Kuantum deneyinde ‘zaman oku’ tersine çevrildi — Emily Conover

Emily Conover — 27 Kasım 2017 — sciencenews.org

Ama termodinamiğin ikinci kanunu hâlâ geçerli

112117_ec_arrow-of-time_main_free

ZAMANI GERİ ÇEVİR Bir kuantum deneyinde bilimciler zaman okunu tersine çevirdiler. ‘Zaman oku’ fikrine göre doğal süreçler zamanda tek bir yöne doğru olur. RAWPIXEL.COM/SHUTTERSTOCK

Fincandaki ılık kahveniz birdenbire kendi kendisini ısıtmaz, mikrodalgaya gidişini ne kadar ertelerseniz erteleyin. Ama aynı kural kuantum sistemlerinde geçerli olmayabilir. Soğuk havanın bir kupayı ısıtması gibi, belli şartlar altında soğuk bir kuantum parçacığından daha sıcak bir parçacığa kendiliğinden ısı akabiliyor, 10 Kasım’da arXiv.org’da araştırmacıların bildirdiğine göre. Bu görüngü “zaman oku“nu (doğal süreçlerin ileriye doğru oldukları, geriye doğru olmadıkları fikrini) tersine çevirmişe benziyor (SN: 7/25/15, s. 15).

Bir zaman okunun varolması termodinamiğin ikinci kanununun sonucudur. Kanun entropi veya düzensizliğin zaman içinde artma eğiliminde olduğunu beyan eder. Bu kural, bir camı paramparça etmek kolayken onu eski hâline getirmenin zor olmasını açıklar, ısının niye sıcaktan soğuğa doğru kendiliğinden aktığını ama aksi yönde akmadığını açıklar.

Yeni sonuç ise “zaman oku kavramının mutlak bir kavram olmadığını, izafî bir kavram olduğunu gösteriyor” diyor çalışmanın eşyazarı Eric Lutz, Almanya Erlangen-Nürnberg Üniversitesi’nde kuramsal fizikçi. Farklı sistemlerde farklı yönlere dönük zaman okları olabilir, diyor Lutz. Araştırmacıların çalıştığı iki kuantum parçacığı için bu ok tersine dönmüş olsa da, laboratuvarın geri kalanı için ok kendi tipik yönüne dönük oldu.

Kuantum parçacıkları için zaman okunu tersine çevirmek mümkün oldu çünkü onlar ilintiliydiler – özellikleri büyük nesneler için mümkün olmayan bir yoldan bağlanmıştı, bu ilişki kuantum dolaşıklığı ile akrabadır ama onun kadar güçlü değildir. Bu ilinti parçacıkların bir miktar bilgi paylaştıkları anlamına geliyor. Termodinamikte bilginin fizikî önemi vardır (SN: 5/28/16, s. 10). “İlintiler biçiminde düzen vardır,” diyor fizikçi David Jennings (Oxford Üniversitesi), çalışmaya katılmamış. “Bu düzen yakıt gibidir,” tüketilerek ısıyı ters yönde aktırabilir.

Deneyciler, Brezilya Santo André ABC Federal Üniversitesi’nden fizikçi Roberto Serra’nın yönetiminde, karbon, hidrojen ve klorin atomlarından oluşan kloroform moleküllerini manipüle ettiler. Bilimciler moleküllerde hidrojen çekirdeğindeki sıcaklığın –ki atom çekirdeğinin daha yüksek bir enerji hâlinde bulunma ihtimaline göre belirlenir– karbon çekirdeğine göre daha yüksek olmasını sağladılar. İki çekirdeğin enerji hâlleri ilintili olmadığında, ısı normal yönde aktı, sıcak hidrojenden soğuk karbona doğru. Ama iki çekirdekte yeterince güçlü kuantum ilintileri olduğu zaman, ısı geriye doğru aktı, sıcak çekirdeği daha sıcak, soğuk çekirdeği daha soğuk yaptı.

“Herhangi bir fizik kanunu ile çelişkili değil bu,” diyor Vlatko Vedral, Oxford Üniversitesi’nden çalışmaya katılmamış bir fizikçi. Termodinamiğin standart ikinci kanunu, bu gibi ilintilerin bulunmadığını varsayar. İkinci kanun ilintileri de hesaba katmak üzere genelleştirildiğinde, kanun yerine gelir. Isı aktıkça, iki çekirdek arasındaki ilintiler dağılır, bu süreç de tersine ısı akışından kaynaklanan entropi düşüşünü telafi eder.

“Çok hoş bir deney bu,” diyor İngiltere Nottingham Üniversitesi’nden fizikçi Gerardo Adesso. Ama dediğine göre kuramsal fizikçiler zaten böyle bir etki olabileceğini tahmin etmişler, o yüzden “öyle çok şaşırtıcı değil.”

Bilimciler kuantum parçacıklarının garip termodinamiğini kullanarak tipik makinelerin ulaşamayacağı görevler icra edebilen kuantum motorları yaratmayı umuyor (SN: 3/19/16, s. 18), mesela ısı akışının yönünü küçük ölçeklerde denetlemek böyle bir görev, diyor Serra.

Türkçesi: Işık Barış Fidaner

Not: Bir başkası da aynı metni çevirmiş.

2 Comments

Filed under çeviri, bilim

2 responses to “Kuantum deneyinde ‘zaman oku’ tersine çevrildi — Emily Conover

  1. Pingback: Bizce siz çuvalladınız — çeviri derlemesi | YERSİZ ŞEYLER

  2. Pingback: Entropi — özel sayfa | YERSİZ ŞEYLER