Her Şeyin Teorisi Stephen Hawking ve yeni Fizik

Şehirlerin gürültüsünden,parlak ışıklarından uzak dağ tepelerinde,yaylalarda sırt üstü yatıp gece karanlığında gökyüzüne bakıp düşüncelere dalar veya bir dolunay gecesinin romantizmini kalbinizin derinliklerinde hissedebilirsiniz. Bazıları pırıl pırıl,bazıları sönük,bazıları büyük,bazıları küçük,bazıları yakın,bazıları uzak sonsuz sayıda yıldız,gökyüzüne bilmediğimi biri tarafından yerleştirilmiş avizenin ışık saçan kristalleri gibi,bize bakar dururlar.Gece başka,gündüz başka renklere bürünen bu olağanüstü güzelliğe insanlar cennet demiştir.Ellerini açarak dua etmişler,yıldızlara dokunabileceğini sananlar gördüklerini hissettiklerini tuvallere,.senfonilere,romanlara,şiirlere yansıtmışlar,akılları ile bakanlar ise düzenin nedenlerini ve nasıl meydana geldiğini anlamaya çalışmışlardır.Evren adını verdiğimiz bu sıra dışı gizemi oluşturan milyonlarca gök cisminin milyarlarca yıldır hiç şaşırmadan uyduğu düzen nasıl bir şeydir?

Akıl, evren gibi karmaşık bir sistemi anlayabilecek bir yetiye sahip midir?

Bu tartışma, insan aklını fark ettiği ilk günden günümüze kadar sürüp gelmiş, bilim kendi yolunda yürümüş evren gizemlerinin belli bir bölümünü başarı ile açıklamıştır. Örneğin, güneş sistemini oluşturan gezegenlerin veya bu sistem içinde hareket eden kuyruklu yıldızların periyotlarını ve yörünge geometrilerini 400 sene önce hesap edebildik.Günümüzde bu hesap,artık bir üniversite öğrencisi için bile çözümü basit bir problemdir.Fırlattığımız füzeler ile asteroitleri vurabiliyoruz.Samanyolu galaksisine benzer milyarlarca galaksinin,evrenin derinliklerindeki hareketlerini nasıl çarpıştıklarını görüntülüyoruz. Ay’dan veya Güneş’ten veya Mars’tan uzaklıklarımızı ölçebiliyoruz.Bu bilgimize dayanarak Ay’a gidebildik,Mars’ın sıcaklığını ve yapısını öğrenebildik,resmini çekebildik,uzaktan algılama teknikleri ile su ve metan bulunduğunu tespit edebildik,kara deliklerin nasıl oluştuklarını anladık.Güneşin nasıl enerji ürettiğini biliyoruz,yerküreden çok uzaklarda bulunan galaksilerin yapılarını ve hareketlerini gözleyebilen optik teleskoplar geliştirdik,uzaya yerleştirebildik,düşlerimizi daha da ileri götürerek,gelişmiş radyo teleskoplar icat ettik;önümüzdeki on sene içinde bu teleskopları Ay’ın karanlık yüzüne yerleştirip evrenin derinliklerinden gelen kalp atışlarını dinlemeyi,uzayda koloniler kurup yaşam tasarlıyoruz.

Bütün bu başarılar evrenin tüm sırlarının bilim tarafından çözülebileceği anlamına gelir mi? Çok usta bir şefin yönettiği bu olağanüstü kozmik senfoninin tüm notalarını acaba kulağımız duyabilir mi?

Astronomları fizikçilerden,kimyacılardan,biyologlardan ayıran en önemli özellik deney yapma imkanına sahip olamamalarıdır.Buna rağmen ışık hızının sabit ve sonlu olması, onlara, evreni anlayabilmeleri için bir olanak sunar. Evrenin çok uzak derinliklerinde bulunan gök cisimlerinden gelen ışık sinyalleri, yıldızların nasıl doğup nasıl yok oldukları yani nasıl yaşamlarının sonlarına geldikleri hakkında bize kesin bilgiler verir. Çok güçlü teleskoplar ile,  evren şimdiki yaşının henüz daha yüzde onuna geldiğinde, galaksilerin nasıl oluştuğunu görüntüleyebilmekteyiz. Büyük patlama, uzay ve zamanın başlangıcıdır. Bu olağan üstü başlangıç olayından sonra, galaksiler arası uzayda, patlamadan arta kalan enerjinin yayınladığı sinyallerin yani mikro dalga art alan ışımalarının çektiği evrenin 300000-700000 yaşındaki resmini ekranlarımıza yansıttık. Şekilde bu bebek evren gösterilmiştir. Koyu mavi renkler kütlenin oluşup yoğunlaştığı açık renkler ise radyasyon bölgeleridir. Görüntülerden henüz daha galaksiler oluşmadığını yani evrenin bu günkü şeklini almadığını anlarız.  Bu durum hamile bir hanımın bebeğinin cinsiyetini ses dalgaları ile tespit ettirmesine benzer. Safra kesenizdeki, böbreğinizdeki taş nerede veya kaç tane ekranda belirlenir, bu resimlerde henüz daha erginleşmemiş evrenin görüntüleridir. şaşılacak bir şey yok.

Şimdilerde ise, patlamadan sadece saniyenin milyarda biri kadar sonra, yani tüm evren güneş sistemi kadar büyük iken, genç evrenin resmini çekme çabalarımız sürüyor. CERN yürütülmekte olan LHC deneyinde, evrenin  bebeklik değil gençlik dönemindeki hız ile protonlar alın alına çarpışıyor. Amaç protonları parçalamak  içinde kütleyi yaratan HİGGS alanı var mı yok mu bulmaktır. Bir başka deyişle deney evren güneş sistemi kadar iken fotoğrafını çekmektir.
Bu resimler çekildiğinde, insanlık yanıt bekleyen yeni sorular ile karşılaşacaktır.Şimdi  yirmi birinci yüz yıl bilim insanlarının açıklaması veya resmini çekmesi gereken gizemleri sıralayalım:

1- Evren neden artan hızlarda genişlemesini sürdürüyor?

2- İlişikteki resimde yani bebek evren resimlerinde görüldüğü gibi parçacık ve radyasyon birlikteliği nasıl oluşmuştur?

Bu iki sorunun yanıtı, evrenin büyük patlamadan saniyenin trilyon çarpı trilyon çarpı trilyonda biri kadar sonra bir tenis topu büyüklüğündedir. Evren bu büyüklükte iken Einstein görelilik kuramı ve kuantum fiziğini aynı anda geçerli olduğu bir  dönem geçirir. Günümüzde galaksiler gök cisimleri veya çevremiz de gördüğümüz tüm nesneler, Einstein kuramlarına göre hareket ederler.  Metrenin on milyarda biri kadar olan mikroskobik boyutlarda,yani molekül, atom, atom çekirdek boyutlarında ise evrenin dinamikleri kuantum fiziği belirler. Genel göreliliğin geçerli olduğu kozmolojik boyutlarda uzunluk, ışığın bir senede aldığı yol  ışık-yılı, yani 10 milyon çarpı bir milyar metre ile kuantum fiziğinin geçerli olduğu boyutlarda ise metrenin on milyarda biri ile ölçülür. Aralarında 40 mertebe fark vardır.Biri çok büyük biri çok küçük evrenin fiziğidir.

Büyük patlama anında ve hemen sonra evren, çok küçük bir hacım içine çok yüksek basınç ve sıcaklık altında sıkışmış enerji iken, Einstein göreliliğinin ve kuantum fiziğinin aynı anda ve aynı hacımda geçerli olduğu çok kısa bir dönem geçirmiştir. Bu dönemin fiziğini bilmeden evrenin günümüzde gözlediğimiz dinamiklerini açıklamak olanaksızdır.Stephen Hawking  bilinmeyen fiziğe her şeyin teorisi adını vermiş ve bilim çevrelerince bu tanım benimsenmiştir.

Bu küçük hacım içinde evren kuantum fiziğine göre titreşir uzay kuantum köpüğü denilen bir form gösterir. Görelilik kuramı ise  uzayı sürekli bir geometri ile temsil eder. Evren bu boyutlarda iken, uzayın kesikli veya sürekli olduğu hakkında kesin bir bilgiye sahip değiliz. Şimdilerde  bilim 11 boyutlu uzay-zaman da geçerli süper-sicim teorisi ile bu iki kuramı birleştirmeye çalışmaktadır. Yeni fizik dediğimiz de budur. Merakla beklediğimiz CERN deneyi sonuçları, peşinden soluk soluğa koşulan yeni fiziğe yol gösterici olacaktır. Gelecek makalelerimizde bilim çevrelerinin bir numaralı problemi olan çoklu evren ve süper-sicim kuramlarını herkesin anlayacağı bir dil ile aktarmaya çalışacağız.