Evrenin her iki ucuna, 93 milyar ışıkyılı uzaklıkta bir çift dolaşık parçacık koymak, birbirlerini etkiler mi?
19. ve 20. yüzyılın başında, birçok fizikçi fizik binasının çoktan inşa edildiğine ve bunun yalnızca gelecekte onarılması gerektiğine inanıyordu. Bununla birlikte, klasik fiziğin gökyüzüne örtülmüş iki "kara bulut", insanları biraz tedirgin ediyordu.
Ancak kimse fizik dünyasının benzeri görülmemiş bir değişim yaşayacağını beklemiyordu. Siyah cisim radyasyonunun "kara bulutundan" kuantum mekaniği doğdu. Görelilik teorisiyle birlikte klasik fiziğin çerçevesini kırdı ve modern fiziğin perdesini açtı.
Bir dizi deney, kuantum dünyasının hayal gücünün ötesinde ve makroskopik dünyamızla uyumsuz olduğunu gösteriyor. Örneğin, bir parçacığın konumu ve hızı (momentum) aynı anda tam olarak ölçülemez Bir parametre belirlendiğinde, diğer parametre belirsizleşir Bu belirsizlik ilkesidir.
Bu fenomen makro dünyada düşünülemez, çünkü makro nesnelerin konumunu ve hızını aynı anda doğru bir şekilde ölçebiliriz. Evrendeki gök cisimlerinin hareketi bile doğru bir şekilde tanımlanabilir ve ne zaman güneş tutulması olacağını ve Merkür'den geçişin ne zaman olacağını doğru bir şekilde tahmin edebiliriz.
Belirsizlik ilkesine ek olarak, aynı zamanda sağduyumuzu da altüst eden bir kuantum fenomeni vardır: Bu, Einstein'ın "hayalet benzeri uzak mesafe eylemi" dediği kuantum dolaşıklık etkisidir. Bu tür bir kuantum etkisi, mesafeden bağımsız olarak süper ışık hızına ulaşabilir gibi görünüyor ki bu, Einstein için kabul edilemez, çünkü görelilik teorisi, ışık hızının hızın üst sınırı olduğuna inanıyor.
Merkezde yeryüzü ile modern kozmolojinin ölçümüne göre, gözlemlenebilir evren 93 milyar ışıkyılı çapa sahiptir. Öyleyse, birbirine dolanmış iki parçacık, gözlemlenebilir evrenin kenarının iki ucuna yerleştirilirse, 93 milyar ışıkyıllık uzak mesafeyi görmezden gelebilir ve anında birbirlerini etkileyebilirler mi?
Kopenhag'ın kuantum mekaniğinin yorumuna göre, bir parçacığın dönüşü, konumu ve momentumu gibi fiziksel özellikleri ölçümden önce belirsiz bir üst üste binme durumundadır ve ancak ölçümden sonra kesin bir duruma çökebilir. Meşhur "Schrödinger'in Kedisi", makro dünya için Kopenhag yorumunda kullanılan bir düşünce deneyidir Gözlemden önce, kedi yaşam ve ölümün üst üste binmiş halindedir.
Kuantum dolaşıklık etkisine göre, iki parçacık birbirine karıştığında fiziksel özellikleri birbiriyle ilişkili olacaktır. Dolaşmış bir parçacığın fiziksel özelliği ölçülürse, örneğin parçacığın dönme özelliği yukarı dönüyorsa, diğer dolanmış parçacığın belirsizliği ortadan kalkar ve dönme özelliği aşağı döndürülmelidir. İki birbirine dolanmış parçacık ne kadar uzakta olursa olsun, aralarında 93 milyar ışık yılı olsalar bile, kuantum dolaşıklık etkisi hala etkili oluyor.
Öyleyse, kuantum dolaşıklığı, görelilik teorisindeki eşsiz ışık hızını kırar mı?
Gerçekte, kuantum dolaşıklığı ışık hızını gerçek anlamda bozmaz, çünkü dolaşık parçacıklar arasında etkili bir bilgi aktarılmaz. Bu fenomeni açıklamak için bir örnek kullanılabilir.
İki özdeş opak kutu olduğunu varsayalım, bir kutuya beyaz bir kedi ve diğer kutuya bir kara kedi yerleştirilir ve ardından iki kutu, gözlemlenebilir evrenin kenarının her iki ucuna yerleştirilir. Kutulardan birini açıp içindeki kedinin renginin beyaz olduğunu gözlemlerseniz, 93 milyar ışıkyılı uzaklıkta diğer kutuda bir kara kedi olduğunu anında anlarız. Bu dönemde etkili bilgi ışıktan daha hızlı aktarılmadığı için görelilik teorisiyle çelişki de yoktu.
Bu nedenle, kuantum dolanmasının süper mesafe etkisi anlık iletişim için kullanılamaz. Sözde kuantum iletişimi, bilgiyi şifrelemek için aslında kuantum dolaşıklığı kullanır ve bilgi yayılmasının taşıyıcısı hala elektromanyetik dalgalardır ve yayılma hızı, sonsuz hızlı değil, yine de ışık hızıdır.
