BÜYÜK PATLAMADAN ÖNCE NE VARDI?

Gerçekliğin doğasını arayan insanlar dünyayı tanımlamaya çalışan değişik hikayeler türetmiştir. Zaman geçtikçe öğrendiğimiz tek şey bu hikayelerin ne kadar karmaşık ve ilginç olduğudur. Bazı hikayelerin gerçekten neyden bahsettiğini bilmek zor. Mesela sicim teorisi. Tüm bu hikaye “Büyük patlama ya olası bir başlangıç değilse?” sorusundan türemiş. Her şeyin doğası hakkında ortaya atılmış ünlü, tartışmalı bir teori. Peki, biz bu teoriyi nasıl bulduk? Her şeyin teorisi nedir? Bu teori doğru mu?

her şeyin teorisi NEDİR?

Portakallarla dolu güzel bir ağacımızın olduğunu hayal edelim. Kendimize bu portakal neyden yapıldı diye sorabiliriz. Peki, bu soruya nasıl cevap verebiliriz? Sorunun yanıtını bulmak için portakalın iç yapısını incelememiz gerekir. Portakala yeterince incelersek öyle ya da böyle bir yerden sonra moleküllere denk geliriz. Ancak bu moleküller hikayenin sonu değildir.

Photo by Retha Ferguson on Pexels.com

Moleküllere baktığımızda içinde atomları görürüz. Hikaye, atomlarla da bitmemektedir. Çünkü bu sefer de atomu incelediğimizde karşımıza elektronlar çıkacaktır. Elektronlar, atomun merkezindeki çekirdeğin etrafında çember şeklindeki yörüngelerde dolanmaktadır. Elektronun etrafında dolandığı çekirdeği incelediğimizde ise içinde nötronlara ve protonlara ulaşırız. Ardından çekirdeğin içindeki nötronlardan birini incelemek istersek; içinde küçük kuark parçacıkları olduğunu biliriz ama göremeyiz. Görmek için neye ihtiyacımız vardır? Biraz düşünelim.

Photo by Myicahel Tamburini on Pexels.com

Görmek için kuşkusuz ışığa ihtiyacımız var yani bir elektromanyetik dalgaya. Bu elektromanyetik dalga, örneğin bir bardağın yüzeyine çarpabilir ve oradan yansıyarak gözümüze gelebilir. Elektromanyetik dalgalar bu bardağın bilgilerini taşır ve beynimiz de bu bilgiyi kullanarak görüntüyü yaratır. Böylece karşımızdakinin bir bardak olduğunu görürüz. Yani bir şeyi görmek için onunla etkileşim kurmamız gerekir. Görme, dokunma gibi aktif bir prosestir.

TEMEL PARÇACIKLARI NASIL ÖLÇERİZ?

Parçacıklar o kadar küçüktür ki bizim görmemizi sağlayan elektromanyetik dalgalar, çok büyük kalır. Görünür ışık, üzerilerinden geçip gider. Bu problemi çözmek için daha çok sayıda ancak daha küçük dalga boylu elektromanyetik dalgalar kullanabiliriz. Çünkü daha çok dalga boyu daha çok enerji demektir. Bu yüzden çok fazla enerjiye sahip bir dalga ile bir parçacığa dokunduğumuzda onu değiştirebiliriz.

Photo by cottonbro on Pexels.com

Eğer bir parçacığı dokunarak değiştirebiliyorsak bakarak da onu değiştirebiliriz. Bu yüzden temel parçacıkları tam olarak ölçemeyiz. Bu çok önemli bir olgudur ve bir ismi vardır: “Heisenberg Belirsizlik İlkesi“. Bu ilke, kuantum fiziğinin temelini oluşturur.

Photo by Skitterphoto on Pexels.com

KUANTUM ALAN TEORİSİ

Bir parçacık neye benzer? Parçacığın doğası nedir? Bunları bilmiyoruz. Gerçekten sıkı bir şekilde bakabilirsek, parçacıkların oluşturduğu bir etki alanını görebiliriz ama parçacıkları göremeyiz. Sadece var olduklarını biliriz. Ama eğer durum buysa, bu parçacıklarla nasıl bilim yapabiliriz? Burada nokta parçacıklar devreye girer. Örneğin, bir parçacığın uzayda bir nokta olduğunu varsayalım. (x,y,z) Her elektronu uzayda belirli bir elektrik yükü ve kütlesi olan bir nokta olarak düşünürsek, bu noktaların hepsi birbirine benzer. Noktaları ayırt etmek olanaksızdır. Fizikteki elektronlar, fotonlar, kuarklar ve bozonlar gibi temel parçacıkların tanımlanıp analiz edilmesi için “kuantum alan teorisi” oluşturulmuştur. Bu alandaki çalışmalar direkt parçacık üzerinde denenemiyor ancak bu parçacıkların doğası ve aralarındaki ilişkileri hakkında fikir edinmemizi sağlıyor.

YER ÇEKİMİ VE GENEL GÖRELİLİK

Kuantum mekaniğinde, tüm fiziksel kuvvetler belirli parçacıklarla taşınır. Ancak ortada “yer çekimi” gibi büyük bir sorun vardır. Einstein’ın genel görelilik kuramına göre yer çekimi kuvveti, evrendeki diğer kuvvetler gibi değildir. Eğer evren bir tiyatro oyunu olsaydı; parçacıklar aktör, yer çekimi de sahne olurdu diyebilirdik. Peki, yer çekimi neden diğer kuvvetler gibi değildir? Yer çekimi neden kuantum fiziğinde çalışmaz?

Photo by David Skyrius on Pexels.com

Yer çekimi için bir uzay-zamanın geometrisinin teorisidir diyebiliriz. Kuantum dünyasında bir şeyleri ölçmek mümkün olmadığı için kuantum fiziği hikayesi, yer çekimi hikayesi ile birlikte çalışmaz. Fizikçiler graviton isimli parçacığı keşfettiğinde yer çekimini de kuantum hikayesine eklemeye çalıştı ama matematikleri uymadı. Bu yüzden yer çekimi büyük bir sorundur. Eğer yer çekimini kuantum fiziği ve standart model ile birleştirebilseydik her şeyin teorisine sahip olabilirdik. Peki sicim teorisi bunu başarmış mıdır?

SİCİM TEORİSİ HER ŞEYİN TEORİSİ MİDİR?

Geleneksel düşüncelere göre bir kuarkın içinde hiçbir şey bulamayız. Ancak sicim teorisine göre bir kuarkı alıp yeterince yakından incelersek içinde farklı frekanslarda titreşen enerji ipliksilerine (sicim) denk gelebiliriz. Bunu kafamızda canlandırabilmek için örneğin bir gitar çaldığımızı düşünebiliriz.

Photo by Pixabay on Pexels.com

Gitar tellerini sicimlere benzetelim. Gitar tellerine dokunduğumuzda titreşim yayacak ve farklı notalar çıkaracaktır. Gitardan çıkan her nota, bir parçacığa denk gelecektir. Ancak sicimler, müzik notaları üretmezler. Bir gitarın teli titreştiği zaman farklı notaları üretmesi gibi, sicimler de titreştiği zaman farklı parçacıklar üretirler.

Bunlar sadece bir teoriden ibaret ancak eğer bu düşünceler doğruysa; herhangi bir maddeyi incelediğimizde içinde sicimlerin dans edip titreştiği kozmik bir senfoni bulabiliriz. Bu, sicim teorisinin en temel düşüncesidir.

Photo by Gabriel Santos Fotografia on Pexels.com

Sicim teorisi, bizim evrenimizin üç uzaysal ve bir zamana bağlı boyutları ile çalışmaz. Sicim teorisi üzerinde çalışmak için on boyut gereklidir. Böylece sicim teorisi model evrenler üzerinde hesaplamalar yapar. Sonra da fazla olan altı boyuttan kurtulmaya çalışarak kendi evrenimizi açıklamaya çalışır.

Photo by Andrea Piacquadio on Pexels.com

Bunu kafamızda canlandırabilmek için dört boyutlu bir objenin bizim üç boyutlu evrenimizde neye benzeyeceğini hayal edelim. Varsayalım ki bir yerde iki boyutlu bir evren var ve burada iki boyutlu canlılar var. Ancak sadece iki eksen üzerinde hareket edebiliyorlar. Şimdi elimizi baştan sona onların dünyasına geçireceğimizi düşünelim. Onların görüş alanında bir boyutlu çizgide elimizi önce parmak uçlarımız gözükecek şekilde ilerletip sonra elimizin geri kalan kısmını da yavaşça ilerletirsek; onlar, bu tek boyutlu görüş alanlarında elimizin iki boyutlu ve şekil değiştiren bir obje olduğunu düşüneceklerdir. Tıpkı bir MR taramasının beynimizi gösterdiği gibi.

Dört boyutlu küp (Tesseract)

Şimdi dördüncü boyuttan birinin gelip bizim üç boyutlu uzayımıza elini koyduğunu düşünelim. Hatta diyelim ki bir el değil de tesseract (dört boyutlu küp) olsun. Yukarıda gördüğünüz küpe bakarak dört boyutu deneyimlediğinizi öne süremezsiniz.Tıpkı bir el örneğinde olduğu gibi bu dört boyutun, bizim üç boyutumuza geçtiğinde şekil değiştirdiğini görürüz. Ama farklı bir şekilde. Hatta zamanı dördüncü boyut olarak düşünürsek işler daha da güzelleşiyor.

Bu dört boyutlu küp, zamanı kontrol edebiliyor olsun. Eğer yaşıyor olsaydı, yaşını istediği zaman tıpkı elimizi iki boyutlu evrende kımıldatabildiğimiz gibi değiştirebilirdi. Heyecan verici değil mi?

Evet, gerçekten heyecan verici ancak maalesef şu ana kadar sicim teorisini kanıtlayan herhangi bir deney yapılamamıştır. Bilimin tahmin yürütüp deneyler yapmaktan ibaret olduğunu biliyoruz. Eğer bunu yapamıyorsak neden bu sicimlerle uğraşmaya devam ediyoruz diye sorabilirsiniz. Bu, aslında daha çok bu teoriyi nasıl kullandığımızla alakalı.

SİCİM TEORİSİ NEDEN KULLANIŞLIDIR?

Örneğin, elimizde sadece küçük bir kayık yapımına dair bir taslak varken bir yolcu gemisi inşa etmek isteyelim. Kayıkla yolcu gemisi inşası arasında motor, malzeme ve ölçü gibi farklılıklar olacaktır. Fakat temelde ikisi de aynı şeylerdir:”Yüzen cisimler” Bir kayığın taslağına çalışırken, yolcu gemisini de nasıl inşa edebileceğimiz hakkında bazı şeyler öğrenebiliriz.

Photo by Maurício Mascaro on Pexels.com

Fizik, matematiğe dayalıdır. “2+2=4 ” kendinizi nasıl hissederseniz hissedin, bunun bir önemi yoktur; bu doğrudur. Sicim teorisindeki matematik işe yarıyor. Sicim teorisi, birçok şeyi doğru bir şekilde tahmin etmiştir. Parçacıklara sanki noktaymış gibi davranmak; şuan kullanılan hadron terapisi, kuantum çözücüler ve Maglev treni gibi teknolojilerin ortaya çıkmasına yol açmıştır. Bu yüzden bu teori hala kullanışlıdır.

Sicim teorisi, teorik fizikçilerin kuantum dünyasını keşfetmelerine yardımcı olan önemli bir araçtır ancak her şeyin teorisi değildir. Peki ya size evrenin on değil, on bir boyuttan oluştuğunu söyleseydim? Sizce o zaman ne olurdu? M-Teorisi (Zar Kuramı) hakkındaki yazıya buradan ulaşabilirsiniz.

KAYNAKLAR

BÜYÜK PATLAMADAN ÖNCE NE VARDI?” için 2 yorum

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Google fotoğrafı

Google hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Connecting to %s