Atom denilince herkesin aklına yanda bulunan resimdeki gibi bir şekil gelir öyle değil mi ? Ortaokul ve lisede atomun şeklinin bu olduğunu söyleyip durdular. Fizikçiler ise aslında böyle olmadığını söylüyor.

Klasik fiziğe göre her elektron sabit bir yörünge de döndüğü düşünülmekteydi. Niels Bohr kuantum sıçraması denilen bir teori ortaya attı. Bu teoriye göre elektronlar sabit yörüngeli değillerdi. Belli miktarlarda enerji alarak yada kaybederek başka yörüngelere geçebiliyordu. Bu sıradaysa elektromanyetik ışıma yapıyordu.

 Thomas Young`un yaptığı adına çift yarık deneyi denen bir deney gerçekleri ortaya çıkarmaya devam ediyordu. Bu deneye göre elektronlar üzerinde paralel iki tane yarık açılmış levhaya doğru fırlatılır ve yarıktan geçen elektronlar arkadaki ekrana düşer. Klasik fizik kurallarına göre bu yarıktan geçen elektronlar düştükleri ekranda iki tane düz çizgi oluşturması gerekir. Young`un elde ettiği sonuçlarsa hiç böyle olmadı. Youngun elde ettiği sonuçlar ise yandaki resimde görüldüğü gibi olmuştu. Elektronlar iki yere çarpmak yerine ekranın her yerine dağılıyordu. Engelleneceğini düşündüğümüz iki yarık arasında da ince çizgi desenleri oluşturuyordu.

Fizikçilere göre bu sonuç 1920`ler de bile tek bir şeyi ifade edebilirdi, dalgalar.
Dalgalar parçacıkların yapamayacağı bir çok şeyi yapabilirler. Mesela birleşebilirler, ayrılabilirler. iki yarığa da su dalgası gönderdiğinizi düşünün yarıklardan geçen dalga ikiye ayrılır sonrada uçları ve çukurları birleşerek bazı yerlerde daha büyük bazı yerlerde daha küçük olur ve bazen birbirlerini etkisiz hale getirirler. Suyun yüksekliği ile ekranda ki çizgilerin parlaklığı doğru orantılıdır; uç noktalar ve çukurlar çok fazla sayıda çizgiler yaratabilir ve buda girişim deseni olarak bilinir. Peki molekül, parçacık olan bu elektronlar bu deseni nasıl oluşturuyor?

1920`ler de bu deneyin ilk versiyonu yapıldığında bilim adamları dalga hareketini anlamakta zorlandı.
En sonunda Max Born adında bir fizikçi dalga denkleminin ne anlama geldiği konusunda yeni ve devrimci bir fikir ortaya attı. Born dalganın elektrondan yada daha önce keşfedilmiş hiç bir şeyden kaynaklanmadığını söyledi ve oldukça tuhaf bir şeyden bahsetti, olabilirlik dalgası...
Born herhangi bir dalga boyunun elektronun orada bulunabilme olasılığını önceden tahmin edebildiğini ileri sürdü.
Yani bir elektronu fırlattığınızda nereye düşeceğini hiç bir zaman tahmin edemeyiz ama olabilirlik dalgası hesaplanırsa fırlatıldığı yeri kesin olarak tahmin edebiliriz.  %33.1 i bur da %9 surda gibi. Olasılık dalgası tahmin edebilme anlamına gelmez. Örneğin rulet masasında 29 numaraya 20 lira koyduğumu düşünelim. Kumarhane benim oynadığım oyunun yada bir sonra kinin kazanıp kazanamayacağını bilmiyor ama kazanma ihtimalimi biliyor : bir oyun için 38 de 1
Kısacası kumarhaneler atılan zarın oynanan ruletin kazanıp kazanmayacağını bilemezler ama kazanma ihtimalini kesin olarak tahmin edebilirler. Olabilirlik dalgası da bunun gibi bir şans oyunudur.

 Olabilirlik dalgasına karşı çıkan bir fizikçi vardır. Hepimizin tanıdığı biri : Albert Einstein.  Einstein tanrı zar atmaz diyerek her şeyin bir ihtimal olduğuna karsı çıkıyor ve kesinliği savunuyordu. Niels bohr ise molekülü ölçmeden yada gözlemlemeden önce özelliklerinin belirsiz olduğunu düşünüyordu. Örneğin çift yarık deneyinde fırlatılan bir elektron ekrana düşüp ölçülene kadar her yerde olabilir. Elektronu gözlemlediğiniz anda  belirsizlik ortadan kalkar ve o an için elektron sabit olur. Gözlemleme yada ölçme hareketi elektronun gitmesi olası olan her yere gitmemesi için zorluyor ve onu bulacağınız belirli bir yer seçiyor. Einstein buna karşı çıkıyor sadece gözlem veye ölçme anında değil her zaman bir belirsizliğin olduğunu savunuyor.

Einstein kuantumun bu belirsizlik durumu çökertmek için dolaşıklık teorisini ileri attı. İki elektron birbirine yaklaşırsa dolanabilir ve özellikleri birleşebilir. Kuantum bu iki elektronu birbirinden çok uzaklara gönderseniz bile ayrılmayıp halen iletişim halinde kalacaklarını söylüyor. Bunu anlamak için elektronların dönme durumunu  düşünün. Kuantum da gözlem yapılana kadar elektronun ne yöne döndüğü belirsiz ve değişkendir. Ölçtüğünüzde saat yönünde, her iki saat yönünde yada tersine  döndüğü görülür. Şimdi dolaşık bu iki elektronu  dönen iki tekerlek olarak düşünün. bu tekerlekler bir mavi bir kırmızı olarak eşit bir şekilde parça parça boyanmış olsun. Çevirdiğinizde hangisi geleceği belirsizdir ama birinci tekerlekte kırmızı gelirse ikinci tekerleğin kesin bir şekilde ne geldiğini biliriz. İkinci tekerlekte kesin olarak mavi gelecektir.Ne kadar denerseniz deneyin her defasında birinin kırmızı birinin mavi olması garanti. Arasına ne kadar mesafe koyduğunuzun ise bir önemi yok. Her zaman gözlem yapıldıktan sonra zıt renkler geleceği kesindir. Başka bir deyişle elektronun birini bur da ölçtüğünüzde onun partnerini de etkilersiniz. Kuantum bunu iki elektron arasındaki hayalet bir iletişim ağı ile açıklar.

Einstein bunu kabul etmedi ve bunu daha farklı bir biçimde açıkladı. Dolaşık moleküllerin daha çok bir çift eldivene benzediğinin üzerinde durdu. Einstein`ın bir eldiven çiftini ayrı ayrı iki kutuya koyduğunu hayal edin. Kutulardan birini getirip size veriyor diğerini ise Antarktika`ya gönderiyor. Siz kutuyu açana kadar içinde sağ eldiven mi sol eldiven mi olduğunu bilemezsiniz ama kutuyu açtığınız da eğer sizde sol eldiven varsa Antarktika da kesin olarak sağ eldivenin olduğunu bilirsiniz. Bunun hiç bir gizemli yanı yok. Siz o kutuya bakarak diğer kutuyu etkilemediniz. Her zaman sizde ki kutuda sol Antarktika da ki kutuda ise sağ eldiven vardı. En baştan beri bu böyle. Einstein bunu dolaşık elektrona da uyguladı. Ayrıldıklarında durum ne olursa olsun kesin olarak belli olurlardı. Einstein a göre biz bakmadan önce her şey belirlenmiş oluyordu.

Peki kim haklıydı ?

John Clauser isimli bir fizikçi doktorası sırasında tesadüfen bir keşif yaptı. Bu keşif çok az bilinen İrlandalı fizikçi Jhon Bell`in pek tanınmamış bir yazısıydı. Bell şaşırtıcı bir şekilde bu soruya cevap verecek bir yol bulmuştu. John Clauser bu yazıyı okuduğunda yukarı da bahsettiğim iki durumun nasıl ifade edileceğini keşfettiğini gördü. Bell in yazdıkları dolaşık elektron üretebilen ve bunları karşılaştıran bir makine yapılırsa sorunun cevabının bulunacağını yazıyordu. Bell soruyu felsefi bakıştan çıkarıp deneysel bir soru haline getirdi. John Clauser bu sorunu çözebilecek bir makine yapmaya başladı.

John Clauser un makinesi binlerce dolaşık elektron çiftini ölçebilir ve çok farklı şekillerde kıyaslayabilirdi. sonuçlar gelmeye başladığında Clauser çok şaşırdı ve bu onu mutlu etmedi. Clauser deneylerine devam etti. Daha sonra Fransız fizikçi Alain Aspect daha gelişmiş bir metot geliştirdi. Alain Aspect deneyinde birbirini etkileyen iki elektronu ölçmenin tek yolunun birbirlerinin arasında ışık hızından daha hızlı yolculuk yapabilen bir sinyalden geçebilirdi, ki Einstein bunun mümkün olmadığını bizzat gösterdi.( Özel görelilik) Kalan tek açıklama hayali bir olaydı. Bu nedenle Aspect  deneyi hemen hemen bütün kuşkuları ortadan kaldırdı. Bu deneyden çıkan sonuçlar şoke ediciydi. Sonuçlar kuantum mekaniğinin açıklamasının doğru olduğunu kanıtlıyordu. Kuantum molekülleri uzay boyunca bağlı kalabilir. Birini ölçmek uzakta ki partnerini arada boşluk olmasa bile etkileyebilir. Einstein`in imkansız dediği olay hakikaten gerçekleşiyordu.

Born boyut arttıkça bu kuantum belirtilerinin nasıl ortadan kayboluyor gibi göründüğüne dair bir açıklama yapmadı.  Kuantum mekaniğinin doğrulu ne kadar kanıtlanmış ta olsa bir çok fizikçi anlamakta zorluk çekmektedir .