FiziÄŸin bilinmeyeni 7

Evrenin iÅŸleyiÅŸi üzerine bilmediÄŸimiz birçok konu var. Gerçi aÅŸağıdaki sorunlarla sokaktaki insanların bir ilgisi yok. Ama bizim dışımızda, fizik bilimi esas olarak bu sorunlar çevresinde dönüp duruyor.1- EVRENÄ° DÖNDÃœREN NE?Bu sorunun yanıtı verilmediÄŸi taktirde, fiziÄŸin içerdiÄŸi diÄŸer ilginç sorular ve olaylarla daha ileriye gidemeyiz. Evrenin kökeni, kara deliklerin gelecekteki durumu ve zaman içinde yolculuk gibi konuları anlamak için, Evren'in nasıl döndüğünü bulmalıyız.Maddenin temel taÅŸlarının neler olduÄŸu hakkında bugün derin bilgiye sahibiz. Fizik 20. yüzyılda, kuvantum mekaniÄŸi (madde kuramı) ile Einstein'ın görelilik kuramı olarak bilinen uzay, zaman ve kütle çekimi kuramı üzerine kurulmuÅŸtu. Ancak, gerçeÄŸin tek bir tanımını ararken, iki tanesini bulmak oldukça yetersiz.Ä°ki kuramı birleÅŸtirmek, en baÅŸarılı kuramsal fizikçilerin önüne korkunç teknik ve kavramsal engeller çıkarıyor. ÖrneÄŸin, kütle çekim kuvveti kendini, uzayzaman denilen 4 boyutlu ortamın eÄŸrilip bükülmesi olarak gösterdiÄŸi için, kuvantum kuramını kütle çekimine uygulamak sorunlar doÄŸurur. Belki de, ortada yaklaşımla ilgili bir sorun vardır: belki de kütle çekiminin niceliÄŸini tek başına bulmaya çalışmamalıyız. Yakın zamanda birleÅŸtirme üzerine yapılan denemelerde, kütle çekiminin niceliklerinin bulunması sorunu, doÄŸanın tüm kuvvetlerini bir araya getirmeyi amaçlayan tek bir kuramsal çatı altına alındı. Birçok fizikçi bunu, ‘‘her ÅŸeyin kuramı'' olarak niteliyor.Günümüzdeki yaklaşımlardan biri, ‘‘üstün sicim kuramı''dır. Parçacık fiziÄŸinin bir türü olan bu kuram, baÅŸlangıç parçacıklarını boyutsuz noktalar yerine, tek boyutlu sicimsi nesneler olarak varsayar. Bir diÄŸer yaklaşımsa, daha soyut olan ve uzayın yüksek kısımlarında hareket eden zarlar olarak da anlatılabilen ‘‘M kuramı’dır. Ancak, bu fikirlerdeki ilerlemeler en iyi ÅŸu ÅŸekilde toparlanabilir: Bu kuramdaki M harfinin ne anlama geldiÄŸini bilen çok az kiÅŸi var ve almamız gereken de çok yol.2- EVRENÄ° OLUÅžTURAN MADDELER NELER?Ä°ÅŸte, bir önceki konudaki utanç yerini koruyor: Fizikçiler, evrenin içinde neler olduÄŸundan emin deÄŸiller. Astronomide, gördükleriniz elde ettikleriniz anlamına asla gelmez. Gördükleriniz yıldızlar, gezegenler, gaz ve normal atomlar içeren toz yığınlarıdır, ancak evrendeki her sıradan yapının içinde, görülemeyen onlarca madde daha vardır.Bunu, yıldızların hareket ÅŸekillerinden anlayabiliriz. Samanyolu, kütle çekiminin görünür maddeleri bir arada tutabilmesi için çok hızlı döner. Merkezden uzaktaki yıldızlarsa, kendilerini çeken fazladan maddeler olmasaydı, kopup giderlerdi. Bu durum diÄŸer galaksilerde de aynıdır. Galaksileri, dönen kümeler içine sokan, gözle görülemeyen maddelerdir. GeniÅŸlemesi, Büyük Patlama’dan sonra sönükleÅŸen parlaması da dahil, evren bir bütün olarak ele alındığında tüm kanıtlar, her tarafa yayılan, gizli bir evrenin varlığına iÅŸaret eder.Bu ‘‘karanlık madde''nin ne olduÄŸuna iliÅŸkin çok fazla kuram vardır. Kara delik sürüleri, büyük patlamadan sonra etrafa yayılan hayalet parçacıklar bunlardan bazıları. Temel olarak 3 fikir var. Ä°lki, uzay içinde aynı oranda yayılan, görünmez madde olarak davranan ‘‘karanlık enerji'' olduÄŸudur. Gözlemciler bu enerjinin, evrenin kütlesinin üçte ikisini oluÅŸturabileceÄŸini öne sürüyor. Bir de MACHO'lar var. Astronomlar, dev yoÄŸun ışık halkası ÅŸeklinde nesneler anlamına gelen bu maddenin az miktarını tespit etti, ancak bu miktar, karanlık maddenin geri kalan kısmını doldurmaya yetmiyor.Üçüncüsü, nötronlara benzeyen yarı-atomik partiküllerdir. Bu hayaletimsi varlıklar, diÄŸer maddelerle çok ender etkileÅŸime girer ve Dünya'ya girerken hiçbir ÅŸekilde görülemezler. Evrende o kadar çoklardır ki, her bir atoma bir milyon yarı-atomik parçacık düşer. Öte yandan nötronların çok küçük kütleye sahip oldukları sanılıyor. Bu nedenle de, karanlık maddenin toplam envanterine çok az bir katkı yaparlar. Kuramcılar, derinlere girebilen, cisimsel bir kütlesi olması olası diÄŸer parçacıkların da var olduklarını varsayıyor. Kısaca Wimp (zayıf etkileÅŸimli masif parçacıklar) denilen bu parçacıkları arama çalışmaları sürüyor.DiÄŸer yandan, ortaya daha alışılmadık fikirler de atılmıyor deÄŸil. Dördüncü uzay boyutu veya gölge bir evren içinde yaÅŸamak, bunlardan bazıları. Kozmik karanlık madde, büyük olasılıkla, bir kısmı hala hayal bile edilemeyen birçok maddeden oluÅŸan bir kokteyl. Her ne olursa olsun, bizi ve evreni oluÅŸturan sıradan atomlar, ‘‘BaÅŸka bir ÅŸey'' tarafından yönetilen evrende ufacık bir safsızlığı temsil ediyor.3- NEDEN ÜÇ BOYUT?Uzayın 3 boyutlu olması sadece bir rastlantı mı yoksa bunun önemli bir nedeni mi var? Kimi kuramcılar, uzayın, büyük patlamadan sonra tesadüfen 3 boyutlu olarak oluÅŸtuÄŸuna, ancak evrenin baÅŸka bölgelerinde bu sayının deÄŸiÅŸebileceÄŸine inanıyor .Mantıksal olarak, evrenin örneÄŸin 2 boyutlu olmaması için hiçbir neden yok. Edwin Abbott'ın, 100 yıl önce yazdığı ‘‘Flatland'' adlı kitabında, canlılar 2 boyutlu bir dünyada ve zemine sınırlandırılmış olarak yaşıyorlardı.Ancak, 2 boyutlu bir dünyanın fizik kuralları, bugünkünden çok farklı olacaktır. ÖrneÄŸin, 3 boyutlu ortamdaki kadar düzgün yayılamayan dalgalar, sinyal gönderme ve bilgi aktarımı konusunda birçok sorun yaratırdı. Sistemli bir yaÅŸamın, doÄŸru bilginin iÅŸlenmesi üzerine kurulduÄŸunu göz önüne alırsak, bu sorunlar, 3 boyutludan farklı bir bölgeyi arama fikrinden vazgeçmemizi saÄŸlar.3 boyutun üzerine çıkmaksa daha farklı sonuçlar doÄŸurur. ÖrneÄŸin, böyle bir ortamda, gezegen sistemleri var olmazdı, çünkü kütle çekiminin tersinir kare kanunu, yüksek güçlerin tersinir kanunu halini alırdı. Bu nedenle, 3 boyutlu bir dünya, fizikçilerin, fizik hakkında yazmalarını saÄŸlayan tek ortam gibi gözüküyor.Öte yandan, bu sorunun, yanlış bir çıkarsamaya dayandığına iliÅŸkin ipuçları var. Belki de uzay 3 boyutlu deÄŸildir; sadece bize öyle gözüküyordur. Ãœstün sicim kuramı gibi doÄŸanın kuvvetlerini birleÅŸtirmeyi amaçlayan kuramlar, görülenden daha fazla boyut olduÄŸunu varsayıyor.Bunun yapılmasının nedeni, olayları tanımlayan denklemlerin, büyük deÄŸerlerdeki boyutlar içinde iÅŸleme sokulduÄŸunda, daha iyi çalışmalarıdır. Bu tamamen uydurma deÄŸil: çoÄŸul boyutların, fiziÄŸin en zor problemlerini çözmekte baÅŸarılı oldukları biliniyor. ÖrneÄŸin, Einstein'ın kütle çekimini tam olarak tanımlaması için bir dördüncü boyuta ihtiyacı vardı: zaman. Theodor Kaluza ise, kütle çekimini Maxwell'in elektromanyetik denklemleriyle birleÅŸtirmek için bir baÅŸka uzay boyutunu ekledi.3. boyuttan sonrasını göremememizin bir nedeni olabilir. Ä°nanılmaz oranda küçük ÅŸekilde sarılmış olabilirler. Uzaktan bir hortumu incelediÄŸinizi düşünün: hızlı hareket eden bir çizgi gibi gözükür. Yakından baktığınızdaysa, çizginin bir tüp olduÄŸu ortaya çıkar ve bir nokta olarak belirlenen ÅŸey, gerçekte tüpün çevresi etrafında dönen küçük bir dairedir. Benzer olarak, 3 boyutlu bir uzayda aldığımız bir nokta, fark edilemeyecek kadar küçük bir 4. uzay boyutunda ilerleyen minik bir daire olabilir.Herhangi sayıdaki fazladan boyutları bu ÅŸekilde gizleyebilirsiniz. Bunu yapmanın bir baÅŸka yolu daha var. Fiziksel kuvvetlerin ışığı ve maddeyi, 3 boyutlu bir levhaya veya ‘‘zara'' sınırladığını, ancak fiziksel etkilerin, 4. boyuta girmesine izin verdiÄŸini varsayın. Flatland'in sakinleri, 3 boyutlu nesneleri, 2 boyutlu olarak algılıyordu: örneÄŸin bir küreyi daire olarak. Aynı tezi savunarak, nesneleri 3 boyutlu gördüğümüz halde, belki de gördüklerimiz, daha yüksek boyutların küçük bir parçaları olabilir.Bizim uzayımız, yalnızca 4 boyutlu olmak zorunda deÄŸil. Uzayda, bizim gibi 3 boyutlu ortama benzeyen, ancak 4 boyutlu bir uzaya konumlanmış birçok ortam bulunuyor olabilir. 4. uzamsal boyutun varlığının doÄŸrulanması için birçok deney gerekiyor. Ancak yakınlarda, iki farklı ortamın çarpışmasının, büyük patlamayı açıklayabileceÄŸini kaydedildi. Bu nedenle, var olduÄŸumuz gerçeÄŸi, uzayın gerçekte 3 boyutlu olmadığının bir kanıtı olarak da kabul edilebilir. Â