Sayılar. Her yerdeler. Günlük hayatımızın rutinlerini düzenleyen, okul sıralarında göz kapaklarımızı ağırlaştıran, banka hesaplarımızda, saatlerimizde, tartıya çıktığımızda gördüğümüz sayılar. Sürekli bize bir şeyler anlatıyorlar ve çoğunlukla da, nasıl söyleyelim, sıkıcılar… Ama elbette sadece bizi, hayatımızı, rutinlerimizi düzene sokmak için değil… Sayıların gücü bundan çok daha büyük. Sayılar. Kozmolojik açıdan özellikle bazı sayılar o kadar büyük gizemler ve anlamlar barındırıyor ki… Bazıları inanılmaz derecede küçükler… Bazı sayılar ise insan aklının asla algılayamayacağı kadar büyük.
Ancak bu sayıların ortak noktaları aslında evrenin nasıl çalıştığına dair şifreleri saklamaları… Daha da önemlisi bazıları bugün hala tüm bilim dünyasının öğrenmek için her şeyini verebileceği soruların cevaplarını saklamaları… Zamanında bu sayılardan bazılarını konuştuk burada. Bazı sabitlerden bahsettik. Planck Sabitinden, Richard Feynman’ın fiziğin en büyük gizemi olarak adlandırdığı 137 sayısından, yani ince yapı sabitinden… Bugün ise 5 farklı sayıya genel olarak bir bakacağız. Bazılarını daha sonra tek tek daha detaylı da inceleyeceğiz… Gelin sayıların dünyasında kaybolalım birlikte…
İlk sayımız vakumun enerjisini ifade eden 10 üzeri -120… Bu sayı. O kadar küçük ki… Anlatmak bile çok zor. Ama şöyle anlatalım. Kendinizi alın mesela ve bir protona sığacak kadar küçültün. Bitmedi. Bir kere daha yapın. Aynı oranda. Sonra bir daha. Bir daha… Sekiz kere yapın bunu… İşte o zaman şu anki kütlenizin 10 üzeri eksi 120 katı kadar küçük olursunuz. Planck uzunluğu mesela. Uzayda ölçülebilen en kısa mesafe. Bizim ölçeğimiz için hiçbir şey ifade etmiyor ancak işte 10 -120 Planck Uzunluğundan bile katbekat daha küçük bir sayı… Peki ne anlama geliyor bu sayı?
Doğada normal şartlarda boyutlar arasında bu denli büyük ya da küçük farklarla karşılaşmayız. Fakat karşılaşıldığında da fizikçiler hemen bir açıklama bulmak isterler. Tabi bu sayı boyutunda minicik insanlar yok fakat bu sayı tarihin en başarılı ve deneysel olarak sayısız kez kanıtlanmış teorisi ile gözlemleri karşılaştırdığımızda ortaya çıkıyor: kuantum alan teorisinden bahsediyoruz. Özellikle “vakumun enerjisini”, yani uzay boşluğunun enerjisini ve kozmik genişlemenin arkasındaki gücü düşündüğümüzde. Bu açıdan bu çok küçük sayıyı anlamak temel fiziğin en önemli sorularından birini anlamamız için çok önemli. Şundan bahsediyoruz.
Evet. Evren genişliyor. Bunu biliyoruz. Galaksiler arasındaki boşluk her an artıyor. Ve daha da ilginci bu hızlanma ivmelenerek artıyor. Daha da hızlı genişliyor. Genel kanı bunun sebebinin “boşluk” olarak bildiğimiz vakumun enerjisi olduğu yönünde. Biliyorsunuz. Burada da bol bol konuştuk. Uzay “boş değil” dedik. Vakum dediğimiz yerde her an “sanal” parçacıkların anlık olarak doğup yok olduğunu biliyoruz. Bu parçacıklar bir deneyle gözlemleyebileceğiniz elektron veya proton gibi parçacıklar değil bu arada. Bunları şey gibi düşünebiliriz. Evrendeki tüm parçacıkları ve hatta uzayın kendisini bir anlamda “itip-çeken” kuantum alanlarını oluşturan olgular bunlar. Bu alanların olduğunu da doğrudan gözlemleyemesek de deneylerde “etkilerini” görebiliyoruz. Yani var oldukları belli. Ve işte “vakum” dediğimiz şeye enerjisini veren de bunlar.
Ama asıl sorun bu enerjinin miktarını ölçmeye kalktığımızda ortaya çıkıyor. Kuantum alan teorisi ile ilgili mevcut anlayışa göre vakumun enerjisi inanılmaz yüksek olmalı. Yani öyle ki, bir fincan “vakumda” evrendeki tüm gezegenleri yok edecek enerji olmalı. Ama öyle değil? Nereden biliyoruz peki? E çünkü hala buradayız. Yani modellerimizde bir sorun var. Zira belli ki vakumun enerjisi tahminlerden çok çok daha az. Tam olarak kuantum alan teorisinin hesaplarından 10 üzeri -120 kat daha az.
E ne oluyor peki? O çok güvendiğimiz kuantum alan teorisi yanlış olabilir mi? Bu pek mümkün değil. Zira herhangi bir testte bu kadar başarılı olan başka bir teori neredeyse yok. O zaman şu olabilir. Einstein’ın kütleçekim teorisinde bir şeyler eksik olabilir. Yani vakumun enerjisini ancak kütleçekim olarak hissedebiliriz sonuçta. Ama Einstein’ın teorisinin de ne kadar sağlam olduğunu biliyoruz. Bu teoride bir şeylerle çok oynadığınızda matematiksel bir felaket yaşarsınız. E o zaman? Bazı fizikçiler bu tip durumlarda olduğu gibi hemen o kapıya koştular tabi. Çoklu evrenler… Ama onu da. Biliyoruz. Bilmediğimizi biliyoruz en azından.
O yüzden bu sayıyı anlamlandırmak için daha çok deney yapılması gerekecek. Bir şey bu cevabı saklıyor olabilir bu arada. Nötron yıldızları veya elbette kara delikler. O çekirdeklerindeki devasa yoğunluk vakumun kayıp enerjisinin nerelerde olduğunu açıklayabilir. Bakalım bir cevap bulunabilecek mi… Sıradaki sayımız Higgs’ten geliyor… Higgs’in kütlesi veya ağırlığı. Tam olarak 0.0000000000000001
10 üzeri eksi 120’ye göre devasa bir sayı bu bu arada. Ama yine bizim için. Akıl almaz derecede küçük. Yine anlamak adına bir insanı bu ölçekte küçültseydik, bir atomun genişliğinden milyonlarca kat daha küçük olurdu. Yine ilk sayımızda olduğu gibi bu sayı da gözlemlerimiz ile en iyi modellerimizin tahminleri arasındaki orantıyı ifade ediyor. Bu durumda Higgs bozonu. Yani diğer adı ile Tanrı Parçacığı.
2012’de bu parçacığın keşfi duyurulduğunda evrende görülebilen maddenin mikroskobik dansını çok hassas bir şekilde açıklayan standart modeli taçlandıran bir zafer olduğunu söylüyordu fizikçiler. Higgs puzzle’ın son parçasıydı ve kendisi de dahil olmak üzere temel parçacıkların neden kütleye sahip olduğunu açıklıyordu. Ama Higgs parçacığının kendi kütlesi ile ilgili bir sorun vardı.
Tüm parçacıklar gibi Higgs de kuantum alanının itme-çekme etkisinden muaf değil. Bu alanları parçacıkların içinde yüzdüğü bir akışkan gibi de düşünebilirsiniz aslında. Bu akışkan da Higgs’i etkileyerek hareketini yavaşlatarak bir anlamda ona kütle kazandırıyor. Higgs’in kütlesinin ne kadar olması gerektiğini hesapladığımızda da birkaç mikrogram gibi bir şey çıkıyor ortaya. Ama gerçekte ise Higgs bozonu bu hesaplamalardan trilyonlarca kat daha hafif çıkmıştı. İşte tam olarak tahmin ettiğimiz kütlenin 0.0000000000000001 katı daha azdı.
Bu işte ciddi bir soru işaretiydi. Elbette hemen birkaç açıklama sunuldu bununla alakalı. Bilinmeyen boyutlardan aslında mevcut parçacıkların en az iki kat daha fazlası olması gerekliliğine kadar. Bu ihtimaller de bu kuantum akışkanının özelliklerini değiştirerek çok daha yüksek enerjiler olması gerektiğini gösteriyordu. Ama ne olursa olsun CERN’deki deneylerde de henüz buna bir açıklama getirilebilmiş değil. Hatta CERN’in uzun bir süre bakıma alınarak daha da güçlendirilmesi ve yakın zamanda tekrar hizmete alınmasının arkasındaki temel nedenlerden biri de bu gizemi çözmekti. Higgs neden modellerin aksine bu kadar hafif? Bilmiyoruz…
Gelelim diğer sayımıza. 10 üzeri 80… Bu sayı, nereden bakarsak bakalım devasa bir sayı. Yine insan üzerinden gidersek bir insanı bu sayı ölçeğinde büyütseydik gözlemlenebilir evrenden trilyonlarca kat daha büyük olurdunuz… Ama bu sayının bir karşılğı var. 10 üzeri 80 bildiğimiz evrendeki temel parçacıkların sayısını ifade ediyor. Yani bayağı büyük bir sayı olması normal. Ama buradaki soru başka aslında. Bu sayının büyüklüğünden de öte, neden parçacıklar var ki? Biliyorsunuz. Evrenin sadece %5 kadarı sizi, gezegenleri, yıldızları, bildiğimiz tüm cisimleri oluşturan bildiğimiz madde.
Ama antimadde de var. Çok nadir bir madde evet. Hatta o kadar nadir ki evrendeki en pahalı madde diyebiliriz. Tahminen bir gramı 60 trilyon dolar kadar şu anda. Tabi üretmesi bu kadar tutuyor. Satmaya kalksanız kar payı da eklerdiniz büyük ihtimalle. Bu garip madde, antimadde aslında maddenin aynadaki yansıması gibi. Bir parçacığı antiparçacığa dönüştürmek istediğinizde elektrik yükü de dahil olmak üzere tüm özelliklerini tam olarak zıttı yapmanız gerekir. Bir negatif yüklü elektronun pozitif yüklü pozitrona dönüşmesi gibi. Standart modelde de bu “geçişlere” zaten “simetri” deniyor.
Bu modele göre de tam da bu simetri nedeniyle işte büyük patlama sırasında madde ile antimadde sayısı eşit olmalıydı. Fakat gariplik şu ki antimadde ile madde karşılaştığında, birbirini imha ediyor. Bu durumda madde denen şey olmamalı, evren sadece boğucu bir radyasyon diyarı olmalıydı. Ama tabi burada şu an bunu konuştuğumuza göre bu olmadı ve neden olmadığını anlayabilmiş değiliz.
Muhtemel cevaplardan birisi bir yerlerde kayıp bir miktar antimadde var. Tabi bu olsaydı bunun kanıtını görebilirdik. Ciddi bir gama radyasyonu üretirdi zira. O yüzden bizim bu simetriyi tekrar sağlayacak bir modele ihtiyacımız var. Belki de başka bir parçacık, veya parçacıklar. Yani standart modelin daha gidecek yolu var… İyi haber ise şu. Deneylerle “maddenin” neden antimaddeye üstün geldiğine dair bir fikir edinebiliriz. O yüzden Büyük Hadron Çarpıştırıcısının 3. Kez daha güçlü çalışmaya başlaması çok önemliydi. İleride büyük haberler gelebilir oradan… Şimdi gelelim son sayımıza…
Algılaması güç sayılar diyoruz ya bazen. İşte bu işin nirvanası bu sayı… 10 üzeri 10 üzeri 68… Yani. Öyle bir sayı ki bu. 1’in ardından 100 milyon, trilyon, trilyon, trilyon, trilyon, trilyon sıfır… Bu sayının anlamı ne peki? Bu sayı sizden bir tane daha olma olasılığını ifade ediyor… Evet. Sizinle aynı yüze, gözlere, boya, kiloya, her şeyinizle sizden bir tane daha. Başka evrenlerden, çoklu, paralel evrenlerden filan bahsetmiyoruz bu arada. Burada, bizim evrenimizde, kozmosun bir köşesinde bir yerlerde. Sizinle aynı kuantum “durumuna” sahip, sizin parçacıklarınızın kombinasyonuna doğrudan, birebir sahip başka bir varlık…
Bu fikir de bu arada MIT’ten fizikçi Max Tegmark’a kadat gidiyor.
Konu şu aslında. Sizin uzayda kapladığınız alanın hacmini doldurabilecek “sınırlı” sayıda “kuantum durumu” olabilir. Bunu hesaplamak için de fizikçiler kütleçekimden öğrendiklerini uyguluyorlar. Bir tür hologram gibi çalışan kütleçekimde kuantum bilgisi aslında iki boyutlu bir hacmin yüzeyine yazılıyor bir anlamda. Bizim kuantum durumumuzu hesaplamak için de bedenimizi kaplayan derimizin yüzeyini alıp bunu planck uzunluğu kadar küçük parçalara bölmemiz gerekiyor. Bunun ardından bu yüzeyde parçacıkların kaç farklı şekilde bir araya gelebileceğini hesapladığımızda işte bizim çılgın sayı çıkıyor ortaya. 10 üzeri 10 üzeri 68. Bu kadar olasılıktan biriyiz biz sadece. Ve bunun bir yerlerde tekrar etme olasılığı…
Yani. Bir saniye düşünün bunun üzerine. Bazen günlük meşgaleler içinde, yaşadıklarımızın, bir sürü olumsuzluğun gölgesinde tüm bunlar aklımızdan çıkabiliyor fakat… Biz. Bir insan. O kadar eşsiz ki… Akla hayale sığmayacak kadar hem de… 10 üzeri 10 üzeri 68 olasılığın vücut bulmuş haliyiz… Ve bunu düşünmek çok güzel değil mi?
