Büyük Tasarım

66
keler,  yalnızca  gündelik  deneyimimize  değil,  gerçeklik  hakkın­
daki  sezgisel  kavramlarımıza  da  terstir.  Bu  kavramları  tuhaf  ve­
ya inanması  güç  bulanlar yalnız değiller; Einstein, hatta Feynman 
(onun  kuantum  kuramına  birazdan  değineceğiz)  gibi  büyük  fizik­
çiler  dahi  bu  gruba  dahildir.  Aslında  Feynman  “kimsenin  kuan­
tum  mekaniğini  anlayamadığını  rahatlıkla  söyleyebilirim”  diye 
yazmıştır.  Ancak  kuantum  fiziği  gözlemlerle  uyum  içindedir.  Hiç­
bir  sınamada  başarısızlığa  uğramamıştır  ve  bilimde  kuantum  ka­
dar çok sınanan başka bir kuram yoktur.
1940’larda  Richard  Feynman’ın,  kuantum  ve  Newton  fiziğinin 
farklılığı  hakkında  şaşırtıcı  bir  yaklaşımı  vardı.  Çift  yarık  dene­
yindeki  girişim  örüntüsünün  nasıl  oluştuğu  sorusu  ilgisini  çek­
mişti.  Anımsayalım,  iki  yarık  da  açıkken  gönderdiğimiz  molekül­
lerin  oluşturduğu  örüntü,  ilkinde  yarıklardan  yalnızca  birinin, 
İkincisinde  de  yalnızca  diğerinin  açık  olduğu  iki  deneyin  sonu­
cunda elde  edilen örüntülerin toplamı değildir. Her  iki yarık  açık­
ken  bir  dizi  açık  ve  karanlık  şeritler  elde  ederiz  ve  karanlık  şerit­
lere hiç parçacık ulaşmamıştır. Yani, sadece bir yarık açıkken ka­
ranlık şeride ulaşan parçacıklar, ikinci yarığın da açık olduğu du­
rumda  o  noktaya  ulaşmamıştır.  Sanki  parçacıklar, kaynaktan ek­
rana  yaptıkları  yolculuklarının  bir  yerinde  her  iki  yarık  hakkında 
bilgi  edinmişlerdir.  Bu  türden  bir  davranış,  gündelik  yaşamımız­
daki  şeylerin  davranışından  büyük  ölçüde  farklıdır;  örneğin,  gün­
delik  hayatta  bir  top  bir  yarıktan  geçirildiğinde  bir  yol  izler  ve  di­
ğer yarıktaki durumdan etkilenmez.
Newton  fiziğine  göre  -moleküllerle  değil  futbol  topuyla  yaptığı­
mız  deneye  göre-  her  parçacık  kaynaktan  ekrana  kadar  tek  ve  iyi 
tanımlanmış  bir  yol  izler.  Bu  resimde,  parçacığın  yolculuğu  sıra­
sında  yarıkların  çevresini  dolaşmak  için  yolundan  sapması  müm­
kün  değildir.  Ancak  kuantum  modeline  göre,  bir  parçacığın  baş­
langıç  noktasından varış noktasına kadar geçen zaman içinde be­
lirli bir konumda olduğu söylenemez. Feynman bunun, kaynaktan 
ekrana giden parçacığın izlediği bir yol 
yoktur
 şeklinde yorumlan­
maması  gerektiğini  fark  etti.  Tersine  parçacık  bu  iki  noktayı  bir­
birine  bağlayan  olası 
bütün
  yolları  kullanıyordu.  Feynman’a  göre 
kuantum fiziği ile Newton fiziği arasındaki fark buydu. Her iki ya­
rığın konumu önemlidir, çünkü parçacıklar tek ve belirli bir yol iz­
lemek yerine, her yolu izlerler ve bunu 
eşzamanlı
 olarak gerçek­
leştirirler!  Bu  bilimkurgu  gibi  geliyor,  ama  değil.  Feynman’ın  for­
müle  ettiği  matematiksel  ifade  -Feynman’ın  geçmişler  toplamı- 
bu görüşü yansıtır ve kuantum fiziğinin bütün yasalarını tekrar-

---

67
lax. Feynman’ın  kuramındaki matematik ve fiziksel görünüm, ku­
antum fiziğinin asıl formülünden farklıdır ama öngörüleri aynıdır.
Feynman’ın  düşüncesine  göre  çift  yarık  deneyinde  parçacık­
ların  izlediği  yollar  şöyledir.  Yalnızca  bir  yarıktan  veya  yalnızca 
diğer  yarıktan  geçerler;  ilk  yarıktan  geçer,  dönüp  ikinci  yarıktan 
çıkar  sonra  yine  ilk  yarıktan  geçerler;  nefis  körili  karides  yapan 
restorana  gidip,  eve  dönmeden  önce  Jüpiter’in  etrafını  birkaç  kez 
dolanırlar;  hatta  bütün  evreni  aşıp,  geri  dönerler.  Feynman’a  gö­
re  parçacık,  hangi  yarığın  açık  olduğu  konusunda  bu  şekilde  bil­
gi  alır  -eğer  bir  yarık  açıksa  parçacık  içinden  geçer.  Her  iki  yarık 
da  açıksa,  parçacığın  içinden  geçtiği  her  iki  yol  birbirine  karışa­
rak  girişim  oluşturur.  Bu  çok  delice  gelebilir,  ancak  bugün  temel 
fiziğin  amaçları  -ve  bu  kitabın  amaçları-  açısından  Feynman’ın 
formülü orijinalinden çok daha kullanışlı olduğunu kanıtlamıştır.
Feynman’ın  kuantum  gerçekliğiyle  ilgili  düşüncesi,  az  sonra 
anlatacağımız  kuramların  anlaşılması  açısından  çok  önemlidir, 
bu nedenle nasıl çalıştığına dair bir izlenim edinmek için biraz za­
man  ayırmaya  değer.  Bir  parçacığın  A  noktasından  başladığı  ve 
özgürce  hareket  ettiği  basit  bir  süreç  hayal  edelim.  Newton  mo­
delinde  bu  parçacık  düz  bir  çizgi  izler.  Belirli  bir  zaman  geçtikten 
sonra,  bu  düz  çizginin  sonunda  parçacığı  kesin  olarak  belirlen­
miş  B  noktasında  buluruz.  Feynman’ın  modelinde  bir  kuantum 
parçacığı A ile B’yi bağlayan bütün yolları dener ve her yol için
Parçacık yolları 
Feynman'ın kuantum kuramı formülasyonu, buckytopları ve elektronlar 
gibi parçacıkların ekrandaki yarıklardan geçirildiklerinde neden girişim desenleri 
oluşturduklarını açıklar.

---

68
Feynman'ın yollarını toplamak 
Tıpkı dalgaların yaptığı gibi farklı Feynman yollan da 
birbirlerini güçlendirir veya küçültür. Sarı oklar birbirlerine eklenen fazlan temsil eder, ilk çizginin 
kuyruğundan başlayıp, son okun ucunda sona eren mavi çizgi ise toplamlarını temsil eder. Alttaki 
görüntüde okların yönleri farklıdır, bu nedenle toplamları, yani mavi çizgi, çok kısadır.
adına  faz  denilen  bir  numara  alır.  Bu  faz  dalganın  pozisyonunu, 
yani  dalganın  tepe  konumunda  mı,  çukur  konumunda  mı  yoksa 
aradaki  belirli  bir  konumda  mı  olduğunu  temsil  eder.  Feynman’ın 
bu fazı hesaplamak için kullandığı matematik formülü, bütün yol­
lardan  gelen  dalgaları  topladığınızda,  A’dan  başlayan  ve  B’ye  ula­
şacak  parçacığın  “olasılık  genliğini”  elde  edeceğimizi  gösterir. 
Olasılık  genliğinin  karesi  de  B’ye  ulaşacak  parçacığın  gerçek  ola­
sılığını verir.
Feynman  toplamına  (dolayısıyla  A’dan  B’ye  gitme  olasılığına) 
katkıda  bulunan  her  bir  tekil  yolun  fazı,  sabit  uzunlukta  bir  ok 
olarak  düşünülebilir,  ama  bu  ok  herhangi  bir  yönü  göstermez,  iki 
fazı  toplamak  için,  bir  fazı  temsil  eden  oku,  diğer  fazı  temsil  eden 
okun  sonuna  yerleştirirsiniz  ve  böylece  toplamı  temsil  eden  ye­
ni  bir  ok  elde  edersiniz.  Daha  çok  faz  eklemek  için  aynı  işlemi 
sürdürürsünüz.  Fazlar  ardı  ardına  sıralandığında,  toplamı  temsil 
eden  ok  çok  uzun  olabilir.  Ancak  oklar  farklı  yönleri  gösteriyor­
sa,  birbirlerini  geçersiz  kılma  eğiliminde  olacaklarından,  oktan 
geriye  pek  bir  şey  kalmayacaktır.  Nasıl  olduğunu  yukarıdaki  re­
simde görebilirsiniz.

---