Çift Yarık Deneyini Bu Kadar İlginç Kılan Ne?

Çift Yarık Deneyi Nedir?

Maddenin doğası ile ilgili ikilik fikri ilk olarak 17. yüzyıldaki ışık ve maddenin doğası tartışmalarına dayanır. 1803’de ise fizikçi Thomas Young tarafından gerçekleştirilen Çift Yarık deneyi, maddenin doğasında yer alan bu ikiliği ortaya koymak için yapılan başlangıç çalışmalarından biridir. Young’ın çift yarık deneyinde sadece ışık üzerine denemeler yapılmıştır. Ta ki, 1961’de Clauss Jönsson bunu o zamana kadar parçacık tanımına uyan elektronlarla deneyene kadar.

Deneyin Sonuçları Nelerdir?

Makroskopik sistemler klasik fizik kuralları, mikroskopik sistemler ise kuantum mekaniğinin ilkeleri ile değerlendirilmelidir. Yani aynı deneyi elektrondan çok çok daha büyük parçacıklar olan bilyeler ile yaparsak ekranda göreceğimiz girişim deseni değil iki adet çarma sütunudur.
Bir mikroskopik sistemin konum ve momentum gibi durumlarını içeren bir dalga fonksiyonu vardır. Mikroskopik bir sistem olan elektrona da bir dalga fonksiyonu eşlik etmektedir hatta kendisi bir potansiyeller dalgasıdır.
Dalga fonksiyonunun normalizasyonu sistemin belli bir noktada değil, bölgede olduğunu söyler. Yani elektron parçacık olarak tabancadan çıkıyor ancak aynı zamanda bir potansiyeller dalgası olduğu için yarıklara ulaştığında her ikisinden de aynı anda geçerek kendisi ile girişiyor ve ekranda girişim deseni oluşturuyor.
Gözlemler dalga fonksiyonunu çökertir. Bir niceliği gözlemek üzerine ışık tutmak anlamına gelir ve elektron, foton ile etkileşebilecek kadar küçüktür. Bu etkileşim sonucu dalga fonksiyonu özelliğini kaybeder ve sadece parçacık özelliği gösterir.

Sadece tek bir deneyden dahi, böylesine büyüleyici sonuçların elde edilebilmesi, "Madde nedir?" diye sorduğumuzda cevabının “hem dalga-hem parçacık” olduğunu göstermektedir. Görebildiğimiz makro evren yani biz ve çevremiz, matematiksel ve fiziksel olarak daha genel bir küme olan mikro evrenin özel bir durumuyuz. Sadece maddesel dalga boyumuz çok küçük olduğu için tamamen ihmal edilebilir bir dalga özelliğimizin yanında, tamamen parçacık özelliği gösteriyoruz.

Peki Bu Kadar İlginç Bir Deney Olmasının Sebebi Ne?

Peki ya bu yarıklara bir kamera veya detektör yerleştirirsek ne olur? Bunu tek tek fırlatıyor olmamıza rağmen, girişim desenini oluşturan o elektronların her seferinde tam olarak hangi yarıktan geçtiğini bulabilmek için yapıyoruz ve çok ilginç bir sonuçla karşı karşıya kalıyoruz.

Elektronun tam olarak hangi yarıktan geçtiğini tespit edebiliyoruz ancak bir süre sonra gri duvarda ne desen oluştuğuna baktığımızda iki çizgi görüyoruz! Az önce aynı deneyi yaptığımızda elde ettiğimiz gibi bir girişim deseniyle karşılaşamıyoruz.

Böyle bir sonuçla nasıl karşılaşırız? Birebir aynı deneyi yaptık ancak elektronların hangi yarıktan geçtiğini tespit etmeye çalıştığımızda, sanki bilyeymişler gibi iki adet çizgi oluşturdular. Bakmadığımızdaysa girişim deseni olarak karşımıza çıktılar. Yani elektronların hangi yarıktan geçtiğini bilmediğimiz zamanlarda elektron bir dalga gibi davranıyor ve bir girişim deseni oluşturuyor. Ne zaman gözlemeye kalksak, elektronlar bunun "farkındaymışçasına" parçacık gibi davranmaya başlıyorlar ve sadece bir yarıktan geçerek, öteki duvarda iki çizgi oluşturuyorlar. Buna dayanarak sdece elektronları gözlüyor olmak, yani bir ölçüm yapmak, elektronun davranışını değiştiriyor diyebiliriz. İşte buna kuantum fiziğinde Ölçüm Problemi diyoruz.