Merhaba. Bu kahve fincanının neyden yapıldığını biliyor musunuz? Yaaa hepinizin evinde var ama bugüne kadar hiç sormadınız değil mi bunu kendinize?
Ben size söyleyeyim. % 55 kil cevheri, % 22,5 kuvars, % 22,5 feldspat.
Aslında benim sormak istediğim şey şuydu. Bu fincan en derinde neyden yapıldı?
Atomlardan mı?
Hayır.
Kuarklardan mı?
Hayır.
Daha başka bir şey.
Etrafınızda gördüğünüz her şey, şu anda baktığınız ekran da, ben de, siz de, bu fincanın içindeki kahve de, her şey ama her şey tek bir varlıktan yapıldı desem.
Durun sırayla gidelim.
İçindekiler
Bütünlüklü bir kuram inşa etmek
Evrendeki her şeyi tek seferde açıklayan bütünlüklü bir kuram inşa etmeye ne kadar yakınız sizce? Tüm fiziği birleştirecek bir kuram. Evren hakkında ne biliyoruz ve nasıl biliyoruz? Nereden geldi ve nereye gidiyor? Başlangıcından bugüne neler oldu? Başlangıcından öncesi var mıydı?
Etrafımızda olan her şeyin temelinde atomlar var. Hepimiz onlardan meydana geldik. Fakat bugün biliyoruz ki bunun da ötesinde bir şeyler var.
Yaklaşın yaklaşın. Daha yakından bakın. Ne görüyorsunuz?
Atomlar.
Biraz daha yakından bakın.
İşte atom altı parçacıklar. Protonlar, nötronlar, elektronlar.
Daha da yakından bakın.
İşte orada. Kuarklar, leptonlar, bozonlar.
Gördünüz mü?
Peki daha da ötede ne var?
Biraz daha yaklaşın demek isterdim ama artık çok derine indik. O kadar derine indik ki burada görmeyi beklediğimiz şeyler ışık fotonlarından bile daha küçük. O yüzden gözlemleyemiyoruz.
Bildiğiniz gibi bir şeyi gözlemlemek için ona ışık fotonlarının çarpması ve oradan da gözümüze ya da bir detektöre ulaşması gerekir.
Peki atomun küçüklüğünü bile anlayamazken kuarkları ve ötesini nasıl anlayacağız?
Her şeyin temelinde ne var?
Evrenin temel özelliklerini anlayabilmek için özellikle son yüzyılda çok derinlere baktık. Her yeni keşifte gördüklerimize hayran kaldık. Bir zamanlar bilim insanları en temelde atomların olduğunu zannediyorlardı. Sonra onları çarpıştırıp bölünmelerini sağladılar ve atom altı parçacıklar olan proton, elektron ve nötronları keşfettiler. Sonra baktılar ki onlar da başka parçacıklardan oluşuyor. Kuarklar, leptonlar, bozonlar. Sonra daha da ileriye gitmek istediler. Daha derinde ne var? Her şeyin temelinde ne var? Madde nedir? Enerji nedir? Her şeyin teorisi nedir?
Sonra bazı teoriler ortaya koymaya başladılar. Fakat gerçekliğin temeline dair öğrendiğimiz her yeni bilgi de işlerin kolaylaşmasını beklerken işler daha da karmaşık daha da işin içinden çıkılmaz bir hâl almaya başladı. İşte bu teorilerden biri de Sicim Teorisi.
Gerçekliğin gerçek doğasını öğrenmek için sabırsızlandınız değil mi? İzlemeye devam edin.
Sicim Teorisi
Şimdi bir elimizde genel görelilik var. Hani şu gezegenleri, yıldızları, kara delikleri açıklamaya yarayan teori. Diğer elimizde de kuantum mekaniği var. Atom-altı parçacıkları inceleyen.
İyi de bunların arasında bir uyuşmazlık söz konusu.
Bunlar, fiziğin iki ayrı alt dalı olarak incelendiğinde harika bir şekilde çalışıyorlar; ancak birbirleriyle bütünleşik olarak incelenmeye çalışıldığında çok ciddi problemler çıkıyor.
Sanki iki teori birbiriyle uyumlu değilmiş gibi.
İşte tam bu noktada bazı fizikçiler, fiziğin bu iki yakasını birbiriyle buluşturabilecek bir köprü üzerinde çalışmaya başladılar.
Sicim Teorisi.
Bazı bilim insanlarına göre Sicim Teorisi tamamlandığında evrende bugüne dek bildiğimiz her şeyi değiştirmek zorunda kalacağız ve evreni tam anlamıyla anlama şansına ulaşacağız.
Madde atomlardan oluşur, atomlar atom altı parçacıklardan, o parçacıklar da daha alt parçacıklardan. Ondan da sonra artık titreşen enerji ipliksilerine geliriz.
Bu titreşen ipliksiler farklı şekillerde titreşerek farklı parçacıkları meydana getirirler. Ve bu sicimler o kadar küçüktür ki bir sicimin bir atomun büyüklüğüne oranı, bir atomun bütün Güneş Sistemi’ne olan oranına eşit. Yani evren inanılmaz sayıda farklı frekanslarda titreşen çok çok çok küçük ipliksilerden meydana gelmiştir. Farklı frekanslar farklı parçacıkları, farklı parçacıklar farklı atomları, farklı atomlar da evrendeki zenginliği oluşturur. Aslında çok garip değil mi? Hepimiz en derinde titreşen, boyutları olmayan ipliksiler, dalgalarız sadece. Aynı bir yaylı çalgının titreşimlerinden doğan notalar gibi. Buna yer çekimi bile dahil.
Bugün bilimi nasıl geliştiriyoruz?
Bugün bilimi temelde saf enerjiden ve titreşen dalgalardan yola çıkarak kullanmak yerine parçacıklardan yola çıkarak geliştiriyoruz. Temel parçacıkların nasıl göründüğünü ve özelliklerinin ne olduğunu bilmiyoruz ama etki alanını keşfedebildiğimiz için var olduklarından eminiz.
Evrenin tamamen enerjiden oluştuğunu düşünmek yerine parçacıkları uzayda var olan birer nokta gibi düşünmek anlamamızı kolaylaştırıyor. Bu sayede hem bilim ve teknoloji gelişiyor hem de günlük hayatta kullandığımız her şey daha anlamlı hale geliyor.
Sicim Teorisi ve Boyutlar
Bilim insanları Sicim Teorisini geliştirebilmek için çeşitli matematiksel denklemler ortaya koydular ama işler hiç de istedikleri gibi gitmedi. Evrendeki her gücün birleşeceği bir, “her şeyin teorisi” ortaya koymak çok zordu. Bizim içerisinde yaşadığımız üç alansal boyut ve bir de zaman boyutuyla örtüşmüyordu. Sicim teorisinin çalışması için 10 boyut gerekiyordu.
1919 yılında bilim insanları akıllara durgunluk veren bir hipotez ortaya attı. Zaman boyutunu bir kenara bırakırsak bildiğimiz 3 boyuttan yani uzunluk, genişlik ve derinlikten daha fazla uzay boyutu olabilir miydi? Aradan 100 yıl geçti ve bu düşünce sınırları zorlayan çok sayıda araştırmayı etkilemeye hâlâ devam ediyor.
Peki nedir bu ekstra boyutlar? Günümüzde bile bilim insanları aynı Einstein’ın yapmaya çalıştığı gibi bir birleşik kuram arayışındalar. Yani öyle bir teori ki doğadaki tüm kuvvetleri tek bir ana denklem ile tanımlayabilsin.
Einstein ne yapmıştı biliyor musunuz? Açıklamama izin verin.
Einstein ve Genel Görelilik
Albert Einstein, Genel Görelilik Teorisi ile Isaac Newton’un matematiksel olarak denklemlerle açıkladığı ancak gerçekte tam olarak ne olduğunu bilmediği yer çekimini açıkladı. Evet kütlesi olan cisimler birbirini çekiyordu. Nasıl çektiğini de biliyorduk, hesaplayabiliyorduk, öngörebiliyorduk. Fakat neden çektiğini bilmiyorduk. Neden kütlesi olan cisimler birbirlerini çeker? Aralarında milyonlarca kilometre var ve uzay bir boşluk. Buna rağmen etki eden şey ne?
İşte Einstein burada dedi ki uzay boşluk değildir. Uzay-zaman bir bütündür ve bir kumaşa benzer. Kütlesi olan her cisim bu kumaşı büker. Bükülen kumaşın etrafında bir çukur, bir çember oluşur. Bu sayede daha küçük kütlesi olan cisimler daha büyük kütlesi olan cisimlerin etrafında dönebilir. İşte kütle çekimi denen olay da budur.
Peki. Kütle çekimini bu şekilde açıklayabiliyorsak, doğada bulunan diğer kuvvetleri de bu şekilde açıklayabilir miydik? Doğada bulunan 4 temel kuvvet var. Biri kütle çekimi az önce açıkladık. Diğerleri de zayıf nükleer kuvvet, güçlü nükleer kuvvet ve elektromanyetik kuvvet. Mesela elektro manyetik kuvvet de uzay-zamanı bükerek mi işliyordu? Hayır olamazdı; bu matematiksel denklemlere uymadı. Çünkü uzay-zamanı büken bir kütle çekim kuvveti vardı zaten. O zaman birbiri içine geçmiş ve bizlerin farkında olmadığı başka boyutlarda olmalıydı.
Farklı boyutlar
Peki bu boyutlar nerede? Madem varlar neden onları göremiyoruz? Bu soru 1926’da teorik fizikçi Oskar Klein tarafından yanıtlandı. İçinde yaşadığımız ve rahatlıkla görebildiğimiz 3 boyut haricinde çok küçük ve birbiri üzerine kıvrılmış başka boyutlar da olabilirdi.
Şimdi bu elimdeki telefonu düşünün. Farklı bir boyutu hayal etmemizi sağlayacak bu telefon. Cep telefonlarının tuvaletlerden bile daha kirli olduğunu söylememe gerek yok sanırım. Ve şu anda bu telefonun üzerinde çok farklı ve oldukça fazla miktarda mikroskobik canlı yaşıyor. Eğer onların boyutuna küçülecek olsaydık. Kendimizi başka bir boyuta geçmiş gibi hissederdik. Tüm dünyamız ve görüş açımız bu telefonun ekranından ibaret olurdu. Mesela ben, burada yaşayan akıllı bir organizma için bir şey ifade etmezdim. Çünkü o kadar büyüğüm ki muhtemelen beni kendi gökyüzünün manzarası falan zannederdi. Şimdi bu düşünceyi daha da derinleştirdiğinizi düşünün çok daha derinlerde farklı boyutlar olabilir ve biz bunun farkında olmayabiliriz. Aynı bu mikroskobik canlıların farkında olmadığımız gibi.
M Teorisi
Sicim Kuramı bilim insanları tarafından 5 farklı şekilde ele alındı. Sonra bu 5 farklı Sicim Kuramı’nı da birleştirmek istediler ve bu sefer de Süpersicim Teorisini ortaya attılar. Daha sonra onun da adı değiştirilerek M Teorisi oldu. M Teorisi 10 boyut yerine 11 boyutlu bir evren resmi ortaya koydu. Ve bugün her şeyin kuramı olmaya en yakın kuram bu.
M Teorisi şu soruya cevap arıyordu. Etrafımızdaki dünyayı meydana getiren en basit, temel, parçalanamaz, bölünemez bileşenler nedir?
Eğer her şey tek bir varlıktan meydana geliyorsa (yani sicimlerden) ve eğer bunu kanıtlayabilirsek tüm kavramları tek bir teoriye indirgeyebiliriz. Kara delikleri, galaksileri, yıldızları, maddeyi, enerjiyi, kuantum mekaniğini, görelilik kuramını.
Her şeyin teorisi. Çok havalı değil mi?
Stephen Hawking ve Sicim Kuramı
Stephen Hawking, Sicim Teorisi’nin 21. Yy’da tamamlanacağını ve o noktadan sonra insanlığın farklı bir aşamaya geçeceğini düşünüyordu. Fakat şu önemli noktayı da ekliyordu:
“Bütünlüklü bir birleşik kuramı keşfetsek bile bu, olayların genelini öngörebileceğimiz anlamına gelmez; bu iki nedenden ötürü böyledir. İlk neden kuantum mekaniğinin belirsizlik ilkesinin öngörü yeteneğimize koyduğu sınırdır. Bunu aşabilmek için yapabileceğimiz hiçbir şey yoktur.”
“İkinci neden ise basit durumlar dışında kuramın denklemlerini tam olarak çözemememizden kaynaklanır. Nitekim Newton’un kütleçekim kuramında üç cismin hareketini bile tam olarak çözemiyoruz ve cisimlerin sayısı ile kuramın karmaşıklığı arttıkça da söz konusu zorluk artıyor. Mesela insan davranışını matematiksel denklemlerle öngörmek konusunda çok az başarı elde ettik.”
Sonuç:
Sicim Kuramı ile yıllardır fizikçilerin aklında olan bazı kuantum sorularını cevaplayabiliriz ve bu sayede Sicim Kuramı bizi doğru yöne yönlendirebilir. Belki de Sicim Kuramı her şeyin kuramı değil bilmiyoruz. Ama başarı yolun sonunda vardığınız yer değil o yolun kendisidir. İşte bu yüzden bilim her halükarda önemlidir.
Peki tüm bu soruların cevabını bulsak ve her şeyin teorisini ortaya koysak bile başka sorular meydana gelebilir mi sizce? Yorumlarınızı bekliyorum ve bir sonraki videoda görüşene kadar hoşça kalın diyorum. Ben Kar Saçlı Adam.
Kaynaklar ve İleri Okuma:
https://www.britannica.com/science/string-theory/Dimensions-and-vibrations
https://www.wikizero.com/tr/M-Kuram%C4%B1
https://www.livescience.com/65033-what-is-string-theory.html
http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/proton-ve-notronun-kutleleri
