Université libre de Bruxelles’den teorik fizikçiler kuantum teorisinin (zamana göre) tamamen simetrik bir formülasyonunu geliştirdi. Bu formülasyon, asimetri ve geleceği değil sadece geçmişi hatırlayabildiğimiz gerçeği arasında kesin bir bağ kuruyor.
Klasik mekanik yasaları, zamanın yönünden bağımsız bir şekilde işlerken, kuantum mekaniği için aynı kuralın geçerliliği bilim dünyasında bir tartışma konusudur. İzole kuantum sistemlerinde hüküm süren yasalar zamana göre simetrik olduğu halde; kuantum mekaniğindeki “ölçümlerin sistemin durumunu değiştirmesi” olgusu, yalnızca zamanda ileri doğru gidilirken çalışan yasalara dayanıyor. Fakat bu etkinin yorumlanmasında çeşitli farklılıklar var.
Bugün geldiğimiz noktada Fransız üniversitesi Université libre de Bruxelles’den teorik fizikçiler kuantum teorisinin (zamana göre) tamamen simetrik bir formülasyonunu geliştirdi. Bu formülasyon asimetri ve dolayısıyla geleceği değil sadece geçmişi bilebileceğimiz gerçeği –Stephen Hawking bu olaya “psikolojik” zaman oku ismini veriyor– arasında kesin bir bağ kuruyor. Ognyan Oreshkov ve Nicolas Cerf tarafından elde edilen bulgular Nature Physics dergisinde yayımlandı.
Çalışma, özgür seçim ve nedensellik kavramları için yeni bir kavrayış biçimi sunuyor ve nedenselliğin fiziğin temel prensibi olarak düşünülmesine gerek olmadığını savunuyor. Şu anda yaptığımız seçimlerin geçmişi değil sadece geleceği etkileyebileceği fikri, standart kuantum teorisinde nedensellik yasası olarak kendini gösterir.
Makalenin yazarları bu yasayı anlamak için “seçim” kavramının kuantum mekaniğindeki karşılığını inceledi. Örneğin, biz deneycinin elindeki bir sistem üzerinde hangi ölçümü yapacağını seçebileceğini, fakat ölçüm sonucunu seçemeyeceğini düşünürüz. Buna paralel olarak nedensellik ilkesine göre, yapılacak ölçümün seçimi, çıktısı ile ancak gelecekte ilintili olabilir; oysa ki ölçümün çıktısı hem geçmişteki hem de gelecekteki ölçümlerin çıktıları ile ilintili olabilir.
Bu perspektiften bakıldığında, nedensellik ilkesi farklı zamanlarda farklı değişkenlerle ilgili ulaşılabilen bilginin üzerinde sınırlayıcı bir olgu olarak anlaşılabilir. Bu sınırlama zamana göre simetrik değildir, çünkü hem yapılacak ölçümün seçimi hem de ölçümün çıktısı deney sonrasında bilinebilir. Çalışmaya göre bu, kuantum teorisinin standart formülasyonunda üstü kapalı olarak bulunan asimetrinin esasıdır.
Çalışmanın başyazarı Oreshkov bu konuda “Kuantum teorisi ancak geçmişi bilebileceğimiz ve gelecekle ilgili öngörülerle ilgilendiğimiz gerçeğini yansıtan asimetrik kavramlara dayanarak formüle edildi. Fakat olasılık kavramı zamandan bağımsızdır ve bir fizikçinin perspektifinden bakıldığında, kuantum teorisini temelde simetrik olan terimlerle formüle etmek akla yatkın” diyor. Yazarlar sadece geçmişteki değil gelecekteki değişkenleri de temel alacak şekilde ifade edilen yeni bir ölçüm kavramının benimsenmesini öneriyor. Çalışmanın yazarlarından ve Kuantum Bilgi ve İletişim Merkezi’nin direktörü olan Nicolas Cerf “Önerdiğimiz yaklaşımda, ölçümler deneyi gerçekleştirenlerin ‘özgür seçimleri’ olarak değerlendirilmez, basitçe uzay zamanın farklı bölgelerindeki olası olaylarla ilgili bilgiyi betimler” diyor.
Bu yaklaşımın izlediği kuantum teorisinin zamana göre simetrik formülasyonunda, hem nedensellik ilkesi ve hem de psikolojik zaman okunun fizikçilerin sınır koşulları -teorinin öngörülerine dayanan fakat değerleri kural gereği rasgele olan parametreler- dediği şeyden doğduğu gösteriliyor. Böylelikle örneğin, yeni formülasyona göre, evrenin bazı bölümlerinde nedensellik ilkesinin ihlal edilmesi mümkün.
Zamana göre simetrik formülasyonun diğer bir sonucu Wigner’in fiziksel simetrilerin matematiksel gösterimlerini karakterize ettiği temel kuramına bir eklenti niteliğinde. Wigner’in kuramı aynı zamanda temel parçacıkların varlığı gibi birçok olayın anlaşılmasında merkezi bir konuma sahip. Çalışma yeni formülasyon içerisinde simetrilerin standart formülasyonun izin vermediği yollarla ifade edilebileceğini gösteriyor. Spekülatif olasılıklardan biri, bu tarz simetrilerin bir kuantum kütleçekim teorisiyle ilişkili olabileceği yönünde.
Oreshkov bu konuda “Eğer ki zamana göre simetrinin fiziğin temel yasalarının bir özelliği olması gerektiği görüşündeysek, yaptığımız çalışma, standart kuantum teorisinin mümkün gördüğünün ötesinde olayların var olabileceği olasılığını da düşünmemiz gerektiğini ortaya koyuyor. Bu tür olayların varlığı ve onları nerede aramamız gerektiği ise büyük bir soru işareti” diyor.
