Kvant fizikası günümüzdə bir çoxunu maraqlandıran mövzulardan biridir. Ona görə istədim ki, bilməyənlər, araşdırmaq istəyənlər üçün maraqlı bir yazı yazım.
Kvant nəzəriyyəsi fizikanın ən böyük ziddiyyətlərindəndir. Bu ziddiyyət 1905-ci ildə Albert Einstein-in işığın kvantalara, yəni enerji porsiyalarına sahib olduğu iddiasını ortaya atdığında yarandı. Bunlara foton adını verdilər. Amma fotonlarda bir qəribəlik müşahidə olunurdu. Onlar nə dalğa idi, nə də zərrəcik. Hər ikisindən xüsusiyyətlər var idi. Belə deyək, dalğa ilə zərrəciyin arasında bir şey idilər. Daha sonra Maks Plank fotonun həm zərrə, həm də dalğa olduğunu söylədi. Bu fikir də enerji haqqında həmin dövr üçün olan məlumatları alt-üst etdi.
Artıq maddənin cansız olduğuna inanılmırdı. Daha sonra yenə də mötəşəm bir kəşfə imza atıldı – atom altı zərrəciklərin(kvarkların) dalğa xüsusiyyəti göstərdikləri məlum oldu.
Sonra alimlər bir yerə toplanaraq bütün bunları bir şərh altında birləşdirdilər.
Asan dildə desək, məsələn, siz hər hansı bir obyektə baxırsınız, götürək stəkanı. Ona baxdığınızda o özünü zərrəcik kimi aparır. Siz yəni canlı birinin baxışı olmadıqda isə o öz dalğa xüsusiyyətini ortaya qoyur. Bunu təsəvvür etmək çətindir. Çünki, bizə uşaqlıqdan bir şey varsa deməli onun var olduğu təlqin edilib. Yəni biz ona baxmadıqda onun orda olmamaq ehtimalını düşünməkdə çətinlik çəkirik.
Amit Goswami-nin bunlar haqqında belə demişdi: “Bunu soruşduğumuzu fərz edək: Yuxarıya baxmadığımızda da Ay hələ yerindədirmi? Ay, nəticədə kvant obyekti olduğu üçün (tamamilə kvant obyektlərindən meydana gəldiyi üçün), fizikaçı David Mermin’in də ifadə etdiyi kimi buna xeyr deməliyik. Bəlkə də ən əhəmiyyətli və uşaqlığımızda mənimsədiyimiz ən hiyləgər zənn, zahirdə (outside) var olan obyektlərin maddi dünyasının, müşahidə edənlərin meydana gətirdiyi obyektlərdən müstəqil olduğudur. Bu zənnin lehində dolaylı dəlillər var. Məsələn, biz Aya baxdığımızda onun klassik olaraq hesablanmış orbitində olduğu (bizim gözlədiyimiz) yerdə tapırıq. Təbii olaraq, biz ona baxmasaq belə zaman-məkan anlayışı içində Ayın mütləq orada olduğunu zehinimizdə hazırlayarıq. Kvant fizikası isə buna xeyr deyir. Biz Aya baxmadığımızda hər nə qədər çox kiçik miqdarlarda da olsa Ayın mümkün dalğaları yayılır. Biz ona baxdığımızda, dalğa dərhal sönür və dalğa artıq zaman məkan anlayışı içində olmaz. İdealist bir metafizik fərziyyəni ifadə etmək daha aydın olacaq: Əgər ona (yəni Aya) baxan şüurlu bir adam yoxdursa, zaman məkan anlayışı içində heç bir obyekt yoxdur.”
Bu izah ən asan, başa düşülən dildə yazılanlardan biridir.
Bu kəşf, yəni Kvant fizikası ənənəvi Nyuton fizikasından mütləq maddə anlayışını aradan qaldırmışdır. Son zamanlarda çox toxunduğum mövzulardan birinə qısa bir xatırlatma etmək istəyirəm. Nyutonun zamanında ən yaxşı və məntiqli izah onunku idi. Daha sonra Albert Einstein gəldi və ondan daha məntiqli bir izah gətirdi ətrafda olan hadisələrə. Təxmin edin sonrakı kimdir. Stiven Hokinq. O isə adətkar olduğumuz bəzi anlayışların səhv olduğunu sübut etdi. Düşünürəm, artıq bir neçə yazımda haqqında yazmağımla onu haqqsız yerə tənqid edənləri başa sala bilmişəm.
Başa düşmədiyiniz yerlər var? Narahat olmayın. Məşhur fizik Richard Feynman da sizinlə eyni fikirdədir: “Mən inamla deyə bilərəm; heç kim kvant mexanikasını anlamayıb.”
Biraz da izahla haradasa başadüşülən etməyə çalışacam məsələni. İlk olaraq ən başdan başlayaq.
Enerji səviyyələri.
Hər hansı bir atomdakı elektron həmin atomda olan enerji səviyyələrindən birində yer alır. Amma kvant fizikası ilə işlər biraz dəyişir hər hansı bir elektrona biraz enerji verin anidən öz səviyyəsini dəyişəcək. Buna kvant sıçraması deyirlər.
Kvant və klassik mexanizm arasında olan fərq nədir?
Mikroskopik dünyada adətkar olduğumuz klassik mexanizm işləmir. Orada kvant mexanizmi hakimdir.
Misal çəkərək daha yaxşı qavramanıza kömək etmək istəyirəm. Məsələn futbol topunu asfalt üzərində başqa birinə ötürürsünüz. Bu zaman top normal şəkildə diyirlənib gedir. Amma onun daxilində olan hər bir atom kvant qaydalarına tabedir. Hər hansısa bir atom kefi necə istəyirsə itə, yox ola bilər. Top ilə onun daxilində olan atom arasında olan böyüklük fərqini düşünün. Bu fərq arasında da bir bağlılıq var. Onların kəsişmə nöqtəsi – buna qarşılıqlıq qanunu deyilir.
Heisenberg bilinməzlik qanunu
O yox digəri. Alim olan.
Hə bu ayrı məsələ.
Kvant fizikasında bəzi şeylər hələ də məlum deyil. Məsələn bir atomun olduğu və getdiyi yeri eyni anda bilə bilməzsiniz. Bayaq demişdim siz ona baxdıqda özünü fərqli aparır deyə. Baxın əsas məsələ də budur. Elə bir şey etmək lazımdır ki, baxmaq, gözləmləmək işin içərisində olsun. Amma təəssüf ki, bu hələki mümkünsüzdür. Çünki ona ən nazik vasitə ilə belə təsir etdikdə istiqamətini dəyişir. Onun harada olduğunu bilərsiniz amma haraya getdiyini yox. Bunun səbəbi sadəcə olaraq onun özünü belə aparması deyil. Bu təbiətə xas bir şeydir. Elektron bir hissəcik deyil, amma onun ləkəsi bütün fəzaya yayılır.
Superpozisiya.
Eyni anda müxtəlif ehtimalların baş verməsi mümkündür. Bunu açıqlamaq üçün Schrödinger-in pişiyi adlandırılan bir nümunədən istifadə olunur.
Bir qutunun içərisində bir butulka, siyanur(“CN-” bir karbonun üç azot atomu ilə birləşməsi(zəhərli qaz)), onun üzərində ipdən asılmış bir çəkic və bir pişik düşünün. Hər hansı bir təsadüfi halda çəkicin ipi qırılacaq(məsələn uran atomunun şüalandıqda). Atomun şüalanması kvant qaydalarına tabedir. Buna görə iki seçim ola bilər: şüalanmış və şüalanmamış.
Kvant qaydasına görə onları ölçənə qədər bu iki seçim də eyni dərəcədə keçərlidir. Axı demişdik hər ikisi eyni anda ola bilər. Elə olur da. Yəni qutunun içinə baxana qədər ip qırılıb içi siyanurla dolu olan butulkanı qırıb pişiyi öldürədə bilər, bütün bunlar baş verməyib pişiyi sağ salamat saxlaya da bilər. Qutunu açana qədər o həm ölü, həm də diri olacaq.
Cüt yarıq təcrübəsi.
Yuxarıda sadalananların bir çoxunun müşahidə edildiyi bir təcrübədir. Baxsanız daha məsləhətdir.
Kvant haqqında öyrəndik lap yaxşı. Bəs onların tətbiq sahəsi nədir?
Müasir dövrümüzdə artıq istifadədə kvant kompüterlər var. Bu kompüterlər kvant fizikasına əsasən hesablama aparan bir sistemlə işləyir.
Normal kompüterlərdə yaddaş bitlərdən ibarətdir. Bu kompüterlər 1 və ya 0 dəyərini alırlar. Kvant kompüterlərdə isə qubit var. Bunlar 1, 0 və ya ikisinin arası ola bilərlər.
Bəs kvant kompüterlərdən necə istifadə etmək mümkündür? IBM-in açdığı servisdə siz kvant haqqında bəzi informasiyaları aldıqdan sonra imtahan verirsiniz və daha sonra istifadə hüququnu əldə etmək mümkündür. Bu anda siz “quantum composer” yəni “kvant bəstəkarı” olursunuz. Çünki, alqoritmləri bir not kağızına bənzər yerə düzürsünüz.
Siz bunları edərkən bütün proseslər bir kvant kompüterdə gedir. O bir soyuducuya bənzər bir şeyin içərisində saxlanılır. Belə ki, onun içi xarici kosmosdan daha soyuqdur.
Bu kompüterlər daha sürətlidir, ya da daha yavaşdır kimi bir fikir səsləndirmək olmaz. Səbəbi yəqin ki, özünüz də anlamısınız. Kvant qanunlarına görə heç nə mütləq ola bilməz axı.
Bu mövzu haqqında videolarına böyük həvəs, maraq, coşğu ilə baxdığım, araşdırmada mükəmməl bacarığı olan Barış Özcanın videosuna da baxa bilərsiniz
Əgər bu kompüterlərdən istifadə etmək istəsəniz aşağıdakı linkə daxil ola bilərsiniz.
https://quantumexperience.ng.bluemix.net/qx/experience
Ümid edirəm ki, bir çoxlarının suallarına aydınlıq gətirmiş olaram. Hər hansı bir fikir bölüşmək istəsəniz şərh hissəsinə yazmaqdan çəkinməyin. Elm və texnologiya kateqoriyasından bugünlük bu qədər. Növbəti yazılarda görüşənədək.
Elçin Quliyev 