Süpersicim Teorisi - Teorik Fizik konuları

Fizik biliminin 20. Yüzyıl’da gösterdiği muazzam ilerlemeler ilginç bir tespiti de beraberinde getirdi. Eskiden çıplak gözle incelenebilen doğa bilimi olan fizik, artık ölçümlerin teorik mantık eğitimi ile birleşmesi kanalıyla gözlem yapılabilen bir bilim hâlini aldı. Örneğin karanlık enerji ve karanlık maddenin var olduğu astrofizikçiler tarafından kabûl ediliyor. Fakat bunlar ne görülebilmiş ne de muhteviyâtı bilinebilen kavramlardır. Ama onları kuşatan maddelere yaptıkları görülebilir etkiden dolayı var oldukları biliniyor.

Newton’ın kütle-çekim kuralları büyük kütleler için doğru ve faydalı hesaplamalar ortaya koyuyordu. Ama 1930’larda Kuantum Fiziği’nin doğumu, atom ve atom-altı bölgesi için Newton kurallarının geçerli olmadığını gösterdi. Uzun mesafedeki kuantum bağlantıları alansal ayrımı aşar. Yâni birbirinden uzak iki nesne kuantum mekaniği bağlamında sanki tek parça gibidirler.

Newton…

1960’larda Amerikalı fizikçi Sheldon Glashow ve Steven Weinberg ile beraber Pakistanlı fizikçi Muhammed Abdus Salam elektro-zayıf teorisini geliştirdiler ki bu teori zayıf etkileşim kuvvetini ve elektromanyetizma kuvvetinin içyüzünü açıkladı. Bu üç fizikçi, fizik dalında 1979 yılında Nobel ödülünü aldılar. Salam, Nobel ödülü alan ilk Müslüman ve ilk Pakistanlı olmak ayrıcalığına sâhip.

Sheldon Glashow…

Steven Weinberg…

Muhammed Abdus Salam…

Üçü bir arada…

Bütün bu etkileyici gelişmelere rağmen ne Genel Görelilik ne de kuantum mekaniği zamanın neden geçmişten geleceğe doğru bir yönde aktığını izah edemedi. Tek iknâ edici ilerleme fiziğin kozmoloji adı verilen dalındaki araştırmalardan geldi. Fizik bilimindeki en derin çözülmemiş gizem, İngiliz fizikçi Sir Arthur Eddington’ın “zamanın oku” adı verdiği gizemdir. Günlük hayatta zamanla gelişen olayları doğal ve olması beklenen şeyler olarak kabûl ederiz. Örneğin yere düşen yumurta kırılır ama yeniden birleşmez veya mum erir ama tekrar eski hâline gelmez. İnsanların geçmişteki hâtıraları olur ama gelecekteki hâtıralar diye bir şey olmaz. Bu asimetri hayatımızı düzenler. Öyle ki, zamanın geçmişi ve geleceği tecrübeye dayanan bir gerçeğin unsurudur.

Bununla beraber, bilinen ve kabûl edilmiş fizik kuralları böyle bir asimetrinin varlığını göstermez.  Zamanın geriye veya ileriye akışı kurallar tarafından bir ayrım yapılmadan muamele edilir.  Günlük hayatta “hemen şimdi meydana geliyor” şeklinde algıladığımız olaylar aslında pek de öyle olmuyor.  Şimdi gördüğünüz şeyler zâten olmuş şeylerdir çünkü ışığın göze ulaşması zaman alır. Şu ân yazımı okuyan mekâncılar aslında saniyenin milyarda biri öncesini görüyorlar. Belki bunu önemsiz ve küçük bir ayrıntı olarak değerlendirebilirsiniz. Aya baktığınız zaman bir buçuk saniye önceki durumunu görürsünüz. Güneşe baktığınız zaman 8 dakika önceki durumunu görürsünüz. Geceleyin çıplak gözle yıldızlara baktığınız zaman ise bundan yaklaşık birkaç sene ile on bin sene arasında değişen vaziyetlerini görmüş olursunuz. Yâni şimdi görüyorum ve bundan dolayı şu ân oluyor şeklinde algınız gerçek değildir. Bu verdiğim örnekler sâdece yaşadığımız ve görebildiğimiz fiziksel evrenle ilgili gerçekler. 

Bilinen fizik kuralları bağlamında zamanın tersine çevrilmesinin ne anlama geldiğini tartışalım. Bunun için şöyle bir örnek verelim: Farz edelim Venüs’ten hareket edip Jüpiter’e yaklaşan küre şeklinde bir cisim var. Bu cisim yüksek teknoloji sâyesinde filme alınıyor. Fakat televizyon kanalı yayın yaparken hatayla tersten filmi oynatıyor. Yâni küre Jüpiter’den harekete geçip Venüs’e ilerliyormuş şeklinde görüntü veriyor. Eğer olayın detayını bilmeyip sâdece bu görüntüye bakarsanız filmin tersten oynadığını bilebilir misiniz? Neticede uçak gibi bir araç olsa ön ve arka tarafından olay anlaşılır. Fakat bu durumda aynı şey söz konusu değil. Şimdi biraz daha zorlaştıralım konuyu. Küre Jüpiter’e yaklaştığında gezegenin çekim gücünden dolayı cismi merkezine doğru hızla çekecek. Bu bağlamda görüntüyü tersten izlediğiniz zaman fizik kurallarına uymadığını anlar mısınız? Cevabı biraz detaylı ama kısaca “hayır”… 

Kürenin Jüpiter’in çekim gücüne girdiği için hızının artması veya çok süratli bir şekilde Jüpiter’den fırlatılması senaryosunu ayırt edemezsiniz. Burada ne anlatılmak istendi sorusunun cevabı şudur:  Bildiğimiz ilerleyen zaman yönünde cereyan eden hareket tam tersini de yapabilir. Ama şu çok önemli ki, burada zamanı geriye almıyoruz. Zaman sürekli yaptığını yapar.  Onun yerine, yolunda herhangi bir noktadan süratini tersine çevirme prosedürüyle, nesneyi yörüngesinde tersine hareket ettirebiliriz.

Brian Greene, Harvard mezunu olan ve doktorasını Oxford Üniversitesi’nde yapmış dünyânın ileri gelen fizik profesörlerinden biridir. The Fabric of Cosmos (Kozmos’un Kumaşı) adlı kitabında kendisinin yaptığı çok önemli buluşlarla katkı sağladığı süpersicim teorisine yer veriyor. Bu kuramın tanımı, genel görelilik ve kuantum mekaniğini bağdaştırma çabası olarak özetlenebilir. Ayrıca süpersicim teorisi dört boyuta ilâve olarak ekstra boyutların varlığını da içerir. Süpersicim teorisi ilk önce eski bir soruya yeni teklif getirerek işe başlıyor. Maddenin bölünemeyen en küçük kısmı nedir?  Süpersicim teorisine göre her parça küçük bir atom çekirdeğinden yüz milyar milyar kez daha küçük bir enerji filamanından oluşuyor. Bu belki çok önemsiz bir gelişme gibi gözükebilir ama gerçekte çok kritik bir adım atılmış oldu. Bu noktadan itibâren süpersicim teorisi, genel görelilik ve kuantum mekaniğini tek bir teori olarak birleştirmeye yöneliyor. Bizim bildiğimiz üç alansal ve bir zaman boyutuna ilâve olarak süpersicim teorisi dokuz alansal ve bir zaman boyutu gerektiriyor. Uzantısı olan M-teori ise 10 alan ve bir zaman boyutu olduğunu savunuyor.

Brian Greene…

Lisa Randall parçacık fiziği, sicim teorisi ve kozmoloji üzerine uzman bir profesördür. Princeton, MIT ve Harvard’da profesör olarak görev yaptı. Princeton’da imtiyaz sahibi olan ilk kadın fizik profesörü oldu. MIT ve Harvard’da imtiyaz sahibi ilk kadın teorik fizik profesörü oldu. İlginçtir kiBrian Greene ile New York’taki Stuyvesant Lisesi’nde 1980 yılında sınıf arkadaşıydı. 2005’te yazdığı Warped Passages, New York Times Kitap Eleştirmenleri tarafından senenin dikkate değer kitabı olarak beğeni topladı. 2011 yılında da Knocking on Heaven’s Door adlı kitabı yayınlandı.

Lisa Randall…

Lisa Randall ekstra boyutların var olduğuna inandığını belirten bir profesör. 

Kompakt boyutlarda adı verilen ekstra boyutların büyüklüğünün milimetrenin onda biri ile milimetre civarında olabileceği kanaatinde.

Ekstra boyutların ebatları, kütle-çekim kuvvetinin neden elektromanyetizma, güçlü ve zayıf etkileşim kuvvetlerinden çok daha zayıf olduğunu açıklayabilir.

Uğur Alkan – USA – 31 Mart 2012 Cumartesi