Schrödinger's Kittens and the Search for Reality: Solving the Quantum Mysteries

Schrödinger's Cat #2

by John Gribbin

In this eagerly anticipated sequel to the classic bestseller In Search of Schrodinger's Cat, John Gribbin digs even deeper into the mysterious and confounding world of quantum mechanics. Gribbin takes infinitely complex, mind-bending experiments, brings them to life, and makes them accessible to the lay reader. Under his deft guidance, we can begin to grasp the fundamental riddle of today's quantum mechanics: how a single photon can be seen going in two directions at once. Along the way, Gribbin reveals some fascinating discoveries: how quantum particles could one day be used in a Star Trek-type teleportation system, and how quantum cryptographers have developed ways of making unbreakable codes using quantum effects.

Schrodinger's Kittens and the Search for Reality illuminates the world's most intriguing and enigmatic scientific phenomenon - and shows how the "impossible dreams" of such legendary scientists as Bohr, Feynman, and Einstein may soon become reality.

Genres: Science, Physics, Nonfiction, Popular Science, Quantum Mechanics, History, Cats

261 pages, Paperback

First published January 1, 1984

About the author

John R. Gribbin is a British science writer, an astrophysicist, and a visiting fellow in astronomy at the University of Sussex. His writings include quantum physics, human evolution, climate change, global warming, the origins of the universe, and biographies of famous scientists. He also writes science fiction.

Reviews

[Dara Salley · Rating 3 out of 5]

I’m not sure what prompted me to pick up this book from a local free library, but I’m afraid it might have been the word “kittens” in the title. Be warned, there are very few kittens in this book, and the two that are present are being constantly mortally threatened by physics.

I’ve recently been on a “science books for lay persons” kick. I started with “The Elegant Universe” and then moved on to (the somewhat less rigorous) “A Short History of Nearly Everything” by Bill Bryson. Now, with “Schrodinger’s Kittens,” I feel like maybe I’m started to get a grasp on some of these physics theories. When reading a book about physics don’t try too hard to understand everything. I just pour the words over my brain and see if anything sticks. I leave feeling slightly more enlightened than I started, which is enough of an accomplishment for anyone who is not a physicist by training.

[Luna · Rating 2 out of 5]

Y'know, this book had hope. It did. Okay, so it started off talking about light, and the study of it, and the history of the study of it, and I didn't quite get where Gribbin was going with all this, but y'know, it had hope.

And then I kept reading.

Oh, god, it was dry. Really slow, really dry, and in the end, I don't think even Gribbin knew what he was talking about. It could have been good. I would have even been happy if he just kept talking about light. But there's talking in circles to explain something, and then there's talking in circles, and Gribbin did a lot of the latter.

It reminded me a lot of really boring oral presentations back at school. Somebody would start off with lots of fun and everybody would be sitting there thinking, 'yeah, this is good!' but five minutes in and it's nothing. The promise of fun was not lived up to. And then the presenter would give a weird remark at the end, as though remembering that hey, this is meant to be engaging, but it was too late.

It was too late, Gribbin.

[Cheyenne Blue · Rating 3 out of 5]

For all that I adore science fiction, I'm not a natural scientist. Physics ties my brain in knots and anything much past Boyle's Law is an incomprehensible morass. You can explain until you're puce how airplanes stay up, but I just don't get it.

However, I WANT to get it. Specifically, I want to "get" the exciting parts of science, like time travel and "Beam me up, Scotty". I want to know how the universe was formed and what dark matter is. And I especially want to know how Schrodinger's cat is both dead and alive.

I started this book for the first time one year and two months ago, when I found it on a shelf in a housesit. I think I made it to about page 50. One year later, repeat housesit later, and the book is still on the shelf.

It took me a while, but I finished it.

It was difficult, but I finished it.

I had to read some parts twice, but I finished it.

Do I understand the quantum mysteries? Um... Not really. But I do understand more than I did, and I'm happy with that. And, for the most part, I enjoyed the journey.

[Glenn · Rating 4 out of 5]

Gribbin is a better than average science writer, with a Ph.D. in astrophysics. This book covers the remarkable quantum physics experiments and more since the publication of "In Search of Schrodingers Cat". It's a good read, but too many pages are devoted to going over the many variations of double-slit experiments, and I found a number of places where the explanations lack a crucial phrase or perhaps a better diagram.

Even though the book was published in 1996, the major experiments in the field had already been done: quantum entanglement with apparently instantaneous transmission and quantum teleportation. The big message of quantum mechanics is that there are phenomena that are "non-local" (i.e., what happens at one point is in some sense instantaneously connected to other points in the universe). I appreciate that Gribbin emphasizes that although these peculiar phenomena have now been extensively observed, most physicists still would have to say that they don't fully understand HOW it works.

Gribbin steps out on a limb by presenting the "transactional interpretation" of Prof. John Cramer as the solution to "non-locality". That he springs this on the reader at the end of the book doesn't seem fair - it's what you expect in a novel, not in a science book. I wonder if he wrote the book without knowing how it was going to end?

Despite some misgivings, you can learn a lot about the great quantum mechanics debates and mysteries from this book, and I like Gribbin's style. Also, unlike many other layman science books, this one does not contain a great deal of the biographies of the scientists involved - you may be relieved or you may miss these omissions.

Note: this is my second time reading it. Gribbin suggests that knowledgeable readers may wish to skip directly to the end and I did that the first time! The second time I discovered that there was not much new to me in the center, but the presentation is good.

[Chris Simmons · Rating 3 out of 5]

Hefty material - if you're not comfortable with in-depth discussion of advanced physics topics, you won't like it. I liked it, but I found that the enthusiasm I had in the first half of the book didn't carry through to the end. This is more likely due to my lack of stamina in digesting books with advanced topics outside of my normal areas of expertise.

[Pınar Aydoğdu · Rating 5 out of 5]

Kuantum mekaniği ile ilgili okuduğum en iyi popüler fizik kitabıydı. Gribbin bu zorlu konuyu, tarihsel gelişimi çerçevesinde olabildiğince anlaşılır bir dille ve tüm yorumları göz önünde bulundurup kıyaslayarak başarılı bir şekilde aktarıyor. Konunun matematik bağlantılarından bahsederek matematik tarihine de değinen önemli noktalara dikkat çekiyor. Kuantum mekaniği ile ilgilenen herkese tavsiye ederim.

[Rama Rao · Rating 5 out of 5]

An excellent review of quantum physics and reality

This is one of the best books I have read that reviews both classical and quantum physics to explain the nature of physical reality. Although somewhat outdated, it describes all major schools of thoughts (interpretations) of quantum reality in layman's terms with comparisons and numerous references to the work of other authors. Although this is written for a general reader; it requires some knowledge of undergraduate level physics.

The physics of reality revealed by the quantum physics centers on two facts; wave - particle duality of matter, and the results of Thomas Young's double slit experiments. Several schools of thought originated to interpret reality based on this observation; most notable is the Copenhagen interpretation. According to this interpretation, the particle wave spreads throughout the universe, and it could appear anywhere in the universe until it is observed. The very act of observing the wave make wave functions to collapse as a particle at the point of observation (detection), and it will be observed at that location with certainty. But as soon as we stop looking at the wave, then probability wave leaks from that location and spreads to the universe, hence we are unable to predict the path of the wave from one point of detection to the next moment in time. The particles know more about the world than just the immediate locality, which is strange in terms of human perception of day-to-day reality dictated by classical laws of physics. The main contention is the human observer determines if the particle behaves like wave or particle and it is impossible to determine the physical state (wave or particle) prior to the measurements. In essence, matter at the most fundamental level is unreal until it is observed by a human being. The Copenhagen school of thought offers a holistic view of quantum world. Another feature of the quantum world is that wave and particle states are complimentary properties; that is both states can not exist at the same time but matter could be either in one or the other state. This is due to the Heisenberg's uncertainty principle which states that the momentum of a quantum object and its position can not be measured at the same time. This is not measurement problem but due to quantum uncertainty because the position refers to the particle nature as it will have a definite existence, but the momentum is a measure of wave nature of the object moving in a certain direction at a definite speed. Thus complementarities results directly from this principle.

John Gribbin explores the absurdity of Copenhagen interpretation to explain the outcome of a thought (Schrodinger's kittens) experiment to explain quantum entanglement, and whether a human observer is essential to crystallize quantum reality. Bell's inequality and Aspect's experiment show that entangled quantum entities behave as one system no matter which interpretation is used. The instantaneous nature of feedback in the entanglement of quantum particles is explained by Wheeler - Feynman model of electromagnetic radiation, which has two sets of solutions to Maxwell's equations. One set of solutions, the common sense solution describes waves moving outward from an accelerated charged particle and forward in time. The second set of waves describes waves travelling backwards in time and converging on to the charged particle. When proper allowance is made for both sets of waves interacting with all charged particles in the universe most of the complexity cancels out leaving only the familiar common sense (retarded) waves to carry electromagnetic influences from one particle to another. As a result of these interactions each individual charged particle is instantaneously aware of its position in relation to all other charged particles in the universe. The waves must also move backwards in time (advanced waves) so that they provide feedback at the source of wave production so that every particle in the universe is an integral part of the whole electromagnetic web. Wheeler - Feynman theory provides for particle here and now to know about the past and future states of the universe. John Cramer extended these equations to Schrodinger's wave equations. John Cramer's transactional interpretation states this; when an electron vibrates it attempts to radiate by producing a field which is a time-symmetric mixture of retarded wave propagating into the future, and advanced wave going into the past atemporally. In Cramer's words the emitter can be considered to produce an offer wave travelling to the absorber, this in turn returns a confirmation wave backwards to the emitter and the transaction is compete with a handshake. In reality this sequence of events is atemporal it all happens at once. In this, there is no need to assign a special status to the observer. The dramatic success in resolving the puzzles of quantum physics is at the expense of accepting just one idea that the quantum wave can travel backwards through time. On the positive note that it doesn't violate cause-effect reality because cause can not exist if there is no effect in the transactional interpretation. In addition, the freedom of will prevails in physical reality without being bogged down technicality of quantum laws.

[Antek · Rating 4 out of 5]

Zrozumiałem może 1/3 z tego co przeczytałem, ale nie szkodzi, czytało się przyjemnie i było fascynujące.

[Shashwat Rohilla · Rating 4 out of 5]

The author now takes us to the evolution in the ideas of the quantum mechanics in layman language. This time (relative to the previous book "In Search of Schrödinger's Cat"), it's not about classical vs quantum. It's more about the variations in the quantum ideas - the problems they solve and the flaws they have. He talks about the widely accepted Copenhagen interpretation. It was milestone of it's time but it was flawed hence enabled Schrodinger to imagine his famous paradoxical experiment.

The best part I like is the conclusion. He dedicates some paragraphs to reflect back - are we thinking it right? Whatever ideas we accept is mostly based on what "we" are comfortable with, or what we know. Among all the theories, he also concludes with the best accepted theory according to him.

This is definitely a very good read but as opposed to the previous book, this is slightly less captivating. But if you have even a slight wish to explore more into this world, you should go ahead. It's better though if you read the previous book before.

[Majo García Padilla · Rating 4 out of 5]

Quiero aclarar que no son los primeros pasos para convertirme en físico:)

[John · Rating 5 out of 5]

Pretty good lay explanation of quantum mechanics, although some general science education would be helpful in understanding it.

What I liked most was the author's observation that when we speak of science, we are not really speaking about absolute truths- rather, we are defining a model that can accurately explain and predict the universe. The author shows how more than one model can be used, and how the very human aspects of the scientists lead to "trends" in the development of scientific theories.

[David Williamson · Rating 4 out of 5]

Schrödinger’s Kittens takes you through a tour de force of Quantum theory, specifically theory, as in not actual, but analogy. Gribbin uses models to explain reality, or at least Quantum reality. Using whichever model works best intuitively to describe what could be going on. I mean the guy references Kuhn and Heidegger, and then goes onto refer to Kreiger, a physicist by trade, who goes even further stating there is no such thing as a correct model, period. I mean this is the kind of science I can dig.

[Josh Barkey · Rating 2 out of 5]

I'm rating this book a two, but just because I couldn't really understand it, so the whole time I read it my brain hurt. I rate these things largely on the basis of my subjective experience anyways, rather than by some objective criterion.

It was cool, though, and exposed me to some nifty ideas about the universe.

[Costacoralito · Rating 4 out of 5]

I almost did not read this book as Gribbin's previous book, In search of Schroedinger's Cat, was a little difficult to get through. I'm very glad I went ahead and read it as it was eye-opening in several respects with clear and concise thinking and writing about the possibilities of going faster than light and backwards in time. I enjoyed it.

[Simon · Rating 4 out of 5]

Fascinating

[Liz Hundy · Rating 4 out of 5]

The only thing I have against this book is the number of times the Nobel prize is mentioned.

[Ege · Rating 5 out of 5]

13) Bose-Einstein istatistikleri foton gibi Pauli Dışlama ilkesine uymayan parçacıkları tanımlamamak için kullanılır. Bose bu fikri elektronları gaz gibi düşünerek istatistikini bulmaya çalışarak keşfetti ve Planck'ın formülünü bu istatistik sayesinde çıkarabileceğini keşfetti. Bunun yanı sıra fotonların birbirinden ayırt edilemeyeceğinide keşfetti. Şöyle ki: iki madeni parayı aynı anda atın. Madeni paralar birbirinden ayırt edilebiliyor ise her olasılığın şansı %25'dir: yazı-yazı, tura-tura, yazı-tura ve tura-yazı ancak madeni paralar birbirinden ayırt edilemiyorsa: yazı-yazı ve tura tura %25, ancak yaz-tura/tura-yazı %50'dir. Fotonların başka bir özelliği ise sayıları korunmaz, durmadan yayılıp soğurulurlar. Fakat elektron sadece karşı parçacığı pozitron ile bir araya geldiği zaman yok edilebilir. Evrendeki toplam elektron sayısı(pozitronu -1 elektron olarak sayarsak) daima sabittir.
Fermi-Dirac İstatistikleri ise elektron gibi fermiyonları(yani Dışlama İlkesi'ne uyan) tanımlamak için kullanılır.

14) QED'e göre bir parçacık A ve B arasında yol aldığı zaman, aslında A ve B arasındaki olası bütün yolları alır. Feynman aslında bunun sağduyu ile algılanabileceğini söyler: İki yarık deneyinde parçacığın iki yarıktanda geçme olasılığı toplanarak hesaplanır. Fakat mesela yarık sayısı dört olsaydı bu sefer her dört yarıktanda geçme olasılığını toplamamız gerekecekti. Bu şekilde yarık sayısını milyonlara çıkartabiliriz, tabii bu şekilde yarık sayısını arttırdığımızda engelin kendisinden çok yarık olacaktır ve yarık sayısı sonsuza yaklaştıkça engel git gide yok olacaktır. Böylece arada perde kalmayınca parçacığın olası bütün yollarını topluyor olacağız.
Örneğin ışığın yansıması, okullarda öğretilen temel bilgi ışığın aynadan gelme açısıyla yansıyarak gözümüze geldiği şeklindedir. Ancak yukarıda da yazdığım üzere bir ışık iki nokta arasında olası her türlü yolu alır. Bunları fark etmeyişimizin sebebi en kısa mesafe yollarının daha olasılıksal olmasının yanı sıra bu yolların olasılıkları birbirlerini güçlendirerek olasılıklarını çok yükseğe çıkarmalarıdır. Üstelik aynanın kenar kısımlarındaki fotonların bile gelebildiğini gösteren bir deney var. Örneğin bir aynayı şerit şerit kaplarsanız(bu sayede birbirini götüren olasılıkları engellemiş olursunuz), aynanın görünen kısmı yarıya inse de bütün olasılıklar birbirini güçlendirir. Birbirini güçlendirme etkisi için gereken söz konusu şerit aralığı ışığın dala boyuna bağlıdır. Bu nedenle deneyi daha iyi gözlemlemek için monokromatik(tek renk) ışık kullanılmalıdır. Bu sayede yansıtıcı ışığı farklı açılarla farklı renklerini yansıtacaktır. Bu hile çok dar ayna ve karartma şeritlerde işler, mesela CD'yi biraz kendinize doğru tuttuğunu zaman yansıyan ışığı ayna gibi görürsünüz ama CD'yi eğdiniz zaman gökkuşağı gibi renkler görürsünüz.

15) Dirac'ın oluşturduğu elektrodinamik kuram bir elektronla, manyetik alandan gelen bir fotonun etkileşimi hesaplanırsa elektronun manyetik momentini 1 olarak buluyordu. Fakat deneyler bu değerin aslında 1.00116 olması gerektiğini gösterdi. Dirac'ın oluşturduğu kurama göre elektron ile fotonun etkileşimi sadece elektronun bir yere giderken fotonun etkisi ile uzaklaşmasını kapsar. Julian Schwinger, elektronun bir yerden bir yere giderken foton yayıp tekrar soğurmasını engelleyecek bir şey olmadığını keşfetti ve bunuda hesaba katınca manyetik moment biraz daha büyüdü. Elbetteki elektronun manyetik momentine ulaşmak için bütün olasılıklar hesaba katılmalıydı(mesela elektronun iki kez foton yayıp soğurması). Olası yollar karmaşıklaştıkça momente kattıkları değer küçülür. Sonuç olarak bu şekilde olasılıkların toplanmasıyla elde edilen değer ile deneysel olarak hesaplanan moment arasında mükemmel bir uyum olduğu görüldü.

16) İki elektronun elektromanyetik etkileşmesinde bir elektron foton yayar bir süre sonra diğer elektron bu fotonu soğurur. Fakat tam tersi şekilde diğer fotonun gelecekte geçmişe doğru fotonu yaydığını ve öbür elektronun soğurduğuda söylenebilir. Bu ilke elektronlar içinde geçerlidir. Bir foton iki elektrona dönüşebilir(elbette enerjisi en az 2 elektron kütlesi olmak zorundadır). Biri bildiğimiz elektrondur diğer ise zamanda geriye giden elektron yani pozitrondur.

17) Maxwell denklerimlerinin de QED gibi ilginç sonuçları vardı. İlki zamanda ileriye doğru giden bir dalga diğeri ise zamanda geriye doğru giden bir dalgadır. Fakat ikinci kısım göz ardı ediliyordu çünkü zamanda geriye giden bir dalga olamayacağı barizdi. Ancak Wheeler ve Feynman bu kısmı ciddiye aldılar. Elektrondan veya bir radyo anteninden dışarı doğru hareket eden dalgalara "gecikmiş(retarded)" dalgalar denir çünkü başka bir yere ancak yayıldıklarından sonra ulaşırlar. Zamanda geriye giden dalgalara ise "ilerlemiş(advanced)" dalgalar denir çünkü başka bir yere yayıldıklarından önce ulaşırlar. "Wheeler-Feynman Absorber Theory" adında bir kuram ortaya çıktı. Bir elektron titreştiğinde geleceğe gecikmiş bir dalga, geçmişe de ilerlemiş bir dalga gönderir. Elektron uzay-zamanda yüklü bir parçacık ile karşılaşırsa elektron titreşir. Bu da elektronun zamanda ileriye ve geçmişe dalga göndermesi demektir. Tıpkı yol integralinde olduğu gibi dalgaların büyük bir kısmı birbirini götürür. Fakat bir kısmı elektrona geri döner ve hızlandırılmış elektronların davranışını açıklamak için gerekli direnci sağlar. Her iki dalgada aynı sürede(tabii biri geriye giderken) aynı mesafeyi kast ettiği için kat ettikleri mesafelerin önemi yoktur. Ancak her ne kadar Wheeler-Feynman Kuramı ışıma direncini açıklasada QED'i sonsuzluklardan kurtarmaya yetmemektedir. Ayrıca daha sonradan görülmüştür ki bir elektrondan yayılan elektromanyetik enerjinin her bir parçası zamanda bu şekilde yansırsa şayet ışıma geri gelmezse kuram işe yaramaz. Bu nedenle bu kuram sadece "kapalı" bir evrende mümkün olabilir. Elbetteki kuram enerjinin kaçamayacağı olay ufkunun içi gibi yerlerde çalışır. 1980 ve 1990'larda Evrenbilimciler evrenin kapalı olduğuna dair kesin delliller bulmuşlardır. Bugün(kitabın yazıldığı zaman) evrenbilim ile bu kuram arasında hiçbir çelişki yok. Hatta bazı kuramcılar evrenin genişlemesi ile zamanda geriye giden dalgaları algılayamamamızın sebebi arasında yakın ilişki olduğunu düşünüyorlar.

18) Kutuplayıcıların yanı sıra kalsit kristali denen bir nanede var. Bu meretin yaptığı şey ışığı birbirine dik açı yapacan kutupları olan fotonlara ayırır. Yani ikiye ayrılan ışıklardan biri dik açılı kutuplanmış ise diğeri yatay kutuplanmıştır ve her iki ışıkta kristalin farklı yerlerinden çıkarak yollarından devam ederler. Şimdi diyelim ki 45 derece çarpaz olan bir ışık gelsin kristale. Bu durumda istatiksel olarak ışığın yarısı yatay kutuplanmış bir şekilde bir taraftan, diğer yarısı dikey şekilde kutuplanmış bir şekilde diğer taraftan çıkar. Ancak tek çarpaz kutupa sahip bir foton geçerse ışığın hangi yoldan geçeceğine karar vermesi gerekir. Bunun yanı sıra belli bir kutuplanmayada karar verir fakat tekrardan çapraz kutupa sahip olur.

19) David Bohm ve bazı araştırmacılar foto elektrik etkisinin "foton" kavramına hiç başvurmadan ışığa metal yüzeydeki atomlarla etkileşen değişken bir elektromanyetik alanmış gibi davranarak açıklanabileceğini keşfetti. Işığın dalga ve parçacık gibi davrandığını biliyoruz ama fotonların da tek tek dalga gibi davrandığını gösteren deney yapılması gerekti. Fakat bir atomda elektronların enerji kaybederek foton yaymalarının bile pek çok geçişin toplanması dikkate alınarak yapıldığı için bir sürü foton elde edilir. Tek bir foton elde etmek için atomu süperpozisyona sokmadan elektronu tek bir enerji geçişi yapacak şekilde tetikelemek gerekir, bu şekilde atom süperpozisyon durumuna geçecek fırsatı yakalayamazlar. Deneyciler bunu lazerden gelen bir ışıkla uyarılan kalsiyum atomları ile yaptılar. Enerji kazanan elektronun saniyenin 4.7 milyarda biri zamanda yüksek enerji seviyesinde kaldıktan sonra foton salarak önceki enerji seviyesine geri döner.

20) Bohr'dan ve tamamlayıcı(complementary) düşüncesinden bahsettim. Yapılan bir deneyde ışık bölücü aynalarla ışığın dalga doğasını ve parçacık doğasını gösterir. Işık bölücü adındaki bir aynada eğer ışık hem aynadan yansıyıp hem geçiyorsa dalga gibi davranıyordur fakat bir parçacık ya yansır ya da geçer; ikisini birden yapamaz. Bu deneyde deneyciler ayrı ayrı olarak ışığın parçacık(ya aynayı geçiyor ya yansır) ve ışığın dalga(bölücü aynadan ayrı ayrı giden fotonları sıradan aynalarla birleştirip tekrar bölücü aynada ayrıldıklarında fotonların her biri girişim örüntüsü oluşturuyor).
Fakat tamamlayıcı düşüncenin aksini gösteren deneyde bölücü ayna yerine aralarında çok hafif uzaklık(ışığın dalgaboyundan daha küçük) bulunan iki üçgen prizma(beraber ike köşegeni boşluk olan kare gibi) kullanıldı. Sonra bu üçgen prizmalardan geçmeleri olan iki yolun önlerine fotonları algılayacak sayaç konuldu. Eğer iki sayaça da fotonlar aynı anda gelmezse(dolayısıyla bir dalga gibi bölünmemiş demektir) detektörler ötecektir. Fakat fotonların ilk karşılaştığı prizmadan diğer prizmaya geçmeleri için tünelleme yapmaları gerek ki bunu da ancak dalga doğaları ile yapabilirler.

21) Kuantum kuramına göre "gerçek" fotonlarla boşluğun "sanal" fotonları arasında bir dolanıklık(entaglement) hatta girişim vardır. Bir detektöre gelen gerçek bir foton, sanal bir fotonun hiçlikten ikinci detektöre ortaya çıkma olasılığını "eş zamanlı olarak" değiştirir.

22) Bazı evrenbilimciler tüm evrenin bir "quantum fluctuation" olabileceğini söylüyor. Boşluğu hiçbir şeyin olmaması olarak değil, elektromanyetik alanın(ve başka alanların) pek çok farklı durumunun üst üste binmesi olarak görebiliriz. Casimir Etkisi'ni ölçmek için yapılan deneyde metal plakalar V şeklinde konuldu(V kısmının uçları arasındaki uzaklık metrenin milyonda biri civarı). Sonra V aralığından farklı yükseklilerde sodyum atomları gönderildi. Sonra lazer ışınlarıyla sodyum atomlarının boşluğun etkisi ile nasıl yol izledikleri gözlemlendi. Böylece hiçliğin sodyum atomları üzerindeki etkisi tek tek incelenmiş oldu.

23) Quantum Teleportation: Öncelikle bu bir parçacığın değil bilginin ışınlamasıdır ve bu bilgi ışınlaması için klasik iletişim gerektirdiği için ışık hızının aşılması ihmal edilmez fakat dolanık parçacıklara da ihtiyaç vardır: Alice ve Bob adında ellerinde kutu içerisinde dolanık parçacıkları taşıyan iki kişi olsun. Alice'in elinde dolanık parçacığının yanı sıra başka bir parçacığı daha olsun. Bu parçacığın spini yukarı veya aşağı olsun ve Alice bunu Bob'a iletmek istesin. Alice bunu klasik pek çok yolla yapabilir(e-mail atar, telefon açar vs.) ama bu yollar güvenli değildir çünkü pekala birisi e-maili değiştirebilir veya konuşmayı dinleyebilir. Alice dolanık parçacık ile diğer parçacığın spin durumunu beraber ölçsün(anlatması çok karmaşık bir şey), Alice burada iki parçacığın paritesini (parity) ölçer. Bu nedenle Alice her iki parçacığın spinini ölçmek yerine sadece birbiri ile aynı mı yoksa zıt mı olduğunu ölçer. Diyelim ki Alice cevap olarak zıt olarak bulsun, dolanık parçacıkların spinleri zıt olduğu için Bob'un dolanık parçacığı ile Alice'in dolanık olmayan parçacığının spini aynıdır. Fakat Bob Alice'in parçacıklarının spinlerinin aynı mı yoksa zıt mı olduğunu bilmiyordur. Alice'in bunu "klasik yolla" Bob'a iletmesi gerekir, işte bu nedenle bilginin ışınlanması ışık hızı limitini aşmaz. Buna ek olarak bu iletişim daha güvenlidir çünkü Alice Bob'a "aynı" veya "zıt" dediği zaman bu konuşmayı dinleyen kişinin Alice'in parçacığının spinini anlayabilmesi için onun spinini biliyor olması gerekir. Üstelik Alice'in dolanık olmayan parçacığı dolanık olan ile etkileştiği için spin durumunu kaydetmiştir. Alice parçacığının spinini tekrar ölçmek isterse yarı ihtimalle yukarı veya aşağı bulur.
Not: Bu kısım kitapta geçiyor fakat anlatımı bir videodan aldım çünkü tam anlamamıştım.

24) Quantum Zeno Effect: Berilyum iyonları ile yapılan deneyde bütün iyonlar aynı kuantum enerji seviyesindeydi, deneyi yapan ekip buna 1.seviye dedi. İyonlara 256 millisaniye boyunca radyo dalgaları göndererek 2.seviye adını verdikleri seviyeye getirdiler. Fakat enerji seviyelerini nasıl ve ne zaman değiştirdiklerini söylemeyiz(Kopenhag Yorumu'na göre sadece biz onları gözleyince gerçek olduklarını hatırla). Süreyi yarısına yani 128 millisaniyeye indirirsek her bir iyon için 2.seviyeye geçme olasılığı %50'dir, bu nedenle 128 millisaniye sonra istatiksel olarak iyonların yarısı 2.seviyede iken diğer yarısı 1.seviyede olarak gözlemleriz. Ancak iyonlar çok kısa süre bu enerji seviyesinde kalıp 1.seviyeye foton yayarak geri dönerler, deneyi yapan ekip bu fotonları sayarak sonuçları elde ettiler.

25) Electron Interferometer: Bu deney iki delik deneyinin bir tür versiyonudur. Elektronlar demet halinde negatif yüklü bir tele gönderildiler. Teldeki negatif yük elektronları iter ve cihaz(apparatus) tamamiyle simetrik yaratılmıştır, böylece yarı yarıya şans ile elektronların bir kısmı telin sağından ve solundan geçer. İleride pozitif yüklü bir tel vardır, böylece elektronları çekerek tekrar tek bir yol boyunca hareket etmelerini sağlar. Son olarak detektör perdeye gelen elektronları sayar(tıpkı çift yarık deneyindeki gibi). Tek tek gönderilen elektronların her biri negatif yüklü telin yanından geçerken ikiye ayrımış, sonra pozitif yüklü tel ile tekrar birleşmiş gibi perde de girişim örüntüsü oluştururlar. Deneyciler buna ek olarak Wien filtresi adında bir cihaz yerleştirdiler. Bu cihaz aralarında boşluk bulunan iki adet elektrik yüklü plaka ve aralarından dik olarak yayılan manyetik alandan oluşuyordu, bu nedenle filtreden geçen yüklü parçacıklar manyetik alanı hissedebilir. Bu cihazla beraber girişim örüntüsü tamda öngörülen biçimde değişti(ama yok olmadı kesinlikle).

26) Gecikmiş seçim deneyinde parçacıkların deliklerden nasıl geçeceğini deliklerden geçtikten "sonra" belirlenebileceğini gösterdi. Wheeler bu "önceden bilme" olayına başka bir bakış açısı getirdi. Kütle çekimsel mercekleme etkisi sayesinde bir yıldızdan farklı yollardan çıkan ışıklar yeniden birleşebilir. Teorik olarak bu ışıkların birleştiği yerde girişim örüntüsü oluşturup sonra da gözlemlediğimizde ışık tek bir yoldan geçmiş olur(ki bir anlamda bu ışığın binlerce yıllık yolculuğunu değiştirmek anlamına gelir). Wheeler'a göre bu tuhaf sonucun sebebi gözlemden önce ışığın fiziksel bir varlığı olduğu savıydı. Ona göre parçacıklar ölçülene kadar ne parçacık ne de dalgaydı bir anlamda Berkley "var olmak, algılanmaktır" derken haklıydı.

27) Renninger Negative-Result Experiment: Radyasyon yayan bir atom hayal edin. Bu atom büyük bir küre içerisinde olsun ve radyasyon küreye çarptığı zaman küre ışık yaysın. Atomun herhang bir yönde radyasyon yayma olasılığı eşit olduğundan olasılık dalgası kürenin içinde eşit şekilde dağılır. Radyasyon kürenin iç yüzeyine çarpıp küre ışık yaydığı zaman dalga fonksiyonu çöker ve böylece radyasyon "gerçek" olur(Kopenhag Yorumu'na göre). Şimdi kürenin içerisine bir yarım küre koyalım(diyelim ki bu üst küre olsun) ve bu küre dış küre gibi radyason çarptığı zaman ışık yaysın. Bu iç yarım küre atomun dış kürenin üst yarımı ile ilişkisini keser. Soru şu: Radyasyon iç küreye çarparsa noolur? Atom, radyasyon yaymak için tetikleyelim. Radyasyon %50 ihtimalle iç küreye, %50 ihtimalle dış küreye çarpar. Radyasyonun iç küreye ulaşma süresi dış küreye ulaşma süresinden kısadır. Şimdi diyelim ki radyasyonun iç küreye ulaşması 10 milisaniye, dış küreye ulaşması 20 milisaniye olsun. Yarım kürelerin içerisindeki atomun radyasyon yapacak şekilde tetikleyelim. 10 milisaniye beklersek ya radyasyon iç küreye çarpıp iç küre ışık yayacak ya da radyasyon iç küreye çarpmayıp hiçbir küre ışık yaymamış olacak. Bu durumda radyasyon önceden %50 ihtimalle iç veya dış küreye çarpacak iken artık %100 ihtimalle dış küreye çarpacaktır. Bir anlamda bu dalga fonksiyonunun bir kısmının çöktüğü anlamına gelir.

28) Katı Kopenhag Yorumcuları bizim elektronun fiziksel nitelikleri olarak gördüğümüz şeyin elektronla ölçüm cihazı arasındaki ilişkiden başka bir şey olmadığını söylüyor. Bu özelliklerin sadece elektrona değil, bütün sisteme ait olduğunu söylüyor. Mesela Roger Penrose Emperor's New Mind kitabında kütle çekim ile ilgisi olabileceğini söylüyor. David Bohm ise ısının bunu yapabileceğini ileri sürdü, her parçacık rastgele ısısal hareket ile sağa sola hareket eder ve belki de parçacıklar bütünü yeterince büyüklüğe ulaştığında birbirleriyle çarpışmayı bırakınca dalga fonksiyonu çökerten budur. Tabii zihinin dalga fonksiyonunu çökerttiğini düşünenler bunların hiçbirine katılmayacaktır. Onlara göre gözlemlenmediği sürece Ay'ın kendisi bile gerçek değildir. Tabii Ay'ın kuantum belirsizliği haline gelimesi birkaç nano saniye değil belki milyarlarca yıl alır.

29) Pilot Dalga Kuramı'nı ilk ortaya atan hem Fransız Duc'ü hem de Alman ünvanı Prinz olan Louis De Broglie'dir. Von Neumann'ın hatası olmasaydı belki de Kopenhag Yorumu günümüzde "standart yorum" olmayacaktı. Toplama işlemi değişkendir: 3+2=2+2 ,fakat çıkarma işlemi değişken değildir: 3-2=/2-3. Kuantum fiziğinde toplama işlemi bile her zaman değişken özelliğe sahip değildir. Von Neumann, gizli değişkenler kuramının işe yaramayacağını gösteren "kanıt"ında(!) bir kuantum sistemindeki belli bir özelliğin ortalama olarak değişme özelliği kullanarına uyacağı bilgisini kullanıp bu kuralı sistemin bireysel ögelerine uygulamıştır. Bu ortalama boy uzunluğu 1.5 m olan bir sınıfta her çocuğu 1.5 m uzunluğunda tanımlayama benzer. İlk olarak 1935'te Grete Herman ve 1966'da John Bell bu sözde kanıtı açıkça eleştirmiş hatta aptalca bulmuştur.

31) Fizikçiler 1993'ün sonunda zaman gerçekten var mıdır yoksa birbiriyle tutarlı belleklerin toplamıdır mı, diye sordular. Ortaya gerçekleştirilebilir bir deney önerdiler, bir anlamda Bell deneyinin zamansal dengi. Deneye ideal adaylar berilyum iyonları, yine kuantum zeno etkisi deneyi yapılacak ancak bu sefer iyonlar enerji seviyesi arasında sıçratılacak. Önce, seçilmiş iki enerji seviyesi arasında sürekli elektron salınımı için sonra da iki seviyenin her birinden iki yüksek seviyenin birine sıçrama sağlamak için lazer ışığı kullanılır. Zamansal Bell Eşitsizliği'ne göre farklı enerji seviyelerine geçen elektronların sayısı geçişlerin sırasına bağlıdır.

32) Hawking sanal zaman(i*t) analojisini ortaya atar. Bu analojiye göre büyük patlama anına kadar gitsek tekilli değil, tekrar zamanda ileri giderken bulurduk."

33) Bir parçacığın belli bir yerde bulunma olasılığını hesaplamak için onu tarif eden dalga fonksiyonunun eşleniği(imajiner kısmın ters işaretlisi) ile çarparız. Fakat bu işlem bir anlamda dalga fonksiyonun zamanda tersi ile çarpmakla aynıdır.

34) Bir elektron titreştiğinde geleceğe gecikmiş dalga, geçmişe ilerlemii dalganın karışımı bir alan yayar. Gecikmiş dalga alan tarafından taşınan enerjiyi soğurabilen bir elektronla karşılaşıncaya kadar ilerler. Soğurma süreci, soğurmayı yapan elektronun titreşmesini içerir ve bu titreşme ilk gecikmiş alanı iptal eden yeni bir gecikmiş alan yaratır. Böylece soğurucun geleceğinde net etki hiçbir gecikmiş alan kalmamasıdır. Fakat soğurucu ayrıca geçmişe, orjinal dalganın izinden yayıcıya giden negatif enerjili bir ilerlemiş dalga da üretir. Yayıcı bu dalgayı soğurur, orjinal elektron bir ilerlemiş dalgayı geçmişe ışıyacak şekilde geri çekilir. Bu "yeni" ilerlemiş dalga, "orjinal" ilerlemiş dalgayı iptal eder, böylece geçmişe giden etkin bir ışıma yoktur. Geriye tek kalan, yayıcı ve soğurucuyu birleştiren bir çift dalgadır. Yarısı geleceğe pozitif enerji taşıyan gecikmiş dalga, yarısı geçmişe(negatif zamana) negatif enerji taşıyan ilerlemiş dalgadan oluşur. İki negatifin çarpımı pozitif olduğundan, bu ilerlemiş dalga sanki kendisi de yayıcıdan soğurucuya yolculuk eden gecikmiş bir dalga gibi orjinal gecikmiş dalgaya eklenir. Bu süreç zamandışıdır, anlık gerçekleşir. Bu yorum sadece zaman oku hakkında ipucu vermekle kalmıyor, gözlemciye veya ölçüm aygıtına özel bir statü vermiyor.

[Anthony · Rating 3 out of 5]

John Gribbin's prolific bibliography is no doubt already responsible for a number of plagiarized chatGPT written essays by college students, since he's got so much material it is inevitable that the models have used his books to learn about science.

Personally, I find great value in Gribbin's work, but in most cases the value is inversely related to the size of the gap of years between now and when the book was written. There's always a mixture of fundamental science, history of science, and scientific journalism, and it is that last part that is least helpful for a book written nearly 30 years ago.

Schrodinger's kittens picks up right where his previous book about quantum mechanics leaves off, and I read the two back to back, so it does become a little tricky to remember where this one starts and the other one leaves off. For a topic that is less than 100 years old, the two books together will give you a great sense of: what is quantum mechanics, who is responsible for quantum mechanics, and why is quantum mechanics so weird, and the prose is more sophisticated than the average popular science book (see James Gleick), but less sophisticated than a scientific article.

One item to call out, only because I did recently read a quantum primer by Jim Al Khalili that was published in the last couple years and did not mention this, was that at the end of 'Kittens', Gribbin seems to think that the mystery of the correct interpretation of quantum mechanics has been solved by John Cramer, and seems to wrap up the topic as solved. I did look up the theory, called 'transactional interpretation of quantum mechanics', and it seems to have held up relatively well over time. There has been some debate, but according to the highly accurate and thoroughly researched authors of the Wikipedia page, the challenges have all been answered. So I don't really know where to leave this - has TIQM solved the mysteries of quantum mechanics so that the only mystery remains a unified theory, or is John Gribbin's journalism just fake news? Next I turn to a recent book by Sean Carroll, published in the last 4 years, and maybe he's got the tea...

[Kevin Leung · Rating 3 out of 5]

For the uninitiated like me, this book is a difficult but probably worthwhile read. Gribbin starts out in the prologue with some of the classic studies and experiments in quantum physics, then immediately jumps back through history back to Newton to explore the progression of our understanding of light. This section can be a bit confusing since he explores different models and theories that are now outdated and can conflict with what you know to be fact from high school physics. Although it can be dry at times, it is written clearly and is pretty insightful.

I think the best part of the book is towards the end. He talks about different interpretations of quantum physics and diving a bit into the philosophy of science with what models mean and how we should approach thinking about "solutions". He promises a big solution in the epilogue, but I guess his very convincing presentation up until then about the importance of a solution made that less meaningful for me. Also, the book is about 20 years old now, and I assume that there has been more progress.

[Ravsta P. · Rating 5 out of 5]

One of the few times I actually read the bibliography was here in Gribbin's book.

If you were looking for a light glance over quantum mechanics, I'd recommend something lighter; but it will depend on your technical level. Richard Feynman has many works that can fulfil the role of a primer for you.

Gribbin provides a grand overview of the theories and experiments preceding our modern world understanding. Newer interpretations help round out understanding of strange ideas we've only heard fragments of.

What and who qualifies to collapse a superposition of states? Is it a marker of intelligence? Can an animal collapse it and bring the duality into its ascendant state? What about a machine? Will a mechanical observation do the same as a living creature?

What about time travel?
For all this and more, check out Schrödinger's Kittens. It was well worth my time.

Rav.

[Leo W. · Rating 3 out of 5]

Sequel to In Search of Schrödinger's Cat: Quantum Physics and Reality. That text comes down in favor of Everett's many-world's interpretation. The sequel, which covers much the same ground (albeit more and differently), comes down in favor of Cramer's transactional interpretation. As always, the writing is accessible and engaging.

[Ray Savarda · Rating 4 out of 5]

Very well written, very clear discussion of the current state of the search for a universal theory, and a recapitulation of the history of some core issues from the ancients to today.
I really liked the last chapter or two, about string theory and Cramers interpretation of things and how that may be the best solution to the paradoxes.
I liked it!

[Vince Zyrence · Rating 5 out of 5]

Again, quantum physics explained by Gribbin in a language so lucid without compromising its crucial concepts and interpretations. Another must read for a non-physicist who is in a constant and relentless search for the possible transcendental philosophy of science.

[Matthias Pickl · Rating 5 out of 5]

Recently I thought about the books that influenced my thinking, my look at reality, my feelings about truth and wisdom most. Well, here it is. A lesson in humility. Good read for all who know everything better.

[Richard · Rating 5 out of 5]

Fantastic follow-up to The Quantum Mystery. Gribbin does a great job of presenting many different theories, even ones he disagrees with, in a path toward a unified concept of Quantum Physics.

[Bradley Davis · Rating 4 out of 5]

Very interesting and mind blowing but hard to understand

[Linda · Rating 4 out of 5]

Oh I am into trying to get a tiny grip on quantum physics. This isn’t my first book, all of them open a tiny light in my brain. Thanks for that sliver of enlightenment!

[Fanie Oosthuysen · Rating 4 out of 5]

As good as the first book but totally different. Here John Gribbin tackles the endless interpretation debate head on and provides a meta understanding of why there is never ending explosion of interpretations on quantum theory. This book also provides a much deeper historical view on the fathers and contributers of quantum theory. And again John Gribben uses that unique power he has of simplifying hard concepts and making it entertaining along the way.

[Jack · Rating 5 out of 5]

The limitations of the Copenhagen interepretation for quantum theory are outlined, and further theories are suggested and explored, such as pilot wave theory and the Everett interpretation. It goes as far as discussing the implications of quantum experiments on views on consciousness. Furthermore the possible future uses of research into quantum mechanics are discussed and explained in detail; importantly teleportation, quantum cryptography and quantum computing are included.
This book is an enjoyable, qualititative, thought provoking read, which explores many of the current problems and future possibilities of quantum mechanics.

[Michael Huang · Rating 3 out of 5]

A cute little short story applying the quantum uncertainty principle to life events.