Bir Oxford fizikçisi, yerçekiminin kuantum olduğunu kanıtlayabilecek bir deney önerdi — üstelik bu deney, yerçekiminin kendisine karşı çalışan makineler yapmamızı bile sağlayabilir. İşte neden şu an fiziğin en heyecan verici fikirlerinden biri olduğunu anlatan bir yazı.

Hadi şimdi kafanda bir sahne canlandır. Uzayda süzülüyorsun, Dünya'dan yavaşça uzaklaşıyorsun. Sırtında roket backpack yok, futuristik bir itiş sistemli tüvit yok — sadece sen, serbestçe süzülüyorsun. Her şey ağırlıksız, huzurlu, neredeyse sakin. Ve sonra... bir şey devreye giriyor. İtki değil, bir itme değil. Sanki bir şey seni gezegene doğru ama ters yönde çekmeye başlıyor. Yerçekiminin kendisi seni Dünya'dan uzağa itiyor. Kötü bir bilim-kurgu filminden sahne gibi geliyor, değil mi?

Eğilimlerinizi kavrayın, çünkü ciddi fizik araştırmalarına göre bu aslında teorik olarak mümkün olabilir. Hayır, belirsiz spekülasyonlardan bahsetmiyorum — şu an tasarlanmakta olan ve bunu gerçekleştirebilecek somut bir deney var.

Fizikçileri Rahatsız Eden Problem

Önce neden bu kadar önemli olduğunu anlayalım. Okulda muhtemelen evrende dört temel kuvvet olduğunu öğrendin: yerçekimi, elektromanyetizma, güçlü nükleer kuvvet ve zayıf nükleer kuvvet. Bu dördünden üçü? Kuantum düzeyinde oldukça iyi anlamışız. Test etmişiz, kurcalamışız, atom ve parçacıkların küçük dünyasında nasıl çalıştıklarını çözmişiz.

Ama yerçekimi? Yerçekimi fiziğin asi ergenidir. Yerçekimi için en iyi teorimiz Einstein'dan geliyor — genel görelilik. Devasa cisimlerin uzay-zamanı nasıl büktüğünü ve bizim yerçekimi çekimi olarak deneyimlediğimiz şeyi nasıl yarattığını anlatıyor. Güzel, zarif ve sayısız kez doğru olduğu kanıtlanmış.

Öte yandan kuantum fiziği var — atom ve parçacıkların küçük dünyasını yöneten kurallar. O da olağanüstü iyi işliyor.

Peki sorun ne? Bu iki teori birbirini kesinlikle "sindirmiyor". Her biri kendi alanında mükemmel anlamlı, ama birleştirmeye çalıştığınızda matematik saçma sapan bir şeye dönüşüyor. Fizikçiler bunları uzlaştırmaya neredeyse bir asırdır çalışıyor.

Bu sadece akademik bir sıkıntı değil. Mevcut fizikle literally tarif edemediğimiz bütün bir gerçeklik alanları var — örneğin kara deliklerin içinde ne olduğu ya da evrenin en başında ne olduğu gibi. Yani evet, epey önemli bir mesele.

Her Şeyi Değiştirebilecek Deney

İşte burası işlerin ilginçleştiği yer. Chiara Marletto adında bir fizikçi (ve kendisiyle birlikte çalışan meslektaşı, orijinal araştırma makalesinin yazarı olan kişi) parlak bir şey önerdi: ya yerçekiminin kuantum olup olmadığını — yani kuantum kurallarına uyup uymadığını — üzerinde deney yapabileceğimiz kadar küçük nesneler kullanarak test edebilirsek?

Geleneksel düşünce, kuantum yerçekimini test etmek için astronomik bir şeye — tüm Dünya gibi — ihtiyacınız olduğu yönündeydi. Ama Marletto ve ekibi bunu çok, çok daha küçük bir şeyle yapabileceğimizi fark ettiler. Bir biyolojik hücre büyüklüğünde, belki daha da küçük.

Fikir şöyle işliyor (ve söz veriyorum, duyduğunuz kadar ilginç): İki küçük kütle alıyorsunuz — bunları "süperpozisyon" durumunda bulunabilen küçük nesneler olarak düşünün. Kuantum fiziğinde süperpozisyon, bir nesnenin onu ölçene kadar aynı anda birden fazla durumda bulunabilmesi anlamına geliyor. Yani bu küçük kütleler aynı anda iki farklı konumda olabiliyor.

İşte asıl önemli nokta: eğer yerçekimi kuantumsa (yani diğer kuantum şeyler gibi dolaşık olabiliyorsa), bu iki kütle yerçekimi etkileşimi aracılığıyla birbiriyle dolaşık hale gelmeli. Konumları birbirine bağlanır — tıpkı iki parçacığın, aralarında ne kadar mesafe olursa olsun, birini ölçmek diğerini anında etkileyecek şekilde bağlanabildiği gibi.

Deney, yerçekimi alanında dört farklı dalgalanma gösterecek — her kütle için iki tane. Ama yerçekimi klasik (kuantum olmayan) çıkarsa, her kütle için sadece bir dalgalanma olacak. Dolaşıklık yok, kuantum tuhaflığı yok.

Havuza beach topları attığınızı düşünün. Yerçekimi kuantumsa, dalgalar hem derin hem sığ tarafa aynı anda yayılıyor. İki kuantum top attığınızda, karmaşık, dolaşık bir örüntü oluşturan dört dalga elde ediyorsunuz.

Peki Bu Çalışırsa Ne Olur?

İşte işler "ilginç fizik deneyi" kategorisinden "bekle, bu bilim kurgu gibi duyuluyor" kategorisine geçtiği yer.

Deney yerçekiminin kuantum olduğunu doğrularsa — dolaşıklık gösterebildiğini ve kuantum dünyasının tüm tuhaflıklarını sergileyebildiğini kanıtlarsa — etkileri akıl alır gibi değil.

Öncelikle, yerçekiminin kendisini kullanarak kuantum bilgisayarlar inşa edebiliriz. Ve bunu metafor olarak değil, gerçekten. Kara delikler evrendeki en fazla bilgi depolayan bilinen cisimler olduğuna göre, belki bir gün onları en üst düzey kuantum süperbilgisayarlar olarak kullanabiliriz.

Ama daha çılgın bir şey daha var...

Araştırmacılar aslında "anti-yerçekimi makinesi" dedikleri bir şey tasarladılar. Biliyorum, biliyorum — saçma geliyor. Ama dinleyin beni.

Yerçekimi dört temel kuvvetin en zayıfı. Ayrıca her zaman çekici — şeyleri bir araya getirir, asla ayırmaz. Bu yüzden şu an uzaya uçup gitmiyorsunuz, ay Dünya'nın yörüngesinde kalıyor ve tüm güneş sistemimiz bir arada duruyor.

Ama işte ilginç kısım: eğer yerçekimi kuantumsa, çok belirli koşullar altında itici hale gelmesi mümkün olabilir.

Makine, dolaşıklık deneyine benzer şekilde çalışıyor. Bir kütle süperpozisyonda (kaynak olarak), diğeri yerelleştirilmiş (prob olarak). Süperpozisyonun bir kısmında kaynak proba daha yakın, daha güçlü yerçekimi çekimi yaratıyor. Diğer kısımda daha uzakta, daha zayıf çekim yaratıyor.

Kuantum numarası ölçüm aşamasında devreye giriyor. Deneyi kuruyorsunuz, evrilmesini sağlıyorsunuz, sonra çok belirli bir şekilde ölçüyorsunuz.

İşte kritik nokta: o ölçümün belirli bir sonucu için yerçekimi itici hale geliyor. Çekici değil. İtici.

Tabii bir handikap var (her zaman bir handikap oluyor, değil mi?). Olası sonuçlardan birini elemeniz gerekiyor. Ortalama olarak, her iki sonucu dahil ederseniz, yerçekimi hâlâ çekici. Ama "post-seçim" yaparsanız — yani sadece itmenin olduğu sonuca bakarsanız — anti-yerçekimi elde ediyorsunuz.

Araştırmacılar bunun sadece bir dilek olmadığını vurguluyor. Klasik fizikte bu imkânsız olurdu. Sonuçları ne kadar seçmeye çalışırsanız çalışın, klasik fizik size asla itme vermezdi. Yani deney çalışırsa, yerçekiminin gerçekten kuantum olması halinde mümkün olan bir şey — yerçekiminin aynı anda iki farklı noktadan etki edebildiğinin — gerçek kanıtı olur.

Bu Gerçekten Olacak mı?

Sana dürüst olacağım: bu deneyi gerçekten inşa edip çalıştırmak inanılmaz zor. Küçük kütlelerin kuantum süperpozisyonlarını korumaktan, inanılmaz hassas yerçekimi etkilerini ölçmekten ve her şeyi çevresel gürültüden izole etmekten bahsediyoruz.

Ama burada cesaretlendirici bir şey var: birçok dünya lideri kuantum araştırma grubu aktif olarak bu üzerinde çalışıyor. Bu deneyleri ilk uygulayan olmak için yarışıyorlar ve erken 2030'larda kesin sonuçlar görebileceğimize dair gerçek bir iyimserlik var.

Bazı araştırmacılar bu deneyleri gerçekleştirmek için gereken hassas laboratuvar çalışmasına odaklanan deneysel ekiplerle işbirliği yapıyorlar. Teorik iş bitmiş — şimdi laboratuvarda neler yapabileceğimizin sınırlarını zorlamak var.

Neden Önemli?

Bazılarınızın ne düşünebileceğini biliyorum: "Çok ilginç ama günlük hayatımı etkileyecek mi?" Dürüst olacağım? Muhtemelen doğrudan değil, en azından uzun bir süre. Ama mesele bu değil.

Bu, evreni en temel düzeyinde anlamakla ilgili. Fizikdeki en büyük iki teoriyi nihayet uzlaştırmakla ilgili — bu, gerçeklik hakkında tamamen yeni düşünme biçimlerinin kapısını açacak.

Ve açıkçası? Anti-yerçekiminin mümkün olabileceği bir evrende yaşamak güzel bir şey. Bizi gezegenimize bağlayan bu kuvvetin, doğru kuantum koşullarında, bizi tersine itebileceği bir evren.

Bilim-kurgu filmleri izleyerek ve gelecek teknolojileri okuyarak büyümüş biri olarak, yerçekimi gibi temel bir şeyi anlamanın ve belki bir gün kontrol altına almanın eşiğinde olabileceğimiz fikri inanılmaz heyecan verici.

Bir dahaki sefere bir şey düşürüp yere düştüğünü gördüğünde ya da ağırlığını yerde hissedip bastığında, tüm hayatımız boyunca içinde yaşadığımız bu görünmez kuvveti takdir etmek için bir an dur. Çünkü bazı çok zeki fizikçilere göre, yerçekimi henüz anlamaya başlamadığımız sırlar saklıyor olabilir.

Ve bu, oldukça harika bir şey.

KAYNAK: https://www.popularmechanics.com/science/a71631348/quantum-gravity-antigravity-experiment

Yerçekimi Tersine Dönerse Ne Olur? Her Şeyi Değiştirebilecek Çılgın Deney