Ana sayfa 167. Sayı Kuantum deneyinde “zamanın oku” tersine çevrildi!

Kuantum deneyinde “zamanın oku” tersine çevrildi!

401
PAYLAŞ

Çeviren: Semih Suçağlar

Fincanda soğumuş kahveniz, kendini aniden ısıtmaz. Ancak aynı kural, kuantum sistemleri için geçerli değildir. Araştırmacıların arXiv.org’a bildirdiklerine göre, soğuk bir havanın kupayı ısıtması gibi, belli koşullar altında, sıcaklık, soğuk bir kuantum parçacığından daha sıcak bir kuantum parçacığına doğru akabilir. Bu fenomen “zamanın okunu” tersine çeviriyor gibi görünüyor; yani doğal süreçlerin ileriye doğru aktığı, terse dönmediği fikrini (SN: 7/25/15, s.15).

“Zamanın oku”nun varlığı termodinamiğin ikinci yasasından çıkar. Yasa, entropinin veya düzensizliğin zaman içinde artma eğiliminde olduğunu belirtmektedir. Bu yasa, bir camı kırmanın neden kolay, ancak tekrar bir araya getirmenin neden zor olduğunu ve ısının neden kendiliğinden sıcaktan soğuya doğru aktığını, fakat neden ters yönde akmadığını açıklar.

Bununla birlikte, Almanya’daki Erlangen-Nürnberg Üniversitesi’nde teorik fizikçi olan çalışma yazarı Eric Lutz,  “yeni çalışmanın zaman okunun mutlak bir kavram değil, göreceli bir kavram olduğunu gösterdiğini; farklı sistemlerin farklı yönleri işaret eden zaman oklarına sahip olabileceğini” söylüyor. Örneğin, araştırmacılar tarafından incelenen iki kuantum parçacığı için “ok” açıkça tersine dönmüşken, laboratuvarın geri kalanında kendi tipik yönünü işaret ediyordu.

Zamanın okunu tersine çevirmek, kuantum parçacıkları için mümkün oldu, çünkü bu parçaçıklar birbirleriyle ilişkilendirildi. Özellikleri, büyük nesneler için mümkün olmayan, ama kuantum dolanıklıktaki kadar güçlü olmasa da bu fenomene benzer şekilde ilişkilendirildi. Bu ilişkilendirilme, parçacıkların bazı bilgileri paylaştığı anlamına gelmektedir. Termodinamikte bilgi, fiziksel bir öneme sahiptir (SN: 5/28/16, s. 10).  Araştırmaya katılmayan Oxford Üniversitesi’nden fizikçi David Jennings, “İlişkilerin formunda bir düzen var,” diyor, “ısı geri dönüşümünü sağlamak için tüketilebilecek yakıta benzeyen bir düzen.”

Brezilya Santo André’de ABC Federal Üniversitesi’nden fizikçi Roberto Serra’nın yönettiği deneyciler, karbon, hidrojen ve klor atomlarından oluşan kloroform moleküllerini manipüle etti. Biliminsanları, moleküllerin sıcaklığını, bir atomun çekirdeğinin daha yüksek bir enerji durumunda bulunma olasılığını değerlendirerek, hidrojen çekirdeğinde karbon çekirdeğinden daha fazla olacak şekilde hazırladılar. İki çekirdeğin enerji durumu birbiriyle ilişkili olmadığında, ısı normalde olduğu gibi sıcak hidrojenden soğuk karbona akar. Fakat iki çekirdek, yeterince güçlü kuantum ilişkisine sahip olduğunda, ısı geriye doğru akarak sıcak çekirdeği daha sıcak ve soğuk çekirdeği daha soğuk hale getirdi.

Oxford Üniversitesi’nde bir fizikçi olan Vlatko Vedral, “Sonuçlar fizik yasalarına aykırı  değil” diye belirtiyor. Termodinamiğin standart ikinci yasası, böyle bir ilişki bulunmadığını varsayar. İkinci yasa, ilişkilendirilmeleri hesaba katmak için genelleştirildiğinde, kanun geçerliliğini korur. Isı akarken, iki çekirdek arasındaki ilişkiler, ters ısı akışına bağlı olarak entropinin azalmasını dengeleyen bir süreç olarak dağılır.

İngiltere Nottingham Üniversitesi’nden fizikçi Gerardo Adesso da, “Çok güzel bir deney,” diyor, “fakat teorik fizikçiler böyle bir etkinin oluşabileceğini önceden tahmin etmişlerdi, tamamen şaşırtıcı değil” diye de ekliyor.

Serra, biliminsanlarının küçük ölçeklerde ısı akışını kontrol edebilecek makineler gibi, kuantum parçacıklarının tuhaf termodinamiklerini kullanarak tipik makinaların yapamadığı işleri yapabilecek kuantum makineler yapmayı umduğunu söylüyor.