Einstein’ın Gerçeklik Anlayışını Çürüten Tuhaf Bir Kuantum Teoremi

Google’a Quanta’yı önceliklendirmesini ve arama ile yapay zekâ sonuçlarında bilim ve matematik alanındaki en iyi kapsamlı haberlerden daha fazlasını görmesini söyleyin.

Son çalışmalar, gerçekliğe dair en yaygın ve sezgisel anlayışımızı geçersiz kıldı.

Samuel Velasco/Quanta Magazine

İnsanların gelişiminin en erken aşamalarından biri nesnelerin kalıcılığını anlamaktır. Bir bebeğin, yetişkin birinin peek-a-boo oyununda yüzünü ellerinin arkasına gizlediğinde var olmayı bıraktığını düşünmesi için genellikle bir yıldan az bir süre yeterlidir; aslında kişi var olmaya devam eder. Çevremizdeki dünya, algıladığımızdan daha fazlasını içerir.

Bu, dünyanın “gerçek” olduğunu öne sürer — ya da en azından Einstein’a böyle görünür; yani dünyadaki şeylerin, kimin ne düşündüğünden bağımsız olarak özünde doğru olan özellikleri vardır. Kırmızı bir bilardo topu karanlıkta bile kırmızıdır ve kimse rengini kontrol etmese bile. Bu kırmızılık, topa ait bir özelliktir; topu ölçen bir alete değil, ölçüm aletini kullanan bir kişinin zihnine ait değildir.

Oysa kuantum mekaniği, dünyanın nasıl işlediğine dair son derece doğrulanmış bir teori olarak tam tersini ima eder. Teorinin matematiği, topu ölçtüğünüz anda kırmızılığı bilardo topuna atar. Onun öncesinde ise teoriye yalnızca topun hangi renkte olabileceğine dair bir olasılık kümesi sunar. Kuantum mekaniğinin kurucu isimleri, bu matematiğin gerçekliğin doğasını yansıttığını öne sürdü; yani bir anlamda tek, nesnel bir gerçekliğin gerçekten var olmadığından söz etti.

1935’te Einstein, kuantum teorisinin bu sürrealist yorumuna isyan etti ve 20. yüzyılın en ünlü deney fikirlerinden birini ortaya koydu. Ancak isyanı çaresizdi. 1964’te fizikçi John Stewart Bell, kendi deney fikriyle gerçekliğin Einstein’ın varsaydığından daha tuhaf olmak zorunda olduğunu gösterdi. Sonraki çalışmalar, Bell’in deney fikrini sınama fırsatı buldu ve onu haklı çıkardı.

Ardından, Bell’den 50 yıl sonra, o dönemde Imperial College London’da doktora öğrencisi olan Matthew Pusey, Einstein’ın gerçekliğe dair anlayışının geride kalan parçalarıyla uğraştı ve — başlangıçta böyle niyet etmese de — öldürücü darbeni indirdi.

Matthew Pusey, doktora tezinin konusu olarak gerçeğin doğasındaki tartışmayı Imperial College London’da ele aldı.

Matthew Pusey’ye ait

Matthew Pusey, doktora tezinin konusu olarak gerçeğin doğasındaki tartışmayı Imperial College London’da ele aldı.

Matthew Pusey’ye ait

Çok yönlü etkisiyle tanınan bu teorem, Pusey ve akademik yol arkadaşları Jonathan Barrett ile Terry Rudolph’un adlarını taşıyan PBR olarak bilindi. 2012’de PBR’nin yayılmasından bu yana, birçok teori uzmanı onun en yaygın gerçeklik anlayışımızı geçersiz kıldığını kabul ediyor.

“PBR ortaya çıktığı andan itibaren insanlar bunun bir dönüm noktası olacağını biliyordu,” dedi Brezilya’daki Rio de Janeiro Federal Üniversitesi’nde çalışan fizikçi Jacques Pienaar.

O dönemde Pienaar, Pusey gibi Einstein’ın izinden gidiyor ve nesnel gerçeğin var olduğunu ve kuantum mekaniğinin yalnızca buna dair eksik bilgi verdiğini göstermeyi amaçlayan teorilerle uğraşıyordu. Ancak PBR teorem ortaya çıktığında Pienaar, “İşte bu. Program öldü” diye düşünmüştü.

Bu, Einstein’ın, Bell’in ve nihayetinde Pusey ile iş birlikçilerinin, bildiğimiz anlamda gerçeği nasıl ortadan kaldırdığının hikâyesi. Üç teoremle, kuantum mekaniğinin algıladığımız dünyayla bağdaşmaz olduğunu kanıtladılar. Deneyin deneyi ardına gelerek kuantum mekaniğinin yerel yasası olduğunu ortaya koyan deneylerin ardından, gerçeğe dair bir şeylerin değişmesi gerekiyor.

Kalan soru şu: Ne kadarından vazgeçeceğiz?

Einstein ve Gerçek

Kuantum mekaniği teorisinin geliştirilmesinde öncü bir rol oynadıktan sonra Einstein bunu saldırıya uğratmaya döndü. Onun gerçeğe dair söylediklerini kabul edemiyordu.

Einstein gerçeğin ne olduğunu kemiklerinde biliyordu. Bu, bir bilardo topunun rengi, konumu ve hızı gibi, tanımladıkları nesnelerin içinde bulunan ve algıdan ve minden bağımsız olarak var olan tüm nesnel olguların toplamıydı. Ancak Werner Heisenberg ve Erwin Schrödinger tarafından 1920’lerin ortasında geliştirilen kuantum mekaniği, olgularla uğraşmıyordu.

Kuantum mekaniği olasılıklarla ilgilenir. Matematik size bir “quantum durumu” yani dalga fonksiyonu sunar. Bu dalga fonksiyonu size örneğin, belirli bir bilardo topunun rengini ölçtüğünüz bir deneyde, topun %77 ihtimalle kırmızı, %23 ihtimalle yeşil olacağını söyleyebilir.

Parçacıkların kuantum mekaniğinin yakalayamadığı gerçek özelliklere sahip olması gerektiğine dair Albert Einstein’ın tartışması, Einstein-Podolsky-Rosen paradoksu olarak bilinmeye başladı.

Public Domain

Parçacıkların kuantum mekaniğinin yakalayamadığı gerçek özelliklere sahip olması gerektiğine dair Albert Einstein’ın tartışması, Einstein-Podolsky-Rosen paradoksu olarak bilinmeye başladı.

Public Domain

Bir yüzyıldır fizikçileri uğraştıran soru şudur: Deney gerçekleşmeden önce topun doğası nedir? Topun birden fazla rengi var mı? Hiç rengi yok mu? Renk kavramının bir anlamı yok mu? Kısacası, deneyimlediğimiz nesnelerin sürekliliğini destekleyen bir gerçeklik var mı?

Einstein’a göre cevap açıktı: Elbette gerçeklik var; dalga fonksiyonu sadece onu tam olarak yakalamıyor.

Bu görüşte dalga fonksiyonu bir hava tahmini gibidir. Diyelim ki uyanırsınız ve hava uygulamanız bugün yağmur yağma ihtimalinin %77 olduğunu söyler, ancak dışarıda ne olduğunu görmek için pencereden bakmadınız. Sonra perdeleri açarsınız ve yağmur damlalarının düştüğünü görürsünüz. O anda yağmur yağdığından %100 emin olursunuz. Bu %77’den %100’e değişim, tamamen zihninizde gerçekleşen bir emin olma durumudur. Gerçek bir meteorolojik değişimi yansıtmaz. Atmosfer gerçektir ve onun durumu hakkındaki (emin/emin olmayan) durumunuz başka bir şeydir — zihninizdeki bilgilerin bir yansımasıdır.

Einstein, işbirlikçileri Boris Podolsky ve Nathan Rosen ile birlikte (birlikte “EPR”), quantum durumunun yalnızca bir bilgi ürünü olarak var olduğunu kanıtlamak için bir düşünce deneyi geliştirdi. Düşünce deneyini anlamak için dalga fonksiyonu hakkındaki bu tuhaf özelliği bilmeniz gerekir: Matematiksel yapısı bir nesneye aynı anda hem bir konuma hem bir momentum’a sahip olmayı izin vermez.

EPR deneyi, iki parçacığın birbirinden sekertilmesi ve daha sonra parçacıklardan birinin ne kadar yol kat ettiği gibi bir ölçüm yapılmasıyla yürütüldü. Bu ilk ölçüm, aynı zamanda eş parçacığın ne kadar yol kat ettiğini de ortaya koyardı. EPR, eş parçacığın konumunun var olmak zorunda olduğunu savundu, çünkü bu bilinabilirdi. Aynı şekilde, bu özelliğin de benzer bir biçimde bilinabilir olması nedeniyle eş parçacığın bir momentumunun da var olduğunu iddia ettiler.

Önemli olan, deneyin yalnızca bir parçacığın tek seferinde ölçülmesi, diğerinin ise dokunulmadan bırakılmasıydı. Bilim insanlarının savunduğu gibi bu, ikinci parçacığın ölçümden önce bile belirlenmiş ve gerçek özelliklere sahip olduğunu gösterdi. Dalga fonksiyonu ise bunun mümkün olmasını sağlamadığından, dalga fonksiyonunun parçacığın gerçek durumunu yansıtmaması gerekiyordu; kuantum durumu gerçek değildi.

Bu sonuca ulaşmak için bilim insanları, görünüşte sarsılmaz iki varsayım yapmıştı. İlki, bir parçacığın gerçek bir duruma sahip olabileceğini varsaymalarıydı; bu “gerçeklik” varsayımıydı. İkincisi ise bu gerçek durumun parçacığın içinde var olduğunu ve başka hiçbir yerde olmadığını, dolayısıyla onu değiştirmenin tek yolunun parçacıkla etkileşime girmek olduğunu varsaymalarıydı; bu da “yerellik” varsayımıydı.

Ancak EPR’den birkaç ay sonra, Heisenberg’in hocası Niels Bohr, Einstein’ın argümanının ilk varsayımına saldırarak bunu kapatmaya çalıştı. Asistanı Aage Petersen’e göre Bohr, “Kuantum dünyası yoktur” diyecekti. “Yalnızca soyut bir kuantum fizik betimlemesi vardır.” Argümanı, hava durumu tahmininin doğru olduğunu iddia etmek, ancak atmosferin kendisinin ya hiç var olmadığını ya da tanımlanamayacağını öne sürmeye benziyordu. Nesnel gerçekliğin reddi, daha sonra Kopenhor yorumu olarak bilindi.

Niels Bohr, 1920’ler ve 1930’larda kuantum mekaniğinin sonuçları konusunda Einstein ile sürüklenen bir kamu tartışmasına girdi.

Public Domain/Paul Ehrenfest

Niels Bohr, 1920’ler ve 1930’larda kuantum mekaniğinin sonuçları konusunda Einstein ile sürüklenen bir kamu tartışmasına girdi.

Public Domain/Paul Ehrenfest

Çoğu modern kuantum fizikçisi, Bohr’un EPR’ye yanıtını belirsiz ve muğlak bulduğu için eleştiriyor. Ancak Bohr’un kuantum mekaniğinin kurucularından biri olarak öne çıkan rolü ile birlikte teoriye dair artan deneysel destek, çağdaşlarının çoğunun onun haklı olduğuna ikna olmasını sağladı. Fizikçiler, modern “quantum foundations” (quantum temelleri) alanının merkezinde yer alan kuantum durumunun gerçeklikle nasıl ilişkilendiğine dair tartışmalara dair ilgilerini büyük ölçüde kaybettiler.

“Bohr, fiziğe uğratılan en kötü şey gibi,” dedi Waterloo’daki Kanada’daki Perimeter Teorik Fizik Enstitüsü’nden fizikçi David Schmid, gençliğinde Bohr-Einstein tartışmalarını içine sindiren. “Modern çağa kadar kuantum temellerinin olmamasının sebebi o.”

Otuz yıl sonra, patlama etkisi yaratan bir teorem, fizikçilerin merakını canlandıracaktı.

Bell ve Yerellik

John Stewart Bell her zaman Einstein’a sempati besledi. Bir öğrenci olarak Bell de kuantum mekaniğinin gerçekdışı doğasını sindirmekte zorlandı. Bohr’un savunduğu gibi, bu teoremin öznelli özelliklerden oluşan bir gerçek dünyadan nasıl kopabileceğini düşündü.

Ardından, 1952’de Bell “imkansızın yapıldığını gördü.” David Bohm’un eserlerini okudu; Bohm, parçacıkların ölçümden bağımsız olarak her zaman gerçek konumlara sahip olduğu bir kuantum mekaniği sürümünü geliştirdi.

“Bohmian mekaniği” bunu, dalga fonksiyonunu parçacıkları yönlendiren fiziksel bir nesne olan bir “pilot dalga” olarak ilan ederek başardı. Dünyadaki gerçek bir şey olarak bu dalga, hoş olmayan bir özelliğe sahipti: yerellik dışı olması. Uzakta bir parçacığı anında etkileyebilecek şekilde değişebilirdi.

Bu dezavantaja rağmen, pilot dalga Bell için bir pusulaydı. Fizikçilere, popüler Kopenhor yorumunun aksine, öznelli bir gerçekliğin yine de var olabileceğini savunma imkanı tanıdı. “Pilot dalga resmi neden ders kitaplarında görmezden geliniyor?” diye yazdı Bell. “Sadece tek yol olarak değil, yaygın memnuniyetsizliğe karşı bir antidot olarak öğretilmemeli mi?”

Bohm’ın çalışmaları, Bell’in, bilinen ve bilinmeyen tüm kuantum teori versiyonlarına uygulanabilecek kadar basit, yeni bir düşünce deneyi geliştirmesini tetikledi. Einstein’ın izinden giderek iki parçacığın çarpışıp zıt yönlere doğru uçuşmasını hayal etti. Parçacıklar, sonunda, iki olası sonuca sahip, rastgele seçilmiş bir ölçüm gerçekleştirecek bir aygısla karşılaştı.

Bell, bu deneyi çok kez tekrarlayıp temel aritmetiği kullanarak aygıların eşleşen ölçümleri ne sıklıkla döndürebileceğini tahmin etti. Her parçacığın başlangıçta bir duruma sahip olduğunu (Einstein’ın nesnel gerçeklik fikri) ve aygıların parçacıkların birbirini etkilemesi için çok uzak olduğunu (Einstein’ın yerellik fikri) varsayıyordu. Hesapladığına göre, gerçek ve yerel bir dünyada parçacıklar nispeten nadiren eşleşirdi.

Ardından, kuantum mekaniğini kullanarak Bell’in tahmini, iki parçacığın çok daha sık eşleşecekti. Kuantum mekaniğini Einstein’ın gerçeklik versiyonuyla karşılaştırabilecek bir deney testi oluşturmuştu. Fizikçiler, 1980’lerde deneylerini yürütüp parçacıkların, Einstein’ın gerçekliğinin izin vereceğinden daha sık eşleştiğini doğruladı.

Bell, Bohr’un başarısız olduğu yerde başarılı olmuştu: EPR’nin iki temel varsayımından en az birinin yanlış olmak zorunda olduğunu kanıtlamıştı. Fizikçiler, dünyanın hem gerçek hem de yerel olamayacağını gördü. Bir şeyin fededilmesi gerekiyordu.

John Stewart Bell, Einstein’ın gerçeklik fikrini savunmak amacıyla yola çıktı, ancak Bell’in düşünce deneyi Einstein’ın argümanında bir zayıflığı ortaya çıkardı.

CERN/CC BY 4.0

John Stewart Bell, Einstein’ın gerçeklik fikrini savunmak amacıyla yola çıktı, ancak Bell’in düşünce deneyi Einstein’ın argümanında bir zayıflığı ortaya çıkardı.

CERN/CC BY 4.0

Bohm’ci mekanik, bu ödünleşimi yönetmenin aşırı bir yoluydu. Gerçekliği, dalga fonksiyonunu gerçek bir nesne yaparak kurtardı, ancak aynı zamanda insanların yerelden uzaklığın acı hapını yutmasını gerektirdi. Hiçbir şeyin gerçek olmadığına dair Kopenh pozisyonu ise başka bir aşırıydı.

Sonraki on yıllarda bazı fizikçiler, ortada bir yol olduğunu fark etti. Bell, EPR’nin varsayımlarının yanlış olduğunu göstermişti; ancak Einstein, dalga fonksiyonunun bizim bilgiye, bir hava tahmini gibi benzediğine dair sezgisinde yine de haklı bir şeyler söylüyor olabilirdi.

“Einstein’ın yazdığı her şeye geri dönüp bakarsınız ve bunlar tamamen 100 yıl öncesinden ileridedir,” dedi Schmid.

Nesnel gerçeği korumaya çalışan, ancak dalga fonksiyonunu gerçek kılmayan bir yol bulma arayışı, Pusey’i PBR teoremine yönlendirdi. Ve ironik bir dönüşle, PBR teoremi bu arayışı etkili bir şekilde sonlandırdı.

PBR ve Bilgi

Schmid ve Pienaar gibi fizikçiler, kuantum durumunun anlaşılan bir fiziksel özelliği gibi davranmaması gerçeğini atlatamıyordu.

Dalga fonksiyonunun tanımlayıcı davranışlarından birini alalım: “çökme”. Kırmızı ya da yeşil olabilen bir bilardo topu örneğini hatırlayın. Topa baktığınız anda, dalga fonksiyonu çöker ve ona %100 kırmızılık olasılığı verir.

Bu olayı top fiziksel top içindeki literal bir değişim olarak yorumlamaya çalışmak akıl almazdır. Top belki de hayal edilemez bir renksiz karışımdan mı başladı, sonra da size bakarken o anda, %100 kırmızılık durumuna mı dönüştü?

“Kuantum temelleri gibi bir alanda aklınızı korumaya çalışmalısınız,” dedi bu alanda çalışan Perimeter Enstitüsü fizikçisi Lucien Hardy.

Ancak bu olayı başınızdaki bilgi içinde bir değişim olarak yorumlayın; çok daha mantıklı olur. Topun muhtemelen kırmızı olduğunu düşündünüz, baktınız ve aslında öyle olduğunu öğrendiniz. Sabah pencerenizden dışarı baktığınızda yağmur olasılığına da aynı şey olur. Einstein bunu tam olarak bu terimlerle ifade etmedi, ancak bu görüş, modern akademisyenlerin EPR için savunduğu şey olduğuna inandığı pozisyondur.

Mark Belan/Quanta Magazine

Mark Belan/Quanta Magazine

Mark Belan/Quanta Magazine

2004 yılında, Perimeter Enstitüsü’nden fizikçi Robert Spekkens, Einstein’ın hayal ettiği gibi basit bir dünyanın teorisini ortaya koydu. Bu teoriye göre her parçacığın nesnel bir konumu ve hızı vardır, ancak deneysel sınırlar her ikisini de tam olarak ölçmeyi imkânsız kılar. Spekkens, böyle bir dünyada — kuantum durumunun gerçek özellikler hakkında eksik bilgiyi temsil ettiği bir dünyada — kuantum “ışınlanma”, kuantum durumlarının kopyalanmasının yasaklanması ve daha niceleri gibi bir sürü varsayılan kuantum olgusu üretebileceğini gösterdi. Araştırması, kuantum durumunun dış dünyadan birinin aklına taşındığında oldukça sıradan göründüğüne dair taze kanıtlardan bir yığın biriktirdi. Başka bir deyişle, Einstein’ın yaklaşımının, hatalı varsayımlarına rağmen avantajları olduğunu gösterdi.

2011 yılında Spekkens’in çalışması, o zamanlar bir doktora öğrencisi olan Pusey’in dikkatini çekti. Bell teoremi, Pusey’i zaten kuantum mekaniğinin dünyanın Einstein’ın ya da sağduyunun iddia ettiği kadar gerçekten tuhaf olduğu anlamına geldiğine dair güvenceyle kendine çekmişti. “Bizim, bunun sadece hayal ettiğimizi söyleyen bir teoriye sahip olduğumuzdan söz ediyoruz,” dedi Pusey. “Burada çözülmesi gereken gerçekten tuhaf bir şey var.”

Spekkens’in teorisinden, kuantum mekaniğinin tüm tuhaflığının ortadan kaldırılamayacağı (Bell teoremi bunu garanti altına alıyordu) ama belki de birçoğunun dalga fonksiyonunu çok ciddiye almandan kaynaklanan bir yanılsama olduğu izlenimi doğuyordu. Zira Spekkens’in teorisinin kağıt üzerinde tam teşekküllü kuantum mekaniğinden pek de farklı görünmediği açıktı. Pusey bunu kendinin geliştirdiği bir gösterimle yeniden yazdıktan sonra, yalnızca birkaç eksi işaretinde farkı kalmıştı. Einstein’ı destekleyen işbirlikçileri, Spekkens’in teorisini yükseltmeye çalışmasını, dalga fonksiyonunu aklınızda yaşayan bir bilgi durumu olarak ele alarak tuhaflığı mümkün olduğunca azaltmasını teşvik etti.

“Bunu yapmak için birkaç gün harcadım ve tiksinip vazgeçtim,” dedi. “Üstelik bunu yapmanın imkânsız olduğunu ispatlamaya karar verdim.” Bu çalışma, PBR teoremine dönüşecekti.

EPR gibi, PBR de gerçek üzerine bir soruyu, özenle kurulan bir düşünce deneyi biçiminde inceler. PBR, Rudolph’un benzetmesini izleyen, tıpkı bir kart oyununa benzeyen tuhaf bir oyunu tanımlar: masada bir dağıtıcı ile bir oyuncu arasında geçen bu oyunda, önce dağıtıcı bir desteden 26 kırmızı kartı, başka bir desteden de dört ası alır. Bunlara kırmızı yığın ve as yığını diyelim.

Ardından dağıtıcı, kartların iki yığını masanın altına koyar. Kırmızı yığından ya da as yığından rastgele bir kart seçer. Sonra aynı işlemi tekrarlar ve ikinci kartı rastgele seçer. Ardından iki kartı yüzü aşağı gelecek şekilde masaya yerleştirir ve oyuncuya tuhaf bir meydan okuma sunar: Bana bu iki kartın hiç seçilmediğini söylediğin bir yığın kombinasyonu söyle.

Oyuncu çoğu zaman kazanmayı garantileyebilir. Diyelim ki iki kartı çevirir ve karelerin ikisi ile sineklerin asını görür. Açıkçası, karelerin ikisi — kırmızı ve as olmayan bir kart — kırmızı yığından gelmiştir. Sineklerin ası ise siyah bir as olduğu için as yığından gelmiştir. Dağıtıcı bu kartları ne kırmızı yığından iki kez seçerek ne de as yığından iki kez seçerek elde edememiştir; bu yüzden oyuncu, bu iki seçenekten birini adlandırarak kesin olarak kazanabilir.

Kristina Armitage/Quanta Magazine

Ama oyuncu karelerin ası ile kalplerin asını çevirir de iki kırmızı as görürse, her iki kartın da hangi yığından gelmiş olabileceği düşünüldüğünde, herhangi bir olasılığı elemenin yolu kalmaz. Tahminde bulunabilir, ancak doğru tahminde bulunma şansı yalnızca 4’te 3’tür. Bu nedenle, yeterli sayıda el oynandıktan sonra oyuncu sonunda kaybetmek zorundadır.

Bu oyunun amacı, gerçek durumlar ile bilgi durumları arasındaki temel farkı ortaya koymaktır. “Karelerin ası” ve “Kalplerin ası” kartların gerçek durumları iken, “Kırmızı yığın” ve “As yığı” bilgi durumlarıdır. Oyuncunun bazen kaybetmesinin nedeni, her kartın hangi yığından geldiğine dair bilginin kartın içine yazılmamış olması; bu bilgi yalnızca dağıtıcının aklında yaşamasıdır.

Bu ayrım yalnızca, bilgi durumlarının paylaştığı gerçek durumlar — yani kupa asları — nedeniyle var olur. Bu, bilgi durumlarının özünde bulunan bir özelliktir; hangi desteden geldiğini gösteren durum, fiziksel karttan okunamaz hale getirilecek biçimde “örtüşürler”. Buna karşılık, aynı oyunu örtüşmeyen destelerle — örneğin kırmızı ve siyah kartlarla — oynamayı düşünün. Bu durumda, bir kartı çevirmek hangi desteden geldiğini kesin olarak ortaya koyar. Hem “kırmızı destesi” hem de “kupa 4’ü” kartın kendisine ait gerçek durumlar olurdu.

PBR, bu oyunun kuantum sürümünü kurdu ve kuantum durumlarının örtüşüp örtüşemeyeceğini, dolayısıyla kuantum durumlarının bilgi durumu olabileceğini sordu. Bu oyun — ve vardığı sonuç — klasik sürümle iki kritik varsayımı paylaşır. Kartların gerçek durumları olduğunu varsayar (Einstein’ın nesnel gerçeklik fikri). Ve çeken ilk kartın gerçek durumunun, çeken ikinci kartın gerçek durumunu etkilemediğini varsayar (yerellikten ayrı, yeni bir varsayım).

Sürpriz, oyunun kuantum sürümünde oyuncunun her zaman kazanabildiği ortaya çıktı. Bunu göstermek için PBR; klasik nesneleri kuantum durumlarına dönüştüren basit kuantum işlevlerini yerine getiren, adını vermemiş aletlerle (doohickeys) inşa edilmiş bir kuantum makinesinin nasıl kurulacağını ayrıntılı biçimde anlattı. İki kartı bu makineyle taramaya çalıştığınızda, makine onların geldiği destelerin en az bir kombinasyonunu her zaman elemeyi başarır. (Tuhaf bir kuantum sürprizi olarak, makine bunu — ve aslında bunu yapmak zorundadır — kartları çevirip gözlemmeden gerçekleştirir.)

2012 yılında yapılan bir deney, bu kesin kazanımlı kuantum stratejisinin gerçekten işe yaradığını gösterdi ve kuantum durumları arasında örtüşme olmadığına dair kanıt sundu. Dolayısıyla, PBR’ın varsayımları geçerliyse, kuantum durumları dağıtıcının zihnindeki bir bilgi durumu değildir; gerçekten de kartların kendisine ait, taranabilir özelliklerdir. “[Kuantum durumu] dünyanın altındaki durum üzerine basılmış gibi düşünülebilir” diyor Pienaar. “Kuantum durumunu değiştirirsin, gerçekte bir şeyi değiştirirsin.”

PBR Sonrası Hayat

Bell ile aynı şekilde, PBR de birden fazla kez deneysel olarak doğrulanmıştır. Geçen yıl örneğin, Birleşik Krallık’taki araştırmacılar, IBM’in inşa ettiği bir kuantum bilgisayarı kullanarak PBR oyununun genişletilmiş bir versiyonunu oynadı; iki kart yerine beş kart dağıttı. Aslında kuantum makinesi her zaman kazandı, oysa kimse bunun böyle olacağından şüphe etmemişti. Hatta araştırmacılar PBR teoremini başlıca kuantum bilgisayarının düzgün çalışıp çalışmadığını kontrol etmek için kullanıyordu. Kuantum mekaniğinin — ve PBR’nin — geçerliliği kendiliğinden doğru kabul ediliyordu.

“Gerçekten de motivasyon buydu,” deneyi yöneten Cambridge Üniversitesi’nden fizikçi Crispin Barnes, “kuantum temellerinden bir teoremin aynı zamanda gerçek kuantum davranışının deneysel bir ölçümü haline getirilip getirilemeyeceğini görmek.”

Çok fizikçi PBR’nin kuantum durumunun gerçek olması gerektiği anlamına geldiğini düşünüyor — parçacıklarda, insanlarda ve gezegenlerde yaşayan nesnel bir özellik. Eğer öyleyse, çökme gibi imkânsız görünen olayların da bir fiziksel karşılığı olması gerekir. Bu tutum, Bohmci mekaniğin ve diğer “realist” yorumların uç yoludur. Pusey bunu öz biçimde şöyle ifade eder: PBR, “bir şey gerçekse, kuantum durumunun da gerçek olduğunu” garanti eder.

Ama kuantum durumunun kesinlikle gerçek olduğunu sonuç çıkarmak, PBR teoremini yanlış anlamaktır, çünkü PBR diğer uç yolu da açık bırakır: Bohr dönemlerinden beri Kopenhancıların kararlılıkla savunduğu gibi, belli bir anlamda hiçbir şeyin — kuantum durumunun da dahilinde — gerçek olmadığı söylenebilir. Kuantum durumunun zihnimizde yaşadığı ve nesnel gerçeklikle doğrudan bir bağı olmadığı tamamen mümkündür. Bu durumda, bilardo topunun kırmızılığı, onu gözlemleme eylemiyle çözülemez biçimde bağlanır — Einstein’ı derinden sızlatan tam da bu durum. Einstein bir zamanlar meslektaşı Abraham Pais’e meşhur sorusunu sorar: “Bakmadığın anda ayın orada olmadığına gerçekten inanıyor musun?”

PBR bize cevabı vermiyor. Yaptığı şey, kuantum mekaniğiyle yürütülen bir yüzyıllık pazarlığa son vermek. Gerçekliğin gerçek olabileceği halde dalga fonksiyonunun gerçek olmadığı ihtimalini ortadan kaldıran PBR, fizikçileri ya nesnel ama tamamen sıradışı bir gerçekliğe tamamen sahip çıkmaya ya da nesnel gerçekliği tamamen reddetmeye zorluyor. “Merme mi emersin, yoksa merme çemkirmeye mi çalışırsın?” diye soruyor Pusey.

Pienaar, orta yol teorisinde hâlâ uğraşan ama ilgisi giderek azalan az sayıdaki fizikçiden biriydi; PBR ise onun nesnel gerçeklikten bir defalık vazgeçme kararına katkıda bulundu. Copenhagenizm’in modern bir kolu olan QBism’e yöneldi.

QBism, dünyanın kendisi var olabilir ama kuantum mekaniğinin onu tanımlayamayacağını iddia eder. Teorinin yapabileceği asıl şey, bizim dünyayla olan ilişkimizi ve onun öznel deneyimimizi yakalamaktır. “İki kişi gerekir tango için,” diyor Pienaar. “İki sistem olmadan ilişki de olmaz. Gerçeklik ise başka hiçbir şey değil, yalnızca ilişkilerdir.”

Yine de bazı fizikçiler bu iki uç seçenekte—sıradışı bir gerçeklik ya da hiç gerçeklik—memnun değil. Bu yüzden gerçekliğin teknik tanımındaki ince ayrıntıların üzerine çözmeye başlıyorlar. “Belki de bir gerçeklik durumunu düşünmenin doğru yolu, bu dar kevenin içine tam oturan değil, biraz daha bulamlı bir şeydir,” diyor Pusey.

Bu ruhla Hardy, bir gerçeklik durumunun her an tek bir nesnel duruma sahip olması gerektiği zorunluluğunu soruşturuyor. Belki de durumlar birden fazla ana yayılabilir biçimde var olabilir. Henüz tamamen oturtulmuş bir önerisi yok, ancak amacı, tanınabilirliğini koruyan daha derin, daha genel bir gerçeklik kavramı ortaya çıkarmak.

Hardy gibi altın favorilerin gerçekliğe dair bir kavramı kurtarmada başarılı olması durumunda, bunun Einstein’ın istediği türden bir gerçeklik olmayacak; Bell ve PBR bunu garanti altına alıyor. Ancak yine de, fizikçilerin kalbini ve zihnini kazanacak kadar sezgisel bir mantığa sahip olan, özellikle de gerçeğin ne olduğu konusunda bir ömür boyu süren labirentvari tartışmalardan yorulmuş olanların dikkatini çeken türden bir gerçeklik ortaya çıkabilir. “Gerçeğin mührünü taşımalı; insanlar onu gördüklerinde artık görememe seçeneği kalmamalı,” dedi Schmid.