Featured Video Play Icon

Einstein’ın Hayali ve Evrendeki Kuvvetler

Einstein Nobel ödülü aldığı 1921’den iki yıl sonra 1923 yılındaki Nobel Ödüllerinde bir konuşma yapıyor ve şunları söylüyor: “Her şeyin teorisini araştıran biri evrende birbirinden tamamen bağımsız iki yasa olduğu varsayımı ile hayatına mutlu bir şekilde devam edemez.”

Aslında kendisinden bahsediyor burada. Genel görelilik teorisini bulmuş adamdan. Hala mutlu değil. Daha fazlasını istiyor.

Bilimin nirvanasına ulaşmak.

Evet.

Bilimin nihai amacından bahsediyorum. Nedir bilimin nihai amacı? Tarih boyunca birçok bilim insanı farklı farklı teoriler üzerinde çalıştı. Hala çok farklı alanlarda çok farklı çalışmalar devam ediyor. Ama beni takip edenler bahsettiğim tüm teorilerin alt metnini iyi okuyanlar şunu fark etmiştir. Hepsi birbiri ile bağlantılı. Her şey bir noktada birbiri ile ilgili.

İşte bilimin nihai amacı da budur. Her şeyin, tüm teorilerin birleştiği noktayı bulmak.

UNIFICATION. Diyorlar buna. BİRLEŞTİRME.

Tüm çığır açan bilim insanlarını düşünün. Newton, yer yüzü ile tüm gökcisimlerini kontrol eden teori ile basitleştirmiş ve birleştirmiştir.

Faraday ve Maxwell. Elektrik ve Manyetizmayı.

Einstein. Madde ve Enerji.

Yani birleştiren çağ açıyordu. Basitleştiren tarihe geçiyordu.

Ama işte Einstein rahatsızdı. Çünkü 1920’lerde evreni kontrol ettiği düşünülen iki kuvvet biliniyordu. Kütleçekim ve Elektromanyetizma.

İşte bu iki kuvvet birbirinden tamamen bağımsız olarak görülüyor ve evreni bu iki tamamen bağımsız kuvvet ayrı ayrı yönetiyordu.

Ama böyle olmamalıydı işte. Einstein bu kanıya özellikle 1919 yılında Theodor Kaluza’dan aldığı bir mektupla varmıştı. Kendisini en çok heyecanlandıran mektuplardan biriydi bu. Hatırlayın. Einstein o zamana kadar 3 boyutlu olarak bilinen evrene “Uzay-Zamanı” da eklemiş ve bize 4 boyutlu bir evrenin haritasını çıkarmıştı. İşte Kaluza şunu söylüyordu. “Neden 5 olmasın?”

Yani Maxwell’in elektromanyetizmasının denklemlerini kullanarak Genel Görelilik ile Elektromanyetizmanın birleştirilebileceğini ve tarih boyunca herkesin ulaşmak için çabaladığı “Her Şeyin Teorisinin” ortaya çıkarılabileceğini düşünüyordu.

Einstein bu konuda Klein’a yol göstermiş ve bu teorisini 1921 yılında yayımlamasına ön ayak olmuştur. Fakat bazı sorunlar vardı. Uzay zamanı ve 3 uzay boyutunu bir şekilde test edebiliyorduk. Bahsedilen bu 5. Boyutu ne deneyimleyebiliyor ne de görebiliyorduk. Test edilmesi imkansızdı. Bu noktada 1926 yılında Oskar Klein devreye girerek bu 5. Boyutun bir çember şeklinde olması gerektiğini söyleyecek ve ünlü Kaluza-Klein kuramı doğacaktı. Göremememizin sebebi ise bu 5. Boyutun çok küçük olmasıydı onlara göre bir hortuma yüzlerce metre uzaktan baktığınızda bir çizgi şeklinde görmemizin nedeni de budur aslında. Bir boyutu, bir kalınlığı olduğunu anlayamıyoruz.

İşte bu 5. Boyutla birlikte Einstein Kütleçekim ve Elektromanyetizmayı birleştirebileceğini düşünmüş ve 1920’lerin başından 1955 yılında hayatını kaybedene kadar bunu kanıtlamaya “Her Şeyin Teorisini” yazmaya çalışacaktı.

Fakat bu arada fizik dünyasında işler karışmış bu zamana kadar bayağı detaylı konuştuğumuz Kuantum Mekaniği tüm taşları yerinden oynatmaktaydı.

Biliyorsunuz Einstein bu mekaniği hiç sevememiş, bir eksiği olduğundan emindi.

Yanlış anlaşılmasın. Reddetmiyordu. Sadece anlaşılmazlığı kabul edemiyordu. Ve aslında işte Elektromanyetizma ile Kütleçekimini birleştirerek Kuantum Mekaniğinin anlaşmazlıklarına da bir çözüm bulacağına inanıyordu. O yüzden Princeton’daki evinde tüm olup bitene, Kuantum Mekaniğine gözlerini kapatmış ve çalışmaya başlamıştı.

Belki de en büyük hatalarından biri de buydu. Zamanında müthiş işlere imza atmış huysuz ihtiyar muamelesi görmeye başlamıştı resmen.

Haksız da değildi insanlar. Ama Einstein da çok şanssızdı. Çünkü kuantum mekaniği ile birlikte çok yeni şeyler öğrenmeye başlayacaktık. Çok ama çok yeni…

1950’lere kadar Elektromanyetizma ve Kütleçekim ile yönetildiği düşünülen evreni yöneten yeni kuvvetlerle tanışacaktık.

Nükleer Kuvvetler!

Kütleçekim ve Elektromanyetizma günlük hayatı etkileyen evreni yöneten kuvvetlerken nükleer kuvvetler atom altı parçacıkların dünyasını yönetirler.

Nükleer kuvvetler de ikiye ayrılıyor.

Birincisi Güçlü Nükleer Kuvvet. Adı üstünde. Evrendeki en güçlü kuvvettir bu. Garip belki ama kütleçekim, yani dünyayı güneş çevresinde hareket ettiren, dünya üzerindeki her şeyi dünya üzerinde tutan kütleçekim kuvveti evrendeki en zayıf kuvvettir. Anlatmıştık, aslında uzay zamandaki bükülmedir kütleçekim demiştik zaten. Neyse. İşte Güçlü Nükleer Kuvvet protonu oluşturan kuarkları bir arada tutan kuvvettir. Buradaki olay şu. Protonu oluşturan kuarklar aynı elektrik yüküne sahiptir. Aynı elektrik yüküne sahip parçacıklar ise birbirini itme eğilimindedir.  İki artı mıknatısı yaklaştırdığınızda olanları düşünün.  İşte bu parçacıkları birbirine yapıştıran, bir arada tutan kuvvettir Güçlü Nükleer Kuvvet. Bu kuvvet de gluon adı verilen parçacıklar ile taşınır. O nedenle çok kısa mesafelerde, bir protonun çapı kadar bir mesafede etkilidir. Ama o kadar güçlüdür ki iki kuark arasında mevcut Güçlü Nükleer Kuvvetin dünya üzerinde 16 tonluk kütleye etki eden kütleçekim kuvvetine eşdeğer olduğu düşünülür. O nedenle teorik olarak Kuarkları birbirinden ayırmak imkansızdır. Henüz serbest kuark gözlemlenmemiştir. Henüz ispat edilmese bile günümüzde fizikçiler arasında “hiç uğraşmayalım kuarkları ayıramayız” algısı mevcuttur.

Bunun yanında bir de Zayıf Nükleer Kuvvet vardır. Bu da yine atom altı parçacıkları ilgilendirir. Zayıf nükleer kuvvet güçlü kuvvetin yaklaşık milyarda biridir ve temel etkisi ise kuark ve leptonların türlerini değiştirmesidir. Neden bahsediyoruz? Bu kuvvet olmasaydı Güneş’in enerjisini sağladığı füzyon yani çekirdeklerin birleşme tepkimesi ve radyoaktif bozunma tepkimesi gerçekleşmezdi.

Fark ettiğiniz üzere lepton, kuark, gluon… Bir sürü yeni parçacıktan bahsediyoruz. Ve daha bir sürü parçacıktan bahsedeceğiz ileride. Ama işte 1950’lere kadar neredeyse atomun sadece proton, nötron ve elektrondan meydana geldiği düşünülüyordu.  Atomu oluşturan parçacıklar da onlarca başka parçacıktan oluşuyor işte. Ve kütleçekim ve elektromanyetizmanın bu parçacıkların evreninde hiçbir hükmü yok.

İşte o nedenle Einstein… Boşa uğraşıyordu biraz da maalesef.

Burada bir örnekle Einstein’ın nerede hata yaptığını anlayabiliriz aslında.

Karadelikler.

Evet. Karadelikleri düşünün. Evrendeki en ağır oluşumlar ama çok ama çok küçükler.

O zaman karadelikleri çok ağır oldukları için genel görelilik kuramı ile mi inceleyeceğiz yoksa çok küçük oldukları için elektromanyetizma ile mi?

İşte bu sorunun cevabı bir paradoks doğuruyor ve çok daha kapsayıcı bir teorinin ihtiyacı ortaya çıkıyordu.

Einstein’ın da dediği gibi. Elmanın hareketini başka bir yasayla ve atom altı parçacıkların hareketini çok başka bir yasayla anlatmak çok mantıksızdı.

Çünkü elimizdeki bu 4 temel kuvvet aslında bir olmalıydı.

Nereden mi biliyoruz? BÜYÜK PATLAMADAN.

Zamanı geri sararsanız. Bir film gibi düşünün. Filmi geriye doğru sarar ve büyük patlamaya kadar giderseniz evren o patlamadan bir saniye önce küçücük bir noktaydı. İnanılmaz bir kuvvet barındıran bir nokta. O nokta içinde Kütleçekimi, Elektromanyetizma ve Nükleer Kuvvetler hep bir aradaydı. Hepsi aslında birdi.

Bir saniye sonra birbirinden ayrılan kuvvetler. En azından biz yetersiz aklımızla öyle olduğunu sanıyoruz. Hala, bir yerlerde, atom altı parçacıklarında altında, bu kuvvetler müthiş bir melodi ile inanılmaz güzel bir konser veriyorlar.

Bu benzetmeyi unutmayın. Müziği unutmayın… Geleceğiz…

İşte bu her şeyi birleştirecek, Alpha Centauri’nin yörüngesi ve kütleçekiminden nötron yıldızlarının sahip olduğu enerjiye kadar, radyo dalgalarından kuantum bilgisayarlarına kadar her şeyi açıklayacak teorinin, her şeyin teorisinin temelleri de atılmaya başlanacaktı 1960’larda… Einstein öldükten birkaç yıl sonra…

Artık elimizde bir tarafta kütleçekimi ve diğer tarafta elektromanyetizma, güçlü ve zayıf nükleer kuvvetler vardı.

1968’de bugün CERN’de çalışan Gabriela Veneziano isimli bir fizikçi Güçlü Nükleer Kuvvetle ilgili araştırma yaparken eski bir matematik kitabını okumaya koyuluyor. Bu kitapta neredeyse 200 yıl önce Leonar Euler tarafından Gamma Fonksiyonu ile ilgili bir “formüle” denk geliyor.

200 yıl boyunca tozlu raflarda kalmış, matematik sihirlerinden biri olarak görülen bu formül o kadar evrenseldi ki henüz atomlar bile ortada yokken aslında “nükleer kuvvetleri” açıklıyordu. İnanılmaz bir olaydı bu.

Leonard Euler’in bu formülünü yorumlayan Veneziano da bu alanda ismini duyuracaktı. Ama bu formül o kadar ünlü olacaktı ki elden ele dolaşacak, herkes bir yorum yapacaktı.

Bir gün başka genç bir fizikçinin önüne gelecekti bu formül. Leonard Susskind’in… İsim tanıdık gelmiştir. Modern zamanların en önemli fizikçilerinden biri. Neden önemli? Bir nevi Leonhard Euler’in yüzyıllar önce yazdığı bu formül sayesinde.

Bu formülde Susskind kimsenin görmediği bir şey görüyor çünkü.

Herkes parçacıkları birer nokta, birer top gibi görürken Euler’in formülünün alt metninde çok başka bir şey okuyor Susskind. Bir şey görüyor.

Bir. Lastik Bant gibi bir şey. Bir ip… Daha doğrusu… Bir Sicim.

Kıvrılan, bükülen, sağa sola eğilen, titreyen bir sicim…

Parçacıkların temeli… Parçacıkların da ötesinde, onlardan da küçük bir evrende titreşen şeyler…

Evet… Yavaştan nereye geldiğimizi artık her şey anlamıştır sanırım…

Birkaç konu daha var öncesinde bahsedeceğimiz ama en baştan beri mesajını verdiğim melodiye geliyoruz yavaştan…

Evrenin müziğini konuşmaya başlayabiliriz artık sanırım…

Biraz bekletebilirim ama yakın zamanda çok başka şeylerden bahsedeceğiz.

Kuantum Mekaniğini çok masum gösterecek çılgın mı çılgın bir teoriden.

 Hatta şöyle söyleyeyim. 1900’lerin başında 50’lere, 60’lara ve sonrasına uzanan kuantum çılgınlığı vardı ya. Atışmalar, yalanlamalar, inanamamalar… İşte galiba şu anda böyle bir dönemin tam ortasındayız. Bir yerlerde modern zamanın Max Planck’leri, Niels Bohr’ları, Einstein’ları evreni tek bir formülle, tek bir teoriyle açıklayabilecek bir kuram üzerinde çalışıyorlar…

Evet… Sicim Teorisinden, M-Teorisinden… Her şeyin teorisinden bahsediyorum…

Bir yere ayrılmayın…

Ve her zaman olduğu gibi…

Tekrar görüşene dek,

İyi ki varsınız.

Sevgiler!

Kaynaklar:

Albert Einstein – Nobel Lecture: Fundamental ideas and problems of the theory of relativity

0002028.pdf

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir