, kütle ve hızının çarpımıdır. Aslına bakacak olursanız, momentum yalnızca, hareket halinde olan bir şeyi durdurmanın ne denli güç olduğunun bir ölçütü olarak düşünülebilir. Örneğin trenin, otomobile nazaran (otomobil çok daha hızlı yol alıyor olsa bile) çok daha fazla momentumu vardır. Atom çekirdeği içindeki bir proton da, bir elektrona göre 2000 kat daha fazla kütleye sahiptir. O halde, Heisenberg belirsizlik ilkesine göre, bir proton ve elektron aynı hacme sahip bir boşluğa kapatılacak olursa, elektron 2000 kat daha hızlı hareket edecektir.
Şimdiden, atom içindeki elektronların, proton ve nötronlardan çok daha büyük bir hacimde dolaşıyor olması gerektiğini sezebiliyoruz. Fakat atomlar çekirdeklerinden 2000 kat değil, 100.000 kat daha büyüktür. Neden?
Cevap, atom içindeki elektron ve çekirdek içindeki protonun aynı kuvvetin hükmü altında olmamasıdır. Çekirdek içi parçacıklar nükleer kuvvet tarafından tutulurken, elektronlar daha zayıf olan elektrik kuvveti tarafından tutulmaktadır. Çekirdek etrafında dolanan elektronların incecik lastiklerle bağlı olduklarını, proton ve nötronların ise elli kat daha kalın bir bant tarafından kısıtlandığını düşünün. İşte size atomun neden çekirdekten 100.000 kat daha büyük olduğunun açıklaması.
Fakat atom içindeki elektronlar çekirdek etrafında tek bir yörünge izlemez; farklı mesafelerde birçok yörünge izlemelerine müsaade edilir. Bunu açıklamak için başka bir dalga olayına müracaat edeceğiz. Bu defa kilise orglarına bakacağız!
