-
- Katılım
- 22 Mart 2025
-
- Mesajlar
- 129
-
- Tepkime puanı
- 9
-
- Puan
- 18
Bir bardağın yere düşüp kırıldığı bir filmi geriye sarınca kimse izlediğinin gerçek olduğuna inanmaz: cam parçaları kendiliğinden toplanıp masaya sıçramaz. Oysa fiziğin temel denklemlerinin büyük bölümü bu iki film arasında bir tercih yapmaz. Zamanın yönü sorusu tam da bu gerilimden doğar. Zamanın yönünü tersine çevirmekten söz ettiğimizde aslında üç ayrı şeyi soruyor olabiliriz: Doğa yasaları geçmişi gelecekten ayırıyor mu? Gündelik süreçlerin tek yönlü görünmesinin kaynağı ne? Bir sistemi gerçekten önceki durumuna döndürmek mümkün mü? Bu yazı üç soruyu ayrı ayrı ele alıyor ve sonunda ortak bir yanıt arıyor.
Yasalar geçmişle geleceği ayırt ediyor mu?
Fizikte zaman tersinmesi simetrisi, bir sürecin geriye oynatılmış hâlinin de aynı yasalara uyması demektir. Klasik mekaniğin hareket denklemleri bu anlamda simetriktir. Kuantum mekaniğinde de yalıtılmış bir sistemin düzenli (üniter) evrimini yöneten denklem, yorum tartışmaları bir kenara bırakılırsa, zaman tersinmesine göre değişmez kabul edilir (Callender, 2001). Başka bir deyişle yasalar kırılan bardağı da kendiliğinden birleşen bardağı da yasaklamaz.
Kuantumda bu tersinmenin bir inceliği vardır. Bir dalga fonksiyonunu geri sarmak için hızları ters çevirmek yetmez; dalganın fazlarının da tersine çevrilmesi, teknik adıyla karmaşık eşleniğinin alınması gerekir. Lesovik ve arkadaşları (2019), herhangi bir dalga fonksiyonunu bu biçimde ters çevirecek evrensel bir işlemin doğada kendiliğinden ortaya çıkmadığını vurgular. Bu ayrıntı, aşağıda anlatılacak deneylerin neden özel bir düzenek gerektirdiğini anlamak için önemlidir.
Küçük ama gerçek bir istisna
Simetri her yerde kusursuz değildir. Zayıf çekirdek kuvvetinin rol oynadığı bazı parçacık bozunumlarında zaman tersinmesinin bozulduğuna dair dolaylı işaretler, 1964'te keşfedilen CP ihlalinden beri biliniyordu (Physics World, 2012). Doğrudan gözlem ise 2012'de SLAC'taki BaBar deneyinden geldi. Araştırmacılar yaklaşık 468 milyon B mezonu çiftini inceleyerek, birbirinin zaman tersi olan geçişlerin farklı olasılıklarla gerçekleştiğini gösterdi (Lees vd., 2012).
Bu sonuç önemlidir ama kapsamı dardır. İhlal belirli mezon bozunumlarında ölçülmüştür; yük, ayna ve zaman dönüşümlerinin birlikte uygulandığı CPT simetrisi ise bilinen bütün fizik yasalarının kesin simetrisi olarak kabul edilir (Lesovik vd., 2019). Bu ölçümden, kırılan bardağın neden birleşmediğine dair bir açıklama çıkmaz; gündelik zaman okunun kaynağını başka yerde aramak gerekir.
Ok nereden geliyor: entropi ve başlangıç koşulu
Gündelik tek yönlülüğün adı termodinamiğin ikinci yasasıdır: Yalıtılmış bir sistemin entropisi kendiliğinden azalmaz. Sıcak bir demir çubuk soğuk olana ısı verir; tersi kendiliğinden olmaz. Ludwig Boltzmann bu yasayı atomların hareketiyle açıklamaya çalışırken güçlü bir fikre ulaştı: Aynı makroskobik görünüme, yani aynı sıcaklık ve basınca karşılık gelen mikroskobik düzenlemeler sayılabilir ve dengeye karşılık gelen düzenlemeler, dengesiz olanlardan muazzam ölçüde fazladır. Bu yüzden dengesiz bir sistemin dengeye doğru ilerlemesi neredeyse kaçınılmazdır (Callender, 2001).
Ancak Boltzmann'ın Loschmidt ve Zermelo gibi çağdaşlarıyla tartışmalarında öne çıkan bir sorun burada belirir. Yasalar zamanda simetrik olduğuna göre aynı olasılık hesabı geriye doğru da işler: Bugün dengede olmayan bir sistemin geçmişte daha yüksek entropili bir durumdan gelmiş olması da aynı ölçüde olası görünür. Oysa gözlediğimiz bunun tam tersidir. Callender'ın (2001) özetlediği gibi, bu çıkmazdan iki yolla kurtulunabilir: ya zamana göre simetrik olmayan yeni yasalar ya da asimetrik bir başlangıç koşulu.
Yaygın tercih ikincisidir. Evrenin çok düşük entropili bir durumda başladığını varsayan bu öneriye David Albert geçmiş hipotezi (past hypothesis) adını vermiştir. Bu varsayım altında entropinin geleceğe doğru artması doğal hâle gelir, çünkü başlangıç noktası olağanüstü düzenlidir. Hipotezi yeterince açıklayıcı bulmayanlar da vardır: Evrenin neden böyle özel bir başlangıca sahip olduğu sorusu yanıtsız kalır (Callender, 2001).
Laboratuvarda geri sarmak
Tersinmezlik bir olasılık ve karmaşıklık meselesiyse, küçük ve iyi denetlenen sistemlerde süreçleri geri sarmak mümkün olmalıdır. Son yetmiş yılın birçok deneyi tam olarak bunu sınar.
Spin yankısı: dağılan düzeni geri toplamak
Erken ve öğretici bir örnek, Erwin Hahn'ın 1950'de tanımladığı spin yankısıdır. Manyetik alanda dönen çekirdek spinleri, bulundukları ortamdaki küçük alan farkları yüzünden zamanla birbirinden fazca kayar ve toplam sinyal söner. Uygun zamanlanmış radyo frekansı darbeleri bu kaymayı tersine çevirerek spinleri yeniden aynı fazda toplar; sinyal bir yankı olarak geri gelir (Hahn, 1950). Kaybolmuş gibi görünen düzen aslında yok olmamış, yalnızca dağılmıştır; dağılmanın izi sistemde kaldıkça geri toplanabilir.
Kuantum bilgisayarda geri sarma
Lesovik ve arkadaşları (2019), IBM'in herkese açık kuantum bilgisayarında bir elektronun iki düzeyli bir safsızlıktan saçılmasını taklit eden bir algoritma çalıştırdı. Deney üç adımdan oluşuyordu: Sistem önce ileri doğru evrildi, ardından özel tasarlanmış bir devre durumun karmaşık eşleniğini aldı, son olarak aynı ileri evrim yeniden uygulandı. İdeal koşullarda bu dizi sistemi başlangıç durumuna döndürmeliydi. İki kübitlik sürümde başlangıç durumu ölçümlerin yaklaşık yüzde 85'inde geri elde edildi; üç kübitte bu oran yüzde 49'a düştü. Yazarlar düşüşü kübitlerin tutarlılık sürelerinin kısalığına, kapı ve okuma hatalarına bağlar.
Makalenin belki daha çarpıcı kısmı, aynı şeyin doğada kendiliğinden olma ihtimaline dair kaba hesaptır. Yazarların tahminine göre, tek bir serbest elektronun yayılan dalga paketini rastgele bir elektromanyetik dalgalanmanın geri çevirebilmesi o kadar özel koşullar ister ki, evrenin yaşı boyunca beklense bile ancak saniyenin on milyarda birinden kısa bir yayılmanın geri alınması beklenebilir. Vardıkları sonuç, tersinmenin sistemi dışarıdan yöneten bir üst sistem gerektirdiği ve böyle bir yapının doğada genellikle kendiliğinden oluşmadığıdır.
Burada kavramsal bir ayrımı korumak gerekir. Kuantum bilgisayar, bilinen bir evrimin tersini programlanmış bir devreyle uyguladı; ortada geriye akan bir zaman değil, bir durumun özenle geri inşa edilmesi vardı. Deneyden sonra çıkan “zaman geri döndürüldü” türünden haber başlıkları bu ayrımı çoğu zaman gölgede bıraktı.
Bilinmeyen bir süreci geri sarmak
Lesovik'in yöntemi, geri alınacak evrimin bilinmesini gerektiriyordu. Viyana'daki bir ekip daha iddialı bir soruyu sınadı: Ne olduğu bilinmeyen bir değişimi geri almak mümkün mü? Schiansky ve arkadaşları (2023), Miguel Navascués'in grubunun geliştirdiği bir geri sarma protokolünü tek fotonların kutuplanma durumu üzerinde uyguladı. Protokol, sisteme uygulanan dönüşümün ne olduğunu bilmeden çalışıyor ve başarı olasılığı istenildiği kadar yükseltilebiliyor; deneyde başlangıç durumu ortalama yüzde 95'in üzerinde bir doğrulukla geri elde edildi. Yazarlar bunun kuantum geri sarmayı pratik açıdan anlamlı bir düzeye taşıdığını belirtir. Sonuç şimdilik iki düzeyli sistemlerle, yani tek kübitlerle sınırlıdır.
Soğuktan sıcağa akan ısı
Micadei ve arkadaşları (2019) termodinamik oku daha doğrudan sınadı. Nükleer manyetik rezonans düzeneğinde, farklı etkin sıcaklıklara hazırlanmış iki spin arasındaki enerji akışını incelediler. Spinler başlangıçta birbirinden bağımsızken ısı beklendiği gibi sıcaktan soğuğa aktı. Başlangıçta aralarında kuantum korelasyonu bulunduğunda ise enerji kendiliğinden soğuk spinden sıcak olana geçti. Yazarlar bunu korelasyonlar ile entropi arasındaki bir takasla açıklar: Ters akışın “yakıtı”, önceden hazırlanmış korelasyonlardır. Ekip sonucun ikinci yasayı çiğnemediğini, yasanın başlangıçta korelasyon bulunmadığını varsayan alışıldık yerel biçiminin bu durumu kapsamadığını vurgular.
Küçük sistemlerde entropi dalgalanmaları
Wang ve arkadaşları (2002), optik tuzakta tutulan mikroskobik bir parçacığın hareketini izleyerek dalgalanma teoremi olarak bilinen bir öngörüyü sınadı: Küçük sistemlerde, kısa zaman aralıklarında entropinin üretilmek yerine tüketildiği yörüngeler ölçülebilir sıklıkta görülür. Deney bu öngörüyü doğruladı. Sonucun nasıl adlandırılacağı ise tartışmalı oldu. Eleştirmenler, ikinci yasanın ortalama entropi üretimiyle ilgili olduğunu ve bu ortalamanın yine pozitif kaldığını hatırlatarak “ihlal” sözcüğünün yanıltıcı olduğunu savundu (Nieuwenhuizen vd., 2002). İki taraf da aynı veriye bakar; ayrılık, ikinci yasanın tek tek yörüngeler için mi yoksa ortalamalar için mi konuştuğundadır.
Deneylerin ortak paydası
Birbirinden farklı görünen bu çalışmalar, geri sarmanın hangi koşullarda mümkün olduğunu birlikte gösterir:
Bu koşullar karşılandığında yerel bir süreç geri alınabilir. Ancak aygıtlar, çevre ve deneyi kuran insanlar hesaba katıldığında, büyük ölçekte entropi artışının tersine döndüğüne dair bir bulgu yoktur. Bu yargı deneylerin doğrudan ölçtüğü bir şey değil, termodinamiğin genel çerçevesine dayanan bir yorumdur.
Sonuç: Zaman değil, durum geri dönüyor
Başlıktaki soruya verilebilecek en dürüst yanıt şudur: Temel yasalar düzeyinde zamanın belirgin bir yönü neredeyse yoktur; zayıf etkileşimdeki küçük ihlal dışında denklemler geçmişle geleceği ayırmaz. Gündelik tek yönlülük, yasalardan çok evrenin olağanüstü düşük entropili bir başlangıçtan gelmesiyle ve büyük sistemlerdeki olasılık dengesizliğiyle açıklanır. Bu yüzden zaman okunu bir yasak olarak değil, ezici bir olasılık olarak düşünmek daha isabetlidir.
Laboratuvarlardaki geri sarma deneyleri bu tabloyla çelişmez, aksine onu destekler. Küçük, yalıtılmış ve iyi tanınan sistemlerde bir durumu önceki hâline döndürmek mümkündür. Ancak geri dönen zamanın kendisi değil, sistemin durumudur; bunu sağlayan da dışarıdan uygulanan bilgi ve denetimdir. Yanıt bekleyen asıl soru belki başka bir yerdedir: Evren neden bu kadar düzenli bir başlangıçla yola çıktı? Zamanın yönüne dair gizemin kökü, geri sarma deneylerinden çok o ilk andadır.
Kaynakça
Zaman oku, entropi ve ikinci yasa
Callender, C. (2001). Thermodynamic Asymmetry in Time. Stanford Encyclopedia of Philosophy, Summer 2002 arşiv sürümü. SEP arşiv sayfası
Nieuwenhuizen, T. M. vd. (2002). Comment on “Experimental violations of the second law of thermodynamics for small systems and short timescales”. arXiv, cond-mat/0207587. arXiv sayfası
Wang, G. M., Sevick, E. M., Mittag, E., Searles, D. J. ve Evans, D. J. (2002). Experimental demonstration of violations of the second law of thermodynamics for small systems and short time scales. Physical Review Letters, 89(5), 050601. ANU depo kaydı
Zaman tersinmesi simetrisi ve parçacık fiziği
Lees, J. P. vd. (BaBar Collaboration). (2012). Observation of Time-Reversal Violation in the B0 Meson System. Physical Review Letters, 109(21), 211801. DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.211801
Physics World. (2012). BaBar makes first direct measurement of time-reversal violation. Physics World, 21 Kasım 2012. Physics World haberi
Tersine çevirme deneyleri
Hahn, E. L. (1950). Spin Echoes. Physical Review, 80(4), 580–594. DOI: 10.1103/PhysRev.80.580
Lesovik, G. B., Sadovskyy, I. A., Suslov, M. V., Lebedev, A. V. ve Vinokur, V. M. (2019). Arrow of time and its reversal on the IBM quantum computer. Scientific Reports, 9(1), 4396. DOI: 10.1038/s41598-019-40765-6 Ön baskı: arXiv:1712.10057
Micadei, K., Peterson, J. P. S., Souza, A. M., Sarthour, R. S., Oliveira, I. S., Landi, G. T., Batalhão, T. B., Serra, R. M. ve Lutz, E. (2019). Reversing the direction of heat flow using quantum correlations. Nature Communications, 10, 2456. DOI: 10.1038/s41467-019-10333-7
Schiansky, P., Strömberg, T., Trillo, D., Saggio, V., Dive, B., Navascués, M. ve Walther, P. (2023). Demonstration of universal time-reversal for qubit processes. Optica, 10(2), 200–205. DOI: 10.1364/OPTICA.469109
Yasalar geçmişle geleceği ayırt ediyor mu?
Fizikte zaman tersinmesi simetrisi, bir sürecin geriye oynatılmış hâlinin de aynı yasalara uyması demektir. Klasik mekaniğin hareket denklemleri bu anlamda simetriktir. Kuantum mekaniğinde de yalıtılmış bir sistemin düzenli (üniter) evrimini yöneten denklem, yorum tartışmaları bir kenara bırakılırsa, zaman tersinmesine göre değişmez kabul edilir (Callender, 2001). Başka bir deyişle yasalar kırılan bardağı da kendiliğinden birleşen bardağı da yasaklamaz.
Kuantumda bu tersinmenin bir inceliği vardır. Bir dalga fonksiyonunu geri sarmak için hızları ters çevirmek yetmez; dalganın fazlarının da tersine çevrilmesi, teknik adıyla karmaşık eşleniğinin alınması gerekir. Lesovik ve arkadaşları (2019), herhangi bir dalga fonksiyonunu bu biçimde ters çevirecek evrensel bir işlemin doğada kendiliğinden ortaya çıkmadığını vurgular. Bu ayrıntı, aşağıda anlatılacak deneylerin neden özel bir düzenek gerektirdiğini anlamak için önemlidir.
Küçük ama gerçek bir istisna
Simetri her yerde kusursuz değildir. Zayıf çekirdek kuvvetinin rol oynadığı bazı parçacık bozunumlarında zaman tersinmesinin bozulduğuna dair dolaylı işaretler, 1964'te keşfedilen CP ihlalinden beri biliniyordu (Physics World, 2012). Doğrudan gözlem ise 2012'de SLAC'taki BaBar deneyinden geldi. Araştırmacılar yaklaşık 468 milyon B mezonu çiftini inceleyerek, birbirinin zaman tersi olan geçişlerin farklı olasılıklarla gerçekleştiğini gösterdi (Lees vd., 2012).
Bu sonuç önemlidir ama kapsamı dardır. İhlal belirli mezon bozunumlarında ölçülmüştür; yük, ayna ve zaman dönüşümlerinin birlikte uygulandığı CPT simetrisi ise bilinen bütün fizik yasalarının kesin simetrisi olarak kabul edilir (Lesovik vd., 2019). Bu ölçümden, kırılan bardağın neden birleşmediğine dair bir açıklama çıkmaz; gündelik zaman okunun kaynağını başka yerde aramak gerekir.
Ok nereden geliyor: entropi ve başlangıç koşulu
Gündelik tek yönlülüğün adı termodinamiğin ikinci yasasıdır: Yalıtılmış bir sistemin entropisi kendiliğinden azalmaz. Sıcak bir demir çubuk soğuk olana ısı verir; tersi kendiliğinden olmaz. Ludwig Boltzmann bu yasayı atomların hareketiyle açıklamaya çalışırken güçlü bir fikre ulaştı: Aynı makroskobik görünüme, yani aynı sıcaklık ve basınca karşılık gelen mikroskobik düzenlemeler sayılabilir ve dengeye karşılık gelen düzenlemeler, dengesiz olanlardan muazzam ölçüde fazladır. Bu yüzden dengesiz bir sistemin dengeye doğru ilerlemesi neredeyse kaçınılmazdır (Callender, 2001).
Ancak Boltzmann'ın Loschmidt ve Zermelo gibi çağdaşlarıyla tartışmalarında öne çıkan bir sorun burada belirir. Yasalar zamanda simetrik olduğuna göre aynı olasılık hesabı geriye doğru da işler: Bugün dengede olmayan bir sistemin geçmişte daha yüksek entropili bir durumdan gelmiş olması da aynı ölçüde olası görünür. Oysa gözlediğimiz bunun tam tersidir. Callender'ın (2001) özetlediği gibi, bu çıkmazdan iki yolla kurtulunabilir: ya zamana göre simetrik olmayan yeni yasalar ya da asimetrik bir başlangıç koşulu.
Yaygın tercih ikincisidir. Evrenin çok düşük entropili bir durumda başladığını varsayan bu öneriye David Albert geçmiş hipotezi (past hypothesis) adını vermiştir. Bu varsayım altında entropinin geleceğe doğru artması doğal hâle gelir, çünkü başlangıç noktası olağanüstü düzenlidir. Hipotezi yeterince açıklayıcı bulmayanlar da vardır: Evrenin neden böyle özel bir başlangıca sahip olduğu sorusu yanıtsız kalır (Callender, 2001).
Laboratuvarda geri sarmak
Tersinmezlik bir olasılık ve karmaşıklık meselesiyse, küçük ve iyi denetlenen sistemlerde süreçleri geri sarmak mümkün olmalıdır. Son yetmiş yılın birçok deneyi tam olarak bunu sınar.
Spin yankısı: dağılan düzeni geri toplamak
Erken ve öğretici bir örnek, Erwin Hahn'ın 1950'de tanımladığı spin yankısıdır. Manyetik alanda dönen çekirdek spinleri, bulundukları ortamdaki küçük alan farkları yüzünden zamanla birbirinden fazca kayar ve toplam sinyal söner. Uygun zamanlanmış radyo frekansı darbeleri bu kaymayı tersine çevirerek spinleri yeniden aynı fazda toplar; sinyal bir yankı olarak geri gelir (Hahn, 1950). Kaybolmuş gibi görünen düzen aslında yok olmamış, yalnızca dağılmıştır; dağılmanın izi sistemde kaldıkça geri toplanabilir.
Kuantum bilgisayarda geri sarma
Lesovik ve arkadaşları (2019), IBM'in herkese açık kuantum bilgisayarında bir elektronun iki düzeyli bir safsızlıktan saçılmasını taklit eden bir algoritma çalıştırdı. Deney üç adımdan oluşuyordu: Sistem önce ileri doğru evrildi, ardından özel tasarlanmış bir devre durumun karmaşık eşleniğini aldı, son olarak aynı ileri evrim yeniden uygulandı. İdeal koşullarda bu dizi sistemi başlangıç durumuna döndürmeliydi. İki kübitlik sürümde başlangıç durumu ölçümlerin yaklaşık yüzde 85'inde geri elde edildi; üç kübitte bu oran yüzde 49'a düştü. Yazarlar düşüşü kübitlerin tutarlılık sürelerinin kısalığına, kapı ve okuma hatalarına bağlar.
Makalenin belki daha çarpıcı kısmı, aynı şeyin doğada kendiliğinden olma ihtimaline dair kaba hesaptır. Yazarların tahminine göre, tek bir serbest elektronun yayılan dalga paketini rastgele bir elektromanyetik dalgalanmanın geri çevirebilmesi o kadar özel koşullar ister ki, evrenin yaşı boyunca beklense bile ancak saniyenin on milyarda birinden kısa bir yayılmanın geri alınması beklenebilir. Vardıkları sonuç, tersinmenin sistemi dışarıdan yöneten bir üst sistem gerektirdiği ve böyle bir yapının doğada genellikle kendiliğinden oluşmadığıdır.
Burada kavramsal bir ayrımı korumak gerekir. Kuantum bilgisayar, bilinen bir evrimin tersini programlanmış bir devreyle uyguladı; ortada geriye akan bir zaman değil, bir durumun özenle geri inşa edilmesi vardı. Deneyden sonra çıkan “zaman geri döndürüldü” türünden haber başlıkları bu ayrımı çoğu zaman gölgede bıraktı.
Bilinmeyen bir süreci geri sarmak
Lesovik'in yöntemi, geri alınacak evrimin bilinmesini gerektiriyordu. Viyana'daki bir ekip daha iddialı bir soruyu sınadı: Ne olduğu bilinmeyen bir değişimi geri almak mümkün mü? Schiansky ve arkadaşları (2023), Miguel Navascués'in grubunun geliştirdiği bir geri sarma protokolünü tek fotonların kutuplanma durumu üzerinde uyguladı. Protokol, sisteme uygulanan dönüşümün ne olduğunu bilmeden çalışıyor ve başarı olasılığı istenildiği kadar yükseltilebiliyor; deneyde başlangıç durumu ortalama yüzde 95'in üzerinde bir doğrulukla geri elde edildi. Yazarlar bunun kuantum geri sarmayı pratik açıdan anlamlı bir düzeye taşıdığını belirtir. Sonuç şimdilik iki düzeyli sistemlerle, yani tek kübitlerle sınırlıdır.
Soğuktan sıcağa akan ısı
Micadei ve arkadaşları (2019) termodinamik oku daha doğrudan sınadı. Nükleer manyetik rezonans düzeneğinde, farklı etkin sıcaklıklara hazırlanmış iki spin arasındaki enerji akışını incelediler. Spinler başlangıçta birbirinden bağımsızken ısı beklendiği gibi sıcaktan soğuğa aktı. Başlangıçta aralarında kuantum korelasyonu bulunduğunda ise enerji kendiliğinden soğuk spinden sıcak olana geçti. Yazarlar bunu korelasyonlar ile entropi arasındaki bir takasla açıklar: Ters akışın “yakıtı”, önceden hazırlanmış korelasyonlardır. Ekip sonucun ikinci yasayı çiğnemediğini, yasanın başlangıçta korelasyon bulunmadığını varsayan alışıldık yerel biçiminin bu durumu kapsamadığını vurgular.
Küçük sistemlerde entropi dalgalanmaları
Wang ve arkadaşları (2002), optik tuzakta tutulan mikroskobik bir parçacığın hareketini izleyerek dalgalanma teoremi olarak bilinen bir öngörüyü sınadı: Küçük sistemlerde, kısa zaman aralıklarında entropinin üretilmek yerine tüketildiği yörüngeler ölçülebilir sıklıkta görülür. Deney bu öngörüyü doğruladı. Sonucun nasıl adlandırılacağı ise tartışmalı oldu. Eleştirmenler, ikinci yasanın ortalama entropi üretimiyle ilgili olduğunu ve bu ortalamanın yine pozitif kaldığını hatırlatarak “ihlal” sözcüğünün yanıltıcı olduğunu savundu (Nieuwenhuizen vd., 2002). İki taraf da aynı veriye bakar; ayrılık, ikinci yasanın tek tek yörüngeler için mi yoksa ortalamalar için mi konuştuğundadır.
Deneylerin ortak paydası
Birbirinden farklı görünen bu çalışmalar, geri sarmanın hangi koşullarda mümkün olduğunu birlikte gösterir:
- Küçük sistem: Geri sarılan şey birkaç kübit, tek bir foton ya da bir avuç spindir; kırılan bir bardak değil.
- Bilgi ve denetim: Ya evrimin kendisi bilinir ya da sistem dış dünyadan yeterince yalıtılır; spin yankısında olduğu gibi dağılmanın izi sistemde kalmalıdır.
- Dış düzenek: Tersinmeyi gerçekleştiren bir kuantum devresi, darbe dizisi ya da optik düzenek, kısacası deneyciler ve aygıtları vardır.
- Hazırlanmış kaynak: Micadei deneyindeki korelasyonlar gibi, ters yönlü akışı mümkün kılan düzenli bir başlangıç durumu önceden kurulur.
Bu koşullar karşılandığında yerel bir süreç geri alınabilir. Ancak aygıtlar, çevre ve deneyi kuran insanlar hesaba katıldığında, büyük ölçekte entropi artışının tersine döndüğüne dair bir bulgu yoktur. Bu yargı deneylerin doğrudan ölçtüğü bir şey değil, termodinamiğin genel çerçevesine dayanan bir yorumdur.
Sonuç: Zaman değil, durum geri dönüyor
Başlıktaki soruya verilebilecek en dürüst yanıt şudur: Temel yasalar düzeyinde zamanın belirgin bir yönü neredeyse yoktur; zayıf etkileşimdeki küçük ihlal dışında denklemler geçmişle geleceği ayırmaz. Gündelik tek yönlülük, yasalardan çok evrenin olağanüstü düşük entropili bir başlangıçtan gelmesiyle ve büyük sistemlerdeki olasılık dengesizliğiyle açıklanır. Bu yüzden zaman okunu bir yasak olarak değil, ezici bir olasılık olarak düşünmek daha isabetlidir.
Laboratuvarlardaki geri sarma deneyleri bu tabloyla çelişmez, aksine onu destekler. Küçük, yalıtılmış ve iyi tanınan sistemlerde bir durumu önceki hâline döndürmek mümkündür. Ancak geri dönen zamanın kendisi değil, sistemin durumudur; bunu sağlayan da dışarıdan uygulanan bilgi ve denetimdir. Yanıt bekleyen asıl soru belki başka bir yerdedir: Evren neden bu kadar düzenli bir başlangıçla yola çıktı? Zamanın yönüne dair gizemin kökü, geri sarma deneylerinden çok o ilk andadır.
Kaynakça
Zaman oku, entropi ve ikinci yasa
Callender, C. (2001). Thermodynamic Asymmetry in Time. Stanford Encyclopedia of Philosophy, Summer 2002 arşiv sürümü. SEP arşiv sayfası
Nieuwenhuizen, T. M. vd. (2002). Comment on “Experimental violations of the second law of thermodynamics for small systems and short timescales”. arXiv, cond-mat/0207587. arXiv sayfası
Wang, G. M., Sevick, E. M., Mittag, E., Searles, D. J. ve Evans, D. J. (2002). Experimental demonstration of violations of the second law of thermodynamics for small systems and short time scales. Physical Review Letters, 89(5), 050601. ANU depo kaydı
Zaman tersinmesi simetrisi ve parçacık fiziği
Lees, J. P. vd. (BaBar Collaboration). (2012). Observation of Time-Reversal Violation in the B0 Meson System. Physical Review Letters, 109(21), 211801. DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.211801
Physics World. (2012). BaBar makes first direct measurement of time-reversal violation. Physics World, 21 Kasım 2012. Physics World haberi
Tersine çevirme deneyleri
Hahn, E. L. (1950). Spin Echoes. Physical Review, 80(4), 580–594. DOI: 10.1103/PhysRev.80.580
Lesovik, G. B., Sadovskyy, I. A., Suslov, M. V., Lebedev, A. V. ve Vinokur, V. M. (2019). Arrow of time and its reversal on the IBM quantum computer. Scientific Reports, 9(1), 4396. DOI: 10.1038/s41598-019-40765-6 Ön baskı: arXiv:1712.10057
Micadei, K., Peterson, J. P. S., Souza, A. M., Sarthour, R. S., Oliveira, I. S., Landi, G. T., Batalhão, T. B., Serra, R. M. ve Lutz, E. (2019). Reversing the direction of heat flow using quantum correlations. Nature Communications, 10, 2456. DOI: 10.1038/s41467-019-10333-7
Schiansky, P., Strömberg, T., Trillo, D., Saggio, V., Dive, B., Navascués, M. ve Walther, P. (2023). Demonstration of universal time-reversal for qubit processes. Optica, 10(2), 200–205. DOI: 10.1364/OPTICA.469109