Bilim insanları maddenin, bildiğimiz anlamda gerçeği anlamak için maddenin ilk oluştuğu koşulları yaratmaya çalışıyor. Büyük Patlama’nın hemen ardından yüksek enerjili ortamı CERN’de oluşturan  bilim insanları için kurulan düzenek sadece bazı ipuçları veriyor. Oxford Üniversitesi’nden Roger Penrose’a göre gerçek bir deney için Güneş Sistemi büyüklüğünde bir parçacık hızlandırıcısı inşa etmemiz gerekli. 

Evrenin arkasındaki gerçeği, herşeyi açıklayan formülü bulmak konusunda herşeyi başlangıcı olan parçacıklar iyi bir başlangıç olarak görülüyor. Bilim insanları bu alanda Kuantum Teorisi ile İzafiyet Teorisi’nin geçişkenliğin büyük oranda yok sayıldığını ifade ediyor. 

Örneğin Kuantum Teorisinin temelinde atom ve küçük moleküllerin aynı anda iki noktada bulunması ya da maddenin süperpozisyon bulunmakta. Süperpozisyon bir kuantum gerçekliği ve varlığı sayısız deneyle kanıtlanmış bir durum. Ama yerçekiminin bu konudaki rolünün ne olduğu sorusu hak ettiği ilgiyi fazla görmemiştir. 

Bu tür sorular ve bu soruların cevapları evrenin işleyişini anlamamız konusunda bize kapıları açacak. Bilimin en büyük gizemlerinden biri olan, kuantum tuhaflığından her gün yaşadığımız gerçekliğe geçişi neyin ve nasıl sağladığı sorusu bu şekilde çözüm bulacak. Günümüzde gelinen seviyede geçmişte çözümü imkansız olan problemlerin çözümü oldukça yakın sayılabilir. 

Kuantum ve İzafiyet Teorilerinin birleştiği alanda ortaya çıkan tuhaf sorular da var. Örneğin bir atomun süperpozisyonda olduğunu ve süperpozisyonun iki noktasında atomların farklı hızlarda olduğunu düşünelim. Eğer parçacıklar farklı hızlardaysa İzafiyet Teorisine göre zaman her ikisi için farklı şekilde işleyecektir. Bu parçacıklar süperpozisyondan çıkıp tekilliğe geçtiklerinde hangi parçacığın zamanı esas alınacak? Farklı zamanlarda yaşamış iki parçacığın tekilliğe geçişi mümkün müdür? 

Daha da temel bir sorun olarak İzafiyet Teorisi bir parçacığın süperpozisyonu olmasına izin veriyor mu?

Bu noktada şunu da belirtmek gerekir ki bugüne kadar İzafiyet Teorisi ile ilgili yapılan tüm deneyler doğru sonuç verdi. Henüz İzafiyet Teorisinin açıkladığı ve öngördüğü hiçbir şeyin tersi ispatlanamadı. 

Kuantum Teorisi de açıklamaya çalıştığı ya da en azından sorduğu sorularda tutarlı. Kuantum deneylerindeki sonuçlar tuhaflıkları konusunda tutarlı oldu. 

Gerçek problem bu iki teorinin de ayrı ayrı mükemmel çalışması. Kuantum Teorisinin uzay-zaman konusunda bize söylediği hiçbir şey yok. Aynı şekilde İzafiyet Teorisi de bize atom altı dünyasındaki tuhaflıklar konusunda hiçbir şey anlatmıyor. 

İki teori arasındaki bağlantı ise bazı noktalarda oldukça açık. Örneğin atom altı parçacıklar, atom ve biraz daha büyük moleküller için süperpozisyon geçerli bir durum. Moleküller ağırlaştığı andan itibaren süperpozisyon tamamen ortadan kalkıyor. Ve süperpozisyonun geçerli olduğu durumlarda da molekül ağırlaştıkça süperpozisyon durumu daha da kısalıyor. 

Bilim insanları yerçekiminin, bizim ve diğer maddeler gibi büyük ölçekli atom koleksiyonlarının kuantum durumunda olmamasının nedeni olabileceğini ifade ediyor. 

Bu düşünceyi test etmek oldukça zor. Laboratuar ortamında yapılan deneyleri büyük objeler için uygun koşullarda yapmak henüz mümkün değil. Büyük objeleri ısı, titreşimler ve diğer etkenlerden tamamen yalıtarak sadece yarçekimi etkisinin kuantum durumlarını etkileyip etkilemediğini belirlediğimiz zaman Kuantum ve İzafiyet Teorileri arasındaki en önemli bağlardan birini kurmuş olacağız. 

Harvard Üniversitesi’nde de önümüzdeki günlerde ilginç bir deney gerçekleştirilecek. Bu deneyde bir atom süperpozisyon durumundayken farklı yerçekimi etkilerine tabii tutulacak. İzafiyet teorisine göre farklı yerçekimi etkisi farklı zaman dilimleri demek. Yerçekimi etkisi nedeniyle bizim başımız, ayaklarımıza göre tüm ömrümüz boyunca 300 nanosaniye daha hızlı yaşlanıyor. Bu bizim için oldukça küçük bir rakam. Ama bir atomu farklı yerçekimi etkilerine sahip süperpozisyona sokup sonrasında birleştirdiğiniz zaman ortaya çıkan zaman farklılığı ciddi bir sorun. Bilim insanları atom yeniden normal haline döndüğünde daha yaşlı parçacık gibi mi yoksa daha genç parçacık gibi mi davranacağını görmeyi umut ediyor. Bilim insanları bu deneyle neden ağır objelerin kuantum durumunda olmadığını anlayabileceklerini düşünüyor. 

Bu tür bir deneyi gerçekleştirmek için en büyük sorun uygun dedektörlerin yapımı. Çünkü bir atom süperpozisyon durumunda çok kısa süre kalıyor. Bu kısa sürede yerçekiminin zamana etkisinin farklılığını hesaplamak oldukça zor bir iş. 

Yine büyük objelerin kuantum durumları konusunda Viyana Üniversitesi’nde önümüzdeki günlerde 100 milyon atomlu ünitelerin çift yarık deneyi ile değerlendirmesi yapılacak. Bu deney gerçekten yerçekiminin belli bir ağırlığın üstünde kuantum etkilerini yok edip etmediğini bize gösterecek.  

Her gün algıladığımız, her an karşı karşıya olduğumuz gerçeğin idare edildiği kurallar konusundaki uyuşmazlık dünyanın gelmiş geçmiş en büyük bilim insanlarından sayılan iki isim arasında 1920li yıllarda başlamıştı. Niels Bohr’a göre sorun ya da tuhaf olan Kuantum mekaniğinde değil bizlerin klasik olarak ayarlanmış beyinlerimizdeydi. 

Einstein ise buna karşı çıkıyordu. Ona göre kuantum mekaniğindeki tuhaflıkların nedeni teorinin eksik taraflarının olmasıydı. Bu eksiklikler tamamlanınca kuantum teorisi klasik fizik kurallarına uygun hale gelecekti. 

Einstein ve Bohr arasındaki bu tartışma hiçbir net sonuca ulaşmadan onlarca sene sürdü. Bu tartışmaya yeni bir boyut katacak ilk gelişme 1964 yılında fizikçi ve matematikçi John Bell tarafından ortaya çıkarıldı. CERN laboratuarlarında çalışan Bell, Bohr ve Einstein’in neredeyse felsefi olarak nitelendirilebilecek tartışmalarını matematiksel olarak formüle etti. 

Bell ise aynı kaynaktan üretilen parçacıkların ilişkili olacağı savından hareket etti. Eğer bu tür korelasyonlar varsa bir parçacığın enerji ve hareket durumu diğer parçacığı etkiliyor olacaktı. Matematiksel olarak formüle edilen bu eşitlik deney masasına gelince kuantum evreninin en ilginç kavramlarından birini doğurdu: Dolaşık parçacıklar. 

Aynı kaynaktan çıkan ve oluşumlarında birbirlerine bağlantılı olan parçacıklar ne kadar uzak aralıklarla yerleştirilirse yerleştirilsin birinin enerji durumu diğerini etkiliyordu. Bu klasik fiziğin yerellik ilkesini yerle bir etti. Uzun yıllar yapılan araştırmalar sonucunda kuantum tuhaflığının gerçek olduğu ve farklı koşullarda var olmak için başka bir gerçeklik boyutuna ihtiyaç duymadığı da kanıtlandı. Bohr haklıydı; Kuantum tuhaflığı ortada ve gerçekti.