1935 yılında Albert Einstein ve iki genç meslektaşı, kuantum mekaniğinin eksik bir kuram olduğunu göstermeyi amaçlayan bir makale yayımladı. Yazarların soyadlarının baş harfleriyle anılan bu makalede, kuantum mekaniğinin tuhaf bir sonucuna dikkat çekiliyordu. Bu sonuca göre iki parçacık belirli bir biçimde etkileşime girdikten sonra, birbirlerinden ne kadar uzaklaşırlarsa uzaklaşsınlar, aralarında gizemli bir bağlantı sürüyordu. Einstein, bu durumu daha sonra uzaktan ürkütücü etki olarak nitelendirecekti. Bugün bu olgu, kuantum dolanıklık adıyla bilinmektedir.

Dolanıklığı anlamak için önce kuantum dünyasındaki parçacıkların bazı özelliklerinin nasıl davrandığını düşünmek gerekir. Kuantum mekaniğine göre bir parçacığın bazı özellikleri, örneğin spin adı verilen ve kabaca parçacığın kendi ekseni etrafındaki dönüşüne benzetilen bir özellik, ölçülene kadar kesin bir değere sahip değildir. Parçacık, olası değerlerin bir bileşimi olarak var olur. Ölçüm yapıldığı anda ise bu değerlerden biri rastgele olarak ortaya çıkar. Hangi değerin çıkacağını önceden kesin olarak bilmek mümkün değildir; yalnızca olasılıklar hesaplanabilir.

İki parçacık dolanık hâle geldiğinde, özellikleri birbirine bağlı biçimde tanımlanır. Örneğin iki parçacığın spinlerinin her zaman zıt yönlerde olması gerektiğini düşünelim. Bu durumda parçacıklardan biri ölçülüp spininin yukarı olduğu bulunursa, diğer parçacığın spini, ölçülmeden bile aşağı olarak belirlenmiş olur. Şaşırtıcı olan, parçacıklar arasındaki mesafe ne kadar büyük olursa olsun, birinci parçacık ölçüldüğü anda ikinci parçacığın durumunun belirlenmesidir. Parçacıklar evrenin iki ucunda olsa bile bu bağlantı geçerlidir.

Einstein, bu durumun kuantum mekaniğinin eksik olduğunu gösterdiğini düşünüyordu. Ona göre iki parçacığın durumları, başından beri belirlenmiş olmalıydı. Bu durum, bir çift eldivenin birinin bir kutuya, diğerinin başka bir kutuya konmasına benzetilebilir. Kutulardan biri açılıp içinde sol el eldiveninin bulunduğu görüldüğünde, diğer kutuda sağ el eldiveninin olduğu anında anlaşılır. Burada gizemli bir etki yoktur; eldivenler başından beri belirli bir duruma sahipti. Einstein, kuantum parçacıklarının da henüz keşfedilmemiş gizli değişkenler aracılığıyla belirli özellikler taşıdığını öne sürdü.

Uzun yıllar boyunca bu tartışma, deneysel olarak çözülemeyecek felsefi bir sorun olarak görüldü. Ancak 1964 yılında Kuzey İrlandalı fizikçi John Bell, bu tartışmanın deneyle sınanabileceğini gösteren dâhiyane bir çalışma yayımladı. Bell, eğer Einstein'ın düşündüğü gibi gizli değişkenler varsa, dolanık parçacıklar üzerinde yapılacak belirli ölçümlerin sonuçları arasındaki ilişkinin belirli bir sınırı aşamayacağını matematiksel olarak gösterdi. Kuantum mekaniği ise bu sınırın aşılabileceğini öngörüyordu. Böylece iki görüş arasında deneyle karar vermek mümkün hâle geldi.

Bell'in önerdiği deneyler, yetmişli ve seksenli yıllarda gerçekleştirilmeye başlandı. Fransız fizikçi Alain Aspect ve diğer araştırmacılar, dolanık foton çiftleri üzerinde yaptıkları deneylerde, ölçüm sonuçlarının Bell'in belirlediği sınırı açıkça aştığını gösterdi. Sonuçlar, kuantum mekaniğinin öngörüleriyle uyumluydu. Sonraki yıllarda deneyler giderek daha titiz hâle getirildi ve olası açıkları kapatmaya yönelik pek çok deney yapıldı. Bu deneylerin hepsi, Einstein'ın düşündüğü türden yerel gizli değişkenlerin var olmadığını güçlü biçimde desteklemektedir. Bu alanda öncü çalışmalar yapan üç bilim insanı, 2022 yılında Nobel Fizik Ödülü'ne layık görülmüştür.

Dolanıklığın en çok yanlış anlaşılan yönlerinden biri, ışıktan hızlı iletişime izin verip vermediğidir. Birinci parçacığın ölçülmesi, ikinci parçacığın durumunu anında belirliyorsa, bu yöntemle uzak bir yere anında mesaj göndermek mümkün olabilir mi? Yanıt hayırdır. Her bir ölçümün sonucu tamamen rastgeledir ve ölçümü yapan kişi bu sonucu kontrol edemez. İkinci parçacığı ölçen kişi de yalnızca rastgele bir sonuç görür. İki ölçüm arasındaki ilişki, ancak iki tarafın sonuçlarını sıradan bir iletişim kanalıyla karşılaştırmasıyla ortaya çıkar. Bu nedenle dolanıklık, görelilik kuramının öngördüğü ışık hızı sınırını çiğnemez.

Dolanıklık, bir zamanlar yalnızca felsefi bir merak olarak görülse de bugün yeni teknolojilerin temelini oluşturmaktadır. Kuantum bilgisayarlar, dolanık parçacıkların özelliklerinden yararlanarak bazı hesaplamaları sıradan bilgisayarlara göre çok daha hızlı yapmayı hedefler. Kuantum şifreleme yöntemleri ise dolanık parçacıklar kullanarak, gizlice dinlenmesi fizik yasaları gereği fark edilebilecek iletişim kanalları oluşturmayı amaçlar. 2017 yılında Çinli bilim insanları, bir uydu aracılığıyla birbirinden bin kilometreden fazla uzaklıktaki yer istasyonlarına dolanık foton çiftleri göndermeyi başarmıştır.

Dolanıklığın gerçekliğin doğası hakkında ne anlattığı sorusu ise hâlâ tartışılmaktadır. Bazı fizikçiler, dolanıklığın evrenin temelinde birbirinden ayrı parçalar yerine bölünmez bir bütünlük bulunduğunu gösterdiğini düşünür. Diğerleri ise kuantum mekaniğinin farklı yorumlarının bu olguyu farklı biçimlerde açıkladığını vurgular. Fizikçilerin büyük çoğunluğu kuantum mekaniğinin öngörülerinin doğruluğu konusunda hemfikirdir; ancak bu öngörülerin ardındaki gerçekliğin nasıl anlaşılması gerektiği sorusu, bilimin ve felsefenin en derin sorularından biri olmayı sürdürmektedir.

Einstein'ın kuantum mekaniğini çürütmek için öne sürdüğü düşünce deneyi, ironik biçimde bu kuramın en şaşırtıcı ve en verimli özelliklerinden birinin keşfedilmesine yol açmıştır. Bu öykü, bilimde yanlış çıkan bir itirazın bile, doğru soruları sorduğu sürece bilgimizi ne kadar ileri taşıyabileceğini gösterir.