Featured Video Play Icon

Bu Sayı Nereden Çıktı? 137 – İnce Yapı Sabiti

“Sabitler” demiştik serinin bir önceki videosunda. Evrenimizin tarifi. Bu sabitlerle eğer elinizde yeterince güç bulunuyorsa bizimkine çok benzer bir evreni simüle edebilirsiniz. Birçoğunu da anlıyor, kullanıyor, rahatlıkla ifade edebiliyoruz.

Ama bazıları var ki. Bunları anlamak ve çözmek çok başka kapılar açardı bize.

Işık hızını mesela anlıyoruz. Yani en azından biliyoruz. Fakat ışık hızı o kadar da sabit değil. Ölçümü ne ile yaptığınıza ve hangi standart ile ifade ettiğinize göre sayılar değişebiliyor. Kendisi sabit ama ifadesi sabit olmayabiliyor.

Ama Fine Structure sabiti öyle değil. Ne yaparsanız yapın, hangi dilde, hangi ölçüm standardında ifade ederseniz edin.

Sonuç değişmiyor.

Sanki evrenin kural kitabının değiştirilemez ve değiştirilmesi teklif dahi edilemez birinci maddesi gibi.

1/137.

Evrenin en gizemli sayısı…

Neredeyse tüm büyük fizikçilerin radarında olan bir sabitti bu. Paul Dirac bir keresinde bunun için “fizikte çözülmemiş en büyük problem” demişti. Hatta bununla ilgili fizikçilerle ilgili anlatılan bir şaka vardır. Bir hırsızsanız ve bir fizikçinin çantasının kilidini açmaya uğraşıyorsanız, ilk olarak girmeniz sayı 137’dir derler. Gerçekten de öyle. Tüm fizikçilerin tahtasının bir köşesinde duran bir sayı bu. Hepsinin mutlaka kafasını kurcalayan.

Sayısal açıdan baktığımızda İnce Yapı sabiti Yunan alfabesinin ilk harfi olan “Alpha” ile gösterilir ve 1/137 oranına çok çok yakın bir sonuç verir. Genellikle de ışık ve maddeyi yöneten formüllerin tamamında kendine yer bulur, o olmadan birçok formül yarım kalır, eksiktir.

Yine Nobel ödüllü bir fizikçi olan Colorado Üniversitesinden Eric Cornell de “Mimaride olduğu gibi, altın oran gibi bir şey bu” demişti. Ve şöyle devam etmişti. “Atom, molekül, kimya ve biyoloji gibi düşük enerjili maddelerin fiziğinde her zaman bir oran vardır. Büyük olanların küçüğüne olan oranı. Ve bu oranlara baktığınızda tamamının Fine Structure’ın 1/137’nin katları olduğunu görürsünüz.”

Çok acayip değil mi?

İsterseniz bu sabitin nereden geldiğine ve nerede bulunduğuna bir bakalım ardından bu sabitle birlikte evrenimizi yöneten sabitlerin neden önemli olduğunu çok farklı açılardan anlamaya çalışalım.

Öncelikle. Biliyorsunuz. Kuantum fiziği videolarımızda bol bol konuştuk. Atomdaki elektronlar yörüngelerden ziyade belirli enerji seviyelerinde varlığını sürdürüyorlar. Bu enerji seviyelerini de paketler olarak düşündüğünüzde bir elektronun ait olabileceği belirli, sabit enerji kademeleri bulunuyor. Kuantumun temel mantığı da bu zaten. Arada bulunamıyor, ya bir seviyede ya da diğerinde.

Fakat bu paketlere, bu enerji kademelerine biraz daha yaklaşıp dikkatlice baktığınızda burada da çok daha hassas kademelere bölündüğünü görüyorsunuz. Inception gibi. Kademe içinde kademeler. Enerji seviyeleri içinde enerji seviyeleri.

Buraya kadar zaten garip ama daha garibi işte buraya baktığımızda ortaya çıkıyor.

Buradaki enerji seviyelerinin arası çok daha ince, çok daha hassas bir ölçüme sahip. Fine Structure yani Hassas ya da İnce yapı dedikleri de bu zaten.

Ve bu aralıklara da daha dikkatli baktığınızda ve ölçtüğünüzde ne çıkıyor biliyor musunuz?

Bu aralıklar tam olarak atomun çekirdeğindeki protonların sayısının karesi çarpı Hassas Yapı sabiti olarak hesaplanıyor.

Nereye bakarsanız bakın, hangi atoma bakarsanız bakın. Durum bu. Hassas Yapı eşittir protonların karesi çarpı İnce Yapı Sabiti…

Sadece burada değil. Çok acayip yerlerde karşımıza çıkıyor. Anlatacağım.

“Fizikteki en lanet gizemlerden birisi bu sayı. Hakkında hiçbir şey bilmediğimiz evrenin en sihirli sayısı”

Richard Feynman böyle ifade etmişti “Fine Structure” yani “İnce Yapı” sabitini…

Yani aslında elimizde bir anahtar olabilir. Bazı özel sayılar veya sabitler bize evrenin gizemlerini, çözülmeyi bekleyen sırlarını açabilir.

Bu sayı ile ilgili başka büyük bir estetik de başta bahsettiğim gibi herhangi bir birime ihtiyaç duymaması. Saf bir sayı. Ve en güzeli de ne biliyor musunuz? Hep uğraşıyoruz ya. Evrendeki kuvvetleri birleştirmeyi, o tek kuvveti birleştirmeyi istiyoruz. 137 bize bunu da veriyor. Işık hızı, bir elektronun taşıdığı elektrik yükü ve Planck sabiti. Yani Görelilik, elektromanyetizma ve kuantum mekanizmanın buluştuğu yerde. Şöyle ki:

Alfa eşittir e2, burada e elektronun yükü, bölü h bar ki bu da Heisenberg belirsizlik ilkesinde de gördüğümüz Planck sabiti çarpı 2 pi, çarpı c yani ışık hızı. Bunların sonucu. Evet. 1/137. Aslında tam olarak ifade etmek gerekirse 1/137,03599913.

En güzel taraflarından biri de bu sayı bahsettiğimiz gibi “dimensionless” yani boyutsuz olarak, birimlerden bağımsız olduğu için bilimin en temel ve en evrensel yapıtaşlarından biri haline geliyor.

Bundan kastımız da şu. Keşke Arrival filminin senaryosunda çalışabilseydim. Bu sayı kesinlikle orada olurdu. Neyse. Şöyle ki. Bir gün bizim sistemimize benzer uzak bir yıldız sisteminde bir gezegende yaşayan gelişmiş bir tür ile iletişime geçebilseydik. Ve en az bizim kadar gelişmiş bir medeniyet olsaydı bu, bu medeniyete bir sinyal göndermemiz gerekseydi bu kesinlikle 1/137 ya da 137 sayısı olurdu. Yani kilogram, kilometre, metre gibi ölçümler, sayılar onlar için bir şey ifade etmezdi. Ancak bu sayıyı gönderseydik, bu oranı gösterebilseydik, “alfayı” gösterebilseydik, bizim hiç de aptal bir medeniyet olmadığımızı, bilimden, teknolojiden anladığımızı, belki işin başında olduğumuzu ama çok çok çalıştığımızı anlarlardı. Tabi onların da benzer veya daha üstün bir zeka ve gelişmişlik düzeyine sahip olduğu varsayımı ile.

Yani alfa, inanılmaz bir sayı. İnanılmaz bir gizem. Ama yalnız değil. Daha sonra bol bol konuşacağımız, proton kütlesinin elektron kütlesine oranı var, 1840. Bu sayıyı da gönderebilirdik uzaylı dostlarımıza.

Neden bu kadar önemli peki bu oran? Alfa yani. Çünkü. Bu sayı 137,03 küsür olmasaydı da, 137,04 küsür olsaydı mesela… Bebar bilim olmazdı. Siz olmazdınız. Onlar. Hiçbir şey… Bildiğimiz haliyle evren olmazdı. Çok başka bir yerden bahsediyor olurduk. Daha doğrusu biz değil belki de çok farklı bir yaşam türü bunları hiç dert etmiyor olurdu.

Çünkü alfa atom fiziğinin en temel olguları alfaya dayanır.

Fizikçiler de bunu düşünerek çoklu evrenlerden bahsederken alfanın ve alfaya götüren diğer sabitlerin farklı olduğu evrenleri hesaplamaya çalışıyorlar. Bu da elbette fiziğin, kimyanın, biyokimyanın çok çok farklı olduğu evrenleri işaret ediyor.

Başka nerede görüyoruz peki? Ondan da bahsedeceğim demiştim.

Videoya Wolfgang Pauli’nin bir sözü ile girmiştim. Şakayla karışık kendisinin de bu sabit ile kafayı bozduğunu gösteren bir söz. Öldüğümde Şeytan ile karşılaşırsam ona soracağım ilk soru şu olurdu: İnce Yapı sabitinin anlamı ne?”

Kuantum mekaniğinin öncülerinden kabul edilen Pauli 13 Aralık 1946’daki Nobel konuşmasında şöyle söylemişti: “Bu sabitin değerini belirleyen bir teoriye ihtiyacımız var. Bu sayede elektriğin atomik yapısını açıklayabiliriz ve bu da doğada görülen elektrik alanlarının tüm atomik kaynaklarının en temel özelliğidir.”

Çünkü bu sabitin kullanıldığı yerlerden birisi de elektron gibi yüklü parçacıkların elektromanyetik alanlar ile etkileşiminin ölçümüdür. Alfa enerjisi artan bir atomun hangi hızla foton yayacağını da belirliyor. Zaten bilim insanları da bu sabiti atomlardaki ışık değişim düzenlerini ölçerek gözlemleyebiliyorlar. Tabi sadece burada değil. Güneş ışığında da, uzak yıldızlardan gelen ışıkta da saklı bu sabit.

Peki sorun ne?

Sorun şu.

Alfanın neden bu değere sahip olduğunu bilmiyoruz. Neden bir fazla ya da bir eksik olmadığını… Bilmiyoruz.

Doğa neden bu sayıda ısrar ediyor. 1880’lerden beri de bilim dünyasının o Birleşik Teoriye ulaşma hayalinin peşinde bilim insanlarının kullandığı formüllerin baş köşesinde yerini korumaya devam ediyor.

Bu arada şundan da bahsetmek gerekiyor. Bazı araştırmacılar bu sabit mevzusuna karşı çıkıyorlar. Özellikle alfanın evrenin son 6 milyar yılında çok çok az da olsa değişmiş olabileceğini, aslında o kadar da sabit olmayabileceğini söyleyenler var. Ama aksi şu an için gözlem ve deneye dayalı bir şekilde kanıtlanmış değil.

O nedenle bu sabitten yola çıkan sayısız “yorum” da karşımıza çıkıyor haliyle. Çok farklı kesimler bilimden güç alarak bu sabite dayanarak kendince çıkarımlar yapıyorlar.

Elbette bilimsel bir gerçek üzerinden yapılacak her türlü tartışma da çok çok ilginç hale gelebiliyor.

Misal Simülasyon Teorisyenlerinin en sevdiği konudur bu sabitler. Bu sabitlere baktığımızda bizi kodlayan programcının kaynak koduna gizlice bakıyoruz diyorlar. Ancak simülasyonun içinde olduğumuz için programı yazana neden her yere bu sayıyı koyduğunu soramıyoruz.

Yani sorun devam ediyor.

Neden bu sayı böyle?

Sabitler. Gerçekten çok keyifli bir konu. Gerçekten evrenin kaynak koduna göz atmak gibi. Daha onlarcası var konuşacağımız. Nasıl oradalar, nereden biliyoruz, neden oradalar? Birçok soruya cevap arayacağımız sabitler konusu devam etsin mi ne dersiniz?

Çünkü bunları, yani bu sabitleri anlamak doğanın bize koyduğu kuralları anlamak ile eşdeğer. Tıkandığınız yerde doğaya sormak, ona uymak, onun kurallarını takip etmek zorundasınız. Ve doğayı anlamak istiyorsanız önce bu kuralları anlamalısınız.

Doğanın efendisi gibi hissediyoruz ya kendimizi bazen. Buna en güzel cevap galiba bunlar. Doğa izin verdiği kadar buradayız, doğa izin verdiği için varız.

Ve her zaman olduğu gibi.

Tekrar görüşene dek.

İyi ki varsınız.

Sevgiler.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir