1 ÖZKAN PİŞKİN ZAMAN EVREN İNSAN İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ 4
advertisement
1 ÖZKAN PİŞKİN ZAMAN EVREN İNSAN 2 İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ 4 BÖLÜM I. Önce Biraz Ezberimizi Bozmaya Alışalım Eukleideslik olmayan geometriler Hiperbolik (Lobatchevsky) Geometrisi Diferansiyel Geometri (Riemann geometrisi) Minkowski Geometrisi Boyut Kavramı 5 12 12 14 21 27 BÖLÜM II. Zaman Bilmecesi Zamanın Yönü (Zaman Oku)- Nedensellik Zamanın termodinamik oku Zamanın psikolojik oku Zamanın kosmolojik oku Psikolojik (sübjektif) Zaman Biyolojik Zaman Sosyal (kültürel) Zaman Fizikte Zaman Kavramları Özel Görelilik Kuramında Zaman Kuantum (Tanecik) Kuramında Zaman Sanal, Gerçek, Kompleks Zamanlar Kosmolojik Zaman 31 34 36 36 37 38 44 47 49 52 54 54 55 BÖLÜM III. Kuantum Fiziği (Mekaniği) Atom ve atom altı parçacıklar Kuvvetler Çekim kuvveti Elektromanyetik kuvvet Zayıf çekirdek kuvveti Güçlü çekirdek kuvveti Simetri ve simetri kırılması Kuantum takıntısı (entanglement) Belirsizlik ilkesi 56 57 65 65 65 66 66 67 71 71 BÖLÜM IV. Uzay-zaman veya Evren Neden Genel Görelilik Kuramına Gereksinim var? Evren ve Bileşenleri Işıma Fosil Işıma Genişleyen Evren ve Büyük Patlama Maddenin Oluşumu 77 81 83 83 85 88 90 3 Evrenin Evrimi Kara Delikler Yolun Neresindeyiz? 92 94 96 BÖLÜM V. Kendimize Bakış Ortaklık Sistemi Arılar, Karıncalar ve İnsanlar Neden Olmasın? 104 106 110 115 YARARLANILAN KAYNAKLAR 123 4 ÖNSÖZ İlk bakışta zaman, evren ve insan kavramlarını aynı başlık altında birleştirmek garip görünebilir. Ben zaman kavramını anlamaya çalışmakla yola çıkmıştım, ama bazı şeyler öğrendikçe zamanın evrenden ayrılamayacağı kendisini kabul ettirdi. Kavramaya çalışan varlığın kendi “işleyişini” tanımadan soruna yaklaşması da mümkün olamazdı. Bu kavramlar arasındaki yakın ilişkiyi ilerleyen sayfalarda göreceğiz. Ama bunun en basit örneği, bulutsuz bir gecede gökyüzüne (evrene) bakmakla ortaya çıkar. Çünkü, şu andaki hali sanılan şey geçmişin bir görüntüsüdür. Zaman, evren ve diğer gizemli sorunlarla ilk önceleri din adamları (din bilimciler), sonra da filozoflar ilgilenmişlerdir. Az çok doyurucu sonuçlar elde edilmesi ise bilimin bu konulara el atmasıyla ortaya çıkmaya başlar. Bu sonuçlara ulaşılması ise 2000 yıldır sürdürdüğümüz bakış açılarımızı, düşüncelerimizi değiştirmemizi, kısacası “ezberlerimizi bozmamızı” gerektirmiştir. Bu açıdan kitap, bilimin nasıl evrildiğinin de kısa bir hikayesini oluşturur. Birçok dalda bilim son yıllarda gerçekten göz kamaştırıcı, mucize niteliğinde gelişmeler yaşamıştır. Bu bağlamda, evren konusunda bir kısım bilim insanlarının veya bilimin “Tanrı rolüne” soyunduğunu; diğerlerinin “Tanrı’nın yüzünü gördüğü” iddialarını ileri sürdüklerini sıkça okuyoruz. İster istemez derleme niteliği öne çıkan kitap, insanın düşünmeye başladığından beri merak duyduğu konulardan ikisi hakkındaki bilgileri ve kuramları basite indirgenmiş şekilleriyle okuyucuya sunmayı amaçlıyor. Son bölüm ise okura, kendisinin ve toplumun, son yılların kuramlarının ışığında, işlevsel organizasyonuna yepyeni bir bakışla yaklaşabilme olanaklarının varlığını tanıtmaya çalışıyor. Metnin yazımı sırasında yardımları için eşim Arlette Pişkin’e; şekilleri dijital ortama aktaran Mehmet Akbulut’a teşekkür ederim. Özkan Pişkin Kasım 2011, Cenevre 5 BÖLÜM I ÖNCE BİRAZ EZBERİMİZİ BOZMAYA ALIŞALIM Özellikle başlarında olmak üzere, XX yüzyıl boyunca bilgilerimizin içeriği ve niteliğinde öylesine kökten değişiklikler gerçekleşti ki adeta “güvendiğimiz dağlara kar yağdı” desek hiç de yanlış olmaz. Kesinkes inandığımız birçok fizik kuramı, kavramının yerine yenilerini koymak, daha doğrusu “ezberimizi bozmak” zorunda kaldık. Gözden geçireceğimiz zaman ve evren (uzay) konularında bu tür değişiklikler pek çoktur. Bu Bölüm’de bunların bir kısmını ele alarak kendimizi alıştırmaya çalışalım. Dar çevremizden çıkmadıkça alışkanlıklarımızdan pek vazgeçemeyiz. Bu dar çerçeve de gereksinmelerimize yeterince karşılık verdiğinden 2000 yıldan fazla zamandır kullandığımız düzlemsel geometri ((Eukleides geometrisi) genlerimize işlemiştir. Öylesine işlemiştir ki bu geometri dışında tasarımlar yapmakta çok zorlanırız. Orta derecede matematik eğitimi görmüş herkes bir kağıt üzerine (düzlem) çizilmiş bir üçgenin iç açılarının toplamının 180º olduğunu bilir (Şekil I.1). Şekil I.1. Eukleides geometrisinde bir üçgenin iç açılarının toplamı 180º (α+β+γ=180º) dir. Bu durum bir düzleme çizilmiş üçgenler için geçerlidir. Ama biz, şekli az çok küre olan Yeryuvarı üzerindeyiz. Acaba yukarıdaki kural bir küre üzerine çizilen üçgenler için de geçerli midir?. Yerküresinden alışık olduğumuz enlem ve boylamlardan yararlanalım (Şekil I.2). Burada haritacıların çözümsüz bir sorununu hemen belirtmekte yarar vardır. Hemen hemen küresel olan Yeryuvarı’nın yüzeyinin planını, belirli bir ölçekte, açılara ve mesafelere (yani yüzeylerin küre üzerindeki şekline) tam sadık kalarak düzlemde çizmek, kağıdı buruşturmadan bir portakalı sarmanın olanaksızlığı ile aynı şeydir. Yeryuvarı modelindeki şekilleri 6 düzlemsel yüzey olan haritaya deformasyonsuz aktarmanın halen bir yöntemi bulunamamıştır. Haritacılar çeşitli projeksiyon sistemleri kullanarak Yeryuvarı’nın yüzeyini (jeoid) amaçlarına uygun az veya çok deformasyonlu düzlemsel haritalar oluştururlar. Hangi projeksiyon sistemi kullanılırsa kullanılsın elde edilen haritaların belirli bölgelerinin önemli deformasyona uğramalarını önlemek olanaksızdır. Şekil I.2. Bir küre üzerindeki üçgenin (küresel üçgen) iç açılarının toplamı 180º den büyüktür. Meridyenler enlemlere (burada ekvatora-eşleke) dik olduklarından β ve γ açılarının toplamı 180º dir.; dolayısıyla α + β + γ > 180º olur. Olay kürenin pozitif eğriliğinden ileri gelir. Değineceğimiz konuların daha iyi anlaşılabilmesi için yukarıda sözü geçen eğrilik kavramına en basit şekliyle açıklama getirmemiz gerekmektedir. Eğrilik kavramları matematiğin diferansiyel geometri dalının ana konusudur. Bir eğride bir noktadaki eğrilik, eğrinin bu nokta yakınındaki kesimine en iyi uyan çember yayının yarıçapının tersi olarak tanımlanır (Şekil I.3). Şekil I.3. Eğri üzerindeki A noktasındaki eğriliğe en iyi uyan çember yayı ee’dir. Dolayısıyla bu noktadaki eğrilik ee çemberinin yarıçapının tersidir (1/ree). 7 Bir yüzey için ise her noktada iki ana eğrilik söz konusudur; bunlar verilen noktadaki eğriliğin (yüzeyin o noktadan geçen iki düşey düzlemleŞekil I.4A’da tek düşey düzlem çizilmiştir-kesilmesiyle elde edilen ergilerin) maksimum ve minimum değerleri olarak tanımlanır. Bu eğrilerin eğriliği de, eğrinin yer aldığı yüzeye teğet olan düzlemin hangi tarafında bulunduklarına göre pozitif ya da negatif işaret alır (Şekil I.4A,B). Bu eğrilik eğer bir noktada pozitif ise o noktanın yakınlarında yüzey (küre veya elipsoid) o noktaya teğet düzlemin bir tarafında bulunur. Negatif ise (bir eğer şekli) yüzey teğet düzlemini keser (Şekil I.4B). Bu sonuncu şekilde düşey düzlem çizilmemiştir. (A) (B) Şekil I.4. Pozitif (A) ve negatif (B) eğrilikli yüzeyler. Tekrar üçgenlerimize dönecek olursak, küre yerine hiperbolik bir yüzey üzerine (eğrilik negatif) çizilecek üçgenlerin iç açıları toplamı 180º den küçük olurdu (Şekil I.5). α+β+γ<180º Şekil I.5. Hiperbolik yüzeyde üçgen. 8 Eukleides geometrisinden kaynaklanan ezberimizi bozmaya bazı topolojik dönüşümlerle devam edebiliriz. Topoloji, katı cisimlerin bükülmelerden, çekilmelerden kaynaklanan deformasyonlarını inceleyen özel bir geometridir. Aşağıda soldaki cismin çok elastik bir materiyelden yapılmış olduğundan yola çıkalım. Koparmadan sadece çekerek, bükerek iki halkayı birbirinden ayırmaya çalışalım (Şekil I.6). Şekil I.6. B: 2 nolu halkayı genişletelim. C: 1 nolu halkayı genişletelim. D:1 nolu halkayı 2 nolu halkanın dışından ok yönünde döndürerek serbestleyebilir (E) ve halkaları orijinal boyutlarına getirebiliriz. Pretzel çörekleri denilen bu cisimlerin daha karmaşık olanları da vardır. Topolojik açıdan, aynı dereceden olmak koşuluyla, basit bir dönüşümle bir cisimden diğerine geçiş sağlanabilir. Bazen sadece hayal ürünü, bazen gerçek dünyada var olan, çoğunlukla da eğlenceli ve düşündürücü “yaratıklardan” bazılarına göz atalım. Klein şişesi. Felix Klein tarafından yapılan bu şişe tek yüzlüdür, içine su konamaz yere dökülür. Bu şişeyi yapmak için bir tarafı geniş bir silindirin (Şekil I.7A) bir ucununu tutup silindiri uzunlamasına büküp tuttuğunuz ucu silindirin duvarından içeri sokun (Şekil I.7B). Silindirin içindeki ucu, silindirin geniş kısmını içe bükerek elde edilen şişe tabanına kaynaştırın. Böylece iç ve dış yüzeyler tek bir yüze indirgenmiş olur (borunun iç yüzeyiyle şişe tabanının dış yüzeyi tek bir yüzey olur). 9 Şekil I.7. Klein şişesi. Klein şişesine benzer tek yüzlü ve tek kenarlı diğer bir cisim de Möbius şerididir. Möbius şeridi. August Möbius tarafından 1865’de tanımlanmıştır. Herkesin kolaylıkla gerçekleştirebileceği bir deneydir. Uzun dikdörtgen şeklindeki bir kağıt şeritin dar kenarlarından birini 180º burarak diğer dar kenara yapıştırmakla elde edilir (Şekil I.8). Şekil I.8. Möbius şeridi. Şeridin 180º bükülerek yapıştırılmasıyla ilginç özellikler ortaya çıkar. Örneğin bu şeridin bir yüzünü bir renk diğer yüzünü başka bir renge boyayamazsınız; çünkü öbür yüz yoktur. Bir renkle başladığınızda aynı renkle çıkış noktasına varırsınız. Birleştirmeden önceki iki yüzey tek bir yüzey haline dönüşmüştür. Şeridin kenarları için de aynı şey söz konusudur. Elinizi sürerek takip ettiğinizde tek bir kenar üzerinde hareket ettiğinizi görürsünüz. Bu durum, şeridi ortasından boyuna ikiye bölmek istediğinizde çarpıcı biçimde doğrulanır. Kesme işleminin sonunda elinizde öncekinin yarı genişliğinde tek bir şerit kaldığını görürsünüz. Bu garip davranışlar cismin “yapay” olarak üretilmiş olmasına bağlansa da Doğa da Möbius şeridi yapabilmektedir. Bir teli iki halka oluşturacak şekilde kıvırarak sabunlu suya daldırınız. Sudan çıkardığınızda tel iki parça halinde sabun zarıyla kaplıdır. Bir parça telin ortasına, ötekisi kenarları oluşturan iki telin arasına gerilmiştir. Ortadakini patlatırsanız elinizde bir Möbius şeridi kalır. Yukarıda anlatılan yapay ve doğal 10 “ürünleri” dikkate aldığımızda, Möbius bu yüzeyi icat etmiş olurken, en azından potansiyel olarak doğada bulunan bir yüzeyi keşfetmiş oluyor. İcat edilmiş cisimlerin beklide en ünlüsü psödoküredir (yalancıküre) ; içi dışına çıkmış küre (Şekil I.9). Şekil I.9. Yalancıküre. İtalyan geometrici Eugenio Beltrami tarafından 1868’de yaratılmıştır. Trompet hunisine benzer. Negatif eğriliği bir noktadan diğerine değişmez. Bu nedenle yalancıkürenin bir yerine çizilen bir şeklin haritası bir başka yerine deformasyonsuz çizilebilir. Fakat aynı şeklin düz düzlem üzerine haritasının çizilmesi aynen normal kürede olduğu gibi olanaksızdır. Buradan Gauss’un değindiği şu sonuç çıkarılabilir: kusursuz bir haritanın çizilebilmesi için aynı eğriliğe sahip bir yüzey gerekir. Kafamızda tanımlayarak ürettiğimiz bu yüzeylere “soyut yüzey” ya da “iki boyutlu manifold” adı verilir. Bunların gerçek dünyada bir karşılığı olabilir de olmayabilir de. İlk dönemlerin “Pacman” gibi bilgisayar, video oyunlarında bir kenardan çıkan bir piyon anında karşı kenarın aynı noktasından ekrana tekrar girer. Bu tür işlemler, ekranı bir soyut yüzey olarak algılayan algoritmalarla aşağıdaki şekilde gerçekleştirilir. Bir dikdörtgen şekil düşünüp bunun karşılıklı iki kenarının sanki birbirine yapıştırılmış gibi yeni hayali bir yüzeyin bir ve aynı kenarı olduğunu düşünelim. Bir silindir yüzeyi elde ederiz. Bu durumda başlangıçta dikdörtgenin üst ve alt kenarları olan çizgiler artık silindirin taban ve tavanını çevreleyen çemberler olurlar (Şekil I.10). Bu şekilde elde edilen silindire düz torus adı verilir. Normal eukleideslik geometrinin kuralları bu yüzeydeki üçgenlere ve öteki şekillere uygulanabilir. Düz torus normal bir yüzey olarak uzayda var olmamasına karşın, Riemann’ın aşırıküresindeki (hipersphere) yaratıklar arasında bulunabilmesi ilginçtir. 11 Şekil I.10. Düz torus elde edilmesi (Osserman, 2000). Düz torusu, taban ve tavanını çakıştırabilmek için silindiri çekiştirip uzatmaksızın halka haline getirebilir miyiz?. Matematik olarak kanıtlanabilmesinin dışında bunun mümkün olmadığını sezgimizle bile fark edebiliriz. Simide benzeyen bu özel nesne torus adı altında soyut bir yüzey olarak yaşamını sürdürmektedir. Bu torus üzerinde iki çember bir tek noktada kesişebilirler. Halbuki bu durum bir küre üzerinde gerçekleşemez (Şekil I.11). Kürenin üzerindeki bir çember küreyi iki kısma ayırır, bu çemberi bir kez kesen bir başka çember onu ikinci kez de kesmek zorundadır. Şekil I.11. Torus ve küre üzerindeki iki çemberin kesişmeleri. İki boyutlu (ikili) manifoldlardan başka üçlü manifold ve dörtlü manifoldlar yaratılmıştır. Bu sonuncular evrenin şeklini anlayabilmek için kullanılmaktadır. Üçlü manifold için şu örnek verilebilir. Dört duvarı, tavan ve tabanıyla bir oda düşünelim. Yine üç boyutlu şu video oyunu olsun: üç boyutlu uzay gemileri rastgele dolaşıyor, bir duvardan çıkıp aynı anda karşı duvarın çıktıkları noktanın tam karşısındaki noktadan tekrar içeri giriyorlar. Aynı şekilde tavandan (veya tabandan) çıkan uzay gemisi tabanın (veya tavanın) aynı noktasından içeri giriyor. Bu oda-dünyada herkes ve her şey aynı şekilde davranıyor. Bu durumda içinde bulundukları sanal gerçeklik bir “üçlü toru”tur. Yani iki boyuttaki düz torusun tam benzeri ve karşılığı bir üçlü manifolddur. Üçlü manifolda bir başka örnek ileride ele alacağımız Riemann aşırıküresidir ki (hipersphere) buna üçlü küre adı da verilir. 12 Eukleideslik olmayan bir geometri türü olan küresel geometri, ne gariptir ki eski Yunanlılara kadar geri gitmesine karşın uzun süre unutulmuş daha sonra birçok çeşidiyle birlikte yeniden keşfedilmiştir. Bu tekrar keşfedilmede XIX. yüzyılda (yy) kosmosla ilgili sorunların matematikçileri meşgul etmeye başlamasının rolü büyüktür. Böylece, çok boyutlu geometriler, uzayların, yüzeylerin geometrileri ortaya çıkmıştır. Bunlar çizilebilir şekillerle temsil edilmesi olanaksız, bizim alışık olduğumuz üç boyuttan farklı normlara gereksinme duyarlar. Sanırım bu konuya, büyük matematik dehası Carl Friedrich Gauss ile başlamamak o’na haksızlık olur. Gauss, Eukleides’den beri yapılagelen doğru çizgilerle uzay inşasının zorunluluğuna inanmıyordu. Eğri uzay neden tasarlanmasıydı?. Tek boyutlu bir sistemde bir çizgi eğri olabilir; iki boyutluda ise eğri bir yüzey. Niye, en, boy, derinlik ile belirlenen bir hacim eğri olmasın?. Soyutlaması kolay olan bu düşünceyi çizebilmek mümkün olmamasından olsa gerek bu düşüncesini paylaşmadı. Zaten, “az fakat olgun meyve” ilkesine sahip olan Gauss düşüncelerinin zenginliğlni yayınlarına yansıtmayan bir matematikçiydi. Bu özelliği, kibir ve belki birazda ırkçı eğilimiyle birleşince, günümüzde hiperbolik geometri olarak bilinen geometriyi keşfeden genç Macar Janos Bolyai’nin tamamen matematikten soğumasına neden olmuştur. Bu geometri, kısa bir zaman sonra Rus Nikolai Lobatchevsky tarafından Eukleides geometrisine bir alternatif olarak (bazen Lobatchevsky geometrisi olarak da adlandırılır) geliştirilmiştir. Eukleides geometrisinin birçok önermesi Loatchevsky’nin modelinde de geçerli kalır; buna karşın klasik geometrinin en çok bilinen kimi teoremleri doğru değildir. Örneğin iç açılarının toplamı 180º olmayıp, çalışılan ortam, yalancıküre gibi negatif eğriliğe sahip hiperbolik olduğu için sabit bir sayı değildir, üçgenine göre değişir her durumda 180º den küçüktür. Lobatchevsky gerçel sayılar yerine sanal sayıları kullandığı için geometrisini sanal geometri olarak adlandırıyodu. Lobatchesky geometrisinin geliştirilmesinde, sorunlarının çözülmesinde, evrenin daha doğru tanımlanmasına yarayan bir “alet” haline gelmesinde birçok matematikçinin katkıları olmuştur. Bunlar arasında Alman Ferdnand Minding, Johann Lambert, İtalyan Eugenio Beltrami, bir matematikçinin bir şairden daha fazla hayal gücüne sahip olması gerektiğini söyleyen Alman David Hilbert, Fransız Henri Poincaré sayılabilir. Böylece, eğer Dünya bir yalancıküre olsaydı, düz Dünya’ya inananların korktuğu gibi, gerçekten kenarından aşağıya düşeceğimiz anlaşıldı. Demek ki Lobatchevsky geometrisinin modelleri için başka yere bakmak gerekiyordu. Fakat Lobatchevsky geometrisi hiperbolik geometri olarak anılmaya devam etti (Osserman, 2000). 13 Poincaré sabit bir dairenin içinin hiperbolik geometri için bir model oluşturabileceğini buldu. Bu modelde hiperbolik geometrideki bir doğru, sabit daire içinde bir daire yayıdır, uçları sabit daireye diktir. Sabit dairenin çapları da bu şekilde yorumlanır (Şekil I.12). Birbiriyle kesişmeyen yaylar koşut doğrulara karşılıktır. Şekil I.12. Poincaré modelinde, hiperbolik geometrinin doğrularına karşılık daire yayları. Poincaré modeli açılara dokunmaz, böylece açılar doğrudan doğruya şekilden ölçülebilir. Birbirini dik açıyla kesen yaylar dik çizgilere (dikeylere) karşılıktır. Fakat uzunluklar aynen korunmamıştır. Sınıra (sabit daireye) yaklaştıkça eşit uzunluklar giderek kısa yaylarla temsil edilir ve sınır (dairenin çevresi) merkezden sonsuz uzaklıkta gibi görünür (Şekil I.13). Bu şekilde hiperbolik düzlem sonsuz sayıda kongruent üçgenden yapılmış gibi gözükür. Şekil I.13. Lobatchevsky uzayının Escher tarafından resimlenmesi. “Melekler ile Şeytanlar” tablosu (Penrose, 1989’dan). 14 Hollandalı ressam Mauritus C. Escher bu geometriyi doğru yorumlayarak özenli bir tablo çizmiştir. Siyah şeytanların aynı biçim ve büyüklükte, beyaz meleklerinde aynı biçim ve büyüklükte oldukları düşünülmelidir. Lobatchevsky geometrisi normal Eukleideslik düzlemde tam bir doğrulukla gösterilemez; bu nedenle çember sınırına doğru şekillerin yığılması oluşur. Eukleides düzleminde çizilmiş bu örneğin sınırı Lobatchevsky geometrisinde aslında sonsuzdadır. Escher’in tablosunda dik açıda kesişen bazı çember yayları da görülmektedir, bunlar yukarıda değinildiği gibi geometrinin düz çizgileridir. Einstein’ın genel görelilik kuramı, Dünya’nın “yakın çevresinin” geometrisinin Eukleides geometrisinden, Lobatchevsky geometrisine oranla daha karmaşık ve düzensiz olarak saptığını söyler. Eukleides geometrisinin görünüşte, dünyamızın “uzayının” yapısını yansıttığına inanmışızdır. Aslında bu ampirik gözlemsel bir gerçekliktir; yine de fiziksel uzayımızın yapısına kesinlikle uymasa bile bu geometrinin yeterli doğrulukla uygun olduğu anlaşılmaktadır. Diferansiyel Geometri Gauss 17 yaşında, birçok matematikçi kuşağın asla tartışmadığı Eukleides geometrisinin bazı ilkelerini sorgulama cesaretini göstermiştir. Bu geometrinin kapasitesinin sınırlılığını ise Gauss’un öğrencisi Bernhard Riemann, üç boyutlu yüzeylerin, dört hatta daha fazla boyutlu uzayların varlığını kurgulayarak açık seçik ortaya serdi. Janos Bolyai’nin tersine Alman Bernhard Riemann Gauss tarafından kuvvetli şekilde teşvik gördü ve cesaretlendirildi. Gözde canlandırılması güç olan Riemann’ın bu yeni geometrisi soyut olarak daha kolay anlaşılır. Örneğin tek boyutlu çizgiden iki boyutlu düzleme (genişlik, uzunluk) (iki boyutlu uzay); sonra üç boyutlu katı cisimlere (genişlik, uzunluk, yükseklik) ve daha sonra da çok boyutlu sistemlere (genişlik, uzunluk, yükseklik ve zaman veya başka bir birim) derece derece geçilebilir. Çok boyutlu (n boyutlu) geometrisini geliştirmek için, uzaya uygulamak amacıyla eğrilerin ve yüzeylerin bazı özellikleri genelleştirilmiştir. Bu genellemelerden birisi de daha önce değindiğimiz eğrilik kavramıdır. Çok karmaşık sorunları çözmek için Riemann bu kavramdan yararlandı. Ayrıca Riemann, referans bir eksenler sisteminin sağladığı olanakların ayrıntılı analizine önem verdi. Kartezyen sistemde bu eksenler bir düzlem içinde birbirine dik iki doğrudur. Bir küre üzerinde referans çizgileri enlemler ve boylamlardır; bir elipsoid üzerinde çemberler ve elipsler; bir trompetin içi için paraboller ve çemberler olabilir. Riemann, eğri bir yüzeyin referans eğrileri 15 topluluklarıyla belirlenebileceğini anlamıştı (Şekil I.14). Bu referans sistemlerinin kullanılması, klasik sistemin referans eksenleriyle tanımlanan bir yüzeyin denklemlerini büyük ölçüde basitleştirmeye olanak sağlamıştır. Şekil I.14. Riemann’ın eğri yüzeyleri. 1, 2, 3 , küreninkiyle aynı tür eğriliğe (pozitif) sahip yüzeyler. 4 nolu silindirde eksene dik yönde bir eğrilik varken eksen boyunca eğrilik sıfır olduğundan bir düzlem söz konusudur. 5 ve 6 numaralarda negatif eğrilik şekilleri gösterilmiştir. Farklı eğrilerden jeodezik olanlar özellikle kullanışlı bir referans sistemi oluştururlar. Jeodezik çizgi iki nokta arasındaki en kısa yoldur. Bir düzlem üzerinde bir doğru parçası; bir küre üzerinde bir çember yayıdır. Yeryuvarı az çok küresel olduğundan, kıtalararası uçuşlarda uçaklar bu jeodezikleri takip ederler. Riemann, mesafelerin minimum olmasını sağlayacak şekilde oluşturulmuş çok karmaşık denklemleri çözdüğünde, jeodezik çizgiler örüntüsünün tanımlanabileceğini ve üç veya daha fazla boyutlu herhangi bir yüzeyin ya da uzayın eğriliğinin takip edilebileceğini ortaya çıkardı (Şekil I.15). Eukleideslik düzlemde iki nokta arasındaki en kısa yol bir doğrudur; üçgenin iç açıları toplamı 180º dir., bu üçgen bir yerden bir yere deformasyona uğramadan taşınabilir. Gauss’a göre bu düzlem n boyutlu eğri düzlemlere uygulanabilen geometrinin özel halidir (Şekil I.15A). Eğri uzayda iki nokta arasındaki en kısa yol bir eğridir; böyle bir yüzeyde yer değiştiren bir üçgen deformasyona uğrar, iç açıları toplamı yer değiştirmeye bağlı olup 180º den farklı olabilir (Şekil I.15B). Ossermann (2000), Riemann geometrisini daha iyi anlayabilmemiz için, Einstei’ın pek sevdiği bir “düşünce deneyi” yapmamızı önerir. Dünya’nın yakın çevresindeki uzay kesiminin şeklini incelemek istiyoruz. Kuzey kutbundan yukarı (düşey) bir yön seçip bu doğrultuya dik düzlemdeki uzayın şeklini araştıralım. 16 (A) (B) Şekil I.15. Eukleideslik uzay (A) ve Riemann’ın eğri uzayı (B). Ekvatorda (eşlekde) eşit aralıklarla yerleştirilmiş roketler olsun. Bunlar aynı anda fırlatılıyor; her roket belirli yüksekliğe erişince parlak bir ışık saçıyor. Böylece, belli bir uzaklıkta Yerküre’yi çevreleyen ışıktan dev bir halka oluşacaktır. Bu halkanın çevresini ölçebildiğimizi kabul edelim. Uzay gerçekten eukleideslik ise bu halkanın uzunluğu 2¶r dir (r=Dünya yarıçapı). Fakat Riemann’a göre halkanın değerini önceden bilmemiz mümkün değildir, zira uzay gerçekte eukleideslik midir bilmiyoruz. Şayet uzay lobachevskylik (hiperbolik geometri) olsaydı halkanın boyu 2¶r den uzayın eğriliğinin ölçüsünü veren bir değer kadar büyük olurdu. Işıktan halkanın uzunluğu eukleideslik değerden daha küçük çıkardı şayet Riemann geometrisi (eliptik, küresel) geçerli idiyse. Üç geometriden hangisinin geçerli olduğunu varsaymak için hiçbir neden yoktur. Her üç geometride de (Eukleides, Lobatchevsky, Riemann) çapı verilen bir dairenin çevresi, daire uzayda nerede olursa olsun hep aynı kabul ediliyordu. Riemann bunun böyle olduğunu varsaymanın hiçbir dayanağı olmadığını ileri sürdü. Dünya’nın yakınlarında uzayın eğriliği, galaksinin başka bir yerinde veya başka bir galaksideki bir yıldızın çevresindekinden çok farklı olabilirdi. Burada, Einstein’ın daha sonra geliştirdiği Görelilik Kuramında Riemann’ın görüşlerinden büyük ölçüde yararlandığı ortaya çıkıyor. Sıfır eğrilik, yarıçapı r olan dairenin çevresinin 2¶r olduğu anlamına gelir; pozitif eğrilik 2¶r’den küçük (eğrilik ne kadar fazlaysa çevrenin uzunluğu o kadar küçük), negatif eğrilik 2¶r’den büyük (eğrilik ne kadar fazlaysa uzunlukta o kadar büyük) değerlere karşılık gelir. Yukarıdaki irdelemelerden şu önemli sonuçlar çıkarılabilir: i) Riemann’ın uzayın eğriliği kavramı, ölçümlerin sonuçlarının şayet uzay eukleideslik olsaydı bulunacak değerlerden nasıl saptığının (sapacağının) açıklanması olarak anlaşılmalıdır. Yoksa eğrilik, “düzlüğe” veya “doğruluğa” karşılık nitel bir özellik değildir. Eğrilik, net ve kesin nicel bir kavramdır; kesin bir sayı ile tanımlanır; ii) Çoğunlukla yapıldığı gibi, eğri uzayın anlaşılması için, herhangi bir şekilde dördüncü boyutun içine doğru “kıvrılmış” olarak düşünülmesi şart değildir (Osserman, 2000). 17 Bulutsuz bir gecede gökyüzüne baktığımızda geçmişe bakmış oluruz. Zamanda “geriye” bakmakla uzayda “dışarı” bakmak bir ve aynı şeydir. Bir yıldız Dünya’dan ne kadar uzaktaysa, ona bakarken zamanda da o kadar geride bir anı görürüz. Gördüğümüz yıldızlar, galaksiler ters-evreni (retroverse) oluşturur. Ters-evren için daha çok kullanılan terimlerden birisi “geri yönelik ışık konisi”dir. Işık konisi kavramı sıksık geçeceği için önce onu tanımlayalım, sonra tekrar ters-evren konusuna döneriz. Bir olay, uzayda tek bir noktada ve zaman içinde bir anda gerçekleşen bir şeydir. Bu nedenle dört koordinat gerekir. Dört boyutu çizemediğimiz için biz üç boyutla yetineceğiz (iki uzay, bir zaman boyutu). Bir olaydan yayılan ışık, dört boyutlu uzay-zamanda üç boyutlu bir koni oluşturur. Suya atılan bir taşın yarattığı dalgaların yayılmasının üçüncü boyutta bir koni oluşturması gibi (Şekil I.16). Şekil I.16. Suda dalgalarının zamanla koni oluşturması. Bu koni o olayın gelecekteki ışık konisidir. Aynı şekilde geriye dönük (geçmişteki) ışık konisi denilen öteki koniyi de çizebiliriz (Şekil I.17). Bu koni ise o olaya ışığı erişebilen geçmişteki olayları tanımlar. 18 Şekil I.17. Işık konileri. Yukarıdaki şekilde biz, şimdide, P noktasındayız. Gökyüzüne baktığımızda alt taraftaki koni söz konusudur. Konilerin dışındaki iki alana öteyer denir. Buralardaki olaylar konilerin içindeki olayları etkilemezler. Gelecekteki ışık konisi, P’deki olaydan etkilenmesi olanaklı olayları içerir. Örneğin Güneş şu anda sönse ancak 8 dakika sonra farkına varırız. Zira aşağıda görüldüğü üzere (Şekil I.18) 8 dakika sonra Güneş’in sönme olayının gelecekteki ışık konisine gireriz. Şekil I.18. Güneş’in sönmesinin gelecekteki ışık konisi (Hawking’den). Ters-evrene tekrar dönecek olursak özetle şunu söyleyebiliriz. Tersevren, belli bir yerden (Dünya’dan) belli bir anda dışarıya, başka bir deyişle geriye doğru baktığımızda gördüğümüz evren parçasıdır. Düz Dünya’ya koşullanmış olan düşünceyi artık yenip aşmış olmakla birlikte, düz evren kavramıyla düşünme eğilimimizi henüz yenebilmiş değiliz. 19 Riemann eğri uzay fikrinin yanında onun eğriliğinin nasıl hesaplanacağını açıklarken şekli hakkında eukleideslik modelden tamamen farklı bir model de önerdi. Şayet uzay sabit eğriliğe sahip küresel idiyse aşağıdaki gibi bir şeyler olacaktı (Osserman, 2000). Dünya’nın merkezde bulunduğu küresel bir evren olsun. Teleskoplarımız bu kürenin dışına ulaşamıyor. Çok uzaklarda, başka bir küresel evrenin merkezinde de başka bir uygarlık var, onlarda kürelerinin dışına erişemiyorlar. Bu durumda çeşitli seçenekler akla gelebilir. -İki küre birbirinden çok uzaklarda olup aralarında göremedikleri birçok evren parçası olabilir (Şekil I.19). Şekil I.19. Örtüşmeyen evrenler. -Her iki uygarlıktan gözlemlenebilecek bazı galaksiler bulunacak şekilde iki evren az çok örtüşebilir (Şekil I.20). Şekil ı.20. Az çok örtüşen evrenler. -Üçüncü olarak Riemann, hem örtüşmeyebilir hem de birlikte tüm evreni oluşturabilirler diye önermiştir. Diğer bir deyişle, teleskoplarımızla ulaşabildiğimiz evren bölümü büyük bir kürenin içinde yer alır; bu kürenin dış sınırı, içinde başka bir uygarlığın bulunduğu öteki taraftaki kürenin de dış sınırı olabilir. Bu dış sınır, evreni iki kısma ayıran ekvatoryal (eşleksel) küre olacaktır (Şekil I.21). Yerküre’yi kuzey ve güney yarımkürelere bölünmüş olarak düşünürsek ikisinin sınır çemberleri kürenin üzerinde, kuzey yarımkürelilerin bir taraftan, güney 20 yarımkürelilerin de öbür taraftan seyrettikleri aynı büyük daire, yani eşlek olur. Şekil I.21. Örtüşmeyen iki evrenin oluşturduğu evren. “Biz” noktasından baktığımızda görebileceğimiz en uzak noktalar AA çemberini oluşturan ufuk çizgisi üzerindedir. Noktamızda biraz “yükselirsek” BB çemberi ufuk çizgimiz olur. Biraz daha yükselince CC (ekvator) ufuk çizgisine dönüşür. Bundan sonra ne kadar yükselirsek yükselelim, küresellik nedeniyle, daha uzağı göremeyiz. Aynı durum “Onlar” noktasındaki yaratıklar için de geçerlidir. Alışkın olduğumuz düzlemsel geometriden yararlanarak Riemann’ın önerisini anlamaya çalışalım. Biliyoruzki çepeçevre ufka baktığımızda en uzaktakilere kadar birçok yıldız, galaksi halkası görürüz. Bu halkaları üçer milyar ışık yılı (ışık yılı= ışığın bir yılda katettiği mesafe, yaklaşık 10 trilyon kilometre) mesafelerle bir düzleme haritalayalım (Şekil I.22). Şekil I.22. Benmerkezli düzlemsel haritada galaksiler halkaları. Big Bang’ın (Büyük Patlama) yaklaşık 14 milyar yıl önce gerçekleştiğini, galaksilerin artan hızlarla birbirinden uzaklaştığını biliyoruz. Diğer bir deyişle hepsi 14 milyar yıl önce aynı bir noktadaydı. Şeklimizde en dış halka üzerindeki herhangi bir şey bizden 14 milyar ışık yılı uzaklıktadır 21 (Escher’in tablosundaki sınır çemberi anımsayınız). Oradan gelen ışınlar kaynaklarından 14 milyar yıl önce yayılmışlardır. İyi ama, 14 milyar yıl önce bütün gözlemlenebilir nesneler aynı bir noktada değimliydi? (Big Bang öncesi). Öyleyse en dış halka gerçek evrende tek bir noktayı temsil ediyor olmalıdır. Bir paradoksla karşı karşıyayız. Şeklimizdeki galaksi halkaları uzaklaştıkça büyür görünüyorlar ama en son halka gerçekte bir nokta halinde olmalıydı. Şeklimiz, Dünya yüzeyinin “benmerkezli” haritasını çizerken ortaya çıkan durumla aynıdır. O haritada dış çemberin yeryüzünde bir noktayı (haritanın merkezinin çapucu noktasını) temsil ettiği gibi galaksi haritamızda da dış çember bir tek noktayı (14 milyar yıl önce her şeyin yığılmış olduğu noktayı) temsil ediyor. Gözlemlediğimiz evrenin şekli küresel olsaydı ve bunu o şekilde kağıda aktarabilseydik bu paradoks çözülürdü (Şekil I.23). Şekil I.23. Küresel evrende galaksiler halkaları. Minkowski Geometrisi Eukleides geometrisi ile ilgili ezberimizin bozulmasını Einstein ve onun Zürih Politeknik okulundan hocası Rus asıllı Herman Minkowski tamamlamıştır diyebiliriz. Daha doğru dürüst tanımlamasını bile yapamadığımız zaman kavramını uzayın ayrılmaz parçası yapmışlar ve ona boyut niteliği kazandırmışlardır. Uzay-zaman kavramını anlamanın zorluklarından birisi, gözümüzde canlandırmamızı engelleyen dört boyutlu olması özelliğidir. Aşağıda Roger Penrose’dan (1989) basitleştirilerek verilen alıntı bu konuda yardımcı olabilir. Dört boyutlu sistemin zorluklarından kurtulmak için üç boyutta (iki uzay, bir zaman) çalışıp sonuçlardaki fikirler fazla değişikliğe uğramadan dört boyuta genelleyebiliriz. Bir uzay-zaman şemasında her nokta bir olayı temsil eder, yani her nokta bir an için varolur. Şemanın tamamı, geçmiş, şimdi ve gelecek ile bütün tarihi gösterir. Bir parçacık zaman içerisinde 22 sürekli olduğu için bir noktayla değil, parçacığın dünya çizgisi (hayat çizgisi, evren çizgisi) adı verilen bir eğriyle temsil edilir. Parçacık ivmesiz hareket ediyorsa doğrusal, ivmeli hareket ediyorsa eğri olan bu çizgi parçacığın varlığının tüm tarihçesini belirler. Şekil I.24’ de iki uzay ve bir zaman boyutlu bir uzay-zaman görülmektedir. Düşey yönde ölçülen standart bir zaman koordinatı t, yatayda ölçülen iki uzay koordinatı x/c ve z/c (uzay koordinatları foton kullanıldığı için c ışık hızına göre ikiye ayrılmıştır) ile simgelenmiştir. Şekil I.24. Minkowski uzay-zamanında bir ışık konisi. O ile gösterilen uzay-zaman merkezindeki olayda yer alan bir patlamadan sonra ışık yayılımının tarihçesi. Merkezdeki koni, uzay-zaman merkezi O’nun (gelecekte) ışık konisidir. Uzayın merkezi O olayında, t=0 zamanında bir patlama meydana geldiğinde oluşan ışığın tarihi bu ışık konisidir. Üç boyutlu uzayda bu tarih c hızıyla dışa doğru genişleyen bir küre yüzeyidir. Örnekte üçüncü uzay boyutu y’yi ihmal ettiğimizden bu, koniyi kesen çemberdir. Bu çemberi içeren yatay düzlemlerin her birisi, t zaman koordinatının artan değerlerine karşı gelen değişik uzay temsilleridir. Görelilik kuramına göre hiçbir maddesel parçacık ışık hızından daha hızlı hareket edemez. Patlamadan çıkan tüm maddesel parçacıklar ışığın gerisinde kalmalıdır. Bunun uzay-zaman cinsinden anlamı parçacıkların dünya çizgilerinin ışık konisi içinde kaldıklarıdır. Burada ışık dalga olarak değil foton denilen parçacık olarak kabul ediliyor. Boş uzayda fotonlar her zaman doğrular boyunca c temel hızıyla hareket ederler. Her zaman c hızı olabilmesi için grafikte 45º eğimli çizgiler gerekir ki bunlar da fotonların dünya çizgilerini oluştururlar. Yani koni fotonlar tarafından belirlenmiştir. Bu özellikler uzay-zamanın her noktası için geçerli olmalıdır. Koordinat merkezinin bir ayrıcalığı yoktur; O noktası diğer bir noktadan farklı 23 değildir. Dolayısıyla uzay-zamanın her noktasında, merkezdeki ışık konisiyle aynı önemi taşıyan birer ışık konisi bulunmalıdır. Herhangi bir ışık çakmasının geçmişi veya bir fotonun dünya çizgisi her noktada o noktadaki ışık konisi üstünde kalır, halbuki bir maddesel parçacığın geçmişi mutlaka geçtiği her noktadaki ışık konisinin içinde kalacaktır (Şekil I.25). Tüm noktalardaki ışık konilerinin oluşturduğu küme, uzayzamanın Minkowski geometrisinin bir parçası olarak görülmelidir. Şekil I.25. Minkowski geometrisinin bir görüntüsü. Işık konisi yapısı Minkowski geometrisinin önemli bir öğesidir. Ancak bu geometriden daha fazlası anlaşılır. Eukleides geometrisindeki mesafe kavramıyla oldukça önemli benzerlikler taşıyan bir uzaklık kavramı vardır. Minkowski geometrisine geçmeden önce basite indirgeyerek işe başlayalım. Uzayımız iki boyutlu olsun; biri zaman (t) diğeri uzay (x veya y veya z). Feynman diyagramları (Şekil I.26) denilen bu diyagramlar kuantum fiziğinde parçacıkların hareketlerinin gösterilmesinde yaygın olarak kullanılır. Şekil I.26. Parçacıkların uzay-zaman içindeki dünya (evren, hayat) çizgileri. 24 Bir yerde duran, hiç hareket etmeyen bir parçacık zaman ekseninin (t) üzerinde veya buna paralel bir dünya çizgisi okuyla gösterilir (OP1 veya P1). Hareketsiz bu parçacık için sadece zaman akar geçer. Hareketli parçacıkların yer değiştirmesini gösterebilmek için bunların dünya çizgileri durağan parçacığın doğrultusuyla açılı olmalıdır. Parçacığın hızına göre bu açı artar (P2, P3, P4). Hareketli parçacıkların katettikleri mesafe, ya da diğer bir deyişle yaşadıkları zaman aralığı basit Pitagor eşitliğiyle bulunur. Örneğin OP2 parçacığı için OP2²=b²+c² bulunur. Söz konusu açı, şayet parçacık ışık hızıyla hareket ediyorsa 45º olur. Üç boyutlu Eukleides geometrisinde bir noktanın merkeze olan r uzaklığı, standart Kartezyen koordinatları cinsinden r²=x²+y²+z² ifadesiyle verilir (Şekil I.27). Şekil I.27. Eukleides geometrisinde bir noktanın merkeze uzaklığı OP²=x²+y²+z². Üç boyutlu Minkowski geometrisi için, esas olarak bir işaret farkı ile aynı ifade kullanılır Şekil I.28): s²= t²- x²- z². Daha doğru yöntemle dört boyutlu Minkowski geometrisini dikkate aldığımızda uzaklık ifadesi şöyledir: s²= t²- x²- y²- z² . 25 Şekil I.28. Minkowski geometrisinde uzaklık geçen zaman anlamındadır. Bu ifadedeki “uzaklık” niceliği s’nin fiziksel anlamı nedir?. t, x, y, z (dört boyut) veya t, x, z (üç boyut) koordinatlarına sahip P noktasının, üç boyutlu uzayda (Şekil I.28), O’nun gelecek ışık konisi içinde yeraldığını varsayalım. Bu şekilde uzay iki (x,z) boyutuyla gösterilmiştir. Burada OP doğru parçası bir maddesel parçacığın geçmişinin bir kısmını temsil edebilir. Minkowski uzayında, OP doğru parçasının s uzunluğu, parçacığın O ve P olayları arasında yaşadığı zaman aralığıdır. Parçacık çok duyarlı bir saatle donatılmış olsaydı, O ve P olayları arasında bu saatin kaydedeceği zamanlar arasındaki fark tam olarak s değerine eşit olurdu. Buna karşın t değişkeninin ölçtüğü zaman bu değerden farklıdır. Çünkü bu şekildeki parçacığın saati t değişkeni ile gösterilmektedir ; t ise yalnız durgun (düşey dünya çizgili)(Şekil I.26’ya bakınız) gözlemciler için zaman bildirir. Hareketli (O merkezinden sabit hızla uzaklaşan) bir gözlemci için “doğru” süre ölçümü, özel göreliliğe göre, s niceliği tarafından sağlanır. Minkowski anlamında göreli zaman ölçümü sonucu s’nin, herhangi bir hareket söz konusu olduğunda, daima t’den biraz küçük olduğuna dikkat edelim. Zira formülde, x, y ve z değerlerinin hepsi sıfır olmadığı sürece s², t²’den küçüktür. Hareket, (yani OP’nin t ekseni boyunca yer almaması) koordinat sistemimizde ölçülen t ile karşılaştırıldığında, saatin “geri kalmasını” sağlama eğilimindedir. Bu hareketin hızı, ışık hızından © çok daha küçükse, bu durumda s ve t hemen hemen aynı değeri alacaklardır. Bu da normal hızlarda “hareketli” saatlerin neden geri kaldıklarının doğrudan farkına varamamamızın nedenini açıklar. Öte yandan hız, ışık hızına eşitse, P ışık konisi üzerinde yer alır. Işık hızında zaman sonsuza dek yayıldığından (akışı durduğundan) s=0 buluruz. Başka bir deyişle, ışık konisi, O’dan Minkowski “uzaklığı” (yani “zaman”) sıfır olan noktaların geometrik yeridir. Buna göre, bir foton zaman akışını asla algılamayacaktır. 26 Minkowski geometrisinin, fiziksel saatlerle ölçülen (veya “yaşanan”) zaman olarak yorumlanan ilginç “uzunluk” ölçümü dahil ana yapısı, özel göreliliğin özünü içerir. Bu bağlamda okuyucu, göreliliğin “ikizler ikilemi” adı verilen örneği belkide duymuştur. İkiz kardeşlerden birisi Yeryüzü’nde dururken diğeri, ışık hızına yakın bir hızla komşu bir yıldıza gider ve döner. Döndüğünde Yeryüzü’nde kalan kardeşinden çok daha gençtir. Bu durum Minkowski’nin geometrisiyle kolayca açıklanabilir (Şekil I.29). AC doğrusu evde kalan kardeşin, AB ve BC doğru parçaları yıldıza gidişdönüş yapan kardeşin dünya çizgilerini temsil etmektedir. Evde kalan kardeş, Minkowski uzaklığı AC ile ölçülen bir süre geçirirken, seyahat eden, Minkowski uzaklıkları AB ve BC toplamı kadar süre geçirmiştir. Eşit olmayan bu süreler Minkowski geometrisinde şöyle gösterilir: AC > AB + BC Demekki evde kalan kardeş, yıldıza seyahat edenden daha uzun süre geçirmiştir. Burada hemen belirtmek gerekir ki yukarıdaki eşitsizlik, Eukleides geometrisinin iyi bilinen üçgen eşitsizliğini (AC <AB + BC) andırır, fakat tersidir. Özel göreliliğin “ikizler ikilemi” adı verilen problemi Minkowski üçgen eşitsizliği ile anlaşılır. Yukarıdaki eşitsizlik işaretinin ters yönde olmasının nedeni, “uzaklık” tanımının değişmiş olmasındadır. Minkowski’nin AC uzaklığı, ABC uzaklığından daha “uzundur”. Aynı şekilde Minkowski “üçgen eşitsizliği”, çok daha genel sonucu yansıtır: iki olayı bağlayan dünya çizgileri arasında en uzunu (geçirilen en uzun süre) düz (yani ivmesiz ) olanıdır. İkiz kardeşler aynı A olayından hareket etseler ve aynı C olayına ulaşsalar ve birinci kardeş ivmesiz, ikinci kardeş ivmeli hareket etse iki kardeş tekrar buluştuklarında birinci kardeş daima daha uzun bir zaman aralığı yaşamış olacaktır. Böyle tuhaf bir zaman ölçüm yöntemi sağduyumuza aykırı gelebilir. Fakat günümüzde yöntemin doğruluğunu gösteren pek çok gözlemsel kanıt vardır. Örneğin, belirli bir zaman sonra bozunan radyoaktif elementler birçok atom-altı parçacıklar üretirler. Bu parçacıkların bir kısmının veya parçacık hızlandırıcılardaki parçacıkların hızları bazen ışık hızına yakındır. Bu koşullar altında bunların bozunma süreleri, yukarıdaki açıklamalarla uyumlu oranda gecikir. İleride Evren bölümünde, yukarıda sözü edilen geometriler karşımıza tekrar çıkacaklar. O nedenle şimdilik konuyu burada kapatarak, tüm 27 geometrilerin temel öğesi olan, hayal gücümüzü zorlayan boyut kavramını gözden geçirip bu bölümü sonlandırabiliriz. Genelde boyut, bir geometrik varlığı (cismi) tanımlar. Bu tanımlama, bu cismin noktalarından birini mekanda yerleştirmek için gerekli değişkenler sayısının en küçüğü ile yapılır. Bu sayı boyuttur. Örneğin bir çizgi (geometrik cisim) üzerinde tek bir sayı (çizginin başlangıcından itibaren noktaya kadar olan mesafeyi belirten sayı/rakam) bir noktayı yerleştirmek için yeterlidir. Bu nedenle çizgi tek boyutludur. Dünya yüzeyinde (veya haritada) bir noktayı işaretlemek için ise iki çeşit sayıya (enlemin değeri ve boylamın değeri) gereksinme vardır. Yani bir yüzey üzerinde bir noktanın yerleştirilmesi için iki sayıya ihtiyaç olduğu için yüzey iki boyutludur. Bir odadaki asılı ampulü oda içine yerleştirmek için ise bu ampulün tavandan (veya tabandan), ikier ikişer karşılıklı duvarlardan her birinden ne kadar mesafede olduğunu bilmemiz gerekir. Diğer bir deyişle, bir hacim içinde bir noktayı yerleştirmek için en az üç sayıda değere ihtiyacımız vardır; o halde hacim üç boyutludur. Burada hemen belirtmek gerekir ki, tek başına bir nokta bir geometrik cisim olmadığı için boyutu yoktur, yani sıfır boyutludur. Buraya kadar söylediklerimizi gözümüzde canlandırabilir, hatta kağıt üzerine çizebiliriz. Fakat işin içine dördüncü boyut girdiğinde zorluklar baş gösterir. Çok boyutlu (6, 10 hatta 26) uzaylardan kolaylıkla bahseden matematikçileri kendi uğraşlarıyla başbaşa bırakarak 0, 1, 2, 3 boyutları nasıl gösterdiğimizi çizelim. Ve, dördüncü boyut olarak nitelendirilen zamanı, konumuz olduğu için bu çerçeveye nasıl yerleştirebileceğimizi deneyelim. Aşağıdaki şekilde (Şekil I.29A) nokta boyutsuzdur; sıfır (0) boyutludur. Çizgi (B) tek boyutludur. Bir yüzeyin (C) bir noktasını yerleştirmek için iki sayıya (x, y) gereksinme olduğundan yüzey iki boyutludur. Şekil I.29. Nokta, çizgi ve yüzeyin çizimi. 28 Aşağıdaki şekilde (Şekil I.30) hacim içindeki bir noktayı (A) yerleştirmek için üç sayıya (x, y, z) gereksinme olduğu görülmektedir; hacim üç boyutludur. Şekil I.30. Üç boyutlunun çizimi. Yukarıdaki şekillerde incelenen cisimler hareketsizdi. Peki hareketli bir cismi nasıl yerleştirebiliriz?. Hareket söz konusu olduğunda zaman kavramının işin içine girmesi gerekir. Belirli bir anda bir yerde olan cisim bir başka anda başka bir yerde bulunacaktır. Bir odada uçan bir sineği düşününüz. Dördüncü boyut olan zaman boyutunu resmimize eklememiz gerekir. Üçten fazla boyutlu ortamları anlaşılabilir grafikere dönüştürmek için bazı boyutlar devre dışı bırakılarak diğerleri seçilip grafiğin koordinat sistemiyle çakıştırılır. Bu tür grafiklerin örneklerini Şekil I.26 ve I.28’de görmüştük. Bu diyagramlarda uzay boyutlarından biri dikkate alınmamış onun yerine zaman boyutu kullanılmıştır. Bu yöntemle olayın zaman içinde gelişimini gözde canlandırmak kolaylaşır. Boyut sayısının 0, 1, 2, 3, 4… gibi tamsayılar olduğunu gördük. Üçten fazla boyutun ezberimizi bozması yetmezmiş gibi 1980’li yıllarda yeni bir boyut kavramı ortaya çıktı: fraktal boyut (kesirli boyut). Nasıl bir boyut kesirli (örneğin 0.62, 1.27) olabilir?. Daha 1918’lerde Alman matematikçi Felix Hausdorff’un dikkat çektiği fraktal boyut kavramını 1975’de matematikçi Benoit Mandelbrot matematik dünyasının dışında düş ürünü olmayıp doğada da istisnadan çok kuraldırlar. Fraktallerle ilgili uygulamalar, kimya, biyoloji, sosyoloji, madencilik gibi pek çok alanda yaygınlaşmıştır. Ayrıntılarına girmeden konuyu bir örnekle tanıtmaya çalışayım. Uzunluğu 1 cm. olan bir çizgi olsun. Bu çizgi uzunluğu 1/10 cm. olan kaç çizgi parçasıyla örtülebilir?. Tabii 10 (10¹) adet. Kenarı 1 cm. olan kareyi kenarı 1/10 cm. olan kaç kare ile örtebiliriz?: 100 (10²). Bir küp için 1000 (10³) küçük küp gerekir. Burada boyutu üs olarak görüyoruz: 10¹, 10², 29 10³. Çizgi parçasının, karenin kenarının, kübün kenarının uzunlukları ne kadar olursa olsun bu üs dizisini buluruz. Bu tür ölçme tanımlaması tekniklerinde çizgi parçasının uzunluğunun (u) sıfıra doğru gidişi için limit hesapları söz konusudur. Önemli olan şudur: geometrik bir varlık, kendisini örtecek (dolduracak) en küçük sayıda “hücre” ile karakterize edilirse, bu hücre sayısı (N) hesabı, boyutu hücre büyüklüğünün (1/u) bir üssü (a) olarak tanımlanır. Böylece N= (1/u)ª yazılabilir. Peki basit bir işi karmaşık hale getirmenin bir anlamı olabilir mi?. Çizgi, kare veya küp gibi geometrik varlıklar yerine fraktal bir “varlığı” ele alırsak yeni tanımlamanın yararlarını görürüz. Fraktalın en klasik örneği “Cantor topluluğudur”. Uzunluğu 1 olan bir çizgiyi3 eşit parçaya bölelim ve ortadaki parçayı atalım. İşleme, kalan parçalar üzerinde aynı şekilde devam edelim. Çok sayıda (sonsuz olabilir) işlem sonunda birbiriyle dokanak halinde bulunmayan sayısız nokta elde ederiz. Elde edilen topluluk artık uzunluk sözcükleriyle tanımlanamayacak bir topluluktur. Fakat fraktal boyut yöntemiyle bu topluluğa bir boyut verebiliriz. Birinci işlemden sonra, geometrik cismi örtmek için 1/3 uzunluğunda 2 parçaya, ikinci işlemden sonra 1/9 uzunluğunda 4 parçaya, üçüncü işlemden sonra 1/27 uzunluğunda 8 parçaya ihtiyaç vardır. N’inci işlemden sonra erekli parça sayısı (N), 2ⁿ ‘ye; parça uzunluğuda 1/3ⁿ ‘ye eşittir. 2ⁿ = (1/3ⁿ)ª ilişkisinde n sonsuza, u sıfıra gittiğinde Cantor tanımlanır. n.log 2 = a.log(1/3ⁿ) a= n.log2/log (1/3ⁿ) = 0.65. Diğer bir deyişle bu topluluğun boyutu kesirli olup 0 ( nokta boyutu) ile 1 (çizgi boyutu) arasındadır. Benzer şekilde, iki boyutlu uzayda boyutu 1 ve 2 arasında olan cisimler yapılabilir. Doğada fraktal boyuta sahip pek çok cisim vardır. Örneğin net sınırlara sahip olmayan bir bulut ne bir hacim ne de bir yüzeydir. Boyutu 2 ile 3 arasında, ikisi arası bir varlıktır. 30 Uzay-zamanla ilgilenen birçok teorisyen fraktal boyut kavramını bu alana uygulamıştır. Örneğin El Naschie’nin (1994) yaklaşımında, uzay-zamanın sayılamayacak kadar çok sayıda ve boyutta noktadan oluştuğu düşünülür. Burada boyutların tümü aynı ağırlıkta değildir. Kimi boyutlar yeterince büyüktürler; kimi diğerleri ise kıvrılmış, yuvarlanmış öyle küçüktürler ki fark edilemezler. Her ne kadar boyut sayısı sonsuz olsa da, araştırıcı ortalama boyut sayısını 4 olarak hesaplamıştır. Naschie, uzay-zaman kavramını modellemek için Cantor kümelerini kullanmıştır. 31 BÖLÜM II ZAMAN BİLMECESİ Düşünerek yaşamaya başlamasından beri insan aklını zorlayan sorulardan biri gökyüzü (uzay, kosmos) ise diğeri de zamandır. Aristote’un, zamanın varlığı üzerine şu sorusu asırlar boyunca tartışılmıştır: mademki “geçmiş” artık bitmiştir, “gelecek” daha yoktur ve “şimdi” oluşur oluşmaz biter, o halde zamanın varlığından söz edilebilir mi?. Yok olurken var olan bir varlık hala bir varlık mıdır?. Belki bir varlık değildir ama, günlük lisanımızda bile zaman sözcüğünü (dolayısıyla kavramını) kullanmadan kendimizi ifade etmemiz son derece zorlaşır. Konuşmalarımızdan ve yazışmalarımızdan , zaman, vakit, saat, saniye, an, dün, bugün, yarın, şimdi, gelecek, geçmiş, gün, güncel, yıl, sene, asır,çağ, devir, ezel, ebed, hafta (haftanın günleri), ay (yılın ayları), mevsim (mevsimler), gece, gündüz, önce, sonra, erken, geç, hemen, genç, yaşlı, acil, sabırlı, sabırsız, beklemek, gecikmek, takvim, tarih, sürekli vd… gibi zamanla doğrudan veya dolaylı ilişkili sözcükleri ve fiillerin çekim zamanlarını (yaptım, geliyorum, düşüneceğim gibi) çıkardığımızda doğru dürüst cümle bile kuramayız. Zaman kavramından ne anlıyoruz?. Kavram hepimiz için tanıdık ama hiç kimse tam olarak bu kavramın içeriğini, anlamını açıklayamıyor. Aziz Augustin bu çaresizliğimizi daha IV. Yüzyılda çok güzel ifade etmiştir: “zamanın ne olduğunu biliyorum, ama birisi ne olduğunu açıklamamı isterse hiçbir şey bilmiyorum”. Hangi tür nesne olduğunu doğru dürüst bilmememizden olsa gerek zaman hakkındaki düşüncelerimiz pek net değildir. Zaman bir madde midir?, bir düşüncemidir?, bir görüntümüdür?, sadece bir kelimemidir veya bilincin ürünü müdür?. Hemen herkes kendine göre zamanın bir tanımlamasını yapabilir. Ama bunların çoğunluğunda zaten öncelik, sonralık, geçmiş, gelecek olarak zaman fikri vardır, zamanın gerçek doğasını yansıtamazlar ve zamanın anlamının farklı anlatımlarından başka bir şey değildirler. Örneğin bir zamanlar biraz da Tanrı tanımlamasını hatırlatan bir tanımlama yapmıştım: “her yerde var olan, ne olduğu bilinmeyen, her şeyi yapan ve yok eden şey”. Zamanın ne olduğunun bilinmediğini itiraf eden bu tanımlamayı beğenmediğimden şöyle bir irdeleme yürütmüştüm. Yıldızlı bir gecede gökyüzüne baktığımda gördüğüm aslında geçmişin bir görüntüsüydü. Ben “şimdi”deydim, gördüğüm ise geçmişti. Hiçbir şey yapmadan hareketsiz durduğumda bile beynim düşüncelerimi sıraya koyuyor, zamanın geçtiğini hatırlatıyordu. Hareketsiz durduğumu sandığımda gerçekten hareketsiz miydim?. Ben farkında olmasam da Dünya ekseni etrafında saatte yaklaşık 150 km. hızla, Güneş etrafında saniyede 29 km. hızla hareket 32 ediyor, yıldızlar ve galaksiler birbirlerinden büyük hızlarla uzaklaşıyorlardı. O halde bende hareketsiz değildim, Evren’de hareketsiz bir şey yoktu., yoksa zaman hareketin ölçüsünden başka bir şey değil miydi?.Hareket zamanı doğuruyor, zaman da kendisini yaratan hareketin hızını somutlaştıran bir ölçü olabilirdi. Zamanla ilgili araştırmalarımı sürdürdükçe bu zaman-hareket ilişkisinin Gribbin (1984) tarafından şöyle ifade edildiğini öğrendim. Hareket, enerjixzaman’dır. Gribin bu sonuca, Planck sabitinden yola çıkarak ulaşıyor. “Planck sabitinin (h=6.6x10-34 jul/saniye) ana tuhaflığı çok küçük olması değil ölçüldüğü birimlerdir. Yani enerji (erg)xzaman (saniye) dır. Böyle birimlere “hareket” (action) denir ve klasik mekanikte yeri yoktur. Klasik mekanikte madde ve enerjinin korunumu yasası vardır ama, hareketin korunumu yasası bulunmaz. Hareketin ilginç bir özelliği vardır. Sabit bir hareket mutlak biçimde sabittir, uzay-zamanda bütün gözlemcilere göre aynı büyüklüktedir. Bunun böyle olduğu Einstein’ın özel görelilik kuramıyla anlaşılmıştır. Şöyle ki: uzayda farklı süratlerde yolculuk eden gözlemciler her şeyi farklı görürler. Örneğin ölçtükleri bir sopanın uzunluğu hakkında anlaşamazlar. Sopa 4 boyutlu uzayda zaman içinde hareket ederken 4 boyutlu bir yüzey çizer. Bu, yüksekliği sopanın uzunluğu, genişliği geçen zaman miktarını veren bir hiper dörtgendir. Dörtgenin alanı, uzunluk x zaman cinsinden ölçülür ve bu alan gözlem yapan bütün gözlemcilere, ölçtükleri uzunluk ve zaman konusunda anlaşamasalar da aynı gelir. Keza hareket (enerji x zaman) enerjinin 4 boyutlu dengidir”. Neyse, şimdilik modern fiziğin görüşlerini bir tarafa bırakarak zamanın “tarihçesini” tamamlamaya çalışalım. Tanınmış metafizikçilerin zaman (veya uzay) hakkındaki görüşleri Aristote’un görüşlerinden daha fazla açıklayıcı değildir. Modern filozofinin babası ve matematikçi Descartes için uzay ve madde tek ve aynı şeydi. İnsanların boşlukta ayrılmış farklı cisimler olarak gördükleri şeyler her tarafta bulunan görünmez, bölünmez gerçeğin çeşitli formlarıdır. Leibniz için uzay yoktur, insanların uzay olarak kabul ettikleri cisimler arasındaki ilişkilerdir. Benzer şekilde, zaman da olaylar arasındaki ilişkiler olduğu için zaman da yoktur. Kant oldukça çelişkili mantık irdelemeleriyle zamanın başlangıcının olabileceği veya olmayabileceği gibi paradoksal öneriler ileri sürmüştür. Uzay da, her şeye bir yer vermek için insan uydurmasıdır. Zamanın etkilerini çevremizde ve kendi üzerimizde gözlemliyor ve hissediyoruz, fakat doyurucu bir şekilde tanımlayamıyoruz. Zaman, şeyleri, olayları hep birden değilde sırayla oluşturduğu gibi onları değiştiriyor da. Klein’in (2002) dediği gibi, “şimdi”, bizim açımızdan şimdi var olan tek şeydir ve asla aynı olmadan her zaman vardır. Paradoksal olarak devamlılığı ve değişimi içerir. Zamanın tanımlanmasının bu kadar çetrefilli olması, her halde bir ölçüde en temel kavramlardan biri olması, daha temel bir kavrama refere edilerek tanımlanamamasından ileri gelir der Klein. Zamanı tanımlamada 33 zorlanmamızı Klein ayrıca zamanın içinden çıkamamamıza, onu uzaktan objektif olarak gözlemleyememize bağlamaktadır. Günümüz fiziğinde uzay ve zaman, uzay-zaman birlikteliği olarak ele alınıyor. Biz uzayın ve zamanın içindeyiz. Uzayda istediğimiz yönde hareket edebiliriz, fakat zamanda yerimizi değiştiremeyiz. Bu nedenle zamandan çıkıp onu uzaktan gözlemleyemiyoruz. Zamanla ilgili, asırlardan beri sorulmuş, sorulagelen pek çok soru vardır. Uzay ve zaman algılamamızın dışında var mıdır?. Başlangıçları ve sonlarından söz edilebilir mi?. Gelecek önceden çizilmiş midir yoksa davranışlarımızla etkileyebilir miyiz?. Bu konular önceleri sadece dinbilimin alanını oluşturuyordu, sonra filozofların ve nihayetinde bilim insanının alanı oldu. Dinin tekelinde olduğu başlangıç aşaması, insanın ve Evren’in oluşumunu açıklamayı amaçladığından çeşitli dinler ve kültürlerin kendilerine özgü karmaşık ve farklı efsaneleri söz konusudur. Bazen birbirinden tamamen farklı kültürlerin önerdiği açıklamalar çarpıcı şekilde benzerdir. Eski medeniyetlerin yaratılışla ilgili efsanelerinde uzay ve zaman için kutsal bir güç söz konusu olsa da bazı modellerin modern bilimin önerdiği model ve mekanizmalarla benzerliği yadsınamaz. Modern bilimin mitlerden esinlendiğini düşünmekten insan kendini alamıyor. Bu medeniyetlerin birçoğunda yumurta, zaman ve uzayın doğuşu için bir semboldür. Kabuğu parçalanan yumurtadan doğan Yer ve Gök’ün Big Bang ile benzerliği ortadadır. Mitolojisi en zenginlerinden biri olan hinduizmde yaratılış bir altın yumurta ile başlar. Çok büyük bir denizde yüzen bu yumurta 1000 yıl sonra kırılır, Evren’in Efendisi bir insan olarak ortaya çıkar. Korktuğu ve yalnız olduğu için bölünerek erkek ve kadına dönüşür. Bu çiftten tüm hayvanlar, balıklar, kuşlar ve böcekler üremiştir. Temel mesaj tüm cisim ve canlıların aynı bir yaratıcının farklı görüntüleri olmasıdır. Bu temel mesajı Mevlana, Yunus Emre’de de görüyoruz. Bir kısım Hintliler duyularımızın aldatıcı olduğuna, gerçek olmadığına; zamanın insan zekasının bir illüzyonu olduğuna inanırlar. Ana amaç, zaman illüzyonundan kurtularak gerçeği görmeye yarayan, anlayışın en üst seviyesi olan “bilgiye” ulaşmaktır. Bu “bilgiye ermek” kavramını günümüz yazarlarından birçoğunda da bulmaktayız. Bu arada Evren uzun döngüler takip eder. Örneğin Dünya’nın yaratılması için yaklaşık 4,3 milyar yıla ihtiyaç vardır. Modern bilimin bugün ulaştığı bu sonucun 3500 yıl önce elde edilmiş olması hayret vericidir. Hindistan’dan aşılmaz coğrafik engellerle ayrılmış olsa da eski Çin’de de her şey bir yumurtayla başlar. Zaman ve uzayın tek ve aynı kontiniyum olduğuna inanan Maya’lar devirlerinin en gelişmiş ve bir yılı 365 gün olan takvimi yapmışlardır. Beklentilerine istedikleri yanıtları alamadıklarından olsa gerek eski Yunanlılar entelektüel çabayı kutsal açıklamalara yeğlediler. Yunan filozofları uzay ve zamanı soyut kavramlar olarak görmeye başladılar. Gök ve Yer’in kraliçesi mantıktır diyen Platon madde ve akılı ayırarak mantığa yeni bir boyut kazandırdı ve böylece uzay ve zaman üzerine bilimsel araştırmaları başlatmıştır denilebilir.İlerleyen yıllarda 34 Platon geleneği ile İncil’in görüşlerinin birleştirilmesiyle günümüzün batı dünyasında halen çoğunluk toplumlarca geçerli olan uzay ve zaman kavramları yerleşti. Yahudi-hıristiyan inancında zamanı Yaradan yaratmıştır, dolayısıyla başlangıcı ve sonu vardır. Bu görüş, aynı zamanda, batının zamanı lineer algılamasını yansıtır ve diğer kültürlerin, “şimdi”, “geçmiş” ve “geleceğin” beraberce bulunup devamlı tekrarlandığı döngüsel algılamadan farklıdır. Belirli bir anda sadece “şimdi” gerçektir, “geçmiş” ve “ gelecek” insan aklının ürünleridir. Hepimiz, bir beklenti içindeyken zamanı bir türlü geçmediğini, buna karşın keyifli zamanlarımızın çok daha hızlı akıp gittiğini yaşamışızdır. Saatlerin fizik zamanı ise, en azından klasik fizikte, değişmeyen, hep aynı tempoda akar. Bir Kuzey Avrupalı ile bir Akdenizli kişinin zamanı algılaması; ateşli bir hasta ile sağlam kişinin de zamanı algılamaları farklıdır. O halde zamanı aşağıdaki kategorilere ayırabiliriz. -Sübjektif, psikolojik zaman -Biyolojik zaman -Sosyal-kültürel zaman -Fizik zaman, objektif zaman, saatin zamanı. Zamanın iç içe girmiş bu türlerini sırasıyla ele almadan önce zamana ait bir konuyu özetlemeye çalışalım. Zamanın yönü (zaman oku) – Nedensellik Doğadaki olayların ortaya çıkışları açık bir nedene bağlıdır. Örneğin, “düşen bardak kırıldı” tümcesinde kırılma olayı bardağın düşmesi nedeniyle gerçekleşmiştir. Bazen “neden” açık şekilde görülmese de olayların zorunlu sıralanması sonucunun içinde bulunur. “Güneş doğdu” olayında “neden” Dünya’nın ekseni etrafında dönme olayıyla bağlantısıdır. Bir olayın gerçekleşmesinin öncesinde bir nedenin/nedenlerin bulunmasına nedensellik ilkesi denir. Zamanın tek boyutlu, lineer düzenlenmesiyle açıklanabilir. Tek boyutlu olan zaman şayet döngüsel düzenlenmeye (zamanı temsil eden çizginin kendi üzerine kapanması) sahip olsaydı, döngü tamamlandığında (belirli bir zaman sonra) aynı olaylar nedenlerinden önce gerçekleşirdi. Fizik bilimi, nedensellik prensibine bağlı kalarak lineer zamanı kabul etmiştir. Böylece olaylar değişmez bir kronolojiyle sıralanmıştır. Tıpkı bir nehrin akması gibi zaman sadece ileriye (geleceğe) doğru akar. Zamanda geçmişe gidilebilseydi içinden çıkılmaz durumlar ortaya çıkardı. Buna yaygın örnek olarak, ninesinin gençliğine giden bir adamın onu öldürmesi durumunda kendisinin şu anda var olması gerçeğini engelleyeceği gibi bir paradoksa (ikileme) neden olabileceği verilir. 35 Bizim için geçmiş ile gelecek aynı değildir; geçmişi kısmen hatırlarız fakat geleceği hiç hatırlamayız. Zaten hatırlasaydık, borsada, piyangoda, rulette köşeyi dönmek zor olmazdı. Geçmiş ile gelecek arasındaki asimetriklik zamanın geleceğe doğru sürekli akışının ifadesidir. Yaşamımız boyunca, yaşlanmamız gibi tersinir olmayan (geri dönüşü olmayan) olayların tanıklarıyız. Örneğin düşüp kırılan bir bardağın filmini çeksek ve filmi sonundan itibaren oynatsak (parçaların birleşmesi ve bardağın düştüğü yere geri dönmesi) filmi seyreden gözlemci filmin tersine oynatıldığının hemen farkına varır. Bu bizim geçmiş ile gelecek kavramlarına bakış açısından kaynaklanır. Olayda zaman tersine çevrilemez, zamanın yönü geçmişten geleceğedir ve zaman oku olarak adlandırılır. Zaman sorununun fizik olaylarda da (geçmiş ile gelecek arasındaki asimetri) var olup olmadığı Newton’dan beri sorgulanmıştır. Bu kez hareketsiz bir bilardo topuna ikinci bir bilardo topu göndererek çarpıştıralım. Filmi tersten oynattığımızda gözlemci terslik olduğunu anlayamaz. Bunun nedeni, filmin doğru veya tersine oynatılmasında çarpışmalar aynı dinamik yasalara uymaktadır. Diğer bir deyişle olay tersinirdir; geçmiş ile geleceğin yeri değiştirilebilir veya zamanın akışının yönü olayı etkilemez. Bu tür olaylar parçacıklar fiziğinde (kuantum fiziği) yaygındır. Küçük ölçekte olaylar tersinir iken bizim makro ölçeğimizde tersinir değildir. Klein bu durumu, makroskopik ölçekte zamanın sadece geçmediğini, geçerken yeni şeyler keşfetmesiyle, yaratmasıyla, aşındırmasıyla, bozduğunu asla tamir edemeden yıkmasıyla açıklar. Zaman oku sorununu açıklamaya yönelik en eski açıklama (1929), bu kavramın isim babası Eddington tarafından, yine kendisinin geliştirdiği termodinamiğin ikinci ilkesi ile yapılmıştır. Her yalıtılmış sistemde düzensizlik (entropi) zamanla artar. Düzenli bir sistem olan bardak parçalara ayrıldığında düzensizliği artmıştır. Parçalar hiçbir zaman birleşip kendiliğinden bardağı oluşturmazlar. Olaylar, geri dönüşü olmaksızın devamlı geleceğe doğru gelişirler. Zamanda aynı şekilde davranmalıdır. Bu zamanın termodinamik okudur. Başka bir deyişle, gelecek geçmişe (ve şimdiye) dönüşmeden ne kapsadığı bilinemez. Daha yakın zamanlarda fizikçiler zaman okunun evrenin genişlemesinden kaynaklandığını; bu genişlemenin tüm fizik süreçleri geri dönüşü olmayacak şekilde yönlendirdiğini ileri sürmüşlerdir. Bu durumda, şayet evren büzülme evresine geçerse zaman okunun gelecekten geçmişe yöneleceği düşüncesi akla gelebilir. Böyle olursa ve hala insan soyu varsa geçmişi değil geleceği hatırlayıp “köşeyi dönebileceğiz”, doğmadan önce ölüp gittikçe gençleşerek ana rahminde kaybolup gideceğiz demektir. Bilimciler zamanın diğer oklarından da söz ediyorlar. İnsan hafızasının geleceği değil geçmişi hatırlaması zamanın psikolojik okudur. Evren devamlı genişlemektedir, bu da zamanın kosmolojik okudur. Bu okların her biri, 36 zamanın önüne geçilemez şekilde ilerlediğini kanıtlar. Bu oklar hakkında Hawking’in (1988) ilginç görüşlerine yer ayırmamız gerekiyor. Hawking, evrenin sınırsız olduğu ve “insancı ilke” (kabaca evrenin amacının insanın var olması) görüşlerinden hareketle , yukarıda sözü edilen üç okun aynı yönü göstermediğini savunur. Ayrıca evren sınırsız varsayıldığında, zamanın termodinamik ve kozmolojik oklarının olacağını ama bu okların evrenin geçmişi boyunca aynı yönü göstermeyeceklerini ileri sürer. Dahası, ancak bu iki okun aynı yönü gösterdikleri zaman akıllı varlıkların ortaya çıkabileceğini belirtir. İşte Hawking’e göre bu üç ok. Zamanın termodinamik oku Bir kutudaki “yap-boz” bulmaca parçalarını düşünelim. Parçaların tam bir tablo yaptığı yalnız ve yalnız tek bir düzenleme vardır. Buna karşın parçaların düzensiz olduğu ve bir tablo oluşturmadığı pek çok sayıda durum bulunur. Kutudaki parçaların başta bir tablo oluşturacak şekilde (düzenli) dizildikleini varsayalım. Kutu sallandığında düzen bozulur. Bazı parçacık grupları belkide hala tablonun bir bölümünü oluşturuyordur ama kutuyu daha fazla salladıkça parçaların hiçbir tablo oluşturmadığı karmaşık bir durum olasılığı artacaktır. Başka bir deyişle, başlangıçtaki düzenli durumdan zamanla düzensiz duruma geçiş eğilimi artacaktır. Şimdi, evrenin herhangi bir durumdan (düzenli veya düzensiz) var olmaya başladığını fakat düzenli bir şekilde son bulacağını varsayalım. Düzensizliğin zamanla azalmasını varsaydığımız için, evren daha önceki zamanlarda daha düzensiz olurdu ve zaman okları düzenli duruma yönelik olurdu. Böyle bir evrendeki gözlemciler kırık bardak parçalarının birleşip masanın üzerine zıpladığını görürlerdi. Yani bize göre geçmişteki olayları değil gelecekteki olayları anımsarlardı ve bizim ortamımızda, borsa, piyango, rulet, loto ile köşeyi dönerlerdi. Zamanın psikolojik oku Hawking, bilgisayar belleğinin çalışma şeklinin, ayrıntısını bilmediğimiz insan hafızasının çalışma şekline benzeyebileceği varsayımından hareketle psikolojik oku bilgisayar belleği bağlamında açıklar. Bilgisayar belleği iki değişik durumdan (0, 1) herhangi birini alabilen öğelerden oluşmuş bir aygıttır. Bilgisayar hafızasına herhangi bir bilgi kaydedilmeden önce bellek, her iki konumdan birinde eşit olasılıkla bulunmak üzere düzensiz durumdadır. Bellek, hatırlanılması istenilen veri girildiğinde kesin olarak şu ya da bu durumu alacaktır. Yani, düzensiz durumdan düzenli duruma geçecektir. Belleğin istenilen durumu alması için bir miktar elektrik enerjisi kullanmak zorunludur. Bu enerji ısı olarak tüketilir ve evrendeki düzensizliğin miktarını arttırır. Evrenin düzensizliğindeki bu artışın, belleğin kendi düzeninin artışından fazla olduğunun gösterilebileceğini söyler Hawking. O halde bilgisayarın 37 soğutucusunun uzaklaştırdığı ısı, bilgisayar belleğe bir şey kaydettiği zaman, evrenin toplam düzensizliğinin yükselmesi anlamına gelir. Belleğin anımsamadığı zaman yönü düzensizliğin arttığı (gelecek) zaman yönü ile aynıdır. Şu halde, zaman yönünü nesnel kavrayışımız, yani zamanın psikolojik oku, beynimizin içinde, zamanın termodinamik oku tarafından belirlenmektedir. Zamanın kosmolojik oku Zamanın kosmolojik oku, evrenin büzülme yerine zamanla genişlediği tüm evrende egemen olan oktur. Klasik görelilik kuramında evrenin nasıl başladığı, bilimin bütün yasaları Büyük Patlama tekilliğinde (singularity) geçerliliklerini yitirdikleri için kestirilemez. Evren son derece düzenli durumdan yola çıkmış olabilir. Bu, şimdi gözlemlendiği gibi, zamanın termodinamik ve kozmolojik oklarını doğurmuş olabilirdi. Öte yandan son derece kaotik ve düzensiz bir durumda da başlamış olabilirdi. Bu durumda zaten düzensiz olduğu için düzensizlik zamanla artmazdı. Düzensizlik, ya zamanın termodinamik okunun olmadığı bir durumda değişmez kalırdı, ya da termodinamik okun , kosmolojik okun ters yönünü gösterdiği bir durumda azalırdı. Bu olasılıkların hiçbiri gözlemlerimizle uyuşmuyor. Uzay-zamanın eğriliği büyük olduğu zaman (Big Bang öncesi ve hemen sonrası) tanecik çekim etkileri önem kazanır ve klasik görelilik kuramı artık evrenin iyi bir tanımını yapamaz olur. Evrenin nasıl başladığının anlaşılması için çekimin tanecik kuramı geliştirilmelidir. Bu henüz başarılamadığı için Hawking, bu zorluktan, geçmişlerin ancak sınırsızlık koşuluna (ileride değinilecek) uymasıyla kurtulabileceğimizi önerir. Bu durumda başlangıç, uzay-zamanın düzgün ve düzenli halinden başlayacaktır. Tamamen düzgün olması kuantum kuramının belirsizlik ilkesi nedeniyle düşünülemez. Uzay-zamanın yoğunluğunda ve parçacıkların hızlarında bazı ufak dalgalanmaların olması kaçınılmazdır. Sınırsızlık koşulu bu dalgalanmaların belirsizlik ilkesiyle uyumlu, ve olabildiklerince küçük olduklarını üstü kapalı bir biçimde söylemektedir. Evren, yapısını üssel büyüten ya da “şişen” bir genişleme dönemi ile başlamış olmalıdır. Bu genişleme sırasında yoğunluk dalgalanmaları ilk başta küçük iken sonradan artmaya başlamıştır. Yoğunluğun ortalamadan çok olduğu bölgelerin genişlemesi fazladan kütlenin çekimiyle yavaşlamış olabilir. Sonuç olarak, bu bölgeler genişlemelerini durdurarak, galaksileri, yıldızları ve bizim gibi varlıkları oluşturmak üzere büzülmeye başlamıştır. Evren düzgün ve düzenli durumla başlayarak, zaman geçtikçe öbeklenmiş ve düzensiz olmuştur. Bu, zamanın kosmolojik okunun varlığını açıklar. Peki ya, evren genişlemeyi durdurup büzülmeye başlarsa ne olur?. Termodinamik ok yön değiştirip, düzensizlik zamanla azalmaya başlar mı?. Hawking, bu durumda ne olacağının anlamanın en kolay yolunun kara delikten içeri atlamak olacağını belirtir. Zira, bir yıldızın kara delik oluşturmak için çöküşü, evrenin tümünün son büzülme evrelerine benzer. Evrenin büzülme evresinde düzensizlik azalacaksa, kara deliğin içinde de azalması beklenir der. 38 Ama ne yazık ki kara delikte hayatta kalmak, kalınsa bile dışarıyla iletişim kurmak mümkün değildir. Büzülme evresinin, genişleme evresinin zaman içinde tersi gibi görünmesi zarif bir simetri yarattığından çekici gelebilir. Fakat daha sonra, büzülme evresinin zorunlu olarak genişleme evresinin zaman içinde tersi gibi olmasının gerekmediği; büzülmenin genişlemeden çok daha farklı olacağı anlaşıldı. Sınırsızlık koşulu aslında, düzensizliğin büzülme evresinde de artmayı sürdüreceğini söylemekteydi. Evren küçülmeye başladığı zaman, veya kara deliklerin içinde, zamanın termodinamik ve psikolojik okları yönlerini değiştirmeyecekti. Şu soru hala durmaktadır. Neden termodinamik ve kosmolojik okların aynı yönü gösterdiğini gözlemliyoruz?. Diğer bir deyişle, düzensizlik niye evrenin genişlediği zamanla aynı yönde artmaktadır?. Niye biz büzülme evresi yerine genişleme evresinde ortaya çıktık?. En son soruya, “daha büzülme evresi oluşmadı ki, nasıl bilelim?” yanıtı pek de mantıksız sayılmayacaktır. Ancak Hawking, “insancı ilkeye” dayanarak yanıtlamayı yeğliyor: büzülme evresindeki koşullar akıllı varlıkların ortaya çıkmasına elverecek uygunlukta olmayacaktır. Görüşlerinin devamını şöyle getirir. Tüm yıldızlar yakıtlarını tükettiklerinde evren neredeyse tam bir düzensiz durum alacaktır ve kuvvetli bir termodinamik ok da kalmayacaktır. Öte yandan akıllı bir yaşamın ortaya çıkabilmesi için zamanın termodinamik oku zorunludur. Çünkü, yaşamlarını sürdürebilmek için insanlar, düzenli enerji biçimindeki yiyeceği tüketip, bunu düzensiz enerji şeklindeki ısıya dönüştürmelidir. O halde akıllı yaşam evrenin büzülme evresinde ortaya çıkamaz. Termodinamik ve kosmolojik okların niye aynı yönü gösterdiklerinin nedeni budur, yoksa evrenin genişlemesinin düzensizliğin artmasına neden olması değil. PSİKOLOJİK (SÜBJEKTİF) ZAMAN Çoğunlukla süre olarak adlandırılan psikolojik zaman her bir kişiye ve koşullara göre değişir. Bitmeyecek gibi gelen dakikalar, göz açıp kapayıncaya kadar hızlı geçmiş gibi gelen seneler. Duygusal süreler ile saatin zamanı aynı değildir. Hatta yaşanmış zamanda bile farklılık düşünülebilir. Örneğin bir filmi seyrederken o andaki zamandan ziyade filmin zamanı yaşanır. Beklemek, zaman bilincini en iyi belirginleştiren, pekiştiren işlevdir ve bu bilinç de kendisini “can sıkıntısı” ile gösterir. Bu da bizim için zamanın kullanılma niteliğinin, görülmek, seyredilmek veya düşünülmek niteliklerine baskın olduğunu kanıtlar. Bilincimiz, doğaları ve ölçekleri bakımından birbirine dolaşmış birçok zamansallık hisseder: duygularımızın zamanı, mizaçlarımızın zamanı, düşüncelerimizin zamanı gibi. Fizik zaman her zaman noktasal olarak “şimdi” 39 üzerine odaklanmıştır ve bu “şimdi” geçmişin sonsuzluğunu geleceğin sonsuzluğundan ayırır. Buna karşın psikolojik zamanın “şimdisinde” biraz yakın geçmiş biraz yakın gelecek ile karışıktır. Fizik zamanda, birbirini takip eden anlar asla beraber bulunmazlar. Psikolojik zaman ise, “şimdiyi” yakın geçmiş ve yakın gelecek ile inşa eder. Nörobilimciler bilincin üçer saniyelik sekanslarla işlediğini göstermişlerdir (La Quatrieme Dimension, 1990). Bu sekanslar sırasında veriler topluluğu zekada eşzamanlı olarak bulunurlar. Diğer bir deyişle, psikolojik zaman, fizik zamanın devamlı olarak ayırdığı “şeyi” birleştirir. Böylece bir melodi dinlediğimizde önceki nota, şimdinin notası ve geleceğin notasının projeksiyonu ile birlikte tutulur ve uyumlu, ahenkli bir topluluk oluşur. Yakın geçmiş ile yakın gelecek şimdi ile beraberdir. Bilinçte böyle bir bağlantı yaratılmasaydı, her nota tek başına kaldığından melodi oluşmazdı. Fizik ve psikolojik zamanlar akışkanlıklarıyla da birbirinden farklıdır. Görelilik kuramını düşünmeksizin, en azından klasik anlamda fizik zaman hep aynı hızla akar, halbuki psikolojik zamanın akışkanlığı o kadar değişkendir ki hissedilen süre çok derecelidir. Süre değerlendirmemiz yaşla, özellikle de olayların bizim için taşıdığı anlam ve önemiyle değişir. Nihayet, fizik ve psikolojik zamanlar geçmiş ve gelecek kavramlarına benzer statü tanımazlar. Bu, daha önce değindiğimiz “zaman oku” sorunudur. Şimdilik, en azından günümüzde her iki zamanı da yeterince anlayamadığımızı, baş edemediğimizi söyleyelim. İkisinin bağlantılarının madde-hayat geçişinde bulunduğundan şüphe edilse de “dünya” zamanından “ruh” zamanını veya tersini türetmek denemelerinin başarılı olduğu söylenemez (La Quatrieme Dimension). Belki de fazla şematikleştirme çabaları yüzünden fizik, zamanın temel özelliklerinden bazılarını “ıskalamıştır”. Tekrarlanan “tik-taklardan” oluşmuş fizikçilerin monoton zamanı hayat zamanının ancak çok fakir idealleştirilmesi olabilir. Akıl tarafından algılandığı şekliyle zaman, ikamet edilen yer, kişinin mesleği, yakınındaki kişiler gibi faktörlerin fonksiyonu olarak uzun veya kısa hissedilebilir. Meşguliyetimiz üzerinde yoğunlaştığımızda zamanın kaçışını fark etmeyiz. Örneğin cerrahlar bir ameliyat sırasında zaman kavramını kaybederek uzun saatler boyunca yorulmadan işlerini yapabilirler. Zamanın kişisel algılanmasının bir diğer açıklaması da fizyolojik boyutudur. Duyumsal dikkatliliğin artması beyni harekete geçirir ve herhangi bir dikkatsizliği elimine ederek zaman algılamasını değiştirir. Örneğin şiddetli korku hissi zamanı uzatarak saniyeden kısa anlar sosuz gibi gelebilir. Bir kazadan kurtulanlar, birkaç saniye süren kaza olaylarında zamanın donduğunu, geçmek bilmediğini anlatırlar. İnsan aklının acil durumlarda zamanı “askıya almak” yeteneği doğal yaşama mekanizması olabilir. Bu olgu, deneme pilotu Stromberg’in hayatını kurtarmaya mutlaka katkıda bulunmuş olabilir (La Quatrieme Dimension). Uçağı, uçak gemisinden ayrılır ayrılmaz düşmeye geçmişti. Uçağın gemiden 40 ayrılışı ile suya düşüşü arasında geçen 8 saniyede Stromberg bir kurtuluş planı gerçekleştirdi. Anlattığına göre her şey “ağır çekimde” gelişiyordu. Önce reaktörü tekrar çalıştırmayı denedi, olmadı; kalan birkaç saniyede fırlatma kolunu hazırlamaya geçti. Kolu tuttuğunda yeterince sıkı yakalayıp yakalamadığını anlamamıştı. Çok az zaman kalmış olmasına karşın bir göz atmak zamanını ayırdı ve çekti. 18 metreye fırlayarak uçağın enkazından yeterince uzağa düştü. Alışkanlık ve deneyimin böylesine hızlı karar almada çok önemli rol oynadığı açık olsa da bazı zaman uzmanları pilotun zekasının, normal düşünme koşulları yaratmak üzere 8 saniyeyi %300 “yaydığına” inanmaktadır. Burada şöyle bir soru sorulabilir. Fizik zamanla sübjektif zaman arasında varsa bir bağlantıyı matematiksel olarak ifade etmek mümkün müdür?. Uzmanlar, zamanın yayılma gizemini yavaş yavaş çözmeye başlamışlardır. Çözüm, beynin alın loblarındaki iki hücre topluluğunda gözükmektedir. Bunlardan biri, zamanı an be an takip eden bir sarkaç gibi işleyerek beynin “şimdi” kavramını kurmasını sağlar. Diğeri, davranışın koordinasyonu, değerlendirmesi ve organizasyonu için devreye girer; böylece zekanın “şimdinin” ötesindeki zamanın bilincine varmasına katkıda bulunur. Bundan sonrasında organizma geçmişten sonuçlar çıkarıp gelecekteki işleyişini öngörecek duruma gelir. Biraz durup bir parantez açalım. Koşullara göre zamanı kısa veya uzun algıladığımızı, beynin zamanı yayma yeteneğine sahip olduğunu gördük. Diğer bir deyişle zamanın özelliklerine bir yenisini, “esnekliğini” ekleyebiliriz. Bunun yanında görelilikte, ışık hızına yaklaştıkça zamanın sonsuza dek yayılması (sonsuzlaşması, akışının durması) söz konusu. O zaman, zamanın algılanması “sadece sübjektif mi yoksa bir gerçeğin kısmen de olsa algılanması mı? “ diye sorabiliriz. Beyin içi iletişim hızı bazı koşullarda ışık hızına yaklaştığı için mi zaman yayılıyor?. Bilimciler ise, zamanın organizasyonunu ve gözetmenliğini yapan hücrelerin birbirine yakınlığının zamanın yayılmasını açıklayabileceğini düşünmektedirler. Korkunun ortaya çıktığı anlarda zeka dikkatini iyice arttırır ve bu hücreleri çok hızlı şekilde devreye sokar. Bir olayı bekleme anlarında potansiyel bir düşmanını, avını gözleyen bir hayvan durumunda oluruz. Hemen oluşacak olaya yoğunlaştığımızdan diğer hiçbir şey dikkatimizi çekmez. Bu hiper dikkatlilik hali sübjektif zamanı hızlandırır, zamanın daha hızlı geçtiğini sanırız. Bunun tam tersi durumunu hapishane mahkumlarında görmek mümkündür. Hapisten çıkışlarını beklerken gün saymaları zamanı daha da uzatır. Zamanın akışının algılanması yaşla da ilgilidir. Çocuklar için zaman çok yavaş geçer. Bayram, doğum günü gibi sabırsızlıkla bekledikleri bir olayın öncesindeki günler, saatler sonsuz uzundur. Halbuki bir erişkin için tam tersi olabilir. Böyle bir durumun birçok açıklamasından biri tamamen 41 matematikseldir. Bir senelik bir süre 5 yaşındaki bir çocuğun hayatının %20 sini; buna karşın 50 yaşındaki bir kişinin hayatının %2 sini oluşturur. Dolayısıyla çocuğun ve yetişkinin zaman algılamaları da farklıdır. Diğer ilginç bir argüman vücudun biyolojik ritimlerini hesaba katar. Biyolojik zaman konusunda değineceğimiz gibi insanlar yaşlandıkça metabolizmaları yavaşlar, bazı iç ritimleri farklılaşır. Örneğin uyanık kalma ve uyuma döngüleri önemli değişime uğrar. Elli yaşından sonra daha az uyurlar, gündüz “şekerlemelerine” daha fazla rağbet ederler. Zaman kavramını etkileyen beynin biyokimyasal süreçleri de değiştiğinden zamanın akışının hızlandığını sanırlar. Hastalık durumu da zaman algılamasında rol oynar. Ateşli bir hasta için zaman akışı yavaşlar. Atmosfer ısısının değişmesinin beden ısısını etkilemesinden doğan algılama farklılıklarından da söz edilebilir. Nihayet, bir olayın yaşanan zamanı ile olayın geçmişte kalmasından sonra tekrar düşünülmesinin zamanının farklı olduğunu ileri süren psikologlar vardır. İlginç ve olaylarla dolu bir an yaşandığında daha kısa; geriye doğru düşünüldüğünde ise daha uzun gelir. Başka zamanda ve başka yerde bulunduğunu iddia eden kişiler ya şüpheyle karşılanmışlar veya yalancılıkla suçlanmışlar ya da böyle durumların kontrol edilemez ama düşünülebilir açıklamaları olduğu ileri sürülmüştür. Bu sonunculara göre zaman ve uzayda yer yer defolar, faylar olabilir, buralardan kişiler ve cisimler geçebilir. Bu hikayeler ya geçmişle ya da gelecekle ilgili olup, insanlar ve cisimler ani ve gizemli şekilde, bazen herkesin önünde kaybolmuşlardır. Konu daha çok parapsikolojik karakterlidir. Objektif (fizik) zamanla sübjektif zaman ilişkisini dolaylı olarak parapsikolojik şekilde açıklayan Bentov’un (1977) görüşleri gerçekten ilginçtir. Bentov kitabını yazdığında, kütle çekim kuvvetini anında ileten atom altı parçacıkların (graviton) ve kuantum takıntılı kuarkların ışıktan hızlı oldukları görüşü ortaya atılmamıştı veya fazla bilinmiyordu. Işıktan hızlı gidebilecek takyon denilen hipotetik parçacıkların bulunabileceği varsayımından hareketle fizik zamanla (objektif zaman) sübjektif zamanın ilişkisini daha önce gördüğümüz ışık konilerine benzer şekillerle göstererek aynı anda “her yerde bulunabilme” bilincinin geliştirilebileceğini savunur (Şekil II.1.). Şekilde, zamanın geleceğe doğru gidişi yukarıya hareket olarak ufuk çizgisinin üst kısmında, geçmiş ise ufuk çizgisinin altında gösterilmiştir. Yatay ve düşey çizgilerin kesişme noktası bizim “şimdi”mizdir. Burası bütün olayların başlangıç noktasıdır. Işık hızı, fiziksel dünyadaki hız eylemlerini kısıtladığı için fizikçiler bu davranışa “zamansı” (temporal) derler, çünkü şekil üzerinde bulunan ve ışık hızının altında gerçekleşen tüm eylemler, düşey zaman ekseninin etrafında toplanma eğilimindedir. Işıktan hızlı gidebilen ve takyon denilen parçacıklar üzerinde çalışan fizikçiler vardır. Takyonların hızı, ışık hızının biraz üstünde başlar ve sonsuz hızlara kadar gider. Böylece şeklin “uzaysı” kısmına geçeriz. Neredeyse 42 sonsuz hızla giden bir takyonumuz olduğunu, bunun da doğal olarak yalnızca yatay uzay ekseni boyunca hareket ettiğini varsayalım. Şekil II.1. : Bentov’un uzay-zaman diyagramı. Takyon, çok hızlı gittiği için hiç zaman kullanmıyordur. Bu nedenle, hareketini, düşey zaman eksenine bakmamıza gerek kalmadan yalnızca yatay eksen üzerinde kesikli çizgiyle gösterebiliriz; hiç zaman kullanmadığından zaman eksenine işaretlenecek bir değer yoktur. Saniyede 1.000.000 km. hızla giden bir takyonu işaretlediğimizde bunun yatay eksene yaklaştığını görürüz. Kısacası, ışık hızının üzerindeki tüm hızlar yatay eksen etrafında toplanma eğilimi göstereceklerdir; bu nedenle fizikçiler bu davranışa “uzaysı” (spatial) derler. Uzayın çok az zamanda geçildiği hızlara da “uzaysı hız” denir. Bir şey neredeyse hiç zaman harcamayacağı hızda gidiyorsa bu şey aynı anda her yerde birden olabilir: “her yerde mevcut olma”. Işık hızıyla giden bir uçakla Dünya’mızın çevresini bir saniyede yedi kez dolaşabiliriz. Böylece Dünya üzerindeki herhangi bir noktayı bir saniyede görebilme olanağımız doğuyor. Ve Dünya üzerindeki insanlarda bizi bir noktada veya diğerinde görebiliyor; böylece Dünya’nın çevresinde bir “mevcudiyet” kabuğu oluşturmuş oluyoruz. Neredeyse sonsuz hızda hareket ettiğimizde ise evrenin içinde, hiç vakit harcamadan görülecek her şeyi görebilir, istediğimiz yerde olabiliriz. Şimdi yeni bir şekil çizelim. Bu şekilde, uzay ve zamanı bizim normalde bildiğimiz haliyle temsil eden “objektif koordinatları” ve bunlara koşut olarak sübjektif uzay ve sübjektif zamanda kendi “sübjektif koordinatlarımızı” kesikli çizgilerle ekleyelim (Şekil II.2.). “Normal” uyanık olduğumuz bilinçli halimizde 43 bu iki koordinat sistemi paralel ve çakışmış durumdadır. Ancak çoğu zaman, yaklaşık her yarım saatte bir tekrarlayan periyodik bir düzensiz değişiklik (dalgalanma) olur. Şekil II.2.: Objektif ve sübjektif uzay ve zaman koordinatları. Bentov’a göre değişmiş bilinç hallerinde, sübjektif uzay-zaman koordinatlarımız objektif koordinatlardan ayrılıp ortak bir merkezin etrafında dönmeye başlarlar (Şekil II.3.). Şekil II.3.: Değişmiş bilinç halinde objektif ve sübjektif koordinatların ayrılması. 44 Sübjektif koordinatları Ψ açısı kadar keyfi bir açıyla döndürelim ve 1 saniye değerindeki objektif zamandan uzay eksenine bir paralel çizelim. Bu paralel çizginin sübjektif zaman koordinatını kestiği nokta ile “şimdi” arasındaki mesafenin 1 saniyelik mesafeden daha uzun olduğunu görürüz ( şekilde 4 katı). Diğer bir deyişle, uğraştığımız neyse onu yapmak için daha fazla zamanımız var gözükmektedir. Sübjektif zaman eksenimiz yatay çizgiye ne kadar dayanırsa, o kadar çok zamanımız olacaktır. Sübjektif zaman eksenimizin eğikliğinin, bizim giderek daha fazla “uzaysı” bir şekilde davranmamıza, yani değişmiş bilinç halinde hızla uzaya doğru genişlememize neden olduğu sonucuna varılır. Başka bir deyişle, “bilincin genişlemesi uzaya doğru genişlemeye yol açıyor”. Bu uzaya genişleme ışık hızının altındaki veya üstündeki hızlarda geçekleşebilir, zira “gözlemcimiz” fiziksel bir varlık değildir (bilinç). Ancak bu “gözlemci” zayıfta olsa hala fiziksel bir bedene bağlıdır ve fiziksel duyular kendisine bozunmaya uğramamış bir şekilde hala mesaj göndermektedir. “Gözlemci” ne kadar gevşek bir biçimde de olsa, fiziksel bir uzay-zaman arka planına göre işlemektedir. Işık hızı bariyerini geçtiğinde kendisini uzaysı bir evrende bulur. Burası hız sınırının olmadığı, zamanın uzaya dönüştüğü tuhaf, yeni bir evrendir. Yukarıda anlatılanlardan bir insanın bilinç düzeyini, sübjektif zamanının objektif zamanına oranı ile tanımlanabileceği çıkarılabilir. Normalde yalnızca “dikkatin orada burada gezinmesi” denebilecek küçük farklılıklarla başlar ve hipnotik zamanın açılıp genişlemesine, elbette bilincin değişmiş bir hali olan rüya görmeye kadar gider bu bilinç değişikliği. Ve son aşama olan derin meditasyon halinde, zaman “duraklar” veya neredeyse “durur”. Bentov, bu bilinç halinin değişmesi ile medyumların geçmişi hatta geleceği “okuyabileceklerini” ileri sürer. Bu kişiler zamansı boyuttan uzaysı boyuta “tünel açmış” olurlar. Zamansı sübjektif uzayları sübjektif zaman haline dönüşmüştür. Yani medyum, uzay olduğunu düşündüğü şeyin içinde gezerken, aslında kendisinin ve başka insanların objektif zamanında geçmişe veya geleceğe hareket etmektedir diye bağlar. BİYOLOJİK ZAMAN Zamanın canlı varlıklar üzerindeki etkilerini incelemek amacıyla pek çok deney yapılmıştır ve yapılmaktadır. Bunlardan birini, La Quatrieme Dimension’dan (1990) aşağıya alıntıyorum. 1989 yılının 13 Ocak ile 22 Mayıs tarihleri arasında dört ay boyunca, Stefania Follini isimli İtalyan bayan zamanın dışında yaşadı. Bu süre boyunca güneşin doğuşunu batışını görmedi, dışarının günlük ısı değişimlerini hissetmedi, mevsim değişimini fark etmedi. Takvimi ve saati yoktu, bir mağaradaki 6x3.60 metrelik bir modüldeydi. Kabinin ısısı devamlı 20.5ºC idi, yapay ışığı zayıflatabiliyordu ama söndüremiyordu. Dış dünyayla tek 45 bağlantısı bir bilgisayardı. Deneyin amacı, zamansal işaretlerden yoksun bir ortamın yaşamın fiziksel ve zihinsel özelliklerine etkilerinin incelenmesiydi. Saatleri ve günleri takip edemediği için zaman kavramını kaybetti. Adet görmesi kesildi, 24 saatteki uyanık kalma ve uyku döngüleri yavaş yavaş bozuldu; günleri önce 25, sonra 28 ve sonunda 44 saate çıktı. 30 saat aktif kaldığı, 24 saat sürekli uyuduğu oldu. Bu nedenle deney bitip dışarı çıktığında mağarada yaklaşık 60 gün kaldığını sanıyordu ama gerçekte 130 gün geçmişti. Sadece uyku-uyanıklık döngüleri iç ritmi koşullandıran faktörler değildir. Solunum ritmi, vücut ısısının artıp azalması, kan basıncının azalıp çoğalma frekansı da biyolojik saatle kontrol edilirler. Biyolojik saat düzenli işlese de psikolojik, sosyal ve kültürel faktörler zamanın algılanmasını deformasyonlara uğratabilir. Vücut ısısı, hemen hemen mekanik bir hassaslıkla her gün yükselir ve alçalır, kadınların adet görmeleri her ay tekrarlanır. Büyüme hormonları yaz mevsiminde maksimuma ulaşır, böylece çocukların bu periyotta büyümeleri açıklanır. Bu olgular ve diğer biyolojik ritmler (biyolojik saat da diyebiliriz), kronobiyoloji denilen yeni bir bilim dalı tarafından incelenmektedir. Uzmanlar, bedenin her biyolojik fonksiyonunun (beynin atımları, mizaç ve uykuyu düzenleyen serotoninin yıllık artış ve azalışı gibi) belirli döngüsel ritmler izlediğini bulmuşlardır. Bu ritmler sadece insana özgü olmayıp bütün yaşayan organizmalar bir çeşit “iç saate” sahiptir. Biyolojik ritmler son derece karmaşıktır. Stefania Follini’nın ve diğer gönüllü deneklerin davranışlarını inceleyen bilimciler ritmlerin sadece ikişer ikişer işlemediğini fark ettiler. Ritmler aynı zamanda doğanın yasalarına, gece ile gündüzün ardışıklığına, Ay’ın döngülerine, mevsim değişimlerine uyarlanmışlardır. Kronobiyolojistler, biyolojik ritmlerin başlangıçta Güneş’in döngülerine yanıt vermek için geliştiklerini düşünmektedirler. İlk yaratıklar ve insanlar ışığın günlük ve mevsimlik değişmelerini, yaşamlarını devam ettirebilmek için önceden hissetmek zorundaydılar. Adrenalinin ve uyanık kalmayı sağlayan diğer hormonların üretiminin karanlıkla azalması atalarımızın geceleri dinlenmelerini düzenliyordu. Metabolizmanın sonbaharda yavaşlaması kışın yağları depolamalarına olanak veriyordu. Kuşların ve diğer göçmen hayvanların iç saati kışın yiyecek bulabilecekleri yerlere gitmeleri, ilkbaharda dönmeleri vaktinin geldiğini bildirir. İlk yaratıklarda biyolojik ritmler belkide doğal ışığın doğrudan miktarıyla belirleniyordu; fakat sonradan evrimleşerek güneş etkisi olmaksızın süregelmişlerdir. Kronobiyolojistlerin ortaya çıkardığı diğer ilginç bir sonuçta bakteriler ve insan dahil memeliler için de doğada haftalık döngülerin bulunmasıdır. Henüz bilinmeyen nedenlerle, günlük döngüler gibi, kan basıncı, kalp ritmi ve vücut 46 ısısı haftalık ritmlere sahiptir. Bedendeki birçok kimyasal madde, özellikle stresle mücadele eden hidrokortizon hormonu haftalık değişimler sunar. En şaşırtıcı buluş, vücudun koruyucu sisteminin her 7 günde bir zayıfladığıdır. Doktorlar, bazı hastalıklarda (verem, sıtma) en büyük tehlikenin; yeni nakledilen organın vücutça reddedilme rizikosunun yedinci günde ortaya çıktığını bilirler. Günlük, aylık, mevsimlik ritmler anlaşılabilir iken doğada haftalık ritmleri açıklayan bir şey yoktur. Organizmamız günlük ritmleri “zaman işaretleyicileri” yardımıyla tekrar düzeltebilecek yeteneğe sahiptir. Zaman işaretleyicilerin en güçlüsü güneştir. Her sabah güneşin doğuşu vücudun ritmlerini düzenler ve yeni bir günlük döngüye başlamaya zorlar. Günlük ve mevsimlik atmosferik ısı değişimleri, ayın çekim gücünün aylık değişimleri diğer zaman işaretleyicileri olarak biyolojik ritmleri etkilerler. Bazı bilimciler, elektromanyetik alanların iç ritmlerimizi senkronize etmeye yardımcı olduklarına inanırlar. Zaman işaretleyicileri sadece doğa tarafından dikte edilmezler. Aynı saatte yatma, uyanma, yemek yeme alışkanlıkları da işaretler oluşturabilir. Ayrıca, yerleşmiş ritmleri değiştirmek zaman alır ve bu değişimin gerçekleşme süresi kişinin yaşıyla bağlantılıdır; yaş ilerledikçe ritm değişikliği daha zor gerçekleşir. Bu olayda kişilik de rol oynuyor olabilir. Dışa dönük kişilerin ritmleri içe dönüklerden daha esnek görünmektedir. Belki bu da vücut ısıları döngülerine bağlı olabilir. Biyolojik ritmlerimizin bilincine, genelde bunların senkronizasyonu bozulduğunda varırız. Birçok saat dilimi hızla geçildiğinde veya çalışma ekibinin saati aniden değiştirildiğinde vücut iç saatlerinin “ayarı” bozulur. Beden, yeni zaman işaretleyicilerine uyum sağlamak zorundadır. Uyum sağlama yavaş yavaş olur, vücut ritmleri tek tek “ayarlanırlar”. Uyanık kalmayı ve dikkat toplamayı düzenleyen mekanizmaların tekrar senkronize olması 2 gün ile 2 hafta alabilir. Kalp atışlarının dengelenmesi 5 gün, böbreklerin çalışmasının yeni programa uyum sağlaması 10 gün gerektirebilir. Bu nedenle kıtalararası yolculuk yapanlar tuvalete gitmek için çoğunlukla geceleri uyanırlar. Saat farklılığı, birçok saat diliminin katedilmesinin ortaya çıkardığı karışıklıklar oldukça yakın zamanların olaylarıdır. Gemilerle seyahat edilen devirlerde yolcular bir saat diliminden diğerine birkaç günde geçtiğinden vücutlarının güneşin yeni işaretlerine yavaş yavaş alışma zamanı vardı. Günümüzde ise birkaç saatte dilimler aşıldığı için biyolojik ritmlerimiz kolaylıkla etkilenmektedir. Deneyler, organizmamızın günde iki saatten fazla değişimlere uyum göstermekte zorlandığını ortaya koymuştur. Bunun sonucu olarak, 3 saat dilimi geçen bir uçuş geçici stres ve yorgunluk hissi yaratabilir. Mekanik saatlerin icadından önce, yıldızlar ve güneşle yollarını bulan seyyahlar zamanında, uzun yol denizcileri biyolojik saatlerinin değişimlerinin bilincinde değillerdi. Dünya turu yapanlar eve döndüklerinde bir gün “kazandıklarını” veya “kaybettiklerini” öğreniyorlardı. Örneğin Magellan 3 yıl süren dünya turu 47 sırasında büyük bir özenle günleri işaretlemişti. Döndüğünde geminin takvimi 7 Eylül 1522’yi; şehirdeki takvim ise 8 Eylül 1522’yi gösteriyordu. Magellan’ın gemisi batıya doğru gitmiş, güneşin yolunu takip etmişti, yani gemideki her gün 24 saatten fazla sürmüştü. Zamanın bu oyunu ticarette sıkıntılar yarattığından 1884’de Uluslararası Tarih Toplantısıyla her günün başlangıcının dünyaca kabul edilmesi kararlaştırıldı. Bu tür yavaş yolculuklarda iç ritmlerdeki bozulmalar pek önemli değildir. Fakat uçağın devreye girmesi bu etkilerin bilincine varılmasına neden oldu. Günümüzde transokyanusal yolculuk yapacaklara 1-2 gün önceden uyku düzenlerini değiştirmeleri önerilmektedir. Doğuya gidecekler alıştıkları programdan 1 saat önce uyumalı ve 1 saat önce uyanmalı; batıya gidecekler bunun tersini yapmalıdır. Biyolojik ritmlerin bozulması sıhhat içinde zararlıdır. Saat dilimini sık sık geçen kişiler, kusma, baş ağrısı, aylık adetlerinin düzensizliği, uykusuzluk gibi fizik problemlerden; ailevi, ruhsal sorunlardan şikayet ederler. SOSYAL (KÜLTÜREL) ZAMAN Zaman kavramında sadece iç ritmler ve psikolojik algılamalar rol oynamazlar. Zaman anlayışımız sosyal gerçeklerden de etkilenir. Kültür etkileri, dini inançlar, toplum filozofisi ve bilimsel prensipler zamanı biçimlendirmeye katılırlar. Farklı kültürler ve toplumların zamanı algılamaları farklıdır ve farklı takvimlere sahiptirler. Bazı toplumlar zamanın çizgisel (lineer) şekilde aktığını ve her olayın önceki olayı değişmez şekilde takip ettiğini kabul ederler. Modern Batı toplumlarında hakim olan bu görüşte hayat ritmi çoğunlukla çılgıncadır, her gün, planlanmış, önceden belirlenmiş zaman sınırlarında ulaşılması gereken hedefler içerir. Vakit nakittir, boş geçen bir zaman kayıptır. Bugün dünden daha güzel ve yarından daha az çekicidir. Diğer bazı uygarlıklar ise gelişme denen bu şeye hırsla saldırmak yerine geçmişi ve geleneği gelecekte birleştirme eğilimindedirler. Doğal olarak bu anlayış, hedeflere ayrılan zaman açısından daha az kaygı vericidir, hayat daha rahattır. Bu kültürler için zamanın düşey ve başlıca statik vizyonu söz konusudur. Şimdinin olayları geçmişin ve geleceğin olaylarına ayrılmayacak şekilde bağlıdırlar. Bu bakış şekilleri adeta bireylerin genlerine işlenmiş, değiştirilmeleri ancak yaşam ortamlarının değiştirilmesiyle güçlükle gerçekleştirilebilir hale gelmiştir. Kuzeybatı Amerika yerlileri zamanın düşey perspektivinden güzel bir örnek verirler (La Quatrieme Dimension). Kabilelerin üyeleri bir karar almak için toplandıklarında, atalarının bilgeliğini, çocuklarının ve torunlarının ihtiyaçlarını ve kendilerinin güncel arzularını dikkate alarak, geçmiş, şimdi ve geleceği tek 48 bir zaman çerçevesine oturturlar, daha uzun vadeli düşünürler. Halbuki Batı toplumları sadece yakın gelecekle ilgilidirler. O halde, zamanın organizasyonunun bir kültürün yatay veya düşey perspektifiyle tayin edildiği söylenebilir. Yatay vizyona önem veren kültürler (Kuzey Avrupa, Japonya, USA) olayları tek tek öngörmeyi tercih ederler. Zamanı bir süreklilik (kontiniyum) kabul eden bu kültürlere monokronik kültürler denilmiştir. Buna karşın zamanın düşey vizyonuna sahip kültürler (Ak Deniz Ülkeleri, Orta Doğu, Güney Amerika) birçok aktiviteye aynı zamanda başlamayı yeğlerler, polikronik kültürlerdir. Monokronik kültürlerde günlük program kutsal bir boyut kazanır, uçak ve trenler dakik olmalıdır, randevular çeyrek saatlik aralarla verilir. Buna karşın polikronik zaman daha yavaş ve insancıl gerçeklere daha açıktır. Saatinde gelmek önemli değildir. Randevuya giden bir kişi yolda rastladığı bir tanıdığıyla muhabbete dalabilir, bir diğer tanıdığının hasta olduğunu öğrenirse programını değiştirerek hastayı ziyarete gidebilir; bundan daha normal bir şey yoktur. Brezilya üniversitelerinden birinde davetli profesör olarak ders veren Levine’ın yaşadığı polikronik kültüre güzel bir örnek oluşturur (La Quatrieme Dimension). İlk dersi saat 10-12 arasındaydı. Öğrencilerin tamamı ancak saat 11’de geldi, birkaçı dışında geç kalanlar özür dilemediler. Ders bittiğinde bir-iki öğrenci çıkmış, diğerleri sorular sorarak veya dinleyerek yerlerinde kalmışlardı. Bir Amerikan sınıfında olsa dersin bittiğini davranışları ile belli ederlerdi. Brezilyalı öğrenciler için zaman sınırlarının katılığı söz konusu değildi; onlar için 10-12 arası, “öğleden öncenin” sonunu ifade ediyordu. Yapılan ankette, Brezilyalı öğrenciler için “geç kalma”, saatinden 33 dakika sonra gelmeye; “erken gelme” ise saatinden 54 dakika önce gelmeye karşılıktı. Benim tanıdığım polikronik en iyi örnek, şimdi emekli olan bir öğretim üyesi arkadaşımdı. Dersini bitiminden sonra anlatmaya devam eder, sonraki bir dersin süresinin yarısına kadar geldiği olurdu; genelde saat 18.00 dolayında biten teknik gezilerden gece 22-23.00 den önce dönülmezdi; kendisiyle belirli bir konuyu görüşmeden önce ilgisiz konulardan en az yarım saat konuşurdu. Vaktin nakit olduğunu kendi işyerini kurduktan sonra fark edip monokronik zaman anlayışına geçmişmidir bilemem. Geçmişi, günceli ve geleceği birbiri üzerine düşey sıralayan polikronik zaman anlayışına aşağıdaki fıkradaki yaşlı adamın yanıtı diğer bir güzel örnek olarak verilebilir. Bir hükümdar yardımcıları ile birlikte ülkesinde gezerken yolu üzerinde çok yaşlı bir adamın ağaç fidanı diktiğini görerek seslenmiş: - Baba sen niye fidan dikmeye uğraşıyorsun?. Maşallah yaşını yaşamışsın, bu diktiğin fidanların meyvesini nasıl olsa yiyemezsin. 49 - Bu fidanların meyvesini yememiz şart değil evlat. Biz, nasıl bizden öncekilerin diktiği fidanların meyvesini yiyorsak, bizim diktiğimiz fidanların meyvesini de bizden sonrakiler yer… Bu yanıt hükümdarın hoşuna gitmiş, ihtiyara bir kese altın verilmesini emretmiş. - Gördün mü evlat, diktiğimiz fidanlar şimdiden meyve verdi. Bu cevapta hükümdarın hoşuna gitmiş, bir kese daha altın verilmesini emretmiş. - Evlat, herkesin diktiği fidan yılda bir kez meyve verir, bizimkisi iki kez meyve verdi. Bu yanıt hükümdarın daha da hoşuna gitmiş, bir kese daha altın. Bu kez veziri dayanamayıp araya girmiş. - Aman haşmetlim hemen buradan uzaklaşalım, yoksa bu ihtiyar tarlasına fidan yerine hazinemize darı dikecek (darı dikmek, kurutmak anlamına özdeyiştir). Geleneksel kültürlerin birçoğunda zaman, saatin tik-takları veya soyut sayılarla ölçülmez; daha çok belirli etkinliklerle tanımlanır. Örneğin, iki köy arasındaki mesafe bir Çinli köylü için “iki tas pilav pişmesi”, Meksikalı bir köylü için “iki şapka”dır. Çünkü bu mesafe katedilirken iki tas pilav pişer veya iki şapka örülür. Özet olarak denilebilir ki, insanın zaman deneyimi içgüdüsel ve sonradan kazanılmış karmaşık bir karışımdır. Kişi üç zaman dünyasını ilişkilendirmek zorundadır: mirasçısı olduğu biyolojik dünya, etkilendiği psikolojik dünya ve kendine ait kültürel veya sosyal dünya. Hissedilmese bile bunların birincisi egemendir. FİZİK’TE ZAMAN KAVRAMLARI Modern fiziğin başlangıcında bulunan Galileo Galilei’ye (1564-1642) kadar Fizik “zamanı” dışlamayı yeğledi. Çünkü zaman değişkendi, duraysızdı, kaçıcıydı; halbuki fizik değişmeyen ilişkilerin peşinde olmalıydı. XIX yüzyıl sonunda bile ilgilendiği dört temel fizik gerçeklik içinde (uzay, zaman, kuvvet, madde) yer almasına karşın “zamanın ne olduğuyla” ilgilenmedi. Bilimciler, kendilerinden yanıtı beklenen “zaman nedir ?”, “uzay nedir ?”, “madde nedir ?” gibi soruları pek sormazlar. Fizik, kafamızdaki bu tür sorularla ilgilenmez. Kendi kompetans ve yöntemi alanındaki konuları seçer. Örneğin, zamanın doğası sorununu çözmekle uğraşmaz, veya bunu yapacak olursa kendi teorilerini ilgilendiren şekliyle meşgul olur. Fiziğin tutkularını sınırlayabilmesi iyi de olmuştur. Yoksa, örneğin zamanın insancı önceliklerine takılıp kalsaydı günümüzdeki seviyesine ulaşamazdı. Fakat artık bilimin, özellikle de fiziğin zamanın doğası sorununa el atmasının zamanıdır. Belki bir gün bilimciler, fizikçiler zamanın doğasını açıklayabilecek ya da en azından geçerli bir tanımlamasını yapabileceklerdir. 50 Fizik, kendi alanında zamana gerekli statüyü vermekle yetindi. Klasik fizikte zaman mutlaktır, evrenin her yerinde akışı aynıdır, değişmez; deneyleri düzenlemeye, ve bunları matematik olarak ifade eden bir “büyüklüktür, birimdir”. Fizikçiler için zaman, sürekli bir yapı içinde birbirini takip eden “anlar”dan oluşur. Halbuki biz geçen “anları” hissetmiyoruz, algılamıyoruz. Bizim için “şimdi”, çok yakın geçmişi çok yakın geleceğe karıştıran devamlı bir akışkan gibidir. Ama fizik gerçeklikte, zamanın geçmesi (şimdi) hiçbir şeye karşılık gelmez. Fizikteki kesikli zaman düşüncesini, diğer bir deyişle sürenin noktasal anlardan, sürelerden oluştuğunu kimileri söylese de bunu açıklayan hiçbir teori ileri sürülmemiştir. Böyle bir düşünce çok büyük kavrayış zorlukları doğurur. Geçekten de, nasıl olurda zaman, zamandan yoksun sürelerle ayrılmış “anlardan” oluşmuş olabilir. O halde, anları izleme imkansızlığı sürekli bir zaman düşüncesine karşı değildir diyebiliriz. Fiziğin üç temel sabitini (kütle çekim sabiti, Planck sabiti, ışık hızı) kullanarak sadece bir temel bulunmuştur; buna Planck zamanı denir, yaklaşık 10-43 saniyedir. Bundan daha kısa bir zaman aralığından söz etmek anlamsızdır. Bu modern görüşlere tekrar dönmek üzere zamanın tarihçesini gözden geçirelim Eski Yunanlıların statik nesneler, geometrik şekiller hakkındaki anlayış seviyeleri yüksekti, fakat hareketi yöneten ilkeler hakkında fikirleri yoktu. Cisimlerin bir andan diğer ana yer değiştirmesine (dinamik) ait kuramları yoktu. Bu büyük ölçüde zamanı yeterince sıhhatli ölçen saatlerinin olmamasından ileri geliyordu. Galilei’nin Discorsi (Söyleşiler) isimli kitabının yayınlanmasından (1638) sonra yeni bir konu olan dinamik gündeme geldi ve mistisizmden modern bilime geçiş başlamış oldu. Galilei’nin modern bilimin doğuşu ve gelişmesine çok önemli ve çok çeşitli katkıları olmuştur. Bunlardan birisi de fizik dünyasına “görelilik” kavramını yerleştirmesidir. Galilei Görelilik İlkesi olarak adlandırılan bu gerçek, eylemsizlik yasasıdır. Galilei ve daha sonra Newton’ın geliştirdikleri dinamik yasalarının bir sonucu, düzgün doğrusal hareketin (ivmesiz hareket), fizik açısından, hareketsizlik durumundan hiçbir farkının olmadığıdır. Düzgün hareket hareketsizlik demektir. Galilei bu görüşü Newton’dan daha açık şekilde vurgulamış ve denizde seyreden gemi örneğiyle somutlaştırmıştır. Sakin bir denizdeki bir geminin penceresi olmayan bir kamarasında olduğunuzu düşünün. Kamarada uçan sinekler, kelebekler, gezinen böcekler, bir kavanozda yüzen balıklar vardır. Bir şişeden bir çanağa su damlamaktadır. Gemi seyir halinde değilken sinekler, kelebekler kamarada normal uçar, böcekler gezinir, balıklar yüzer, su çanağa düşey damlar. Geminin, düzgün ve yalpalamaksızın yol alması koşuluyla istediğiniz sabit hızla seyretmesini sağlayın. Daha önce gözlemlediğiniz hareketlerde hiçbir değişiklik olmadığını görürsünüz. Bu hareketlere bakarak geminin hareket halinde mi yoksa demir atmış durumda mı olduğuna karar veremezsiniz. Galilei’nin bu görelilik ilkesine göre, 51 “eylemsizliğin” mutlak bir anlamı yoktur, dolayısıyla “iki ayrı zamanda aynı mekanda bulunan noktaya verilecek bir anlam da yoktur”. Fiziksel deneyimin üç boyutlu Eukleides uzayında bir zamanda yer alan herhangi bir noktası, üç boyutlu Eukleides uzayında bir başka zamanda yer alan aynı nokta mıdır ?. Bunu yanıtlamanın bir yolu yoktur. Öyle görünüyor ki zamanın her bir anı için yepyeni bir Eukleides uzayına sahip olmalıyız. Bunu Şekil II.4. de dört boyutlu uzay-zaman grafiğinde görebiliriz. Farklı zamanlara karşı gelen üç boyutlu Eukleides uzayları birbirinden ayrı uzaylar olarak kabul edilirler, fakat bu uzayların hepsi birleştirildiğinde dört boyutlu bir uzay-zaman ortaya çıkar. Galilei’nin başlattığı dinamik sistemlerin incelenmesi “gökbilimde” uygulamasını çağdaşı Johannes Kepler ile bulmuştur. Gezegenlerin Güneş etrafındaki yörüngelerinin dairesel değil eliptik olduğunu, Güneş’in bu elipsin odağında yer aldığını bulmuş ve bu elipsin tanımladığı oranlarla ilgili iki yasa formüle etmiştir. Galilei ve Kepler’in açtığı yolu, dahi fizikçi ve büyük matematikçi Isaac Newton devrinde doruğuna ulaştırmıştır denilebilir. Newton, Kepler’in üç yasasının kendine ait genel teoremler kapsamında (kütle çekim yasaları) elde edildiğini göstermiştir. Şekil II.4. Galilei’nin uzay-zamanı. Tekdüze eylemli cisimler doğrularla gösterilmiştir (Penrose, 1989’dan). Newton’ın genel çekim yasalarının kabullenilmesi pek de kolay olmamış, uzun zaman almıştır. Öyle ya, herhangi iki nesne birbirine çekici kuvvet uyguluyor ve bu kuvvet her nasılsa, uçsuz bucaksız boş uzayı aşarak anında Güneş ve Ay’dan Dünya’ya, yıldızdan yıldıza, galaksiden galaksiye ulaşıveriyor. Zamanın birçok ünlü bilim adamı bu fikri “büyücülük fiziği” sayarak ciddiye almayı reddetmişti. Zaten Newton’ın kendisi de bu süreçte işleyen düzeneği anlamadığını itiraf ediyor, bütün yaptığının çekim altındaki bir nesnenin hareketlerini hesaplamayı sağlayacak matematik yasalarını ortaya koymak olduğunu belirtiyordu. Bu 52 gizemli çekim “kuvvetinin” işini nasıl gördüğünü aydınlatmayı ise memnuniyetle gelecek kuşaklara bırakıyordu. Newton’ın kütle çekim yasaları, doğru ve kesin dinamik denklemler sistemine çevrilebilir. Çeşitli cisimlerin konumları, hızları ve kütleleri belli bir zamanda belirlenirse bunların, kütleleri sabit kabul edilerek, konumları ve hızları diğer tüm zamanlarda matematiksel olarak belirlenirler. Newton mekaniğinin gerçekleştirdiği bu tür belirleyicilik (determinizm) felsefi düşünceyi çok etkiledi ve hala da etkilemektedir. Fakat 1940’lı yıllardan sonra çeşitli dallarda, özellikle kuantum fiziğinde, belirsizlik ilkesi gitgide önem kazanmıştır. Önce Albert Einstein, birkaç hafta sonra Henri Poincaré mutlak zaman kavramının terk edilmesi gerektiğini özel görelilik kuramı ile ileri sürdüler (1905). Bu teorinin temel önermesi, hangi hızla giderse gitsinler tüm gözlemciler ışığın hızını aynı ölçerler. Bu basit önermenin olağanüstü sonuçları vardır. Bunlardan birisi Einstein’ın ünlü ve son derece basit denkleminde kendisini gösterir. E = mc² (E = enerji, m= kütle, c = ışık hızı)(1907), kütle-enerji eşdeğerliliğini belirtir. Hareketinden dolayı enerji kazanan bir cismin kütlesi artar, kütlesi arttığı için hızını arttırmak zorlaşır. Bu etki ancak ışık hızına yakın hızlarda hareket eden cisimlerde kendini gösterir. Bir nesnenin hızı ışık hızına yaklaştıkça kütlesi öylesine artarki hızını bir parçacık daha arttırabilmek için büyük enerji gerekir. Işık hızına ise hiçbir zaman erişemez çünkü ışık hızında kütlesinin sonsuz olması veya formüle göre sonsuz enerji almış olmalıdır. Böylece Einstein, Michelson-Morley deneyinde bulunan ışığın sabit hızını üniversel (evrensel) bir sabit olarak fizik dünyasına dahil etmiştir. Ancak ışık, ya da gerçek kütlesi olmayan benzeri dalgalar, ışık hızında gidebilir. Özel göreliliğin diğer olağanüstü sonucu, zaman mutlaklığını kaybettiği için uzayın da mutlaklığını kaybetmesidir. Bunu ışığın uzayda alacağı yolu hesaplayarak gösterebiliriz: l = v.t formülünü uygulayalım. Işığın hızı (v) sabit, fakat süre her gözlemciye farklı olabiliyor; o halde kat edilen mesafe de (l) her gözlemciye göre farklı olabilir. Yani uzay da mutlaklığını kaybetmiştir. Buradan şu da söylenebilir. Birbirine göre hareket eden gözlemciler, aynı olay (olay, uzayda tek bir noktada ve zaman içinde bir anda gerçekleşen şey) için farklı konumlar ve zaman saptayacaklardır. Herhangi bir gözlemcinin ölçümü öbürlerinkinden daha doğru değildir, ancak tüm ölçümler birbirine bağlıdır. Bir gözlemci, diğerinin bağıl hızını bildikten sonra, onun bir olayı zaman ve konum açısından nasıl saptadığını kesinlikle hesaplayabilir. Özel göreliliğin diğer önemli sonuçları şöyle özetlenebilir. Mutlaklığını yitiren zamanın akışı hız ile yavaşlar. Bir cismin ışık hızına (c = 299.898 km/saniye) yakın hızlarda zamanın akışı yavaşlayacaktır. Işık hızında saat duracak, zaman sonsuzlaşacaktır. Diğer bir deyişle, ışık hızında cisim zaman “kullanmayacak”tır. Bunun klasik örneği olarak biri Dünya’da yaşayan diğeri yüksek hızlarda bir yıldıza gidip gelen ikiz kardeşlerle verilir.Yıldıza yolculuk eden kardeş döndüğünde ikizini çok daha yaşlanmış olarak bulur. Bu konuyu Gribbin’den (1984) bir alıntıyla zihnimizde 53 daha iyi canlandırabiliriz. Işık hızındayken zaman akmaz, saat durur. Bir foton doğal olarak ışık hızında hareket eder: foton için zamanın anlamı yoktur. Uzaktaki bir yıldızdan yola çıkan ve yeryüzüne ulaşan bir foton dünyadaki saatlerle ölçüldüğünde yolda binlerce yıl geçirebilir, fakat foton açısından bu yolculuk hiç zaman almaz. Kosmik ışıma geçmişi olan bir foton, bizim bakış açımızla beklide evrenin başladığı 14 milyar yıl önceki Büyük Patlamadan beri yolculuk ediyor olabilir, fakat fotonun kendisi için Büyük Patlama ve bizim şu anımız aynı zamandır. Özel görelilik kuramının getirdiği diğer bir sonuç da olayların eşzamanlılık kavramını yitirmesidir. Dünya’mızdaki bir olayla Adromeda galaksisindeki bir olayın aynı zamanda meydana geldiğini söylemenin bir anlamı yoktur. Zamanın akışının yavaşlamasının kütle çekim artışıyla da ortaya çıktığına ileride değineceğiz. Einstein, özel görelilik kuramına kütle çekim kuvvetini dahil etmemişti. Bu kuramı genişleterek Minkowski’nin dört boyutlu uzay-zaman sürekliliğini de içeren genel görelilik kuramı (1916) haline getirdi ve tüm evreni tanımlamaya çalıştı. Yeni kuramını formüle bağlarken, uzay-zaman eğriliğini de işin içine katarak ve genel çekim olayının etkilerinin bu eğrilikten nasıl çıkarsanacağını göstererek uzayla zamanın birbirine bağlılığını daha da pekiştirmiştir. Bu noktada Einstein Riemann’dan esinlenmiştir. Riemann’ın vizyonu üç boyutla sınırlı değildi, dört ve daha çok boyut da söz konusuydu. Ve Riemann buraya yerleştirdiği eğrilik kavramını hesaplamak için denklemler veriyordu. Einstein’ın dehası, önce Riemann denklemlerinin uzay-zaman için kullanılabileceğini, sonra da bu yüzden uzay-zamanın geometrisinin fiziği etkileyebileceğini görmesindedir. Bu sonuncu kavram gerçekten devrimciydi, zira daha önceki bütün bilimsel kuramlarda uzay sadece durağan ve edilgendi; “oyunun oynandığı bir sahne” olarak görülüyordu. Einstein’ın formüllendirişine göre, hem ışınım hem de maddesel nesneler uzay-zamanın geometrisi tarafından belirlenen yollar (yörüngeler) boyunca hareket ederler. Bir anlamda “genel çekim bir geometridir” dense yeridir. Einstein’ın kuramı XX yüzyıl başlarında oluşturulduğu halde fikir bugün bile gizemini büyük ölçüde korumaktadır. Genel görelilik 1916’da yayınlandığında Hubble daha keşfini yapmamış; uzay sabit boyutlu kabul ediliyordu Bu nedenle Einstein’ın bazı gerçeklerinin temelsiz olduğu anlaşıldı. Altı yıl sonra 1922’de Rus matematikçi Alexsandr Friedman, Einstein’ın modelinin daha iyileştirilmiş bir şeklini kurdu. Friedman’ın modelinde de Einstein’ınkinde olduğu gibi evrenin üç boyutlu bir uzay bileşeniyle tek boyutlu bir zaman bileşeni vardır ve uzay bileşeni zamanın her anında Riemann’ın “küresel uzay” ya da “hiperküre” biçimini gösterir. İki model arasındaki en önemli fark, Friedman modelinin evrenin genişlemesine izin vermesidir ki bu daha sonra Hubble yasasıyla doğrulanmıştır. Başka bir deyişle evrenin (hiperkürenin) boyutları zaman ilerledikçe büyümekte, zaman geriye çevrilince de küçülmektedir. Bugün yapabileceğimiz en iyi tahmine göre, evrenin bir zamanlar tasarlanamayacak kadar yoğun ve sıcak bir “ilkel ateş 54 topu” halinde sıkışıp büzülmüş olduğudur. Evrenin zaman içinde bir başlangıcı olması gerektiği düşüncesi gün geçtikçe açıklık kazandı ve Penrose ve Hawking (1970), Einstein’ın genel görelilik kuramına dayanarak bu genişlemeyi kanıtladılar. Bu kanıt genel göreliliğin noksan bir kuram olduğunu gösteriyordu, dolayısıyla evrenin nasıl başladığını anlatamazdı. Çünkü bu kuramın kendisi de dahil olmak üzere tüm fiziksel kuramların evrenin başlangıcında işlemeyeceğini öngörüyordu. Genel görelilik kısmi bir kuram olduğunu kabul eder. Evrenin ilk zamanlarındaki boyutu, çok küçük ölçekteki etkileşimlerle uğraşan (tanecik mekaniği kuramı, kuantum kuramı) diğer bir kısmi kuramı gözden geçirmeyi zorunlu kılıyor. Sonsuz küçüğe yönelik bu kuram, canlı-cansız evrene değişik bir yaklaşım getirebilme potansiyeline de sahip gözükmektedir. Tanecik kuramının en çarpıcı özelliklerinden birisi bilime kaçınılmaz bir bilinemezlik (belirsizlik) ya da gelişigüzellik öğesi sokmasıdır. Einstein, 1905’deki fotonlarla ilgili yayınıyla tanecik kuramının başlangıcında yer aldı ve hatta bu katkısından dolayı Nobel ödülü aldı. Buna karşın bu kuramın getirdiği belirsizliği, evrene şansın hükmetmesini asla kabullenemedi. Bu duygularla zaten “Tanrı zar atmaz” demiştir. Einstein yaşamının son dönemini, görelilik kuramıyla kütle çekim kuramını “birleşik alanlar kuramı” adı altında tek bir kuram oluşturmak için geçirdi. Başarılı olamadı. Ayrıca tanecik kuramını da bu senteze sokmaya çalışmadı. Halbuki, evrenin ilk aşamalarında hüküm süren temel parçacıkların varlığı, bu aşamalarda genel kütle çekim değil, kütlesel çekimin parçacıklar versiyonunun kullanılmasını gerektirmektedir. Henüz böyle bir birleşik kuram geliştirilemedi. Ama böyle bir kuramın içermesi gereken bazı özellikleri biliyoruz. Bu özelliklerden birisi, kuantum kuramını geçmişlerin toplamı cinsinden belirleyen Feynman’ın önerisini kapsamasıdır. Bu yaklaşımda, bir parçacığın klasik kuramdaki gibi tek bir geçmişi değil, uzay-zamanda her olanaklı yolu izlediği kabul edilir. Bu geçmişlerin her birine ilişkin bulunan sayılar toplanır. Ancak bu toplama işleminde ortaya çıkan matematiksel teknik zorlukları aşmak için, algıladığımız gerçek zamanda değil, sanal denilen zamandaki parçacık geçmişleri toplanır. Diğer bir deyişle, hesaplar yapılırken zaman gerçek sayılarla değil sanal (i) sayılarla ölçülerek zaman koordinatına konur. Bunun uzay-zaman üzerindeki etkisi, uzay ile zaman arasındaki ayırımın tümüyle ortadan kalkmasıdır. Böylece fizikte yeni bir zaman kavramıyla, sanal zaman kavramıyla tanışmış oluyoruz. Burada unutulmaması gereken husus şudur: sanal zaman, gerçek uzay-zamana ilişkin hesapları yapabilmek için kullanılan, yalnızca matematik bir araç (ya da hile) olarak düşünülmelidir. Sanal zamandan söz edilmişken buraya Bogdanov (2010) kardeşlerin görüşlerini eklemekte yarar vardır. Bogdanov’lar zamanın üç hali olduğunu öne sürerler: gerçek, kompleks ve sanal zaman. Gerçek zaman bildiğimiz zaman şekli olup enerji varlığına sıkı sıkıya bağlıdır; “şeyleri” kıpırdatır, dönüştürür, zaman yoksa enerji de yoktur. İkinci zaman türü sanal sayılarla ölçülen sanal zamandır.Hep “akan” gerçek zamandan farklı olarak “akmaz”, “donmuş” gibidir. Gerçek 55 zamandaki enerjinin karşılığı sanal zamanda “bilgi”dir. Sanal zaman Big Bang’dan önce, daha gerçek zaman yokken vardı. Bu iki zaman türü arasındaki zaman kompleks zamandır. Kompleks zamanda bilgi ve enerji karışıktı. Kompleks zaman, sanal zamanın gerçek zamana dönüşüm aşamasıdır. Bogdanov’ların bu görüşleri dördüncü bölümde daha ayrıntılı ele alınacaktır. Klasik geleneğin reddettiği “zamanı” fiziğin her aşamasında buluyoruz. Prigogine ve Stengers’in (1988) dedikleri gibi fizik teorileri kendilerine çoğunlukla verilmek istenen “emperyalist” imajdan çok farklıdırlar. Zaman kavramı açısından bakıldığında XVII yüzyılın dinamik kosepti ile XIX yüzyılın termodinamik konsepti birbirinin karşıtıdır. Dinamik yasaları için dünya değişmeden ezeliyetten geleceğe gider. Halbuki termodinamik evren bozunan bir evrendir; bütün farklılıkları ortadan kalkarak tekdüzelikle tanımlanmış bir denge haline doğru dereceli olarak evrilir. Entropinin tersinir olmayan artışı, ezelden ebede değişmeyen klasik dinamiğe karşıdır. Termodinamiğin ikinci ilkesi fiziğe yepyeni bir çehre kazandırmıştır. Fizik artık değişen bir evreni, tarihi olan bir evreni incelemektedir. Kimi zaman “amatörleri” yukarıda verilen zaman sınıflandırmasına birde “kosmolojik zaman” eklerler. Aslında kosmolojik zaman fizik zamandan başka bir şey değildir. Kosmosda mesafeler o kadar büyüktür ki bunları, kullandığımız uzunluk birimleriyle ifade etmek için rakamlarımız yazılamaz ve okunamaz hale gelmektedir. Bu güçlüğe çözüm olarak, mesafeleri ışık hızının zamanıyla söylemek yaygınlaşmıştır. Böylece ışık yılı tanımlaması yapılmıştır: ışığın bir yılda kat ettiği uzaklıktır. Işık boşlukta bir saniyede yaklaşık 300.000 kilometre yol aldığına göre bir yılda kat edeceği mesafe: 300.000x60x60x24x365 kilometredir (yaklaşık bir trilyon kilometre). Son yüz sene boyunca bilimsel gelişmeler göz kamaştırıcı olmuştur. Sonsuz büyük alanında olduğu gibi sonsuz küçük alanında da kazanımlar sekize katlanmıştır. Bir asır öncesine göre günümüzde 100.000.000 kez daha fazla ayrıntılar fark edilebilmektedir. Hatta bilinebilirliğin sınırına ulaşılmıştır denilebilir. Bununla beraber, fizik tüm gizemlerini açığa vurmadı. Örneğin evrenin %95 inin bir “kara madde” ve bir “kara enerji” ile dolu olduğu düşünülmektedir (burada kara sözcüğü, bilinmeyen, gizemli anlamınadır). Bunlar evrenin genişlemesinin giderek arttığına işaret ederler. Halbuki kara madde ve enerji bizim bildiğimiz maddeden farklı gözükmektedir. Yoksa “zamanın” bir şeklimidirler? diye niye sormayalım. Einstein‘ın çok uğraşıp sonuçlandıramadığı birleşik alanlar teorisini inşa edemedik. Görüldüğü üzere fiziğin çözebileceği ve çözmesi gereken, zaman da dahil birçok büyük sorun vardır. Bilimin bir gün doğanın tüm “nasıl? larına yanıt vereceğini ve böylece insanın başlıca sorusu olan “niçin?”in daha anlaşılır olacağını ümit etmeliyiz. 56 BÖLÜM III KUANTUM FİZİĞİ (MEKANİĞİ) XIX yüzyıl sonları ve XX yüzyıl başlarında, günümüzde olduğu gibi fizik özellikle dört konuyla ilgileniyordu: uzay, zaman, madde ve kuvvet. Bunlardan ilk ikisine şimdiye kadar epeyce değindik, bundan sonraki bölümde de daha ayrıntılı ele alacağız. Bu bölümde kuantum fiziğini anlamaya çalışacağız. Buna başlamadan önce bazı uyarıları hatırda tutmamız gerekir. Örneğin Niels Bohr’un şu sözlerini: “başı dönmeksizin kuantum sorunlarını anladığını söyleyen kişi hiçbir şey anlamamıştır”. Örneğin Feynman’ın şu uyarılarını. “Bir sorun karşısında onu bildiğimiz, alıştığımız bir şeye benzeterek açıklamak eğilimindeyiz. Halbuki kuantum mekaniği ezberimizi tamamen bozacağı için anlaşılması güçtür. Onu alışılmış bir şeye benzeterek açıklayacak değilim; yalnızca açıklayacağım…Görelilik teorisini 12 kişinin anladığı söylenir, buna karşın kuantum mekaniğini kimsenin anlamadığını söyleyebilirim. Size doğanın ne şekilde davrandığını açıklayacağım. Onu, bu şekilde davranabileceğini kabul ederseniz, çok sevimli ve büyüleyici bulacaksınız. Eğer yapabilirseniz, kendinize sürekli –ama bu nasıl olabilir?- diye sormayın; çünkü çabanız boşunadır; şimdiye kadar hiç kimsenin kurtulamadığı bu çıkmaz sokağa girersiniz. Bunun neden böyle olduğunu hiç kimse bilmiyor”. Kuramın ana felsefesini yakalayabilmek için karmaşık matematik tarafını bir tarafa bırakıp temel ilkeleri basite indirgeyerek yola çıkacağız. Görelilik zaman ve uzay anlayışımızı nasıl alt-üst ettiyse, kuantum mekaniği de atom altı alanda devrimci keşifler yapılmasına olanak sağladı. Bu sonsuz küçük dünyada temel parçacıklar, yok olarak ve farklı şekillerde tekrar ortaya çıkarak, bir durumdan başka bir duruma (hale) geçerek, enerji alıp veya vererek, hareketli ve karmaşık kütle içinde büyük hızlarla devinirler. Parçacıkların hareketi, halen doğası tam olarak anlaşılamayan atomik temel kuvvetler tarafından yönetilir. Çözülmesi gereken gizemleri hala var olsa da kuantum mekaniği pratiğe yönelik bir disiplin olarak kendisini kabul ettirmiştir. Bu bilim dalından kaynaklanan konseptlerin uygulamalarını elektronikte, radyotransistörlerde, dijital saatlerde, bilgisayarlarda, televizyonlarda, lazerde ve nükleer enerji alanlarında buluruz. Teorik alanda kuantum fiziği büyük patlamanın gizemini daha iyi anlamamızı ve Evren’in gizemlerine yanıtlar bulmayı sağlar. Beşinci bölümde göreceğimiz gibi canlı varlıkların davranışlarına/organizasyonlarına yepyeni bir bakış getirmektedir. 57 Konu atom altı parçacıklar olduğuna göre, başlangıç noktamız atom dünyası ve burada hüküm süren kuvvetler hakkında neler bildiğimizi sandığımızın dökümünü yapmaktır. Madde denen bir “şey” vardır ve tüm maddenin aynı olması ilginçtir. Canlılarda da cansızdakilerle aynı türden atomlar vardır. Ancak düzenlenmeleri farklıdır. Hayatın kendisinin atomların hareketleri ile açıklanabileceği ilke olarak varsayılır çünkü yapıları aynı genel yapıdadır. Atomun genel yapısıyla ilgili az çok ayrıntıya girmeden önce konunun kısa tarihçesine bir göz atalım. Aristotales maddenin sürekli (continium) olduğuna inanıyordu. Yani bölünemeyecek kadar küçük madde parçacığı yoktu. Buna karşın Demokritus için madde, atom denilen (ki atom sözcüğü zaten eski Yunancada bölünemez demektir) bölünemez parçacıklardan oluşmuştur. Bu iki görüş arasındaki tartışmalar, kimyacı ve fizikçi John Dalton’un 1803’de kimyasal bileşiklerin hep aynı oranda gerçekleşmesini (molekül), atomların birleşmeleriyle açıklamasına kadar sürdü. Atomlar yoktan var edilemez ve yok edilemezler, sadece kimyasal tepkimelerle yeniden düzenlenebilirler. Daha o zamanlar bile atomların bölünemezliği hakkında kuşkular ortaya çıkmaya başlamıştı. Günümüzde her iki görüşünde tam doğru olmadığını biliyoruz. Deneyler atom çekirdeğinin çapının 1/10¹³ cm. (atomun 1/100.000) olup 1/10 8 cm. çapındaki bir elektron bulutunun içinde olduğunu gösterdi. Bir atomu çok kuvvetli büyüteçle büyütelim, ne görürüz?. Bir futbol sahasının santrasında 1mm. çaplı bir küre (çekirdek), saha çevresinde mikroskopik toz boyutunda elektronlar; araları ise boşluk. Diğer bir deyişle maddenin sürekliliği (continium) bu ölçekte söz konusu değildir; bizim cisim olarak (masa, sandelye, ev…) gördüklerimiz, yani madde çok büyük oranda (en az %99) boşluktan oluşuyor. Ayrıca, bugün artık atom parçalanmış ve pek çok atom altı parçacık bulunmuştur. Hem de öylesine parçalanmıştır ki günümüzde çoğu gerçek, bir kısmı “hayali” 200’den fazla atom altı parçacık söz konusudur. 1900’lü yılların başlarında, kütlesi en hafif atomun kütlesinin binde birinden az olan, elektron olarak adlandırılan bir maddenin varlığı J.J. Thomson tarafından gösterildi. Ernest Rutherford 1911’de atomların, etrafında elektronların döndüğü son derece küçük artı yüklü (ne demekse +, - yüklü) çekirdeklerden oluştuğunu gösterdi. İlk önceleri, atom çekirdeğinin elektronlar ve değişik sayıda, proton denen artı yüklü parçacıklardan oluştuğu sanılıyordu. James Chadwik 1932’de çekirdekte protonla aynı kütleye sahip ancak elektrik yükü olmayan nötron adlı başka bir parçacığın bulunduğunu keşfetti. Kırk yıl önceye kadar proton, nötron ve elektronun temel parçacıklar olduğu sanılıyordu. Bu nedenle bunlara madde oluşturucu parçacıklar olarak bakılmış ve fermiyon adı verilmiştir. Proton ve nötronlar ağır parçacıklar anlamına hadronlar denilen bir familya oluştururlar. Sekizli ve onlu gruplar halinde sınıflandırılan hadronlar, rezonans 58 denilen kısa yaşam sürelerine sahip parçacıklardır. Kendiliklerinden daha hafif taneciklere bozunarak yok olurlar. Hadronlar basit parçacıklar değildir, kuark denilen daha temel parçacıklardan yapılıdırlar. Kuarklar, protonların büyük hızla diğer proton ve elektronlarla, LHC (Large Hadron Colliser) denilen çarpıştırıcılarda çarpıştırılmasıyla ortaya çıkarlar. Kesirli elektrik yüklerine sahip kuarklar yalnız başlarına gözlemlenemezler. Sadece üçlü kuark kümeleri veya kuark-antikuark çiftleri olarak bulunabilirler. Kuarklar üç nesil halindedir. 1.nesil: yukarı (up) ve aşağı (down); 2.nesil: acayip (strange) ve tılısımlı (charmed) kuarktan; 3.nesil: üst (top) ve alt (bottom) kuarklardan ibarettir. Kuarkları bir arada tutan kuvvetleri açıklayabilmek için her bir kuarktan üç değişik tür bulunması gerekir: kırmızı, mavi, yeşil (fizikçiler ayırtlayabilmek için keyfi renklendirmişler). Örneğin proton için kırmızı yukarı kuark, mavi yukarı kuark ve yeşil aşağı kuark bir araya gelir. Radyoaktif bir atomun daha basit atomlara bozunması sırasında elektron ve elektronun karşı-parçacığı pozitron, nötrino ve anti-nötrinolar oluşabilir. Aslında, proton, nötron, elektron ve nötrinoları bilsek, bu bilgi miroelektroniği, nanoteknolojiyi, nükleer enerji konularını ve tüm teknolojik uygulamalarını anlayabiliriz. Ancak doğa bu kadar basit değil. 1947’de kozmik ışınlarda muon adı verilen, her niteliğiyle elektronun aynısı ama 200 kat daha fazla kütleli yeni bir parçacık keşfedildi. 1950’den sonra bu keşifler gittikçe arttı. Önce elektron nötrinosundan farklı muon nötrinosu bulundu. 1976’da elektron ve muon özelliklerine sahip fakat muondan 200 kez daha ağır taulepton ve buna eşlik eden taunötrino bulundu. Bu temel parçacıklar da hadronlar gibi nesil (generation) olarak sınıflandırılır. 1.nesil: elektron ve nötrinosu; 2.nesil: muon ve nötrinosu; 3.nesil: taulepton ve taunötrino. Bu üç temel parçacığın tümüne hafif parçacıklar anlamında lepton denilmektedir. Leptonlar ve kuarkların arasındaki etkileşme kuvvetleri ara bozon adı verilen taneciklerin alınıp-verilmesiyle açıklanır. En iyi bilinen ara bozon elektromanyetik kuvvetlerin taşıyıcısı fotondur. Kütlesiz olan fotonlar her gözlemciye göre ışık hızında hareket ettikleri için eletromanyetik kuvvetlerin erimi sonsuzdur. Radyoaktif bozunmalardan sorumlu zayıf çekirdek-altı etkileşimlerin erimi ise kısadır. Bunları taşıyan üç ara bozon +W , W- ve Zº teorinin öngördüğü kütlelere sahiptir. Kuarkları bir arada tutan ve hadronların oluşmasını sağlayan şiddetli kuvvetleri taşıyan ara bozonlara gluon denir. Sekiz değişik türü olan gluonlarda kuarklar gibi hadronların dışında serbest olarak gözlemlenemezler. Kütle çekimin kuvvet taşıyıcısı ara bozon gravitondur ve diğer kuvvet taşıyıcı parçacıklardan farklıdır; anında (ışıktan hızlı) etkisini gösterir. Böylece doğanın temel kuvvetlerini açıklamak üzere 13 ara bozon söz konusudur. Gravitonun ortaya çıkarılmasında parçacık hızlandırıcıları yararsızdır, çünkü kütle çekimi kuvveti uzun erimli fakat çok zayıftır. Varlığı LHC’da dolaylı olarak ortaya konacaktır. 59 Leptonlar, kuarklar ve bunların ara bozonlarla tanımlanan etkileşimleri standart model denilen kuramın temelini oluşturur. Bu kuramdaki temel parçacıkların ve ara bozonların bilinen kütlelerini tutarlı biçimde verebilmek için Higgs mekanizması (Peter Higgs, 1964) denilen bir yönteme başvurulmuştur. Bu yöntemle kütleler belirlendikten sonra geride, bilinen tüm temel parçacıklardan farklı nitelikte ve Higgs bozonu diye adlandırılan tek bir vektoriyel bozon kalmaktadır. Bu bozon halen gözlemlenemedi, ayrıca kütlesinin ne olacağı hakkında standart modelin bir öngörüsü de yoktur. Bulunursa model tamamlanacak ve yeni uygulamalarının araştırılmasına devam edilecek; bulunamazsa neden bulunamadığını açıklamak gerekecektir. Higgs bozonu bir alan gibi düşünülebilir ve diğer parçacıkların kütlelerinden sorumludur. Bir çamur tarlasına benzetilebilecek bu alandan geçerken daha yavaş, sanki ağırlığınız artmış gibi yürürsünüz (Leon Lederman, 1988). Higgs bozonunun varlığı da aynı şekilde parçacıklara kütle verir. Varlığı keşfedilirse pek çok gizemin kilidi açılabilir. Bundan dolayı kimileri Higgs parçacığına Tanrı parçacığı adını takmışlardır. Higgs parçacığının keşfedilmesinin önemi şurada yatar. Higgs, parçacıklar ve kuvvetler cetvelindeki karmaşıklığın nedeni olabilir. Bu alan olmadığında, kuarkların, leptonların ve tüm diğer parçacıkların kütleleri sıfır olur, doğanın dört kuvveti bire inerdi. Bu alan tüm uzayı kapladığında ise bu alanda elektronlar az bir kütle kazanır, muonlar daha fazla, güzel (alt) kuark iyice çok, üst kuark şişkolaşır, W ve Z parçacıkları büyük kütleler alırken fotonlar Higgs alanını umursamazlar. Dört kuvvet yeniden belirmiş olur. Higgs’in bulunması her şeyi çözmeyecek. Ondan sonra, belirgin özelliği üstünsimetri (super-symmetry) olan “herşeyin kuramını” yazmak gerekecek. Bu matematiksel kuramda tüm parçacıkların (kuarklar ve leptonlar) ikizleri (karşıparçacıkları) olduğu varsayılır. Kuvvet taşıyan parçacıkların karşı-parçacıkları ise kendileriyle aynıdır. Parçacık ile karşı-parçacık karşılaştığında ikiside yok olur. Şimdilik bir atom-altı parçacıklar “çorbası” gibi gözüken bu dökümü ileriki satırlarda daha iyi anlayacağız. Evrende parçacık sayısı karşı-parçacık sayısından daha fazladır. Bu karşıparçacıkların daha hiç biri keşfedilemedi; LHC bunu değiştirmeye başladı. Amerikalı fizikçi Maurice Goldhaber’ın 1956’daki tezine göre karşı madde Büyük Patlama sırasında paralel bir evrene atılmıştır. Hatta, yazara göre Büyük Patlama madde ile karşı maddenin çarpışması sonucudur. Karşı madde, günümüzde bilinen en güçlü enerji kaynağıdır. Fisyonla elde edilen nükleer enerjiden farklı olarak karşı maddenin kütlesi tamamiyle enerjiye dönüşür. Ayrıca, hiçbir kirlenme ve radyosyon yaymaz. Fakat sorun şudur: karşı madde son derece duraysızdır. Hava dahil herhangi bir şeyle temasa geçtiğinde saf enerjiye dönüşür. Tek bir gram karşı madde 20 kilotonluk nükleer bir bombanın enerjisini en temiz şekilde üretir. Manyetik alan kaplarında, kısa bir süre de olsa hapsedilmeye çalışılıyor. 60 Büyük Patlama’dan beri evren genişlemektedir. Ama kütle çekim kuvveti galaksileri çekip yaklaştırmak, genişlemeyi yavaşlatmak ister. 1998’de yapılan ölçümler, genişlemenin yavaşlamayıp tam tersine arttığını, hızlandığını göstermiştir. Öyleyse bir şey gizemli bir şekilde davranarak bütün maddeyi dışarı itiyor olmalı. Buna kara madde diyoruz. Kara madde belki de en şaşırtıcı, en önemli keşiflerden biridir. Tüm galaksileri birbirinden uzağa iten enerji miktarı evrendeki bütün enerjinin %75’i kadardır. İleride bu konuya tekrar değineceğiz. Diğer çok önemli keşiflerden biri de belirli bir atom çekirdeğindeki özel bir enerji düzeyinin varlığının ortaya konulmasıdır. Her şey için büyük önem taşıyan konuyu Richard Feynman’ın (1995) açıklamalarından takip edelim. Atom çekirdekleri enerji düzeyleri dediğimiz bir şeylere sahiptir ve değişik enerji değerleri olan durum ve koşullarda bulunurlar. C12 çekirdeğinde 7.82 elektron voltluk bir düzey olduğu saptanmıştır ( 1eV-elektron volt- bir elektronun 1 voltluk elektrik potansiyel farkını geçmek için ihtiyaç duyduğu enerji miktarıdır; 1eV=1.602x10-19 juldür). Başlangıç evren neredeyse tümüyle hidrojenden yapılı gibi görünüyor. Çekimin etkisiyle hidrojen sıkışıp ısınıyor ve nükleer reaksiyon gerçekleşiyor, helyum (He) oluşuyor. Sonra He hidrojenle kısmen birleşerek daha ağır birkaç elementi oluşturuyor. Ancak bu elementler hemen yine helyuma dönüşüyor. Bu nedenle, evrendeki diğer bütün elementlerin nasıl ortaya çıktıkları anlaşılamıyordu. Çünkü, yıldızlardaki üretim süreci, hidrojenle başlayarak He ve yarım düzineden az başka elementten fazlasını ortaya çıkaramazdı. Hoyle ve Salpeter’e göre bunun çıkış yolu şöyle olmalıydı. Üç helyum atomu birleşip bir karbon yapabiliyorsa ve bu karbonda 7.82 milyon eletronvoltluk (7.82 Gigaelektronvolt) bir enerji düzeyi varsa üç helyum atomu birleşebilir ve daha uzun süre beraber kalabilirlerdi. Bu daha uzun sürede yeni elementler oluşma imkanına sahip olurlardı. Böyle bir irdelemeyle karbonda 7.82 Gigaelektronvoltluk bir düzeyin varolduğu tahmin edildi. Sonradan bunun gerçek olduğu deneylerle anlaşıldı. Gerek atom gerekse evren ölçeğinde cisimlerin yaygın bir özelliği bunların eksenleri etrafında dönmeleridir. Ayrıca, evrende maddeyi beraber tutan “şeyle” de ilgilenmeliyiz. Burada artık yavaş yavaş kuantum kuramına girmemiz gerekecek. Max Planck 1900 yılında elektromanyetik titreşimlerin, E enerjisi ile v frekansı arasında belli bir ilişki bulunan kuantalardan (paketçiklerden) oluştuğu fikrini E=hv eşitliği ile ifade etti. Burada h, ışık hızı C gibi doğanın yeni bir temel sabitidir. Planck sabiti denilen bu sabitin değeri normal standartlara göre çok küçük olup yaklaşık 6.6x10-34 jul/saniyedir. Bu düşünce, Einstein bir başka öneride bulununcaya kadar fazla dikkat çekmedi. Einstein şöyle düşünüyordu. Elektromanyetik alan tamamıyla bu tür bağımsız birimlerden oluşur. Kafalar 61 karışmıştı. Zira Newton’ın ışığın parçacık olduğu fikri, Maxwell ve Hertz’in ışığın elektromanyetik titreşimlerden oluştuğu düşüncesine dönüşmüştü. Şimdi de ışığın aynı zamanda hem parçacık hem de alan titreşimlerinden oluşması olabilir miydi?. Louis de Broglie, parçacık-dalga karmaşasını daha da arttırarak, madde parçacıklarının bazen dalgalar gibi davrandığını savundu. Kesin ayırımlı parçacık-alan ikiliğini doğa tanımamaktadır. Roger Penrose’un dediği gibi “nasıl oluyorsa oluyor doğa, taneciklerin ve alan titreşimlerin (dalgaların) aynı şeyler oldukları tutarlı bir dünya inşa etmeyi başarıyor. Veya daha doğrusu, doğanın dünyası, “parçacık” ya da “dalga” diye tanımlamalar yapmamıza ancak kısmen olanak veren daha incelikli bir içerik taşıyor”. Planck bağıntısını Niels Bohr (1913), açısal momentum kuralında parlak bir şekilde kullandı. Bu kural, çekirdeğin yörüngesindeki elektronların açısal momentumunun yalnızca h/2¶ ‘nin tam katları değerler alabileceği idi. Buradan hareketle Dirac daha kullanışlı bir simge olan ħ tanımını verdi: ħ=h/2¶ Buna göre, açısal momentum (hangi eksene göre öçülürse ölçülsün) sadece şu değerleri alabilir: 0, ħ, 2ħ, 3ħ, 4ħ… Diğer bir deyişle, elektronlar çekirdek etrafında devamlı yörüngeler boyunca dönmüyorlardı. Aslında, Bohr’un başlangıçtaki ilk fikrinde olduğu gibi elektronları çekirdek etrafında daireler çizen “gezegenler” olarak düşünmek yanlıştır. Elektron çekirdeğin dışında oturan bir şeydir sadece ve belli bir enerjiye ve başka özelliklere sahiptir. Parçacıklar daha ziyade çekirdeğin denetlediği belirli konumlara veya “basamaklara” bağımlı kılınmışlardı. Elektronların enerji kuantalarından kurtulmalarının tek yolu, ışık veya diğer tür ışınım yayarak daha düşük bir basamağa atlamaktı. Böylece “kuantik atlama” terimi ortaya çıktı. Bu düşünce XX yy başlarında kabul edilen atom modelinin bir sorununu gideriyordu. Şöyleki. Güneş ve gezegenler arasındaki kütlesel çekim kuvvetleri nasıl gezegenleri dengede tutuyorsa, atomdaki çekirdeğin artı, elektronun eksi yüklerinin elektronu dengede tuttuğu sanılıyordu. Sorun buradaydı, zira o zamanki mekanik ve elektrik yasaları elektronların enerji yitirerek yörüngelerinde gitgide alçalıp çekirdek üzerine düşmesini gerektirmekteydi. Bu da, atomun ve dolayısıyla tüm maddelerin çökerek büyük bir hızla inanılmaz bir yoğunluk durumuna geçeceği demekti. Bohr’un tezi bu sorunu çözmüş oluyordu ama, sadece tek bir elektronlu en basit atom hidrojen için. Fakat daha karmaşık atomlara nasıl uygulanacağı pek de açık değildi. Ayrıca sınırlı bir “olanaklı” yörüngeler takımı düşüncesi fazla keyfiydi. Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger ve Maurice Dirac tarafından geliştirilen “yeni tanecik mekaniği” kuramı bu zorluğu ortadan kaldırdı. Bu kuram, çekirdek etrafında “dönen” elektronun, dalgaboyu bu elektronun hızına bağlı bir dalga (titreşim) olarak düşünülebileceğini ortaya koydu. Bazı yörüngelerin uzunluğu, elektronun dalga boyunun tam katına denk düşmekteydi. Bu yörüngeler boyunca dalga tepeleri her dönüşte aynı noktada oluyor ve dalgalar böylece kuvvetleniyordu 62 (dalgalarda girişim olayı); bu yörüngeler Bohr’un olanaklı yörüngelerine karşılık geliyordu. Fakat uzunlukları dalga boyunun tam katı olmayan öteki yörüngelerde, her dalga tepesi elektronlar döndükçe önünde sonunda bir dalga çukuru tarafından yok edildiğinden bu yörüngeler olanaksızdı. Dikkat edilirse burada sıksık dalga sözcüğü geçti. Dalga demek titreşim demek; diğer bir deyişle elektronlar sürekli titreşim halindedirler. Bu ilke sadece elektronlar için değil tüm atom altı parçacıklar ve atomun kendisi için de vazgeçilmezdir. Atomlar birleşerek bir molekül oluşturduklarında titrşimleri azalır, moleküller bir kristal oluşturduklarında daha da azalır. Titreşimin azalması demek daha az enerji harcanması demektir. Yani doğa daha az enerji harcama durumunu yeğlemektedir. Kuantum fiziğinin pek çok büyüleyici özelliklerinden birisini Gribin (1984)’nin anlatımından aşağıya alarak bu “alemin” bizimkinden ne kadar farklı olduğunu vurgulamak istiyorum. Einstein’ın denklemlerine göre m kütlesine ve p momentumuna sahip bir taneciğin enerjisi şu eşitlikle verilir: E² = m²C4 + p²C²2 bu da momentum sıfırken bilinen ünlü denkleme dönüşür. E² = m²C4 , karekök alındığında E = ± mC² bunun da iki kökü vardır, pozitif ve negatif. İlgilendiğimiz yanıtın pozitif olması nedeniyle negatif kökü dikkate almayız. Ama Fowler Dirac bu negatif kök üzerine kafa yordu. Atomdaki enerji seviyeleri kuantum mekaniğinin göreliliğe dayalı versiyonuyla hesaplandığında iki grup oluşur. Birisi mC²’ye karşılık gelen tamamı pozitif denklemler; öteki de -mC²’ye karşılık gelen tamamı negatif denklemler. Kurama göre elektronların dolmamış en düşük enerji seviyelerine düşmeleri gerekir. Fakat en yüksek enerji negatif seviyesi bile en düşük pozitif enerji durumundan daha düşüktür. O halde negatif enerji seviyeleri ne anlama gelmektedir ve evrendeki tüm elektronlar neden bu enerji seviyelerine düşüp ortadan kaybolmamışlardır?. Dirac’a göre elektronlar, negatif enerji durumlarının hepsi dolu olduğu için buraya düşüp kaybolmuyorlardı. Diğer bir deyişle, bizim boşluk dediğimiz şey aslında negatif enerjili elektronlar deniziydi. Elektrona enerji verince elektron enerji seviyelerinde üst basamağa atlar. O halde negatif enerji denizindeki bir elektrona yeterli enerji verilirse bu elektron gerçek dünyaya atlayıp görünür hale gelmeliydi. Enerjinin -mC²’den +mC²’ye gelmesi için 2mC²’ lik bir enerjiye ihtiyaç vardır., bu da parçacıkların çarpıştırılmasıyla kolaylıkla elde edilebilir. Özet olarak parçacıklar enerjiden yaratılabilirler. Yeterince yüksek enerjili 63 bir foton, enerjisini bir elektron ve bir pozitronun kütlelerine dönüştürerek onları boşluktan üretebilir. Yukarıda dökümü verilen atom altı parçacıkları temel özellikleriyle biraz daha yakından tanımaya çalışalım. Kuantum mekaniğinde temel niceliklerden birisi spin kavramıdır. Spin,parçacığın özünde saklı bir niteliği olup onun dönüsünün bir ölçüsüdür. Bu dönme bir topacın bir eksen etrafında dönmesine benzetilebilir. Yalnız, tanecik mekaniğine göre parçacıkların kesin tanımlı eksenleri olamaz. Bir parçacığın dönmesi derken kastedilen o parçacığın değişik yönlerden nasıl göründüğüdür. Kristallografinin simetri eksenlerine aşina olanlar için bu dönme işlemini gözde canlandırmak daha kolaydır. Sıfır (0) dönmeli bir tanecik noktaya benzer, hangi yönden bakılırsa bakılsın aynı görünür; 1 dönmeli parçacık ancak 360º, yani tam dönme sonunda ilk halindeki gibidir; 2 dönmeli parçacık için 180º ; 3 dönmeli parçacık için 120º … döndürüldüklerinde ilk görünülerindedirler (Şekil III.1). Şekil III.1. Dönmeler. a) 0-dönmeli; b) 1-dönmeli; c) 2-dönmeli; d) 3-dönmeli; e) 4-dönmeli. Proton, nötron ve elektron gibi madde oluşturucu, fermiyon (fermiyonlar dışlama ilkesine uyarlar, aynı anda aynı yerde olamazlar ve farklı konumlara yerleşerek atomu, yani maddeyi oluştururlar) denilen bazı parçacıklar tam bir tur döndürüldüklerinde bile aynı görünmezler; bunların 2 tam tur döndürülmeleri gerekir. Böyle parçacıklar ½-dönmeli parçacıklardır ve evrendeki maddenin birçoğunu oluştururlar. 0, 1 ve 2-dönmeli parçacıklar, madde parçacıkları arasındaki kuvvetleri doğururlar. Kuvvet (enerji,bilgi) taşıyıcı bu parçacıklara (örneğin foton) bozon adı verilmiştir. Bunlar dışlama ilkesine uymadıklarından aynı anda aynı yerde olabilirler ve böylece enerjileri birbirine eklenerek artan kuvvetler meydana getirirler. Atomlar çevreleriyle fotonlar aracılığıyla etkileşim (enerji alış-verişi) halindedir. Bir atoma bir foton katıldığında elektronlardan birinin enerjisi artar. Bu artış, söz konusu elektronun normal enerjisinin 1/137’sine (ince yapı sabiti denilen gizemli bir sayı) ulaştığında elektron bir üst seviyeye atlar. Tersine, atom bir foton yaydığında ise elektron bir iç yörüngeye iner. Atomların ve atom 64 altı parçacıkların çevreleriyle etkileşmeleri sadece “şimdiyi” ilgilendirmez. Gördüğümüz, dokunduğumuz ve hissettiğimiz hemen her şey Büyük Patlama’dan bu yana zaman içinde etkileşime girmiş parçacıklardan yapılmıştır. Bir zamanlar etkileşim içinde olan parçacıklar bir anlamda bir sistemin parçası olarak kalırlar ve sonraki etkileşimlere birlikte karşılık verirler (Aspect deneyi). Bedenimizdeki atomlar, bir yıldızı, galaksiyi…oluşturan parçacıklarla bir zamanlar aynı ateş topu içinde etkileşim halindeydiler. Hatta daha ileri giderek şu da söylenebilir. Newton’un bedenindeki atomlar onun ölümünden sonra, beslenme yoluyla benim bedenime de katılmış olabilirler. Böylesine spekülasyonlar, reenkarnasyon savları için düşünülebilir mi? diye insan aklına gelmiyor değil. Büyük Patlama’da etkileşim içinde olmuş her şey etkileşim içinde bulunduğu her şeyle bağlantısını hala koruyorsa, o zaman gördüğümüz her yıldız, her galaksideki her parçacık diğer parçacığın varlığını “biliyor” demektir. Bunu kabullendikten sonra ileride değineceğimiz bazı çılgın fikirleri doğrudan yadsımak zorlaşıyor gibi. Madde parçacıkları Wolfgang Pauli’nin dışlama ilkesi (1925) denilen bir ilkeye uyarlar. Bu ilkeye göre iki benzer parçacık aynı duruma sahip olamazlar; diğer bir deyişle, ileride değineceğimiz belirsizlik ilkesinin belirlediği sınırlar içinde hem aynı konumda hem de aynı hızda bulunamazlar. Eğer madde parçacıkları birbirlerine çok yakın konumdalarsa aynı hıza sahip olamayacakları için aynı durumda uzun süre kalamazlar. Uzun süre beraber kalsalardı, kuarklar proton ve nötronları; proton, nötron ve elektronlar atomları oluşturamaz, yoğun bir “çorba” gibi bir arada çökerlerdi. Elektronun ve diğer ½-dönmeli parçacıkların tutarlı açıklaması 1928’de Paul Dirac tarafından yapıldı. Bu matematik açıklama aynı zamanda elektronun, karşı-elektron ya da pozitron denilen bir ikizinin bulunmasını öngörüyordu. Ve pozitron 1932’de keşfedildi. Modern bir görünüm kazanan fiziğin, maddeden sonra açıklamaya çalıştığı diğer kavram kuvvettir. Bütün kuvvetler artık etkileşim olarak görülmektedir. Etkileşimleri taşıyan parçacıklar hiçbir yerden gelmiyor, belirsizlik ilkesiyle uyumlu olarak yoktan ortaya çıkıyor. Hawking, tanecik mekaniğinin bu konudaki açıklamalarını şöyle özetler. Madde parçacıkları arasındaki kuvvet etkileşimlerinin 0, 1 ve 2 gibi tam sayı dönmeli kuvvet parçacıkları (arabozonlar) tarafından taşındığı varsayılır. Elektron veya kuark gibi bir parçacık kuvvet taşıyan bir parçacık yayar. Bir merminin geri tepmesi gibi parçacığı yayan parçacığın hızı değişir. Kuvvet taşıyan parçacık diğer bir parçacığa çarpıp onun tarafından soğurulduğunda, sanki iki parçacık arasında bir kuvvet varmış gibi ikinci parçacığında hızı değişir. Kuvvet taşıyan parçacıkların önemli bir özelliği dışlama ilkesine uymamalarıdır. Bu nedenle alıp-verilen kuvvet parçacığı sayısı sınırsız olabileceğinden çok büyük kuvvetler ortaya çıkabilir. 65 Parçacıkların kütleleri fazlaysa yayınlanmaları ve uzun mesafelerde değiş-tokuş edilmeleri zor olduğundan taşıdıkları kuvvetler kısa erimlidir. Tersine, kütleleri yoksa (örneğin foton gibi), kuvvet taşıyıcı parçacıklar ve kuvvet uzun erimli olacaktır. Kuvvet taşıyıcı parçacıklar parçacık detektörü tarafından algılanamaz, fakat varlıkları, yarattıkları ölçülebilir etkilerle anlaşılır. Bu nedenle bu parçacıklara “sezilgen” parçacıklar denir. (Bence zamanın tarifi ile büyük benzerlik var, zaman bu şekilde açıklanamaz mı?). Bazı koşullar altında kuvvet taşıyıcı tanecikler gerçek tanecikler gibi var olup doğrudan algılanabilirler. O zaman bize ışık veya çekim dalgası gibi görünürler. Örneğin iki elektron arasındaki elektriksel itme hiçbir zaman algılanamayan sezilgen fotonlardan dolayıdır; ama elektronlardan biri diğerinin yanından geçecek olursa ışık dalgası şeklinde algılayacağımız gerçek fotonlar yayınlanabilir. Evrende hüküm süren kuvvetler dört türde toplanır. Çoğu fizikçiler, bu dört kuvveti tek bir kuvvetin değişik görünüşleri olarak açıklayabilecek tek bir kuram bulmayı ümit ederler. Halen, çekim kuvveti dışındaki diğer üç kuvveti birleştirmede oldukça başarılı adımlar atılmıştır. 1. Çekim kuvveti. Çekim kuvveti evrenseldir; her parçacık, kütlesi ve enerjisi oranında ondan etkilenir. Dört kuvvet arasında en zayıf olanıdır. Büyük uzaklıklardan etkili olmasa çekim kuvvetinin farkına varmazdık. Dünya ve Güneş gibi büyük cisimlerin tek tek parçacıkları arasındaki çok zayıf çekim kuvvetleri birbirine eklenerek çok büyük kuvvetler doğurabilir. Çekim kuvveti etkisini anında gösterir, yani etkisini gösterme hızı ışık hızından fazladır. Diğer üç kuvvet ya kısa erimlidir ya da bazen çekici bazen itici oldukları için birbirlerinin etkisini yok ederler. İki parçacık arasındaki çekim kuvveti graviton denilen 2-dönmeli parçacık tarafından taşınır. Gravitonun kütlesi olmadığı için taşıdığı kuvvet uzun erimlidir. Gravitonlar gerçek olmamalarına karşın, GüneşDünya örneğinde olduğu gibi ölçülebilir etki yaratırlar. Gerçek gravitonlar çekim alanlarını doğururlar, fakat bu çekim çok zayıf olduğu için henüz algılanamamıştır. Atomlarla, ya da temel parçacıklarla uğraşırken kütlesel çekim kuvveti çoğu kez yok sayılabilir. Ama hem uzun erimli ve hem de her zaman çekici oluşu, etkilerinin birbirine ekleneceği anlamına gelir. Bu yüzden yeterince çok sayıda parçacık için kütlesel çekim kuvveti diğer kuvvetlerden üstün olabilir ve bu nedenle de evrenin evrimini belirler. Bu bağlamda, yıldızların kendi üzerlerine çökmesi, kara delikler çevresindeki yoğun kütlesel çekim alanlarının oluşması, uzayın deformasyonu sayılabilir. Burada hemen küçük bir parantez açmak gerekir. Galaksileri birbirinden uzaklaştıran gizemli kara enerji (kuvvet) bu kuvvetler çerçevesinde yerini nasıl bulacaktır?. 2. Elektromanyetik kuvvet. Elektron ve kuark gibi elektrik yüklü parçacıklarla etkileşen fakat graviton gibi yüksüz parçacıklarla etkileşmeyen elektromanyetik 66 kuvvettir. Etkisi çekim gücünden daha büyüktür. Örneğin iki elektron arasındaki elektromanyetik güç, aralarındaki çekim gücünden 1.000.000x1.000.000 kez daha büyüktür. Ayrıca, elektrik yükü, artı ve eksi ( ne demekse + ve – yük?) olmak üzere iki türlüdür. Kuvvet, aynı yükler arasında itici, farklı yükler arasında çekicidir. Büyük gök cisimlerinin kendi parçacıklarının arasındaki itici ve çekici güçler hemen hemen birbirlerine eşit olduğundan sıfırlanırlar geriye çok küçük bir elektromanyetik kuvvet kalır. Halbuki atom ve moleküllerin küçük dünyasında egemen olan elektromanyetik kuvvettir. Bugün artık geçerli olmayan Bohr modeline göre, çekirdeğin artı, elektronun eksi yükü arasındaki çekim, kütlesel çekimin Dünya’yı Güneş etrafında döndürmesi gibi, elektronların çekirdek etrafında dönmelerine neden olur. Elektromanyetik kuvveti, yüksüz 1-dönmeli sezilgen fotonun değiş-tokuş edilmesi olarak gözümüzde canlandırabiliriz. Ancak, bir elektron, bulunabileceği yörüngelerden birini terk edip çekirdeğe yakın bir yörüngeye geçerse enerji ortaya çıkar ve bir gerçek foton yayınlanır. Veya bir gerçek foton bir atomla çarpışırsa, yakın yörüngedeki bir elektronu daha uzak bir yörüngeye kaydırabilir ve kendisi soğrulur. 3. Zayıf çekirdek kuvveti. Radyoaktiviteyi doğuran ve bütün ½-dönmeli parçacıkları etkileyen, ama foton ve graviton gibi parçacıkları etkilemeyen kuvvettir. Abdus Salam ve Steven Weinberg (1967) bu etkimeyi elektromanyetik kuvvetle birleştiren kuramı geliştirdiklerinde bu kuvvetin ne olduğu daha iyi anlaşıldı. Bu kuram, fotona ek olarak, topluca “kütleli vektör bozonlar” denilen ve zayıf kuvveti taşıyan üç değişik tür daha 1-dönmeli (W+, W-, Zº) parçacık olduğunu önerir, ve kendiliğinden simetri kırılması denilen bir özelliğe sahiptir. 100GeV’un çok üzerindeki enerjilerde bu üç parçacık ve fotonlar aynı şekilde davranırlar. Bizim için söz konusu olan daha düşük enerji düzeylerinde ise birbirlerinden tamamen farklıymış gibi (simetri kırılması) görünürler. W+, W- ve Zº parçacıkları büyük kütleler edindiklerinden taşıdıkları kuvvetlerin erimini düşürürler. 4. Güçlü çekirdek kuvveti. Protonların ve nötronların içindeki kuarkları birbirine bağlayan, proton ve nötronları atom çekirdeğinde beraber tutan kuvvettir. Bu kuvvetin, kuarklarla etkileşen 1-dönmeli gluon denen parçacık tarafından taşındığı sanılıyor. Güçlü çekirdek kuvvetinin “kapanma” denilen garip bir özelliği vardır. Buna göre parçacıklar birbirlerine her zaman renksiz sonuçlanacak birleşimlerle bağlanırlar. Örneğin bir kuark hiçbir zaman tek başına bulunamaz, çünkü tek başına olursa bir rengi (kırmızı, yeşil veya mavi) vardır. Bunun yerine, bir kırmızı kuark, bir yeşil ve bir mavi kuarkla gluonlar dizisiyle bağlanır (kırmızı + yeşil + mavi = beyaz). Böyle bir üçlü, proton veya nötronu oluşturur. Böyle birleşimlerin ortaya çıkardıkları parçacıklara meson (veya piyon) denir. Kuarklar ve karşı-kuarklar birbirlerini yok ederek elektron ve diğer parçacıklara dönüşeceklerinden mesonlar kararsızdır. Kapatma ilkesi 67 benzer şekilde gluonlarında tek başlarına bulunmalarına izin vermez, çünkü onlarında renkleri vardır ve ancak beyaz rengi doğuracak renk topluluğu içinde bulunabilirler. Böyle bir topluluk da kararsızdır. Elektromanyetik kuvvet, zayıf çekirdek kuvveti ve güçlü çekirdek kuvvetini birleştirme çabaları olumlu yoldadır. Lakin bu birliğe çekim kuvvetini dahil ederek Büyük Birleşik Kuramı (BBK) ortaya çıkarmak ciddi bir sorun olarak durmaktadır. Özet olarak BBK şöyle olmalıdır. Belirli bir enerji düzeyinde (ki böyle bir düzeye ulaşacak bir parça hızlandırıcısının yapılması olanaklı görülmüyor) şimdiye kadar sözünü ettiğimiz dört kuvvet eşitlenerek tek bir kuvvete indirgenecektir. Teorik fizikçileri kendi alanlarında rahat bırakarak bizim için anlaşılır konulara dönelim. Daha önce evrende kuarkların karşı-kuarklardan çok fazla sayıda olduğunu belirtmiştik. Bu neden böyledir ya da niçin eşit sayıda değiller?. İyi ki eşit sayıda değiller, yoksa birbirlerini yok ederler, madde yerine ışıma dolu bir evren kalırdı; ne bir yıldız, bir galaksi, bir gezegen ne de biz oluşamazdık. Kuarkların karşı-kuarklardan daha fazla olmasının nedeni fizik yasalarının parçacıklar ve karşı-parçacıklar için aynı olmamasında yatmaktadır. Bu da bizi simetri ve simetri kırılması kavramlarına götürüyor. 1956 yılına kadar fizik yasalarının C.P.T. denilen simetrilerin her birine uyduğu sanılıyordu. Simetri, bir cismin aynadaki görüntüsü ile cisim arasındaki ilişkilerin matematiksel ifadesidir. Bir topaç geometrik ekseni etrafında sağdan sola dönüyorsa, aynadaki görüntüsü soldan sağa döner. Bu tür olayları matematik ile ifade etmek simetridir. Üzerinde hiçbir şekil ve yazı bulunmayan bir sayfanın tüm noktaları birbirinin aynısıdır; yani sayfa noktaların özelliklerine göre simetriktir. Sayfaya herhangi bir şekil çizilirse, şeklin içinde, dışında ve üzerinde bulunmalarına göre noktalar simetrikliklerini kaybeder; birbirlerinden farklı özellikler kazanmış olurlar. Evren yaradılış aşamasında süper simetriktir, ancak Büyük Patlama’dan sonraki olaylar bu simetriyi kırarak günümüzde algıladığımız evrene dönüştürmüştür. Daha ileri gitmeden önce CPT kavramını Klein’in (2002) açıklamalarından yararlanarak özetlemeye çalışalım. CPT, fizikçilerin sıkça kullandıkları soyut bir simetri biçimidir. Benzerlik (P), yük birleşmesi (C) ve zaman terslenmesi (T) kavramlarını kullanır. P işlemcisi, bir deneyin aynadaki görüntüsüne bakmaktır. Parçaların çarpıştığı bir deney olsun. Bu olaya P işlemcisinin uygulanması, deneyin düşünce yoluyla aynada nasıl görüneceğini gerçekleştirmektir. Parçacıkların doğası değişmez, fakat aynada sağ solun yerine geçtiği için parçacıkların konumu değişir. İşlem gerçekleştirildikten sonra yeni “görüntünün” doğada veya laboratuarda gerçekleşip gerçekleşmeyeceğine bakmak gerekir. Yanıt evetse deney P simetrisine uyuyor denir; aksi halde deney P simetrisini bozuyordur. Her 68 parçacık aynı kütleli ve ters yüklü (özellikle elektrik yüklü) parçacıkla beraberdir. C işlemcisi, bir parçacığı karşı-parçacığıyla (veya tersi) değiştirmektir (tabii kağıt üzerinde). Örneğin elektron pozitronla, proton karşıprotonla…Böylece parçacık ile karşı-parçacık arasında yükler terslenmiş olur. Bu işlem yapıldıktan sonra yeni deney gerçekleşebilirse, deney C simetrisine uygundur, gerçekleşmezse C simetrisini ihlal ediyordur. Zamanın terslenmesi işlevi (T), zamanı geri döndürmek yerine, bir filmin tersten oynatılması gibi, hareketi tersine yürütmektir. P,C ve T, tanecik fizikçilerinin kullandığı denklemlerde temel rol oynarlar. Buna CPT değişmezliği denir. CPT, C, P ve T işlemlerinin çarpımını ifade eder. Fiziğin bilinen yasaları CPT ile değişmiyorsa, CPT değişmezliği söz konusudur. CPT değişmezliği, dünyamızda hüküm süren fizik yasalarının, zamanın tersine aktığı aynada görülen karşı-madde dünyasının yasalarıyla aynı olduğunu söyler. Bu ilke nedensellik ilkesine temelden bağlıdır. Ayrıca, parçacıkların kütlelerinin ve yaşam sürelerinin karşı-parçacıklarınınkine eşitliğini öngörür. Çarpışmakta olan parçacıkların enerjileri yükseltilirse sistemin eski simetrileri silinir; daha yüksek simetrili sistemler elde edilir. Diğer bir deyişle, düşük enerjilerdeki karmaşık simetrilerden daha basit simetrilere geçilir (süper simetrik standart model). Bugün doğruluğuna en fazla güvenilen kavram üstün simetridir. Dünya ve evrendeki bilinen her parçacık (elektronlar, kuarklar ve diğerleri) için keşfedilmiş veya keşfedilmemiş bir eş vardır. Üstün simetri doğruysa, uzay ve zaman Einstein’ın bile hayal edemediği özelliklere sahip demektir. LHC, uzayın üçten fazla boyutu olduğunu kanıtlayabilir. Bazı durumlarda enerji ortadan yok olabilecek gibi gözüküyor; çünkü parçacıklar yeterli enerjiye sahipse daha üst boyuttaki bir dünyaya kaçabilir. Protonlar birbirleriyle çarpıştıklarında bazı kalıntılar oluşur ve kalıntılar bildiğimiz üç boyutun dışına, daha üst boyuta (dördüncü boyut örneğin) taşınır. Bu taşınma sırasında taşıdıkları enerji de gözlediğimiz ortamı terk etmiş olur. Bu üst boyuta erişim olanaksızdır. Olay, çarpışma öncesi ve sonrası enerjiyi ölçmekle anlaşılır. Deney sonunda daha az enerji bulunursa bir kısmı üst boyuta kaçmıştır. Klasik fiziğin “enerjinin korunumu yasası” mikro evrende geçerliliğini yitirmiş oluyor. Yolumuzu daha fazla kaybetmeden simetri kavramına geri dönelim. Newton denklemleri, kullanılan koordinat sistemi döndürülse de, ötelense de değişmezler; diğer bir deyişle fizikçilerin lisanında, koordinatların döndürülme, ötelenme koşullarında simetriktirler. Denklemlerin bu koşullar altında değişmezliği (simetrikliği) doğanın böyle bir simetri içerdiğini kanıtlar. Maxwell denklemleri, “Lorentz dönüşümleri” denilen bir başka koordinat dönüşümleri uygulandığında değişmezler, simetriktirler. Lorentz dönüşümleri dört boyutlu Minkowski uzayında ışık hızının, ölçüldüğü koordinat sistemine bağlı olmadığını (mutlak olduğunu) matematiksel olarak ifade eder. 69 Poincaré (1905) simetri dönüşümlerinin bir grup oluşturduğunu (Poincaré grubu) keşfetmiştir. Grup oluşturması demek, dönüşümü gerçekleştiren işlemcilerin (operatörlerin, yani C, P, T) kendine özgü bir cebir (kurallar) oluşturması demektir. Gerçel sayılar nasıl bildiğimiz dört işlemi tanımlıyorsa, simetri dönüşümleri de benzer bir cebir oluşturur. Örneğin yansıma simetrisini ele alalım. Bu, cisim ve aynadaki görüntüsü arasındaki simetri demektir. Bir küre sağdan sola dönüyorsa aynadaki görüntüsünde soldan sağa dönecektir. Aynadaki görüntünün cismin kendisinden tek farkı yatay koordinat ekseninin yönünün tersine çevrilmiş olmasıdır, hem küre hem de görüntüsünün alan formülü veya hacim formülü değişmeyecektir. Bu örnekle elde ettiğimiz grupta sadece birim işlemcisi (U) ve eksenlerin yönlerini ters döndüren yansıtma (parite) işlemcisi (P) vardır; yani iki işlemcili bir gruptur. Dirac benzer şekilde spinler arasında yine iki operatörlü bir simetri grubunun varlığını keşfetmiştir. Kendisinin yorumlayamadığı bu simetrinin aslında elektron ve onun karşıparçacığı pozitrona ait olduğu daha sonra bulunmuştur. Parçacık ve karşıparçacığı birbirine dönüştüren yük yansıma işlemcisi C’dir (charge conjugation). Yük yansıma işlemcisi yansıma işlemcisinin matematiksel yapısı ile özdeştir. Wigner (1932) doğanın zamanı ters döndüren (time reversal simmetry = T) simetriyi içerdiğini ileri sürmüştür. Tüm klasik fiziği ve kuantum fiziğini belirleyen denklemler (Newton, Maxwell ve Schrödinger denklemleri) zamanın ters döndürülmesi işlemi altında değişmezdirler yani simetriktirler. Böylece doğanın içerdiği simetrileri fizik P, C ve T işlemcileri ile ifade etmiştir. Örneğin Dirac denklemlerinde C, P ve T işlemleri ardı ardına uygulandığında denklemler değişmezliklerini korur. Buna CPT değişmezliği (kuramı) denir (Schwinger, 1954). Görüldüğü üzere, Poincaré’nin tanımladığı grup kavramı ve kuralları sonraki fizikçi ve matematikçilerin ufkunu genişletmiştir. Bu Einstein için de geçerlidir; Lorentz dönüşümlerinden yararlanarak özel görelilik denklemlerini geliştirmiştir. Bu nedenle kimileri özel görelilik kuramına, Einstein-PoincaréMinkowski kuramı demeyi yeğlerler. Simetri kavramını az çok toparladık, ama iş burada bitmiyor; bir de simetri kırılması konusu var. Simetri kırılmasını açıklamak için mıknatıslanma olayı klasik örnek haline gelmiştir. Sıcaklık değişimi ile simetrinin kendiliğinden kırıldığını gösterir. Demir mıknatıs çubuğu erime sıcaklığının altında bir sıcaklığa kadar ısıttığımızda çubuk kuzey ve güney kutuplarını kaybeder. Çubuğun içindeki minicik mıknatısların her yönü gösterir şekilde dağılmış olduğunu düşünebiliriz. Boş kağıt sayfadaki noktaların sayfaya kazandırdığı simetri gibi bir simetri söz konusudur. Çubuk Curie sıcaklığı denilen belli bir sıcaklığın altına kadar soğutulduğunda birden manyetikleşmiş hale geçer. Minik mıknatıslar belli bir yöne göre paralelleşmişlerdir, yani manyetik simetri kırılmıştır. Isınan atomların kinetik enerjileri atomların gelişigüzel sıralanmasına neden olur. Soğuduğunda tekrar tek bir yönde dizilirler. 70 Temel parçacıkların kütle kazanma mekanizmalarını simetrinin kendiliğinden kırılması açıklar ve bunun sadece evrenin ilk aşamalarında gerçekleştiği düşünülen olaylar ile sınırlı olmadığını yukarıdaki örnek gösterir. Parçacıklar fiziğinin yüksek enerji deneyleri (Fermi, 1938…) zayıf etkileşimlerde yansıma simetrisinin kırıldığını gösterdi. Radyoaktif bozunmaların yarı ömürleri, aynadaki sayaçta başka laboratuardaki sayaçta başka değerler veriyordu. İnanılması güçtü ama gerçekti. Böylece kimi fiziksel olayların sağ veya sol el koordinat sistemlerine göre farklı sonuçlar verdiği fiziğin anlayış yelpazesine girmiş oluyordu. Simetri kırılmaya başlamıştı. Zayıf nükleer etkileşimler ile elektromanyetik etkileşimlerin kökeninin aynı olduğu simetri ve simetri kırılmalarına dayanılarak açıklandı (Abdus Salam, Glashow, Winberg…). Bu açıklamalar, dört temel kuvvetin belli bir enerji eşiğinin üstünde birleşik süper bir kuvvet olduğunu ileri süren Büyük Birleşik Kurama (Grand Unification) büyük ivme kazandırdı. Daha önce de belirtildiği gibi bu birleştirmeye henüz kütle çekim kuvvetini katmakta önemli sorunlar var. Standart modelin speküle ettiği Higgs parçacığı ilke olarak piyondan farklı değildir. Nasıl önceleri teorik olarak varlığı ileri sürülen piyonun var olduğu deneyle kanıtlandı ise Higgs varlığıda deneysel olarak kanıtlanmalıdır. Olup bitenler simetri etrafında gelişiyor, simetriyi anlamadan doğayı anlamak pek olası gözükmüyor. Hem tanecik mekaniğine, hem de göreliliğe uyan yasaların CPT-bileşik simetrisine uyması gerektiğini belirten matematik bir teorem vardır. Diğer bir deyişle, eğer parçacıklar karşı-parçacıklar ile yer değiştirir, evrenin aynadaki görüntüsü alınır ve zamanın yönüde terslenirse evrenin aynı şekilde davranması gerekir. Buna karşın Cronin ve Fitch (1964), parçacıklar ile karşı-parçacıklar yer değiştirir, daha sonra evrenin aynada görüntüsü alınır fakat zamanın yönü değiştirilmezse evrenin davranış biçiminin aynı olmayacağını gösterdiler. O halde, zamanın yönü değiştirilirse fizik yasaları da değişmelidir, çünkü bu yasalar T-simetrisine uymazlar. Hawking’e göre Büyük Patlama’dan sonraki ilk evren T-simetrisine uymuyordu. Zaman ileri doğru aktıkça evren genişlemektedir, eğer geriye doğru aksaydı büzülecekti. T-simetrisine uymayan kuvvetler olduğu için, evren genişledikçe bu kuvvetlerin, elektronların karşı-kuarklara dönüşmesinden daha çok karşıelektronların kuarklara dönüşmesini gerektirdiği sonucu ortaya çıkar. O zaman, evren genişleyip soğudukça karşı-kuarklardan daha çok kuark olduğu için geriye bir miktar kuark kalacaktır. Bugün gördüğümüz ve bizi de oluşturan madde işte budur. 71 Kuantum teorisinin getirdiği belirsizlik ilkesine geçmeden önce, önümüzdeki yıllarda düşüncelerimizde önemli değişiklikler getirebilecek bir bulguya değinmek istiyorum. Erwin Schrödinger 1926’da dalga mekaniğinin kurucusu oldu, daha sonra (1935-1936) kuantum takıntısı (entanglemant) terimini kullandı. Kuantum takıntısı şu örnekle özetlenebilir. Aynı atomdan çıkan, aynı kutuplanmaya (polarizasyona) sahip iki fotondan birinin polarizasyonu ölçüldüğünde diğeride polarizasyonunu ölçülen polarizasyona uyumlu hale getirir. İşlem, her iki fotonun dalga fonksiyonlarının çökmesiyle gerçekleşir. Başka bir deyişle, kuantum mekaniksel takıntılı taneciklerden birisine yapılan bir etki, öbür tanecik tarafından derhal bilinmektedir. Bu haberleşme anında olmasa bile çok çok hızlı yürür. Parçacıklar arasındaki mesafe ne olursa olsun bu fiziksel etkileşim aynı etkinlikte olur. Kuantum mekaniği hesaplamalarından çıkan bu sonuç Schrödinger’i bile rahatsız etmiş ve takıntı etkisinin, bilinmeyen bir süreçten (process) kaynaklanan ve sadece mikroskopik mesafelerde geçerli bir etki olduğunu ileri sürmüştür. Schrödinger’in yanıldığı görülüyor, bunun için Cenevre Üniversitesi’nde yapılan deneyi açıklamak gerekiyor. Salart ve arkadaşları (2008) şehirdeki bir kaynağı kullanarak foton çiftlerini takıntılı (entangled) haline getirdikten sonra her birini aynı 17.5 km. mesafedeki iki ayrı istasyona (Satigny ve Jussy) fiber optik kablolarla gönderiyor ve aynı enterferometrelerle denetliyor. Bu fotonlar istasyonlara aynı anda ulaşıyorlar; bunlardan birine yapılan bir etki öbür parçacık tarafından derhal biliniyor. Einstein’ın görelilik kuramına göre hiçbir şey ışık hızından daha hızlı gidemez. Kuantum mekaniğine göre ise bazı deneylerde, bir tanecik üzerine yapılan etki aradaki mesafe ne kadar uzak olursa olsun, bir başka taneciğin özelliklerini anında değiştirir. Bu saptama, kuantum kuramına emeği geçmiş bilim adamları tarafından da biliniyordu. Einstein 1947’de Max Born’a yazdığı mektupta kuantum takıntısı etkisini “uzaktan hayali bir etki” olarak nitelemiş ve kuantum mekaniğinin yanlış olduğunu ileri sürmüştür. Cenevre’de Salart ve arkadaşlarının yaptığı deneyler, takıntılı fotonlar arasındaki “haberleşmenin” ani değilse bile ışık hızından en az 10.000 kez hızlı olduğunu gösteriyor. Bu bağlamda, bazı araştırıcıların ışıktan daha hızlı iletişimin mümkün olup olmadığı hakkında deneyler yürüttüklerini belirtelim. Atomun parçalanarak incelenmesi fizikçileri yeni bir ikilemle karşı karşıya bıraktı. Her temel parçacığı “gözlemlemek” ve ölçmek için onu bir başka parçacıkla çarpıştırmak ve sonuçları gözlemek gerekiyordu. Böyle bir yöntemin kaçınılmaz sonucu çarpışma sırasında incelenen parçacığın yörüngesinin, hızının veya şeklinin değişecek olmasıdır. Bu nedenle bu tür deneylerle bir parçacığın ya hızı ya da konumu belirlenebilir; ikisi birden aynı anda belirlenemez. Bir değişkenin tanımlanması zorunlu olarak diğer değişkeni deforme eder; bu da belirsizlik ilkesini oluşturur. Bu güçlük sadece ölçüm tekniklerinin gelişmesiyle 72 aşılamaz. Atom altı parçacıkların “yakalanamaz” davranışları, kuantik evren etüdünde devamlı dikkate alınması gereken temeli oluşturur. 1920’li yıllarda fizikçi Werner Heisenberg belirsizlik ilkesini yayınladı; görüşleri kuantum mekaniğinin temelini oluşturur. Heisenberg’e göre atom altı parçacıkların hareketlerinin sıhhatlı tanımlanması insanı aşan bir konudur. Parçacıkların davranışlarıyla ilgili öngörülerin farklı istatistik olasılıklara bağlanabilmelerine karşın, bir elektronun, bir protonun veya bir kuarkın ne, ne zaman ne yapacağını ne de ne zaman “huyunu” değiştireceğini kesin bir şekilde bilebiliriz. Gerçekte, belirsizlik çok daha derindir. Kuantum yasaları, bir elektronun ya da başka bir parçacığın ilkel halinde belirli (spesifik) bir kimliğe ve programa sahip olmadığını söyler. Bu parçacık, dalgalar fonksiyonu olarak adlandırılan çok geniş bir “olabilirlik” (potansiyalite) içinde bulunur. Bu dalga, fizik deney gibi, koşullara dışarıdan müdahale eden bir olayla çöker. Sadece bu durumda, parçacık, boyut, enerji ve zaman bakımından olasılıkların birinde bulunmaya “karar” kılar. Kuantum fiziğinin diğer ünlü kişiliği Erwin Schrödinger belirsizlik ilkesinin getirdiklerini kabullenmekte çok zorlanmıştır. Bu konudaki şüphelerini de günümüzde “Schrödinger’in kedisi” olarak bilinen bir paradoksla ifade etmiştir. Sanal bir kedi bir kutuya kapatılmıştır. Bu kutuda, radyoaktif bir atomun bozunmaya başlaması veya bozunmadan kalmasına bağlı olarak öldürücü bir zehir akıtan bir mekanizma vardır. Atom bozunursa zehir akacak kedi ölecek; yoksa kedi yaşayacaktır. Deney, kutu kapalıyken gözetim altında değilken başlar. Kuantum belirsizliği, bir atom gözetleme altına alındığı ana kadar tüm olası hallerin karışımını içeren bir durumda bulunduğunu söyler. Bu da, Schrödinger’in sanal kutusu içindeki radyoaktif atomun bir gözlemci deneyin sonucunu gözlemleyinceye kadar aynı anda hem bozunma halinde olduğunu hem de olmadığını varsayar. Diğer bir deyişle, kutu açılıncaya kadar kedi hem diri hem de ölüdür. Bu paradoks birçok bilim insanının kuantum mekaniğini sorgulamasına neden olmuştur. Nedenselliğe katı şekilde inanan Einstein bunların başında gelir. Max Born’a şöyle yazmıştır: “Işınıma uğratılan bir elektronun, hangi yönde ve ne zaman zıplayacağına kendi başına karar vereceğini kabullenemiyorum. Şayet böyle ise fizikçi olmak yerine ayakkabıcı veya hatta bir gazinoda krupiye olmayı tercih ederim”. Niels Bohr’un Einstein’ın bu rahatsızlığını giderecek önerisi yoktu. Kuramı, atom davranışını başarıyla öngörüyordu, gerisini bilinen sözlerle bağlıyordu. “Fiziğin görevi doğanın ne olduğunu bulmak değildir. Doğa hakkında ne söyleyebileceğimizle uğraşır.” Yine de kuramın çetrefilliğini saklamadı: “Başı dönmeksizin kuantum sorunlarını anladığını söyleyen kişi hiçbir şey anlamamıştır”. Mega ve mikro evrenlerde yapılan her yeni keşif, yaradılış sahnesinde kendimize atfettiğimiz merkezi rolden bizi uzaklaştırmaktadır. Kosmosun sonsuzluğunda küçücük bir noktaya tutunmuş önemsiz organizmalarız. 73 Heisenberg’in belirsizlik ilkesi dünyanın temel, kaçınılmaz bir özelliğidir. Dünya’ya bakış açımızı derinden etkiler. Aradan altmış yıldan fazla zaman geçmiş olmasına karşın, hala büyük bir tartışma konusudur. Schrödinger’in sanal deneyi yerine gerçek bir deneyle tanecik mekaniğinin belirsizlik ilkesini vurgulayabiliriz. Işığı açıklayan teorilerin zaman içinde geçirdiği değişiklikler (parçacık-dalga-parçacık) bu belirsizliğe örnek gösterilebilir. Aynı durum elektronlar için de geçerlidir. Elektronlar ilk keşfedildiklerinde tamamen parçacıklar, mermiler gibi davranıyorlardı. Sonraki elektron kırınım (difraksiyon) deneyleri, elektronların dalga gibi davrandıklarını ortaya koydu. Dalga mı? parçacık mı?. Eldeki veriler ikisine de benzediklerine işaret ediyordu. Kargaşa kuantum mekaniği için doğru denklemlerin bulunmasıyla çözüldü. Konu ve deney hakkındaki görüşlerini Feynman (1985) aşağıdaki gibi açıklar.” Elektronların ve ışığın dalga veya parçacık gibi davrandığını söylemek yanıltıcı olur. Onlar kendilerine özgü, benzeri olmayan bir şekilde hareket ederler. Buna kuantum mekaniksel bir davranış biçimi denebilir. Daha önce gördüğümüz hiçbir şeye benzemeyen bir davranış biçimidir. Davranışları acayiptir, algılamak bir hayli hayal gücü gerektirir”. Deney için elektron kaynağı olarak bir flaman, engel olarak üzerinde iki delik bulunan bir tungusten levha, elektron yükünü ölçmek için, deliklerin gerisinde hareketli, yeterince hassas bir detektör ve bir perde yerleştirelim (Şekil III.2.). Kaynak, elektronları tüfekten çıkan mermiler gibi tek tek göndermeye başladığında, iki delikli levhanın arkasında bir yerde bulunan detektörden çıtırtılar alınmaya başlanır. Her bir çıtırtı bir elektronun detektöre girişidir. Duyulan çıtırtı belirli ve sabit bir güçtedir. Kaynak zayıflatılırsa, çıtırtı sesleri Şekil III.2. O: elektron kaynağı, T: iki delikli levha, P: perde, N 12: girişim (interferans) grafiği, N1,N2: her iki delikten geçen elektron sayısı grafikleri, N1+N2: iki delikten geçen elektronların toplamının grafiği. 74 aynı güçte fakat daha seyrek olarak duyulur. Kaynağın şiddeti yükseltilirse çıtırtılar detektör amplifikatörünü tıkayacak ölçüde hızlanır. Kaynağı, detektörün kapasitesini aşan çıtırtıyı almayacak şekilde kısmak gerekir. Daha sonra bir başka yere bir detektör koyup ikisi de aynı zamanda dinlenirse iki detektörden aynı anda çıtırtı gelmez. Yani detektörlere aynı anda elektron gelmiyor; elektronlar deliklerden birinden veya öbüründen tek tek geliyor demektir. Bu aynı zamanda gelen şeyin tanecikler halinde geliyor olması demektir. İki detektörden aynı anda çıtırtı işitilseydi, bir elektronun ikiye bölündükten sonra deliklerden geçtiği düşünülürdü. Şimdi (deliklerden) elektronların gelme olasılığını ölçebiliriz. Yapılacak şey, detektörü farklı noktalarda , diyelim birer saat süreyle tutup her saatin sonunda kaç elektron geldiğini ölçüp ortalamasını almaktır. Elektron yerine mermiler olsaydı şekildeki N1 ve N2 eğrilerinden türeyen N1+N2 grafiğini bulurduk; halbuki N12 grafiği bulunur. N12, iki deliğin açık olduğu zaman bulunan bir grafiktir ve iki dalganın girişimi ile elde edilen bir girişim grafiğidir. Doğa’nın davranışı böyledir; dalgaların girişimi için bulunan eğrinin aynısı. Bu eğri, dalganın enerjisi için elde edilmemiş, taneciklerin gelme olasılığını ifade eden bir eğridir. Feynman bu girişim olayını kontrol etmek gerektiğini belirtip deliklerden birini kapatınca ne olduğunu sorar. Deliklerden birini kapatıp delik 1’den kaç tane elektron geçtiğini, basit N1 eğrisini elde ederek görüyoruz. Diğer deliği kapatıp ölçtüğümüzde de N2 eğrisini elde ediyoruz. Ancak bu ikisi toplandığında N1+N2 eğrisini elde etmiyoruz; girişim işe karışıyor. Gerçekten de bunun matematiği farklıdır. Gelme olasılığı bir genlik karesidir ve bu genliğin karesi de iki şeyin toplamıdır: N12 = (a1+a2)2. Buradaki sorun şudur. Elektron delik 1’den geçtiğinde bir şekilde, delik 2’den geçtiğinde dağıldığı halde, iki delik açık olduğunda neden bu ikisinin toplamı değildir?. Örneğin, detektörü iki delik de açıkken q noktasına koyarsak hiçbir şey gelmiyor, ama bir deliği kapattığımda birçok, diğer deliği kapattığımda da biraz bir şeyler geliyor. İki deliği açık bırakarak iki delikten de gelmelerine olanak sağlandığında gelmiyorlar. Özet olarak, elektronlar tanecikler gibi gelir, ancak, bu taneciklerin gelme olasılıkları dalga şiddetinde olduğu gibi saptanır. İşte bu anlamda elektronlar bazen dalga bazen de tanecik gibi davranırlar. Aynı anda iki farklı şekilde davranırlar. Doğanın bu şekilde davranması gerçeğiyle ilgili bazı incelikli noktalar vardır. Eğer elektronların yalnızca delik 1 ya da delik 2’den geçtikleri doğru değilse, geçici bir süre için ikiye ayrılabilmekte veya buna benzer bir şey yapabilmekte midirler?. Demekki onları gözlemeliyiz. Gözlemek için deliklerin arkasına çok güçlü bir ışık kaynağı konur. Işık elektronlara her çarpmada saçılarak bir parıltı oluşturur. O halde, arkada durup elektronları sayarken, elektronu saymadan önce delik 1 veya delik 2’nin arkasında ani bir ışık parıltısı ya da her ikisinde de aynı anda bir yarı-parıltı olup olmadığına bakılır. Detektörde bir sayı olduğu her anda ya delik 1, ya da delik 2’nin arkasında bir parıltı çakar. Elektronun 1’den veya 2’den geldiğini görüyoruz. Işık açıldığında, yani gözlem yapıldığında N1+N2 75 eğrisi; ışık kapatıldığında N12 eğrisi elde edilir. Öyleyse ışığın (gözlemlemenin) sonucu etkilediği söylenebilir. Çok hassas olan elektronlara ışık yöneltildiğinde bunlar biraz çarpılır ve normalde yapacağından başka davranır. Işığı, ortam çok loş oluncaya kadar zayıflatıp çok hassas detektörler eşliğinde bakalım. Zayıf bir ışığın elektronları N12’den N1+N2’ye dönüştürmesi beklenemez. Öyleyse bir eğri diğer eğriye nasıl dönüşüyor?. Işık, kuşkusuz su dalgasına benzemez. Işık foton denilen bir parçacık özelliği taşır. Işığın şiddetini azalttıkça lambadan çıkan foton sayısı azaltılmış olur. Bir elektronun çarpacağı foton sayısı en az birdir. Eğer çok az foton varsa, elektron bazen fotonun bulunmadığı bir sırada geçmiş olabilir ve görülmez. Işık kuvvetli iken çok küçük bir kısım, ışık çok zayıf olduğunda çoğunluk elektronlar görülemeyecektir. Görülebilenler N1+N2 eğrisine, görülemeyenler N12 eğrisine göre dağılacaktır. Işık zayıflatıldıkça görülenler giderek azalacak, görülemeyenler giderek artacaktır. Gerçek eğri her durumda iki eğrinin bir karışımıdır. Işık azaldıkça eğri giderek N 12’ye daha çok benzeyecektir. Yukarıdaki irdeleme olayın “Schrödinger’ın kedisi” paradoksunun başka şekilde ifadesi olduğunu göstermektedir; yani belirsizlik ilkesi. Bu deneyin açıklamasını fazla karışık bulanlar için, yine Feynman’ın fotonlarla yapılmış çift delik deneyinin daha basit ve zarif başka bir açıklamasını Gedik (2008) den aktarıyorum (Şekil III.3.). Şekil III.3. Fotonların gagla boylarına göre olasılık yapma yöntemi (Feynman, 1985, in Gedik, 2008). S: foton kaynağı, D: detektör, A,B: delikler. A ve B deliklerinin boyutları, S kaynağından 100 foton gönderildiğinde, delikten sadece bir foton geçebilecek kadardır. A deliği kapatıldığında B’den, gönderilen 100 fotondan sadece 1 tanesi geçmektedir. Her iki delik açık olduğunda, normal bir mantığa göre, gönderilen 100 fotondan 2 tanesinin geçerek detektörce kaydedilmesi beklenir. Halbuki, A ve B delikleri arasındaki mesafeye bağlı olarak deliklerden geçen foton sayısı 0 ile 4 arasında değişmektedir. Fotonların aşağıdaki gibi bir olasılık hesabı yaparak davrandıkları ortaya çıkmaktadır. Atom altı parçacıklar sürekli titreşim halinde olan ve bu titreşimleriyle doğa ve dünyayı sürekli algılayıp onlarla etkileşim içinde olan canlı özellikli öğelerdir. 76 Tüm titreşimler Şekil III.3b’de gösterilen sinüs eğrisi şeklinde davranırlar. Yani sıfır değerinde bir başlangıç noktasıyla ölçmeye koyulurlar. Dalga boylarının ¼’ne ulaştıklarında maksimum güçlerini (+1), ½’sine ulaştıklarında yine sıfır değerini, ¾ dalga boyunda minimum (-1) güçlerini, 4/4 dalga boyunda tekrar sıfır başlangıç değerini gösterirler. Detektöre (D) ulaşmak isteyen fotonun iki seçeneği vardır; ya A ya da B deliği. Foton bu iki seçeneği teker teker değerlendirir. Örneğin SAD yolunu dalga boyuna göre hesaplamaya başlar: 1 dalga boyu, 2 dalga boyu,3, 4…Ve D hedefine ulaştığında dalga boyunun hangi değerde olduğuna bakar. Diyelim (+1) değeriyle son buldu. Aynı işlemi SBD yolu için yapar. Diyelimki minimum (-1) değerini buldu. Foton bu iki değeri toplar: +1-1=0. Sıfırın karesini alır yine sıfır; ve foton kararını verir. Bu durumda hedefe varmanın hiçbir yararı yoktur. S’den gönderilen 100 fotondan hiçbiri deliklerden geçmez, detektöre foton ulaşmaz. Başka bir ölçüm sonucu şöyle olsun. SAD yolu sonundaki değer (+1), SBD yolu sonundaki değerde (+1) ise +1+1=2, karesi 4. Bu durumda S’den gönderilen 100 fotondan 4 tanesi deliklerden geçerek detektöre varır. Delikler normelde birer foton geçirecek boyutta olmalarına karşın, 2 fotonun geçebileceği deliklerden 4 foton geçer. Olasılık hesaplı işlemlerin ilginç yönü bu noktadır. Normal değer 1 olarak kabul edildiğinde, hesaplama sonucu 1’den büyük değerlerin kareleri artarken, 1’den küçük değerlerin kareleri gittikçe azalır. Doğadaki tüm olaylar ve işlemler de böyle bir olasılık sonucuna göre yapılmaktadır. Genel olarak, tanecik mekaniği bir gözlem için tek ve kesin bir sonuç öngörmez. Bunun yerine bir takım olası sonuçlar öngörür ve her birinin ne kadar olası olduğunu söyler. Bu kuramın bilime getirdiği belirsizliğe Einstein şiddetle karşı çıkmış, ünlü sözlerinden birini daha haykırmıştır: “Tanrı barbut atmaz”. Ama ne varki doğa böyle davranıyor gibidir. Marki Laplace’ın XIX yüzyıl başında önerdiği deterministik bilim kuramının ölüm çanı çalıyor gözükmektedir. Sanırım ezberimiz iyice bozuldu, güvenimizi biraz olsun tazeleme zamanı geldi. 77 BÖLÜM IV UZAY-ZAMAN veya EVREN Evreni ve zamanla olan ilişkilerini anlamak mümkün müdür?. Zamanın ve evrenin bir başlangıcı var mıdır ?, bir sonu olacak mıdır ?. Bu soruların ve daha pek çoğunun yanıtını verebilmek için uzay-zaman ve evren hakkında neler bildiğimizi toparlamaya çalışmalıyız. Antikite evreni bugünkü evrenden çok daha küçüktü, çünkü Güneş Sistemi’yle sınırlıydı. Bu “küçük” evren bile yapısı açısından tartışmalıydı. Evrenin Güneş merkezli olduğunu Aristarque (M.Ö. 310-230) ileri sürmüş fakat büyük usta Platon’un, dinlerin de yeğlediği Yerküre merkezli görüşü tutulmuştu. Bu evrenin hiyerarşisi, Yerküre merkezli, birbirini örten Ay, Güneş, gezegenler ve sabit yıldızlar küreleri üzerine kurulmuştu; son kürenin ötesi yoktu. Bu görüş Copernic’e (1543) kadar hüküm sürmüştür. Güneş merkezli görüş kendisini yeniden kabul ettirebilmek için bir yüzyıldan fazla mücadele vermiştir. Galileo’nun Kilise ile olan sürtüşmeleri de bu periyot içindedir. Bilimsel kosmoloji de modern bilimin kurucuları Galileo ve Newton’ın çağıyla başlar. XVII yüzyıl Evren’i , Antikite Evreni’ne göre çok genişledi. Sınırı artık sabit yıldızlar küresi değildi ve sadece Güneş Sistemi’ni ilgilendirmiyordu; yıldızlar bizden sabit mesafelerde değildi, tüm uzayın derinliklerindeydi; bir merkez yoktu. Emmanuel Kant gibi bazıları daha XVIII yüzyıl sonunda başka “ada” evrenler olabileceğini öngörseler bile XIX yüzyıl sonlarında astronomların çoğunluğu Galaksimiz’in tüm evreni oluşturduğunu düşünüyordu; onun ötesinde hiçbir şey yoktu; boşluk fakat ne madde ne de yıldız. Ancak XX yüzyıl başlarında kendi galaksimiz ve çevre galaksileri hakkında sağlıklı bilgiler edinmeye başladık. Örneğin Güneş Sistemi’mizin, her biri Güneş gibi milyarlarca yıldız içeren en az bir milyar galaksiden oluşan gözlenebilir evren içinde pek de anlam taşımayan boyutta olduğunu öğrendik. Tabii bilgi bagajımızın artması gözlem teknolojisinin gelişmesiyle paralellik sunar. Başlangıçta sadece görebildiğimiz ışıktan yararlanıyorduk; teleskopların büyütmeleri sınırlıydı. Ama artık sadece elektromanyetik ışımalardan değil, nötrinolar gibi özel kosmik ışımalardan, kuvvetli teleskoplardan, uzay sondalarından yararlanmaktayız. Yirminci yüzyıl yalnız teknolojisiyle değil kuramlarıyla da kosmoloji bilimini alt-üst ederek göreli bir karakter kazanmasını sağlamıştır. Bu yeni bakış açısı da çeşitli evren modellerini beraberinde getirmiştir. Kuantum kuramı da devreye girince evreni oluşturan parçacıkları CERN gibi araştırma merkezlerinde daha iyi tanımaya başladık. Devam eden bu büyüleyici yolculuğu ana kavramlardan itibaren tanımayı deneyelim. 78 Uzayı tanımlamak, anlamak, zamanı tanımlayıp ne olduğunu anlamak kadar zordur. En basit biçimde uzay boşluk mudur ?, sadece bir “hacim” veya bir “kap”mıdır ? maddi bir şey midir ? diye sorulabilir. Beklide bunun hepsidir demek daha doğru olacak. Bir şekli var mıdır ?, varsa nasıldır?. Boyutları nedir?. Fizik, uzayı hep bir kontinium, yani hiçbir zaman bir sınıra ulaşmaksızın istenildiği kadar küçük uzunluklardan oluşmuş, olarak algıladı. Çok küçük, hatta sıfır uzunluklar kabul edilmesi büyük güçlükler doğurur. Bu güçlükleri fizikçiler “yapay” matematik yöntemlerle aşarlar. Diğer bir çalışma şekli, uzayı bir ağ gibi düşünmektir. Matematik güçlükler ortaya çıkmasın diye, bu ağın deliklerinin sayısı sonlu, sıfırdan büyük; deliklerin boyutları minimum bir boyutun altına inmemelidir. Burada da uzayın izotropluğunu (her yönde aynı olmasını) bozan önemli sorunlar vardır. Bu zorluklarda yine matematik “oyunlarla” aşılmaya çalışılır. Bütün bu çabalar, matematik ve fizik açısından uzayın bölünebilirliğinin sınırının Planck değerinin (10-35 metre) altına inemeyeceğini göstermektedir. Bu da, anlamlı olarak tanımlanabilecek en küçük uzay bölgesini temsil eden uzunluğun kuantumu olarak düşünülebilir. Planck uzunluğundan daha küçük bir uzay boyutundan söz etmek bir anlam taşımaz. Görelilik kuramından sonra zaman ve uzaya bakış açımız değişmiştir (değişmelidir). Zaman artık mutlak değildir, her gözlemciye göre değişebilir. Uzaklığı artık zaman ve ışık hızı ile tanımladığımız için zamanın uzaydan tamamen ayrı ve bağımsız olmadığını, fakat onunla birlikte uzay-zaman denilen bir nesneyi oluşturduğunu kabul etmeliyiz. Genel görelilik kuramının getirdiği uzay-zaman kavramı yeniliği yanında diğer yenilik bu uzay-zamanın geometrisinin deforme olabileceği, zamanla değişen bir topolojiye, eğriliğe sahip olabileceğidir. Uzay-zamanın yeni geometrisi, zaman içinde uzayın özelliklerinin her değişimini uzay-zamanın bir eğriliği olarak sunuyor. Bu yeni yaklaşımın getirisi şudur: eskiden zaman içinde bir değişim kabul edilen şey, zaman boyutunu da kapsayan genişletilmiş bir geometri içinde şimdi sadece geometrik bir etki gibi kabul ediliyor. Uzay-zamanın geometrisinden söz etmek, hem uzayın geometrisinden hem de bunun zaman içinde evriminden söz etmek oluyor. Bu çerçeve içinde, ileride ele alacağımız uzayın (evrenin) genişlemesi, uzay-zamanın geometrisinin geometrik bir görüntüsü gibi gözüküyor. Uzay geometrilerinin eğriliğine göre üç ana sınıf uzay modeli söz konusudur. Bunlar eğriliğin negatif, sıfır ve pozitif olduğu modellerdir. Pozitif eğrilikli uzay üç boyutta küreseldir. Sıfır eğrilikli uzay düzdür. Negatif eğrilikli olanlar hiperboliktir. Üç olasılık arasındaki seçim gözlemlere dayandırılmalıdır. Uzayın genişlemesi, evrenin başlangıcında olduğu düşünülen Büyük Patlama modelleri, bu geometrilerin özelliklerine göre çeşitlidir. Bu sonuncular, uzay topolojisine göre de birbirlerinden ayrılırlar. Ayrıca kosmik genişleme yasası, uzay-zaman geometrisinin zamansı kısmını oluşturur. Genişleme, uzay düz olsa bile uzayzamanın düz olamayacağını işaret eder. 79 Yakınımızdaki uzay Eukleides geometrisi ile iyi tanımlanır. Ama çok küçük ölçekli ve çok büyük ölçekli uzay bundan çok farklıdır. Bu ölçeğe bağlı olarak, güncel fizik uzayın şeklini dört ölçekte ele alır. İkinci ve üçüncü ölçek geometrileri oldukça iyi anlaşılabilir. İlk ve son ölçeğinkiler ise spekülasyonlar alanıdır. Luminet (2002) bu dört sınıfı şöyle tanımlamaktadır. 1) Mikroskopik ölçekteki uzay söz konusudur (10-33cm – 10-18cm arası). Çok boyutlu geometri, nonkümülatif geometri ile tanımlanır. Büyük birleştirilmiş teoriler, süper yaylar, kuantik kütle çekim alanları gibi geliştirilmekte olan kuramlar için düşünülebilir. Geliştirilen birçok senaryoda uzay ve zaman üzerine bilinen geometrik kavrayışlar alt-üst olmaktadır. Örneğin süper yaylar teorisi 26’ya kadar varan ek uzaysal boyutlar getirir; nonkümülatif geometri taneli veya flu bir uzay-zaman tanımlar. 2) İkinci sınıf, deneylerin erişebildiği boyuttan (10 -18cm) Yerküre – Güneş mesafesine (1011m) kadar olan, “yerel ölçekli” uzay geometrisi diye bilinen Eukleides geometrisi ile matematik olarak çok iyi tanımlanır. Uzay üç boyutludur, eğriliği yoktur. Özel görelilik söz konusu olduğunda bir zaman boyutu eklenerek Minkowski uzay-zamanı denilen dört boyutlu düz psödoeukleideslik bir geometriye geçilir. 3) Astronomik ölçekli (Güneş Sistemi, yıldızlar, galaksiler, tüm evren) uzay. Genel görelilik ve kozmolojide uygulanan Riemann uzayının diferansiyel geometrisi söz konusudur. Uzayı şekillendiren egemen etkileşim kütle çekimdir. Uzay-zaman eukleideslik değildir. Çok çeşitli modelleri vardır. Örneğin, büyük ölçekteki eğrilik oldukça “tatlı” ve tekdüzedir; yani eğrilik sabittir. Fakat çok masif cisimler yakınında eğrilik bir noktadan diğerine çok kuvvetli şekilde değişebilir. Böyle bir geometri, küresel bir kara delik çevresindeki uzayı modellemeye çalıştığı için Schwarzschild’in adıyla anılır. 4) Topolojik ölçekli uzay, 1025 metreden büyük ölçekteki uzayın global şekli sorununa eğilir. Eğrilikten kaynaklanan geometri sorunları dışında uzayzamanın topolojisiyle ilişkili sorunlarla da ilgilenir. Bu sorunlar, ne genel görelilikte ne de yüksek enerji fiziğinin birleştirici yasalarında öngörülmüştür. Böylece “kosmik topoloji” denilen yeni bir disiplin doğmuştur. Bu uzaylara “burulmuş” uzaylar da denir. Daha öncede gördüğümüz gibi, bir olayın yerel olarak eukleideslik olup olmadığını kontrol etmek için bu uzaydaki bir üçgenin iç açılarının toplamına bakmak gerekir. Şayet toplam 180º ise eukleideslik; bu değerden büyükse hiperbolik; küçükse uzay küreseldir. Bununla beraber eukleideslik bir uzay sanıldığı kadar basit değildir. Çünkü eukleideslik bir yüzey ille de bir düzlem değildir. Bir kağıt ile bir silindir oluşturduğumuzu hatırlayın. Düz kağıtta olduğu gibi bir silindirin yüzeyindeki üçgeninde iç açıları toplamı 180º dir. Diğer bir deyişle silindir, eğriliği sıfır olan eukleideslik bir yüzeydir. 80 Fakat silindirin günümüzdeki uzay içindeki temsili ise bir eğriliğe sahiptir. Bu tipteki bir özellik eğrilikle değil topolojiyle ilişkilidir. Kağıdı kıvırıp yapıştırırken onun yerel şeklini (eğriliğini) değiştirmedik ama global şeklini (topolojisini) kökten değiştirdik. Şimdi silindiri bükerek iki ucunu bir simit gibi birleştirebildiğimizi düşünelim. Böylece bir “torus” elde ederiz. Bu cisim her taraftan kapalı (yüzeyi sonlu), eğriliği olmayan eukleideslik bir yüzeydir. Torus üzerinde yaşayan bir bakteri, torusun üzerinde hareket edip tam turlamadıkça bunun bir yüzeyden farklı olduğunu anlamayacaktır. Topolojik açıdan düzlemsel ve eukleideslik basit uzay “tekbağlantılıdır” (monoconnexe). Silindir, torus, hipertorus “çoklubağlantılıdır”. Teklibağlantılı uzayda herhangi iki nokta tek bir jeodezik (eğri yüzeyde “doğru” karşılığı) ile birleştirilir. Halbuki çoklubağlantılı uzayda sonsuz sayıda jeodezik iki noktayı birleştirebilir. Bu son özellik kosmolojide çoklubağlantılı uzaylara ayrı bir ilginçlik kazandırır. Gerçekten de ışık ışınları uzay-zamanda jeodezikleri takip ederler. Uzaktaki bir yıldıza baktığımızda onu bir tek doğrultuda, belirli bir uzaklıkta gördüğümüzü sanırız. Halbuki uzay çoklubağlantılı ise ışık ışınlarının yolları birden çok olabilir ve böylece tek bir yıldızı birçok yıldız gibi görebiliriz (Şekil IV.1.). Demekki uzay çoklubağlantılı ise kendimizi bir optik illüzyon içinde bulabiliriz. Evren daha büyük gözükür, gördüğümüz tüm yıldızları, galaksileri gerçekmiş gibi algılarız. Şekil IV.1. Torus şekilli bir evrende bir galaksiden (siyah) diğer bir galaksiyi (beyaz) gözlemlemek. Işık iki jeodezik yol izleyerek geldiği için gözlemlenen galaksi çift görünür (Luminet, 2002’den). Burulmuş evren modelleri sonlu veya sonsuz topolojik çözümler üretmeye olanak verirler. Burulmuş uzaylar ışıklı kaynakların imaj sayısını arttırarak “topolojik serap” yaratabilirler. Bazı kosmolojik seraplar astronomlar tarafından “kütle çekim serapları” adı altında bilinmektedir. Kütle çekim serapları, bir cisme bakış çizgisi üzerinde bulunan masif bir cismin uzayın eğriliğini arttırmasıyla mercek rolü oynayarak ışınları çoğaltmasından kaynaklanır. Buna karşın topolojik serap olayında başka bir cismin etkisi olmaksızın uzay mercek rolü oynar. Bu açıklamaları öğrendikten sonra, birçok kişi tarafından görüldüğü savunulan UFO’ların bu tür oyunlar olup olmadığı soruları insanın aklına 81 geliyor. Evrenin topolojisi geliştirilen iki istatistik analiz yöntemi ile anlaşılmaya çalışılır. Birinci yöntem kosmik kristallografidir; uzak cisimlerin dağılımındaki bazı tekrarlanmaları belirlemeye çalışır. İkinci yöntem fosil ışımanın ısısının dalgalanmalarının dağılımını inceler. Neden Genel Görelilik Kuramına Gereksinim Var? Einstein’ın genel görelilik kuramına uzun zaman güzel bir entelektüel yapıt gibi bakıldı. Çünkü o zamanların gerçeği ile ilişkili görülmüyordu ve yeterli deneylerle sınanmıyordu. Bugün ise tam tersidir ve pek çok kosmolojik veri ancak bu kuramın çerçevesinde anlaşılabilir ve açıklanabilir hale gelmiştir. Ayrıca bu teori, pek çok bilimsel ve pratik uygulamaları olan en ileri teknolojilerin vazgeçilemez temeli konumundadır. Bir örnek olarak GPS (global Positioning System) sistemini verebiliriz. Bu aygıt yardımıyla herhangi bir zamanda ve yerde (Dünya’da veya uzayda) bulunan bir gözlemci uzay-zaman içinde konumunu hassasiyetle belirleyebilir. Dünya kütlesi tarafından uzayzamanın uğradığı deformasyon GPS programlarında çok önemli rol oynar. Bu kuram, zamanın akış hızının, atomik saatler taşıyan uyduların yüksekliğinde ve yeryüzeyinde farklı olacağını öngörür. Bu fark çok küçük olsa da dikkate alınmazsa, zamanla gitgide artarak kabul edilemez değerlere, hatalara ulaşır. Genel görelilik kuramı uzay-zamanla ilgili birçok önemli değişiklik getirmiştir. Bunları Damour’un (2002) konferansından yararlanarak özetlemeye çalışalım. Teori, uzay-zamanın krono-geometrisini katı değil “elastik” bir yapı gibi düşünülmesini söyler. Bu yapı, kütle-enerji etkisiyle yaratılır ve /veya deformasyona uğrar. Uzay-zamanın krono-geometrik elastikliğinin en basit örneği, zamanın akış hızının bir kütle etkisiyle değişmesidir. İkiz iki kardeşin birisi ovada diğeri yüksek bir dağda uzun süre yaşarsa, dağda yaşayan ovada yaşayana göre daha ihtiyardır (daha uzun zaman yaşamıştır). Diğer bir deyişle zaman, kütle-enerjiye daha yakın bir yerde daha yavaş geçiyor gibidir. Einstein kuramının uzay-zamanın elastik karakterini sergileyen öngörülerinden diğeri, krono-geometrinin “deformasyon dalgalarının” varlığıdır. C = k.ρ (C = eğrilik, ρ= kütle-enerji hacim yoğunluğu) temel denkleminden itibaren ρ’nun dağılımının yerel bir değişiminin sadece bu noktadaki eğriliği değil, uzayzamanda diğer yerlerde de eğriliği etkileyebileceği gösterilebilir. Diğer bir deyişle, kütle-enerji dağılımındaki yerel bir değişiklik, “uzay-zaman deformasyon dalgası” yaratır ve bu dalga uzay-zamanda yayılır. Bu nedenle uzay-zamanı, yerel deformasyonu dalgalar halinde uzaklara kadar ileten “elastik” bir yapı düşlemek mümkündür. Bu dalgaların ışık hızıyla yayıldıkları matematiksel olarak gösterilebilir. Uzay-zaman alanı ile kütle çekim alanı arasındaki benzerlik nedeniyle bu dalgalara “kütle çekim dalgaları” adı da 82 verilmektedir. Bu dalgaların şiddeti uzaklığın tersi ile orantılı olarak azalır. Her ne kadar bu tür dalgalar şimdiye kadar kanıtlanmış olmasa da, bu yönde çalışmalar sürmekte ve bu deformasyonların özellikle, birbiri etrafında dönen iki yıldız tarafından üretildikleri düşünülmektedir. Einstein’ın elastik uzay-zamanının dikkat çekici üçüncü öngörüsü sürekli olarak uzay yaratılma olasılığıdır. Bu, “uzayın yayılması” konseptidir. Yerel olarak her an hiçbir şey kıpırdamasa da toplam göreli mesafeler artar. Genişleyen bir uzayzamanda, zamanın “geçmesi”, yerel göreli ölçülebilir hızlar olmasa da gitgide artan uzay ayrılmaları yaratır. Evrenimizin büyük ölçekte böyle genişleyen bir uzay-zaman olduğu genel görelilik denklemini değiştirerek yorumlayan Rus fizikçi Alexander Friedmann (1922) tarafından keşfedildi. Einstein evrenin durağan olduğunu düşündüğü için denklemlerine “evren kosmolojik sabiti” denilen bir sabit sayı koymuştu. Friedmann bu sabiti devre dışı bırakmıştır. Einstein daha sonra bu hatasını hayatının en büyük hatası olarak kabul etmiştir. Böylesine bir uzay-zamanda ancak başlangıçta tüm uzayın çok sıcak ve çok yoğun bir gaz ile dolu olmasıyla açıklanabilirdi Bu açıklamayı da Gamov 1940 lı yıllarda “sıcak büyük patlama” konseptiyle yaptı. Bu model birçok gözlemle desteklenmiştir. İleride, uzayın genişlemesi ve Büyük Patlama konularında daha fazla ayrıntıyla ele alacağız. Einstein’ın genel görelilik kuramının dikkat çekici öngörülerinden dördüncüsü elastik uzay-zamanda “kara deliklerin “ olabilirliğidir. Zaten bu görüş 1930 lu yılların sonlarında Oppenheimer tarafından kosmolojiye yerleştirilmiştir. İçi, soğuk maddenin tozu ile homojen bir şekilde dolu bir küre olsun. Newton teorisine göre, bu toz küresi kendi çekim kuvveti altında kendi üzerine çökerek uzayda sonsuz yoğunluklu bir nokta haline gelir. Halbuki Einstein teorisinde tamamen farklı bir olay gelişir. Çökerken, yani yoğunlaşırken, toz küresi, C=kρ denklemi gereği, yerel olarak ve artan bir şekilde uzay-zamanın kronogeometrik yapısını deforme eder. Bu deformasyon uzay-zaman içinde evrilerek büyür; kürenin çevresinde ve onun geleceğindeki uzay-zamanda, PoincaréMinkowski geometrisinden çok farklı bir bölge oluşturur. Bu bölgede ışık ışınları hala ışık hızıyla hareket etmekte, fakat uzay-zamanın deforme olmuş bu bölgesinden kurtulamamaktadır. Yüzeyinden ışığın kaçamadığı, yerinde saydığı bu küreye “kara delik” adı verilmiştir. Bu cisimlerin varlığı ile ilgili kesin gözlemsel kanıtlar halen bulunmamaktadır. Fakat pek çok dolaylı işaretler evrende birçok kara deliğin varlığını düşündürmektedir. Her halde en iyi kanıt, iki yıldızın bir kara delik oluşturmak üzere birleşmesi sırasında oluşan uzayzamanın deformasyon dalgalarının kaydedilmesiyle oluşacaktır. Kara delikler konusunu, bu konuyu uzun zamandır inceleyen Hawking’in görüşleri ışığında daha ayrıntılı ele alacağız. 83 Genel görelilik “sezgisel” olarak bir şey daha öngörür. Uzay sadece elastik değil, aynı zamanda “akıcıdır”. Newton’ın kuramında “katı” olan uzay, Einstein’ın teorisinde hem elastik hem akıcıdır. Bunu bir sıvıda döndürülen bir kaşığın sıvıyı peşinde sürüklemesine benzetebiliriz. Dünya, kütle enerjisiyle çevresindeki uzayı deforme etmesinden başka, kendi etrafında dönmesiyle de yakınındaki uzayı döndürür. Genel görelilik yardımıyla gelecekte elde edebileceğimiz bilgiler zengin gözükmektedir. Önce, yukarıda değindiğimiz kütle-çekim dalgalarının ve kara deliklerin varlığının kanıtlanmaları gösterilebilir. Genel görelilik, uzay sondaları aracılığıyla evrenin bilinmeyen “kara maddesinin”, “boşluğun kütle-enerji” sorununun çözümünde rol oynayacaktır. Sanırım artık uzay-zaman kavramına evren niteliğini kazandıran “içeriğine” geçebiliriz. Kosmolojinin son kırk, elli yılda kaydettiği gelişmeler, uzay istasyonlarının sağladığı daha sağlıklı gözlemler, teorilerdeki ve sayısal simülasyonlardaki iyileşmeler sayesinde gerçekleşmiştir. EVREN VE BİLEŞENLERİ Işıma Evren ve içeriği üzerine bilgilerin başlıca kaynağını ışık oluşturur. Işık deyince, yüksek enerjili gamma ve X ışınlarından, düşük enerjili mikro-dalgalar ve radyo dalgalarına kadar yayılan geniş bir elektromanyetik dalgalar yelpazesi akla gelmelidir. Gözle görülebilir ışık bu iki uç arasında küçük bir alanı kaplar. Işığın taşıyıcı vektörü de foton denilen parçacıktır. Daha önce değinildiği gibi foton “istediği” zaman dalga “istediği” zaman da parçacık şeklinde davranabilmektedir. Genelde düşük enerjide, modern bir teleskopa gelen foton sayısı çok yüksektir (saniyede birçok bin) ve olaylar dalga olarak yorumlanır. Yüksek enerjide ise çok daha azdır (saniyede birkaç foton,X-ışınları ile günde birkaç foton, gamma ışınları arası), olaylar foton sözcüğü ile ifade edilir. Işığın iki ana kaynağından biri evreni oluşturan yıldızlar, galaksiler ve galaksi topluluklarının ışımalarının toplamı, diğeri evrenin ilk aşamalarına bağlı fosil ışımadır. Bir milyar ışık yılı uzaklıktaki bir galaksiyi gözlemek, onun bir mikyar yıl önce nasıl olduğunu gözlemektir. On üç milyar yıl ışık yılı mesafesindeki bir galaksiye baktığımızda onun on üç milyar yıl önceki halini görürüz. Diğer taraftan gözlenebilir evrenimizin yaşının (yani oluşumunun) on dört milyar yıl dolayında olduğunu biliyoruz. O halde on üç milyar yıl mesafedeki bir galaksi (veya yıldız) gençlik dönemindedir diyebiliriz. Demek ki, galaksilerin daha genç hallerini bizden en uzakta olanlarda görebiliyoruz. Fakat burada bir fizik yasası işleri karıştırır. Bir cismin görünen ışıltısı bu cismin uzaklığının karesiyle azalır. Örneğin, bir galaksiden on kez uzakta bulunan diğer bir galaksinin ışıltısı 84 öncekinden yüz kez daha zayıftır; yani gözlenmesi çok daha güçtür. Bu nedenle çok büyük teleskoplara gereksinme vardır. Bunların dürbünlerinin çapları 8-10 metre olup daha fazla ışık toplarlar. Bir galaksi milyarlarca yıldız içermesinin yanında gaz ve tozlarla da doludur. Yıldızlar arası bu tozların boyutları birkaç atomdan oluşmuş parçacıklardan mikronluk parçacıklar arasında değişir. Başlıca karbonlu ve silikatlı olan bu parçacıklar yıldızların ışınlarının büyük bir kısmını soğururlar, ısınarak kendileri ışık yayarlar. Bu nedenle evren, yıldızların olmadığı bölgelerinde bile tamamen karanlık değildir. Bu yayılan ışık, kızıl ötesi ışınlardır. Demek ki evreni incelemek için gözle görülür ışığın yanında diğer ışınlardan da yararlanılabilir. Galaksiler görülebilir ve mor ötesi ışıklarla yaydıkları enerjiden üç kez daha fazla enerjiyi kızıl ötesi ışıklarla yaymaktadırlar. Ayrıca şimdiki yaşlarının yarısına sahip olduklarında çok daha fazla kızıl ötesinde enerji yayıyorlardı. Bunun nedeni o devirde daha fazla yıldızın oluşmasından kaynaklanabilir. Galaksiler diğer galaksilerle etkileşim halindedir. Bundan üç milyar yıl önce bugünkünden daha fazla küçük galaksi vardı. Buradan hareketle küçük galaksilerin büyükler tarafından, tıpkı canlılar gibi, “yutulduğu” düşünülebilir. Evrenin genişlemesi ve fosil ışıma olaylarını daha iyi anlayabilmemiz için Doppler etkisini açıklamalıyız. Avusturyalı Doppler 1842 yılında titreşim kaynağı ve gözlemcinin birbirlerine göre hareket etmeleri halinde ses veya elektromanyetik dalgaların frekansının değiştiğini belirledi. Bu olay Dopple etkisi olarak adlandırılır. Doppler etkisi yardımıyla araçların hız ve mesafeleri, yıldızların ve galaksilerin uzaklık ve uzaklaşma hızları hesaplanır. Bu frekans değişikliğini tren yolu kenarında duran bir gözlemcinin yaklaşan lokomotifin düdüğünün sesini tiz (frekansın artması) uzaklaşırken ise daha kalınlaştığını (frekansın azalması) fark etmesiyle vurgulayabiliriz. Olayın basit açıklamasına geçmeden önce frekansın ne olduğunu hatırlayalım. Frekans, bir titreşimin (dalganın) bir saniyedeki sayısıdır. Örneğin gözle görünür ışığın frekansı 400x1012 (kırmızı) ile 700x1012 (mavi) arasında değişir. Frekans değerleri ses için çok daha düşüktür. Titreşim kaynağı ile gözlemci sabit, titreşimin frekansı bir (1) olsun. Gözlemciye her saniye bir dalga ulaşıyor demektir. Frekans değişmediğinden sesin tonalitesi değişmez. Titreşim kaynağı gözlemciye doğru yaklaşsın. İkinci dalga gözlemciye daha yakın, üçüncü dalga daha da yakın mesafeden yola çıktığından, gözlemci bu dalgaları, kaynak hareketsiz olduğu durumdakinden daha kısa süre sonra algılar. Diğer bir deyişle, saniyede algılanan titreşim sayısı (frekans) gerçek frekans değerinden daha yüksektir. Titreşim ses ise ses tizleşmiştir; ışık ise ışığın rengi maviye kaymıştır. Titreşim kaynağı gözlemciden uzaklaştığında, gözlemciye bir saniyede ulaşan titreşim sayısı azalır; ses kalınlaşır; ışık kırmızıya kayar. 85 Fosil ışıma Alexander Friedman’ın öğrencisi George Gamov’un tezine göre ilk evren akkor parlaklığında, çok yoğun ve çok sıcak olmalıydı. Bob Dicke ve Jim Peebles bu savdan hareketle ilk evrenin kızartısını hala görebilmemiz gerektiğini, çünkü bu ışığın evrenin çok uzak köşelerinden bize ancak erişiyor olduğunu düşünüyorlardı. Anca bu ışık evrenin genişlemesi nedeniyle o denli kırmızıya kaymış olmalıydı ki biz onu mikrodalga (frekansı düşük – 1010/s – ışık dalgası; mikrodalga fırınlarında kullanılan) olarak algılamalıydık. En büyük keşifler önceden düşünülmeden gerçekleşmişlerdir. Dicke ve Peebles’in tezinin kanıtlanması da şans eseri, mikrodalga detektörünü deneyen Arno Penzias ve Robert Wilson’a 1965’de nasip oldu. Ne gariptir ki ne Penzias ne de Wilson’un kosmoloji ile ilişkileri pek fazla değildi ve dinamik evren görüşünü kabul etmiyorlardı. Bu iki araştırıcı çok duyarlı antenlerini ayarlamaya çalışırken devamlı ve tekdüze bir artalan gürültüsüne rastladılar. Anteni hangi yöne çevirirlerse çevirsinler bu gürültüde bir değişiklik olmuyordu. İncelemeler ve çalışmalar bu gürültünün evrenin genişleme teorilerinde öngörülen bir ışımadan kaynaklandığı sonucuna götürdü. Einstein’ın bile uzun süre kabul etmekte direndiği dinamik evren düşüncesi artık iyice kanıtlanmıştı. Bu mikrodalga ışıması fosil ışıma olarak adlandırılır. Genişleme teorilerinin her birinde, evrenin atomları tamamen iyonlaştıracak yeterince sıcak aşamalardan geçtiği öngörülür. Bu koşullar altında evren, protonlar, çekirdekler, elektronlar ve fotonlarla doludur. Fotonlarla elektronlar etkileşirler ve büyük mesafelere yayılamazlar. Bu aşamada evren fotonlar için “şeffaf” değildir; çok fazla parçacık vardır. Evren genişlediği için bu “çorba” atomların oluştuğu ısılara kadar soğur. Elektronlar çekirdeklerle etkileşime girerek atomları oluştururlar. Etkileşecek elektron kalmadığından, fotonlar ışık nitelikleriyle hareket etmeye başlarlar; evren onlar için şeffaflaşır. Fotonların bu zamanki enerjileri, evrenin ısısına karşılık gelen “kara maddenin” enerjisidir. Daha sonra, evrenin genişlemesi nedeniyle bu kara maddenin ısısı düşer. Bugün yaklaşık 2,7 Kelvin derecedir (yani -270,3ºC).Bu düşük enerjisi nedeniyle bu ışımayı mikrodalgalar ve radyo dalgaları alanında buluyoruz. Bu ışımada saptanan çok küçük sapmalar ısıdaki çok küçük dalgalanmalara bağlıdır. Fotonların tayfındaki bu dalgalanmalar da, elektronların çekirdeklerle birleşerek atomları oluşturdukları sırada elektronların dağılımının tam tekdüze olmadığını işaret eder. Diğer bir deyişle, evren hemen hemen tekdüzeydi, ama tamamen değil. Elektron dağılımındaki bu düzensizlikler daha sonra galaksilere ve galaksi topluluklarına dönüştüler. Böylece, kosmolojik kara maddenin ısısının dalgalanmalarını ölçmek başlangıçtaki elektron yoğunluğunun (dağılımının) dalgalanmalarını ölçmek anlamındadır. Isı dalgalanmalarının incelenmeleri, daha duyarlı ölçümlere kadar, şimdilik evrenimizin düz tipten olduğunu söylüyor. 86 Çoğunlukla söylendiğinin aksine fosil ışıma Büyük Patlama olayına bağlı değildir. Başlangıç patlamasından daha sonra, 380.000 yıl sonra oluşmuştur. COBE (Cosmic Backround Explorer) uydusunun tasarımcılarından olan astrofizikçi George Smoot 1992’de, uydu verileriyle elde edilen İlkel evrenin “fotoğrafını” büyük heyecanla “Dini inançlı kişiler için Tanrı’nın yüzünü görmek gibi bir şey” diye tanıtmıştı. Daha sonraki kitabında (1994) Smoot, Büyük Patlama öncesinden gelen kosmosun DNA’sının bu “fotoğrafta” yansıtılmış olabileceğinden söz eder. Günümüzde Bogdanov kardeşler (2010) kosmolojideki gelişmeleri ve kendi görüşlerini “Tanrı’nın Yüzü” adlı kitaplarında popülarize etmişlerdir. Bu fosil ışımanın ve imajının ne olduğunu ve ne anlamlar taşıdığını veya taşıyabileceğini gözden geçirelim. Fosil ışımanın ne olduğunu anlamak için kara madde (kara cisim) kavramına geri dönmemiz gerekiyor. Yapılan kütle hesapları, uydu verileri evrenin maddelerinin (yıldızlar, galaksiler…) sadece % 4’ünün bildiğimiz maddeden (atomlardan) yapılı olduğunu işaret eder. Dörtte bir kısım ise atom kökenli olmayan kara cisim; geri kalan hemen hemen ¾’lük kısım ise “kara enerji” olarak kabul edilmektedir. Ne yazık ki hiç kimse bu kara enerjinin ne, ne olduğunu ne de nereden geldiğini bilmemektedir. Sadece kara enerjinin evrenin genişlemesini hızlandırdığı düşünülmektedir. Sıcak bir cisim elektromanyetik enerji yayar, yayılan enerjinin miktarı ve dalga boyu cismin sıcaklığıyla bağıntılıdır. Yüksek sıcaklıklarda titreşimin dalga boyu kısa, frekansı ve enerjisi yüksektir. Diğer bir deyişle, kıpkırmızı olmuş bir demir parçası, akkor olmuş demirden daha soğuktur; görünür ışık yayamayacak kadar soğuk olan demir ise hala düşük frekanslı kızılötesi ışıma yaymaktadır. Ne var ki gözlemlenen ışıma, kuramların (istatiksel mekanik ve elektromanyetizma kuramları) öngördüğünden farklıydı. Öngörülerde bulunabilmek için kuramcılar, sanal ve ideal bir örnek kullandılar. Kusursuz bir ışıma soğurucusu veya yayıcısına “kara cisim” dediler. Ne var ki bu talihsiz bir tanımlamadır, çünkü kara cisim pekala sıcaklıktan kıpkırmızı ya da beyaz olabilir. Yayılan ışımanın tayfında çok kısa dalga boylarında (yüksek frekanslarda) ve çok uzun dalga boylarında (düşük frekanslarda) çok az ışıma vardır. Enerjinin büyük kısmı orta frekanslarda yayılır. Cisim ısındıkça, tayf eğrisinin tepesi kısa dalga boylarına kayar; yani kızılötesinden kızıla, maviye, morötesine; fakat çok kısa dalga boylarında daima bir kesiklik olur. Buradaki sorunu Planck, Boltzman’ın istatiksel mekanik denklemlerinden yararlanarak çözdü ve kara cisim ışımasının denklemini ortaya koydu. Tekrar fosil ışımaya geri dönelim. COBE uydusu Dünya çevresindeki, 900.000 kilometre yükseklikteki yörüngesinden 1989’da gönderdiği sinyallerin NASA tarafından yorumlanması şöyleydi. “Fosil ışımanın tayfı, hemen hemen mükemmel bir kara cisim tayfı” gibidir. Elde edilen fosil ışıma imajı bir ısı 87 haritasından başka bir şey değildir. Bu ısı çok düşük olup, mutlak sıfırın 2,7 Kelvin derecesi üstündedir. Kara cismin diğer anlamı, “ilk ışığın” hemen hemen tamamen termik dengede olduğudur. Tam denge hali, standart modelin öngördüğü gibi tam Büyük Patlamada vardır. Bir (1) Planck zamanı kadar süren ilk ve en önemli denge, Bogdanov kardeşler için Büyük Patlama’dan önce ne olup bittiğinin sırrını içerir. Fosil ışımanın, diğer bir deyişle bebe evrenin “fotoğrafının” gerçekleştirilmesi ve tanıtılmasını ele alalım. 1989’da COBE ile başlayan daha sonra gitgide daha performan WMAP (2001, Wilkison Map) ve Planck (2009) uzay sondalarının görevlerinin başlıcası evrenin en uzak artalanının “fotoğraflanması”dır. Mümkün olan tüm açılarda, bir seneye yakın poz süreleriyle büyük bir sabırla gerçekleştirilen fotoğraflardır. Bu fotoğraflar sayesinde evrenin ilk zamanlarının haritasına sahip oluyoruz (Şekil IV.2.). Penzias ve Wilson bu harita imajını yeryüzündeki mikrodalga antenleriyle gerçekleştirmişlerdi. Şekil IV.2. Planck uzay sondasının fosil ışıma “haritası”. Uyduların, sondaların “fotoğraf makinesi”, kosmik artalanın en küçük ısı farklılıklarını kaydeden mikrodalga radyometreleridir. Elips şeklindeki bu imaj üzerinde görülenler şunlardır. Geniş bir alanı kaplayan koyu mavi renkli bölge; sağa sola dağılmış, renkleri gök maviden mor ve kırmızıya değişen lekeler. Bu renk farklılıkları ilk ışıktaki çok küçük ısı değişikliklerini yansıtırlar. Kırmızı renkli alanlar birazcık daha sıcak, mavi alanlar birazcık daha soğuktur. Astronomlar biraz daha sıcak alanların galaksilerin başlangıçları olabileceğini düşünmektedir. Isı dalgalanmalarının nedeni olarak tam Büyük Patlama sırasındaki “boşluktaki” kütle çekim dalgaları düşünülmüştü; ama ileride göreceğimiz gibi Hawking’in bu konudaki fikri farklıdır. Bu haritanın çok ince incelemeleri, çok küçük ısı farklılıklarının belirlediği “kırışıklıkları, çizgileri” ( Smoot’a göre zamanın kırışıklıkları) ortaya koyar. Bu çiziklerin nereden kaynaklandıkları, bu ilk ışık içinde nasıl ortaya çıktıkları 88 halen gizemini koruyan bir konudur. Farklı renkli lekelerle beraber bu çiziklerin, günümüzdeki evren yapılarının geçmişteki önizleri olduğu düşünülmektedir. COBE’dan sonra fırlatılan çok daha performan ve duyarlı WMAP ve PLANCK ile evren hakkındaki veriler ve bilgiler kesinleşmekte ve ayrıntılanmaktadır. Bunlara birkaç satırbaşını vermekle yetinelim. Evrenin yaşını daha iyi biliyoruz (13.750.000.000 ± 120.000.000 yıl). Fosil ışıma haritası daha ayrıntılı ve net. Evrenin şekline yaklaşım daha iyi : küresel olabilmesi dışlanmadan düz. Büyük Patlama’dan sonra evrenin bir anda gerçekleşen önemli genişlemesinin (enflasyon) izleri bulundu. Sonuç olarak denilebilir ki, son büyük gelişmelere karşın yanıtlanması gereken daha pek çok soru, doğrulanması ya da reddedilmesi gereken pek çok sav bulunmaktadır. Genişleyen Evren ve Büyük Patlama XX yüzyılın başlarına kadar evrenin statik olduğu, hatta galaksimizin tüm evreni oluşturduğu düşünüldüğü gibi ezelden ebede kadar var olacağına inanılıyordu. Einstein bile kendi teorisini yorumlayan Friedmann ve Lemaitre’in evrenin genişlediği sonucunu bir türlü kabul edemiyordu. Edwin Hubble’ın (1924) gözlemleri evrenin Saman Yolu’ndan çok çok ötelere yayıldığını gösterdi. Böylece evren, bugün ne kadar olduğunu bilmediğimiz çok çok büyük boyutlara ulaşmış oldu. Aynı araştırıcı, kendinden önceki araştırıcıların ve kendisinin gözlem ve verilerinden yararlanarak 1929’da, uzak galaksilerin birbirinden uzaklaştığını ve uzaklaşma göreli hızının bu galaksilerin bize olan uzaklıklarıyla orantılı olduğunu gösterdi ve Hubble yasası denilen eşitliği ortaya koydu: v = H x d (v uzak galaksinin kaçış hızı, d galaksinin uzaklığı, H Hubble orantısal değeri olup 1 saniyede ve 1 megapersec’de – 1 megapersec = 3 milyon ışık yılı mesafe- 60 kilometreye eşittir). Hubble, elde ettiği sonuca, daha önce değindiğimiz Doppler etkisi denilen frekans ile hız arasındaki ilişki ile ulaşmıştır. Hubble, galaksilerin uzaklıklarını ve renk tayflarını (yelpazelerini) kaydetti. O zamanlar sanıldığı gibi galaksiler gelişigüzel dolaşıyor olsaydı kırmızıya kaymış tayflar kadar maviye kaymış tayflarda olacaktı. Ama galaksilerin çoğunun ışık tayfı kırmızıya kaymıştı. Hemen hepsi bizden uzaklaşıyordu ve daha da şaşırtıcı olan galaksi ne kadar uzakta ise uzaklaşma hızı da o kadar fazlaydı. Hubble’ın bulgusu, evrenin statik olmayıp genişlemekte olduğunu kanıtlamıştır. Aslında Newton’ın kütle çekim kuramından evrenin genişlemekte olduğu çıkarsanmalıydı, fakat statik evren inancı çok güçlü olduğundan bu konuya kafa yorulmamıştı. Burada hemen bir yıldızın, galaksinin bizden uzaklığının nasıl ölçüldüğüne küçük bir parantez açmamız gerekiyor. Bir yıldızın görünen parlaklığı iki parametreye bağlıdır: yayınladığı ışık miktarı (ışıltı) ve uzaklığı. Parlaklık aynı zamanda uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. Yakın yıldızların görünen parlaklığını ve uzaklığını ölçerek ışıltısını 89 hesaplayabiliriz. Tersinden giderek diğer galaksilerdeki yıldızların ışıltısını biliyorsak, görünen parlaklığını ölçerek uzaklığını çıkarabiliriz. Böylece galaksimizin bir uçtan diğer uca yaklaşık 100.000 ışık yılı uzunluğunda, sarmal, yavaş yavaş dönen bir yıldız kümesi olduğunu biliyoruz. Yıldızları da birbirinden yayınladıkları ışığın rengiyle ayıt ediyoruz. Yıldızların renk tayfında bazı renkler noksandır; böylece o yıldızın atmosferindeki eksik olan elementleri anlayabiliriz. Hubble yasası evrene yaş verilmesini de sağlar. Bu yaşı belirlemede birinci kuşak yıldızlar topluluğunun yaşından ve toryum, uranyum gibi radyoaktif elementlerin bozunmasından da yararlanılır. Her üç yöntemle elde edilen yaşlar bir birlerine yakın değerlerde olup 13,7 milyar yıl dolayındadır. Hubble’ın bulgularından önce evrenin genişlediğini savunan Friedmann’ın modelinde evren şişirilen bir balona benzetilebilir. Balon şiştikçe üzerindeki lekeler (galaksiler, yıldızlar) arasındaki uzaklık da artmaktadır. Bu cisimler uzay içinde hareket etmiyorlar, ama uzayın kendisi genişliyor. Böylece bir akarsuyun ağaç parçalarını taşıması gibi galaksileri sürüklüyor. Nasıl ki ağaç parçaları kendilerini taşıyan suya göre hareketsiz veya başka bir deyişle onunla beraber hareket ediyorsa galaksiler için de durum budur. Uzayın böyle bir akıntısı doğrudan görülmese de genel görelilik böyle bir olayı öngörüyor ve uzayın genişlediğini söylüyor. Ve gözlem sonuçları da bu öngörüyle uyuşuyor. Genişleme modelinde üç olasılık söz konusudur. Galaksiler arası çekim kuvveti genişlemeyi yavaşlatıp sonunda durduracak, sonra da evren büzülecek, küçülecektir. Bu olasılıkta çekim kuvvetli olduğundan uzay bükülerek kendi üzerine kapanmıştır. Böyle bir uzayda aynı yönde gidilse (ışıktan çok daha hızlı) başlangıç noktasına geri dönülür. Evrenin boyutu sonludur ama sınırsızdır. İkinci olasılıkta, genişleme o kadar hızlıdır ki çekim kuvveti onu yavaşlatsa da hiçbir zaman durduramaz, genişleme sonsuza devam eder. Bu uzay bir semer şeklindedir ve sonsuzdur. Üçüncü olasılıkta genişleme hızı çekim kuvvetinden biraz üstündür, genişleme gitgide azalarak devam eder. Uzay düzdür dolayısıyla sonsuzdur. Bu modellerden hangisinin daha gerçekçi olduğunu bilebilmemiz için evrenin şimdiki genişleme hızını ve evrenin yoğunluğunu bilmemiz gerekir. Eğer yoğunluk genişleme hızı ile belirlenen kritik bir değerin altındaysa genişleme sonsuza devam edecek; altındaysa bir zaman sonra evren kendi üzerine çökecektir. Genişleme hızını Doppler etkisiyle kesin hesaplayabiliriz, ama galaksiler arası uzaklıkların ölçümünde bu kesinlik yoktur. Bu yüzden bütün bildiğimiz evrenin bir milyar yılda % 5-10 arasında genişlediğidir. Levha Tektoniği kavramında Dünya’mızında bu sürede aynı miktarda genişlemiş olması (200 milyon yılda % 2) ilginçtir. Evrenin ortalama yoğunluğu hakkındaki belirsizlik daha da büyüktür. Görebildiğimiz bütün yıldızların kütlelerini topladığımızda, öngörülen en düşük genişleme hızını durduracak kütle miktarının % 1’inden azını elde ediyoruz. Bu nedenle doğrudan göremediğimiz 90 fakat varlığını yıldızların yörüngelerini etkilemesinden anladığımız büyük miktarda “kara madde” olmalıdır. Bugünkü veriler evrenin büyük bir olasılıkla sonsuza dek genişleyeceğini işaret ediyor. Bir gün küçülüp çökecek olsa bile, 10 milyar yıldır genişlediğine göre 10 milyar yıldan önce çökmeyecek deyip rahatlayalım. Böyle bir genişlemenin şimdi olagitmesi önceleri daha küçük bir “hacimden” yola çıkılmış olmasını kendiliğinden düşündürür.Evrenin bir başlangıcı olduğunu söyleyen Friedmann’dan cesaret bulan Belçikalı papaz Lemaitre 1931’de “İlkel Atom Hipotezi” adı altında görüşlerini açıklar; evrenin başlangıcını havai fişek patlamasına benzetir. Ne gariptir ki Lemaitre’in görüşü yine papaz olan St. Augustin’in 354 yılında söylediği ile tam bir paralellik içindedir: “Evren zaman içinde doğmamıştır, fakat zamanla beraber doğmuştur”. Yine ne gariptir ki Büyük Patlama (Big Bang) sözcüğünün istemeyerek isim babası İngiliz astronom Fred Hoyle olmuştur. Kendisi bu görüşe karşı olup, bir tartışma sırasında alay etmek amacıyla nedir bu Big Bang ? tümcesini ağzından kaçırmıştır. Gerek kosmik gözlemlerin etkisi gerekse nükleer fiziğin 1940 larda gelişmesi ile Büyük Patlama görüşü gitgide artan taraftar buldu ve modellemeleri yaygınlaştı. Hocası Friedmann’ın genişleme düşüncesine “sıcak” Büyük Patlama ile başlanıldığı görüşünü ekleyen George Gamov doktora öğrencisi Ralph Alpher’e tez konusu olarak elementlerin ilk nükleosentezini (“atom sentezini) incelemesini önermişti. Alpher’in çalışmaları (1948), hidrajen ve helyumun Big Bang’dan önceki ilk beş dakikada oluştuğunu ve daha sonra bir daha gerçekleşmediğini ortaya koydu. Bugün, döteryum, helyum ve lityum gibi hafif elementler dışındakilerin bu aşamada oluşacak yeterli uzun süreye sahip olmadıklarını biliyoruz. Onlar daha sonra yıldızların termonükleer “fırınlarında” üretildiler. İlk ortaya atıldığında büyük bir heyecan yaratan Büyük Patlama teorisi 1950’li yılların başlarında çekiciliğini kaybetmeye başlar. Açık seçik bir kanıt ortaya konulamamış, spekülatif senaryolar üretilmiştir. İkinci Dünya savaşı sonunda siyaseten iki kutuplu Dünya’nın bölünmüşlüğünün bilim dünyasına yansımasını unutmamalıyız. Bir taraftan komünist dünya bilimcilerinin kuramı Katolik Kilisesi’nin yardakçılığıyla suçlaması, diğer taraftan liberal dünyanın, Fred Hoyle, Arthur Eddington gibi nüfuzlu bilim adamlarının bitmek tükenmek bilmez saldırıları bu “unutulmuşluğu” hazırlamıştır. Genişlemeye artık pek kimse inanmamakta, Büyük Patlamaya kanıtsız, uyduruk bir hipotez olarak bakılmaktadır. Bu unutulmuşluk 1960’lı yılların ortasına, Penzias ve Wilson’ın 1965’de evrenin ilk ışığının izlerini buluncaya kadar sürecektir. Maddenin Oluşumu Evren sadece ışıma değildir, evren aynı zamanda maddedir. Yıldızlar, galaksiler uzun zamandan beri biliniyor; fakat hesap tutmuyor. Halen keşfedilmeyen 91 önemli miktarda başka madde de var. Newton yasalarından beri cisimlerin ivmeleri ile kütleleri arasındaki ilişki olduğu biliniyor. Güneş’in kütlesi arttırılabilseydi Dünya onun etrafında daha hızlı dönerdi. Tersine, Dünya-Güneş mesafesi, Dünya’nın onun etrafında dönme hızı bilinirse Güneşin kütlesi hesaplanabilir. Bir galaksiler topluluğu için de aynı şey söz konusudur. Bir topluluk içinde galaksilerin hızı biliniyorsa topluluğun kütlesi hesaplanabilir. Diğer yandan, parlaklıklarından itibaren galaksilerin kütlesi bilinir. Bu iki tahmini karşılaştırmak hiç de zor değildir. Yalnız bir problem ortaya çıkmaktadır. Dinamik yasayla bulunan kütle, parlaklıkla bulunandan 10 kez daha büyüktür. Ayrıca, galaksilerin yıldızları aracılığıyla bulunan kütlelerine göre bu galaksiler çok hızlı dönmektedir. O halde evrenin kütlesinin hemen hemen % 90’ını temsil eden gizli bir kütle (madde) vardır. Yıldızlar, galaksiler parlak, dikkat çekici cisimler olsalar da evrenin çok küçük parçasını temsil ederler. O halde bu gizli madde nedir?. Astrofizikçiler elli senedir araştırıyorlar. Önce yıldızlar arası gaz ve tozlar bulundu; fakat galaksilerin kütlesinin ancak onda biri kadardı. Galaksi topluluklarında galaksiler arası gaz bir ortam düşünüldü. Çok seyrek çok sıcak bir gazın varlığı anlaşıldı, fakat bu da yetersizdi. Jüpiter’in büyüğü gibi ve yoğunluğu düşük yıldızlar araştırıldı; bulundu ama yine yetmiyordu. Halen araştırılıyor. Parçacık fizikçileri işe karıştı, onlarda bilinmeyen parçacıklar araştırıyorlar. Kütle çekimi ve kuantum mekaniğini birleştirmeyi deneyen “süpersimetrik” teoriler yeni tür parçacıklar olabileceğini öngörse de, kendisi hakkında bilgi olmayan parçacıkları aramak pek de kolay değil. Şimdilik araştırmalar sonuçsuz. Bu kara maddenin doğası hala bir gizem. Genişleme nedeniyle kosmik madde gitgide büyüyen hacimlerde yer alır. Yani, fizik yasalarına göre seyrelir ve soğur. Bu seyrelme ve soğumayla beraber yavaş yavaş bir yapılanma gelişir. Geriye, başlangıca gittikçe bunun tersi olmalıdır. Yani evren geçmişte daha sıcak, daha derişik ama daha az yapılanmıştı. Bu yapılanma (atomlar, moleküller, gezegenler, yıldızlar, galaksiler) İlkel evrende yoktu. Big Bang modelleri, fizik yasalarını uygulayarak evrenin evrimini inşa etmeye çalışır. Bu evrimde iki devir ayırt edilir. İlkel evren ilk bir milyon seneye karşılık gelir. Maddenin oluşumu devri ise çok daha uzun, yaklaşık 14 milyar yıl sürmüştür. Bu iki devir arasındaki sınır bir geçişle, tekrar düzenlenme, birleşme denilen önemli bir olayla çizilir. İlkel evren elektromanyetik ışımaya karşı opaktı (geçirimsizdi). Bu devir hakkında doğrudan hiçbir şey gözlemlenemeyecektir. Büyük Patlama modellerinde olduğu gibi fizik yasaları uygulanarak sadece bir şema çizilebilir. Bu devir boyunca önce temel parçacıklar, sonrada bazı hafif atom çekirdekleri üretilmiştir. Tekrar düzenleme devrine geçişte ilk atomlar oluştu. İlkel evren, enerjisi maddenin enerjisinden çok yüksek olan 92 elektromanyetik ışıma “hamamı” idi. Bugün ise madde enerjisi ışıma enerjisinden 1000 kez daha yüksektir. Atomlar henüz oluşmadıklarından, birkaç atom çekirdeği dışında, ilkel evrende bir yapılanma yoktu. Tekrar düzenlenme evrenin şeffaflaşması ile başlar. Diğer bir deyişle gözlemlerimiz bu devirle başlar. Tekrar düzenlenme ilginç bir olaydır. Çünkü, bugün her yönde etrafımızda izlediğimiz kosmik ışıma bu olayla yayıldı. Kendimizi, radyo dalgalarından oluşmuş, parlak ışıltılı, çok büyük ve tekdüze bir kürenin merkezinde gibi hissediyoruz. Bu yüzeyin ötesi, ışığın sonlu hızı nedeniyle gözlemlenemez, opak evrendir. Bu “öte evren” tanımlaması hem uzaysı hem de zamansı bir anlam taşır. En son gözlemler bu ışımanın şiddetinin tüm yönlerde aynı olduğunu göstermiştir. Bu da bu ışımanın sadece Büyük Patlama modelleri çerçevesinde gerçekleşmiş olabileceğini destekleyen kuvvetli argümanlardan biridir. Bu ışıma çok tekdüze olması dışında çok özel bir enerji dağılımıyla özellik sunar. Bu özel enerji, fizikçilerin yakından tanıdığı, termik dengeyi işaret eden “kara cisim” tayfıdır. Kosmolojik artalan ışıması olarak gözlemlenen bu enerji, evrenin uzak geçmişinde termik denge halinde olduğunu gösterir. Bu durum zaten Big Bang modellerinde öngörülmektedir. Tekrar düzenlenmeden sonra evren madde çağına girer, bugünkü haline gitgide benzemeye başlar. Elektromanyetik etkinliği azalırken madde önem kazanır. Evren “seyrelir”, soğur ve organize olmaya başlar. Yer yer atomlar, moleküller, tozlar oluşur. Bu cisimlerin bir kısmı, her yerde bulunan ve başlıca hidrojen olan gazla birleşerek galaksileri, yıldızları, gezegenleri, galaksi topluluklarını meydana getirir. Evrenin Evrimi Evrendeki değişimlerin, Büyük Patlama anından zaman uzaklıklarına göre sıralandırılmaları adet haline gelmiştir. -Büyük Patlama’dan 1 saniye sonra. Isı yaklaşık 1010 dereceye düşmüş olmalıdır. Evren çoğunlukla foton, elektron ve nötrinolardan ve bunların karşı parçacıklarından; bir miktar proton ve nötrondan oluşur. Evren genişlemeye devam edip sıcaklık düştükçe çarpışmalar azalır ve çarpışmaların neden olduğu elektron/karşı elektron (pozitron) çiftlerinin oluşma hızı birbirlerini yok etme hızının altına düşer. Böylece elektron ve karşı elektronların çoğu birbirini daha çok foton oluşturacak şekilde yok edecek ve geriye az sayıda elektron kalacaktır. Birbirleriyle ve diğer parçacıklarla çok az etkileşimde bulunan nötrino ve karşı nötrinolar ise yok olmayacaklardır. O halde bugün de var olmalıdırlar. Günümüze kadar enerjileri çok azalmış olduğundan onları doğrudan gözlemleyip evrenin çok sıcak aşamasını kanıtlayamıyoruz. Nötrinolar, ileri sürüldüğü gibi az bir kütleye sahip bile olsalar onları dolaylı biçimde ayırt edebilirdik. Nötrinolar, evrenin ileride 93 çöküşüne neden olabilecek kütlesel çekimi olan “kara maddenin” bir biçimi olabilirlerdi. -Büyük Patlama’dan 100 saniye sonra. Sıcaklı en sıcak yıldızların içinin sıcaklığı olan 109 dereceye düşer. Bu sıcaklıkta proton ve nötronlar artık çekirdek kuvvetinden kaçacak enerjiyi yitireceklerinden atomun çekirdeğini oluşturmak üzere birleşmeye başlarlar. Oluşan döteryum çekirdekleri başka proton ve nötronlarla birleşerek lityum, berilyum elementlerini oluştururlar. Sıcak ilk aşamaya ilişkin evren tablosu Gamov, Alpher ve Bethe (1948) tarafından ileri sürüldü. Bu sava göre, çok sıcak aşamanın fotonlar şeklindeki ışıması bugün de var olmalıydı ama sıcaklığı düşmüş olmalıydı (mutlak sıfırdan /-273ºC/ birkaç derece yüksek olarak). Penzias ve Wilson’ın 1965’de buldukları bu ışımaydı. Günümüzde, uyduların ve uzay sondalarının gönderdiği verilerle bu ışımanın Büyük Patlama’dan 380.000 yıl sonra gerçekleştiğini öğrenmiş bulunuyoruz. -Büyük Patlama’dan sonraki birkaç saat içinde. Helyum ve diğer elementlerin oluşumu durur ve bir milyon yıl boyunca evrende genişleme dışında pek bir şey olmaz. Sıcaklık birkaç bin dereceye düşünce elektronlar ve çekirdekler arası elektromanyetik çekim ile atomlar oluşur. -Büyük Patlama’dan 1 milyon yıl sonra. Genişleme ve soğuma sürecek ama ortalamadan biraz daha yoğun bölgelerde çekim kuvvetinin daha fazla olması nedeniyle çökmeler olacaktır. Çöken bölgelerin dışındaki maddelerin kütlesel çekimi onları döndürmeye başlar; çöken bölge küçüldükçe dönme hızlanır. Böylece, kütlesel çekimi dengelemeye yetecek hızla dönen ve disk şeklinde galaksiler doğmuş olur. Zamanın ilerlemesiyle galaksilerdeki hidrojen ve helyum gazları kendi kütlelerinin çekimi altında çökerek küçük bulutlara dönüşecek; bunların büzülmesiyle içlerindeki atomların çarpışması, dolayısıyla gazların sıcaklığı artacak ve çekirdek kaynaşması reaksiyonları başlayacaktır. Böylece helyum, karbon ve oksijen gibi daha ağır elementlere dönüşecektir. Oluşan yıldızın merkezine yakın bölgelerinde çökmelerle nötron yıldızı veya kara delik gibiçok yoğun duruma geçmeler olası görülüyor. Yıldızın dış bölgeleri bazen parlaklığıyla galaksideki diğer yıldızları bastıran korkunç bir süpernova patlaması ile dağılacaktır. Yıldızın ömrünün sonuna doğru oluşan ağır elementlerin bir kısmı galaksideki gaza eklenip bizim Güneş’imizde olduğu gibi bir sonraki kuşak yıldızların hammaddesine katkıda bulunacaktır. Güneş’imiz, eski süpernovaların kalıntılarını içeren, dönen bir gaz bulutundan 5 milyar yıl önce oluşmuş ikinci ya da üçüncü kuşak bir yıldızdır. O buluttaki gazın çoğu ya güneşin oluşumuna gitti ya da uçup uzaklaştı, ağır elementlerin küçük bir miktarı (% 2) bir araya gelerek bugün Güneş’in etrafında dönen, aralarında Dünya’mızında bulunduğu gezegenleri oluşturdu. 94 Kara Delikler Işığın parçacık kuramıyla açıklandığı yıllarda John Michell 1738’de yeterince kütlesi olan bir yıldızın kendisinin kuvvetli kütle çekimiyle kendisinden kaynaklanan ışınları bırakmayacağını, bir şekilde hapsedeceğini ileri sürdü. Işıkları bize ulaşamayacağından böyle yıldızları görmesek de kütlesel çekimlerini algılayabilecektik. Bu nesnelere bugün kara delik diyoruz. Bir kara delik nasıl oluşabilir?. Çoğunlukla hidrojen olan büyük miktardaki gaz, kütle çekim etkisiyle toplanarak büzüşür. Büzüşme nedeniyle sıkışan gaz atomları daha fazla çarpışır ve gaz ısınır. Artan ısı ile hidrojen atomları birleşerek helyum atomlarına dönüşür. Bu nükleer reaksiyonda ortaya çıkan ısı hem yıldıza parlaklık verir hem de gazın basıncını arttırarak çekim kuvvetini dengeler ve gazın büzüşmesi durur. Çekirdek reaksiyonu ile ısının kütlesel çekimi dengelediği kararlı durumda yıldızlar uzun süre kalırlar. Büyük yıldızlar, büyük kütlesel çekim kuvvetini dengelemek için daha büyük miktarda yakıt tüketirler ve yüz milyon yılda yakıtsız kalarak soğumaya, büzülmeye başlarlar. Yıldızın soğumuş haldeki kütlesinin fonksiyonu olarak başına farklı olaylar gelmektedir. Bu farklı olayları tetikleyen kritik kütleye, onu hesaplayanın adı (Chandrasekhar) verilerek Chandrasekhar sınırı denilir. Soğumuş yıldızın kütlesi bu sınırın altında ise yıldız Pauli dışlama ilkesine göre büzülmeyi durdurup yarıçapı birkaç bin kilometre ve yoğunluğu santimetre küp başına onlarca ton olan bir “beyaz cüce” durumunda kalabilir. Bu beyaz cücelerden pek çok gözlemleyebiliyoruz. Aynı koşullarda yıldızın başına başka şeyler de gelebileceğini Landau işaret etti: yıldız güneşinkinden 1-2 kat kütleye sahip olsa da beyaz cüceden daha küçük olacaktı. Böyle bir yıldız, elektronlar arası değil, nötron ve protonlar arasındaki dışlama ilkesi itimi sayesinde ayakta kalabilecekti. Nötron yıldızı olarak adlandırılan bu yıldızların çapı 30 kilometre kadar, yoğunluğu santimetre küp başına on milyonlarca ton olacaktı. Kütlesi Chandrasekhar sınırından fazla olan yıldızların başına gelecekler Openheimer’e göre, daha önce gördüğümüz ışık konileri yardımıyla şöyle özetlenebilir. Yıldızın yüzeyine yakın yerlerde kütlesel çekim alanının daha kuvvetli olması nedeniyle ışık konileri buralarda yıldıza doğru eğilirler. Bu da ışığın yıldızdan kaçmasını zorlaştırır ve uzaktaki bir gözlemciye göre yıldız daha sönük ve kızıla dönüşür.Yıldız belli bir kritik çapın altına düşünce yüzeydeki çekim alanı o kadar şiddetli ve ışık konisi o denli eğilir ki ışık artı kaçamaz (Şekil IV.3.). Bu bölgeye kara delik diyoruz. Kara delikten çıkmayı başaramayan ışık ışınlarının yollarının kesiştiği sınıra ise olay ufku denir. Genel görelilik kuramına göre kara deliğin içinde sosuz yoğunlukta bir tekillik ve uzay-zamanın eğriliği gerekir. Bu Büyük Patlama’ya benzer, ama çöken cisimle beraber zamanın sonu olacaktır. 95 Şekil IV.3. Kara Delik oluşumu (Hawking, 1988’den). Genel görelilik denklemlerinin bazı çözümlerine göre kara deliklerde evrenin başka bölgelerine bağlayan tüneller bulunabilmektedir, fakat bu çözümlerin tümü son derece kararsızdır; yani en küçük bir dış etki ile değişirler. Kütle çekimi çökmesiyle oluştuktan sonra kara delik düzgün bir dönme hareketi kazanır. Büyüklüğü ve şekli çökerek onu oluşturan cismin doğasına değil, yalnızca kütlesi ve dönme hızına bağlıdır. Kara delikler, gözlemlerle doğruluğu verilendirilmeden önce matematiksel modellenmiş ender olaylardan biridir. Şimdiye kadar kesin gözlemleri yapılamayan kara deliklerin varlığına inanan araştırmacıları bu yönde umutlandıran nesneler kuasar (quasi stellar radio source) ve pulsarlardır (atarca). Kuasarlar çok uzakta bulunan, büyük enerji yayan yıldızsılardır. Bu kadar büyük enerjiyi üretebilmesi için bir yıldızın çökmesinin yetersiz olduğu; sarmal galaksinin merkezi kısmının çökmesinin söz konusu olduğu düşünülmektedir. Puslar adı verilen nesneler ise, manyetik alanları ve kendilerini çevreleyen maddeler arasındaki etkileşimden dolayı radyo dalgası darbeleri yayınlayan döner nötron yıldızlarıdır. 30 kilometre kadar olan çapları kara delik çapının yalnızca birkaç katıdır. Bir yıldız büzülerek bu kadar küçülebilmişse başka yıldızlar daha da küçülüp kara deliğe dönüşmüş olabilirler. Işık yaymadıkları için görünmez olan kara deliğin varlığının nasıl farkına varıyoruz?. Yakınlarındaki nesnelere uyguladığı çekim kuvvetiyle. Bazı kara delikler, tek başlarına değillerse ve yeteri miktarda madde “yutuyorlarsa” dolaylı olarak detekte edilebilirler. Örneğin bir yıldız çiftinin kara deliğe dönüşmüş bir yıldızı diğer yıldızın gaz tabakasını emer. Kaybolmadan önce gaz şiddetle ısınır ve yüksek enerjinin karakteristik ışımasını 96 yayar. Astronomik gözlemler, birçok galaksinin merkezinde süper masif kara delikler olduğunu işaret etmektedir. Büyük bir kara delik yakınından geçen bir yıldız yutulmadan önce o kadar kuvvetli emilir ki bir “yufka” gibi yassılaşır. Bir kara delik gökteki her cisim gibi bir eksen etrafında döner ve uzay-zamanı da bu dönüşte sürükler, bir çeşit girdap oluşturur. Kara delik yakınlarında zaman da değişikliklere uğrar. Dışarıda bulunan bir saatle ölçülen “görünür” zaman, deliğe doğru iyice yavaşlar, durur; deliğin içinde ise hızla yok olur. Madde-enerjinin, renk, şekil, bileşim vd…özellikleri kara delik içinde yok olurlar. Sadece kütlesi, açısal momentumu ve elektrik yükü kalır. Birde Hawking’in (1980) tartışmalı mikroskopik kara deliklerinden kısaca söz edelim. Bunlar sadece kütle çekim fiziği ile değil kuatum fiziği ile yönetilirler. Temel parçacık boyutundaki bu deliklerin kütlesi bir dağ kütlesi kadardır ve duraysız oldukları için buharlaşırlar. Tartışılan konulardan biri de kara deliğin dibinin kapalı mı yoksa açık mı olduğudur. Açıksa, bir tünel gibi uzay-zamanın başka yerlerine mi (hatta başka evrene) gitmektedir?. Bu düşünceden esinlenmiş olabilecek Bentov (1977) şöyle bir hipotez ileri sürmüştür. Bir evreni yutan devasa bir kara deliğin diğer ucundan yeni bir evren yaratılması, bunun tespih taneleri gibi süregitmesi. Kara deliğin ucunun uzay-zamanın başka yerlerine açılma olasılığı bilim kurgu niteliğindeki düşüncelere de kapı aralamaktadır: uzay-zamanda kestirmeler, zamanda geriye gitmeler… Yolun Neresindeyiz? Kosmolojide kısa zamanda çok büyük gelişmeler sağlanmış olmasına karşın yanıtını aradığımız o kadar çok soru var ki!. Bu soruların bir kısmına yanıt bulunacak fakat yine de pek çok gizem devam edecek gibi görünüyor. Zamanla evrenin ilişkileri nasıldır?. Büyük Patlama fazı tanımlanabilir mi?. Patlamanın öncesini anlayabilir miyiz?. Evren başlangıçta niçin böylesine sıcaktı?. Evren büyük ölçekte neden bu kadar düzgün?. Hesaplarımız, patlamadan 1 saniye sonraki genişleme hızının 10-12 oranında daha küçük olmuş olması durumunda evrenin bugünkü büyüklüğüne erişmeden çökeceğini gösterdiğine göre evren niçin kritik hıza çok yakın bir hızla genişlemeye başladı?, ve hala kritik hıza yakın bir hızla genişlemekte?. Zamanın ne olduğunu anlayabilecek miyiz?. Zaman Tanrı rolü oynayıp evreni yarattı mı?. Kara madde, kara enerji nedir?. Evrenin yazgısı nedir?. 97 Bu sorulara bulabileceğimiz yanıtları elimizdeki ve geliştireceğimiz kuramların yardımıyla oluşturabiliriz. Bir örnek olarak, elimizdeki kuramlarla Büyük Patlama sorununu irdelemeye çalışalım. Büyük Patlama’nın sıcak ortamda gelişmiş olmasının gerekliliği evreni oluşturan elementlerin oluşmasının yüksek ısıya ihtiyaç duymasından kaynaklanır. Çok yüksek sıcaklıklarda temel parçacıklar çok hızlı hareket ettiklerinden kendilerini birbirlerine bağlayacak elektromanyetik veya çekirdek kuvvetlerinden kurtulacaklar, birleşme gerçekleşmeyecektir. Ama ortam soğudukça hareketleri zayıflayacağından birleşme olanakları artar. Büyük Patlama anında, Planck zamanında, evrenin sıfır büyüklükte (evren çok çok küçük), sonsuz sıcaklıkta ve yoğunlukta olduğu düşünülür. Matematik sonsuz sayıları pek sevmediğinden genel görelilik kuramı artık kendisinin de işlemediği bir nokta olduğunu öngörür. Böyle bir noktaya matematikçiler tekil nokta (ya da tekillik-sigularity- tuhaflık) derler. Bu noktada bizim bilimimiz geçerliliğini yitirir. Bu nedenle Büyük Patlama ve öncesindeki olayları uğraş dışı bırakarak evrenin ve zamanın bu tekillikle başladığını söylemeliyiz. Gerçekten de Big Bang ve öncesini anlamaya çalışmamalı mıyız?. Bu soruya daha sonra dönmek üzere devam edelim. Zaten, genel göreliliğin Büyük Patlama ve öncesinde geçersiz olduğu, bu kuramın evrenin nasıl başladığını çözemeyeceğini Penrose ve Hawking 1970’de kanıtladılar. Büyük Patlama tekilliğinin varlığını kanıtlamaya çalışan ve bunu başaran Hawking, bugün olaya tanecik etkilerini kattığında tekilliğin yok olduğuna insanları inandırmaya çalışmaktadır. Evreni çok çok küçük olduğu (bir atom kadar) ilk zamanlarda öyle bir an vardır ki küçük ölçekteki etkileri de (tanecik mekaniği) işin içine katmak zorunluluğu kendiliğinden ortaya çıktı. Genel görelilik ile kuantum mekaniğini birleştirerek tek bir kuram (çekimin tanecik kuramı) haline getirmek günümüz fiziğinin ana amacıdır. Halbuki güncel fizik bu sorunu çözebilmiş değil. Diğer bir deyişle, evrenin geriye doğru inşasını hipotetik bir sıfır zamanına, Planck eşiği (10-43 saniye) denilen “bilgisizlik sınırının” öncesine taşıyamıyoruz. Kuantum fiziği tüm dinamik büyüklüklerin dalgalanmasını (belirsiz olmasını) gerektirir. Halbuki genel görelilik uzay ve zamanın dinamik büyüklükler olduğunu söyler. İki kuramın birleştirilmesi başarılırsa, uzay ve zamanda, çok küçük olduğu devirde bile evren ölçeğinde dalgalanmalıdır (sabit olmamalıdır), yani belirsizlik ilkesine uymalıdır. Böyle bir çözüm, evrenin tekilsiz, tümüyle kendine yeterli ve sınırsız olduğunu söyleyen olağanüstü sonuçlara götürebilir. Genel göreliliği ve belirsizlik ilkesini bir araya getirmede sorunlar çıkacağı biliniyordu. Bu sorunlar doğrulandığı için “süperçekim” denilen bir çözüm önerildi. Daha bu yeni önerinin getireceği sorunlar tam olarak incelenmeden bu görüş “yay, sicim” kuramları yönünde değişti. Bu sonuncu kuramda, temel nesneler, uzayda bir tek noktayı kaplayan parçacıklar yerine sonsuz incelikte bir yay gibi, uzunluktan başka boyutu olmayan şeylerdir. Bu yaylar, ya uçları olan “açık yaylar” ya da uçlarının birleşmesiyle bir halka gibi kapanan “kapalı yaylar”dır. Böyle bir teori, 98 “kuantik sicimler teorisi” adı altında geliştirilme aşamasındadır. Bu kuram çerçevesinde, uzay, zaman, kuvvet ve madde birleştirilebilmelidir. Kabaca ifade edilirse, kuantik sicimler teorisi fizik gerçekliğin her elemanını, bir yayın , titreşim halinin kuantik şekli olarak tanımlar. Buradaki “yaydan, sicimden”, elastik bir gerilime sahip tek boyutlu bir cisim; gerilim olmadığında boyu sıfır olan bir lastik sicim söz konusudur. Poincaré-Minkowski uzay-zamanında (eğriliği olmayan) bulunan bir sicim “nicelleştirilirse”, sicimin titreme-yayılma şekillerinden biri, genel göreliliğin kütle çekim deformasyon dagasıyla çarpıcı benzerlikler sunar. Bazı durumlar için, kuantik sicimler teorisi genel göreliliğin ana düşüncesinin genelleştirilmesi gibidir. Diğer bir deyişle, önceden kabul edilmiş “katı” (mutlak değişmez) bir yapı yoktur; bunun yerine tüm fizik yapılar “elastiktir” ve “deformasyona uğrayabilir”; yani dinamik bir alandır. Özellikle genel göreliliğin “katı” varsaydığı her şey (fiziğin “etkileşim sabitleri” olarak kabullendiği sayısal değerler), sicimler teorisinde evrenin maddi içeriğinden etkilenen dinamik alanlara dönüşmektedir. Bu kuramın geçerli olabilmesi için getirdiği bir büyük zorluk var. Uzay-zamanın bildiğimiz 4 boyutu değil, 10 veya 26 (henüz kesin bilinmiyor) boyutunun olması. Bu göremediğimiz üst boyutların yıldızlar arası yolculuk yapabilmek için “bilimkurguluk” bir kolaylığı var. Bilimkurguya göre bir üst boyutta kısa bir yol bulunabilir. Örneğin iki boyutlu bir halka üzerinde yaşıyorsak, karşıdaki bir yere gitmek için bu halkanın içinde uzun bir yol dönmemiz gerekir. Bu ortam üç boyutluysa kısa yoldan dümdüz karşıya geçebiliriz. Bu çoklu boyutlar gerçekten varsa biz neden farkına varamıyoruz?, niçin yalnız üç uzay bir zaman boyutunu görüyoruz?. Buna, diğer boyutların çok çok küçük uzay parçası içinde olması neden gösteriliyor. Tıpkı bir portakal yüzeyi gibi, yakından bakınca girintileri görülür ama uzaktan düzdür. Uzay-zamanda böyledir, küçük ölçekte çok boyutlu ve son derece eğri; büyük ölçekte eğriliği ve fazladan boyutları görülemez. Evrenin ilk zamanlarında tüm boyutlar bükülüymüş. O halde neden boyutların bir kısmı bükülü kalmışken diğerleri çözülüp düzelmiş?.Görüldüğü üzere bu kuramlarda sorular ve yanıtlar tükenmiyor. İşte devamı. Üçten fazla uzay boyutunda sorunlar ortaya çıkacaktır. İki cisim arasındaki kütlesel çekim kuvveti üç boyutta olduğundan daha çabuk azalacaktır. Newton yasasına göre üç boyutta iki cisim arasındaki uzaklık iki katına çıktığında çekim kuvveti ¼’e iner. Dört boyutta 1/8’ine, beş boyutta 1/16’sına inecektir. Bu da Dünya gibi gezegenlerin Güneş etrafındaki yörüngelerini kararsız kılar. Aynı şey atomlar için de geçerlidir. O halde, yaşamın, en azından bildiğimiz şekliyle, 3 uzay ve 1 zaman boyutunun bir yumak oluşturmadığı uzay-zaman bölgelerinde var olabileceği insancı ilkeye geri dönmüş oluruz. Bunları düşündükçe, fiziğin peşinde koştuğu Büyük Birleşik Kuram (BBK)’ın bir hayal mi olduğunu sormak durumundayız. Bu bir hayal olsa bile bugün belirsizlik ilkesinin çizdiği sınırlar içinde ileride neler olabileceğini söyleyen yasalarımız var. Bu yasalar Tanrı tarafından konulmuş olsa da, öyle görülüyor ki Tanrı o andan sonra hiç işe karışmadan, evreni kendi yasalarına uygun biçimde genişlemeye bırakmış. Ama başlangıç 99 koşullarını nasıl seçmiş?.Zamanın başlangıcındaki “sınır koşulları” neydi?. Yanıtları Tanrı’ya bırakmadan, diğer bir deyişle işin kolayına kaçmadan evrenimizi tanımlayacak bir ilke bulmaya çalışalım. Hawking’e göre aranılan ilke düzensiz sınır koşullarında olabilir. Bu koşullar evrenin sonsuz büyüklükte ya da sonsuz sayıda evren bulunduğunu varsayıyorlar. Şans eseri düzgün ve düzenli bir evre bölgesinde yaşıyor olabilir miyiz?. Böyle bir soru “insan merkezli” ilkeye götürür. Zeki yaratıkların gelişimi için gereken koşulların ancak uzayda ve zamanda sınırlı, belli bölgelerde sağlanacağını belirtir. Bilim yasaları pek çok temel sayı içerir. Şaşılacak şey, bu sayıların değerlerinin yaşamın gelişimini olanaklı kılmak için çok ince ayar edilmiş gibi olması. Örneğin, elektronun elektrik yükü azıcık değişik olsaydı yıldızlar ya hidrojen ve helyum yakamayacak, ya da patlamayacaktı. Ve evrenin maddeleri oluşmayacaktı. İnsancı ilke, tüm bu engin yapının bizim hatırımız için var olduğunu ileri sürer. İşte buna inanmak, Tanrı’nın işi dışında, açıklamak çok zor. Ayrıca evrenin oluşmasında şişen modeller üzerindeki çalışmalar, evrenin şimdiki durumuna çok sayıda değişik durumlardan varılabileceğini gösterdi. Demek ki evrenin yaşadığımız kısmının ilk durumunun büyük bir dikkatle seçilmiş olmasının gerekmediği anlaşılır. Parçacık mekaniği ile birlikte olayların tam bir doğrulukla bilinemeyeceğini, her zaman bir ölçüde belirsizlik bulunacağını anladık. Bu belirsizlik içindeki gelişigüzellik Tanrı’dan bilinebilir, ancak Tanrı’nın bu biçimde işe karışması tuhaftır ve herhangi amaca yönelik olduğuna dair bir veri yoktur. Gerçekten işe karışma olsaydı, tanım gereği gelişigüzel olmazdı. Öte yandan, çekimin parçacık kuramı yeni bir ufuk açmıştır; uzay-zamanın sınırı olmayabilir ve böylelikle sınırdaki davranışı bilmeye de gerek kalmaz. Bilim yasalarının işlemediği tekillikler ve uzay-zamanın sınır koşullarını saptamak için Tanrı’ya veya bazı yeni yasalara başvurmayı gerektirecek bir kenar olmayacaktır. Denilebilir ki “Evrenin sınır koşulu, sınırı olmamasıdır”. Evren tamamıyla kendine yetecek ve kendi dışındaki hiçbir şeyden etkilenmeyecektir. Ne yaratılacak ne de yok olacaktır. Yalnızca olacaktır der Hawking. Yanıtlamayı sonraya bıraktığımız sorulara dönelim. Evren bir rastlantı sonucu mu ortaya çıkmıştır, yoksa astrofizikçi Hoyle’un söylediği gibi “gizlice” hazırlanmış bir oyun mudur?. Planck duvarına, yani Büyük Patlama’nın gerçekleştiği ana yaklaşmak, “görmek” bir ütopya mıdır?. Big Bang öncesini anlamaya çalışmanın bir anlamı var mıdır?. Elimizde sadece genel görelilik kuramı olsaydı yanıt basitti; hayır yoktur. Zaten bu nedenle 1990’lı yılların başına kadar bu konularla uğraşmanın bir deli saçmalığı olduğu kabul ediliyordu. Fakat artık günümüzde uydular (COBE, 1989) ve uzay sondaları (WMAP, 2001-Wilkinson Microwave Anizotropi Probe, http://map.osfc.nasa.gov/; PLANCK, 2009-http://pubic.Planck.fr/; 100 http://www.esa.int/SPECİALS/Planck/) sayesinde “deneysel” kosmoloji çağına geçtik. Ayrıca bir kuantum kuramımız, gittikçe geliştirilen, şimdilik tamamlanmamış olsa da kısmi kuramlar, CERN gibi Büyük Patlama’yı küçük ölçekte gerçekleştirebileceğimiz laboratuarımız var. Fosil ışıma ısısındaki çalkantıların nedeni sorusu en önemli sorulardan birisidir. Üç Japon kuram fizikçisi 2006 yılında Büyük Patlama öncesinin izlerinin çok küçük anizotropiler şeklinde fosil ışımaya kaydedildiğini; bunların incelenmesinin evrenin Big Bang öncesindeki kuantum durumunun anlaşılmasında yardımcı olacağını ileri sürdüler. Bu çalkantılara bugüne kadar doyurucu bir yanıt bulunamamış olsa da, genel düşünce, ilk boşluğun kütle çekim çalkantısına bağlamak şeklindedir. Büyük Patlama’ya bağlı elementlerin nükleosentezini kanıt gösteren birçok bilim insanı Planck zamanında (Big Bang’dan 10-43 saniye sonra) evrenin termik dengede olduğunu düşünmektedir. Ama Big Bang öncesinin çok çok küçük evreninde uzay ve zaman duraylı değillerdi; bunların mikroskopik çalkantıları doğmakta olan uzay-zamanda kaydedilmiş, Büyük Patlama’dan 10-35 saniye sonra başlayan genişleme ile son derece çekilip yayılarak bugünkü bildiğimiz fosil ışıma fotoğraflarındaki halini almıştır. Diğer bir deyişle, fosil ışıma evrenin oluşumunun bir aynası gibidir denilebilir. Pek farkına varmadan girdiğimiz oldukça spekülatif hipotezler yoluna Bogdanov kardeşlerin (2010) görüşleriyle devam edelim. Kütle çekim dalgaları hakkındaki düşünce şöyledir. Big Bang öncesinde uzunluklar ve zaman sabit değerlerde değillerdi. Belirli bir “uzunluk” bazen daha uzun bazen daha kısa olabiliyordu, bu da “ortamın yamuk yumuk duraysız bir halde” bulunmasına neden oluyordu. Daha önce değindiğimiz, kuvvet taşıyıcı hipotetik graviton adlı parçacıkların oluşturduğu “bulutları” çalkantıya uğratıyor, dalgalandırıyordu. Uzunluk gibi, Büyük Patlama öncesi, zaman da duraysızdır; saniyeler saatler gibi uzayabiliyor veya kısalabiliyor, geçmiş ve gelecek birbirine karışabiliyordu. Büyük Patlama öncesinin bu “dinamik” duraysızlığına karşın, ısının 1019 GeV (jigaelektronvolt) olduğu patlama anında, evrenin bileşenleri, özellikle gravitonlar arasında termik denge olduğu kabul edilir. Şayet evren denge halindeyse, çok özel bir halde olmalıdır. Matematikçiler bu hali, kavramı geliştiren matematikçi fizikçilerin adlarının (Kubo, Martin, Schwinger) baş harflerini vererek KMS hali olarak adlandırmışlardır. Bir kuantik sistem KMS halindeyse bu sistemin termik dengesi evrimine bağlıdır; ve bu sistemi kendisine özgü zamanı varlığını yitirir. Sistemin zamanı, matematikçilerin kullandığı anlamda kompleks (kompleks sayılar) hale dönüşür. Basite indirgenerek söylenecek olursa, KMS rejiminde zaman iyi tanımlanamaz, bozulur, niteliğini kaybeder; yavaşlar veya hızlanır. Bu koşulları evrende bulabilir miyiz?. Evet diye yanıtlıyor Bogdanov’lar; evren 101 Planck ölçeğinde iken (çok, çok küçük iken) kuantik bir sistemdi ve termik denge halindeydi. Dolayısıyla Big Bang’dan önce kosmosun zamansı koordinatı sabitlenmemişti; gerçek ve sanal (sanal sayılarla ölçülen) doğrultular arasında “oynuyordu”, değişiyordu. Zaman “çalkalanıyor” idiyse, bu çalkantılar fosil ışımada izlerini bırakmış olmalıdır. Bogdanov’lara göre bu izler Smoot’un “zamanın kırışıklıkları, çizgileri”dir. Büyük Patlama’dan önce KMS halindeki , da ortamın düzgün olmadığı, engebelerle dolu olduğu demektir. Benzetme yapılacak olursa, çekim kuvvetinin bulunduğu (kırmızı) gerçek bölgeler ve bulunmadığı (mavi) bölgeler vardır. Bu yapıyı, enflasyon (genişleme) ile 380.000 yılına taşıdığımızda elimizdeki fosil ışıma fotoğrafını elde ederiz. Dolayısıyla ilk ışık, zamanın Big Bang’dan önceki titreşiminin izidir. Diğer bir gizemli konu kara enerjidir. Kimileri için kara enerji yeni bir kuvvet, evrenin beşinci kuvvetidir; bu nedenle “quıtessence” olarak adlandırırlar. Kimileri için ise, bir zamanlar Einstein tarafından önerilen ünlü kosmolojik sabit”tir. Kimi diğerleri ise, evrenin yayılmasının nedeni olan “hayalet enerji” olarak görürler. Halen kimsenin ne olduğunu bilmediği bu enerji kabaca evrenin ¾’ünü oluşturuyor ve evrenin gitgide artan genişleme hızının nedeni olarak düşünülüyor. Bu gittikçe artan yayılmanın ilk sonucu, evreni kendi üzerine çökmeyeceği (Big Crunch) dir. Ama hangi sonsuza kadar genişleyecek, o ayrı soru. Bogdanov kardeşler bu gizemli enerjinin kökeni için de zamana çok önemli bir rol biçiyorlar. Yukarıda belirtildiği gibi Big Bang öncesinde zaman “sabitlenmemişti”, gerçek doğrultu ile sanal doğrultu arasında gidip geliyordu. Bu gidip gelme bir “alan” olarak kabul edilebilir. Bu alan, matematikte kompleks sayılar gibi, bir gerçel bir de sanal kısımdan oluşan kompleks bir alandır. KMS halindeki evrende bu kompleks skaler alan zamanın yerine vardı ve zaman ekseninin çalkantılarının nedeniydi. Büyük Patlama ile termik denge kırıldı, evren KMS halinden çıktı ve zaman normalize oldu, çalkalanması durdu; kısaca gerçek zamana dönüştü. Bu dönüşüm şöyle gerçekleşmiş olabilir. Büyük Patlama ile kompleks skaler alan kırılınca “serbestlenen” sanal kısım bildiğimiz zamana, gerçel kısım da değeri bir sabit olan bir parametreye dönüştü. Bu parametre bugün bildiğimiz kosmolojik sabittir. Öyleyse Bogdanov’lara göre, kara enerji, Big Bang’dan önce zamanın skaler alanıydı. Bogdanov kardeşler, can alıcı, “Büyük Patlama nereden kaynaklanıyor?” sorusuna da bir yaklaşım öneriyorlar. Bu öneriyle, kitabın son bölümünde tartışacağımız konulara bir giriş yapmış olabiliriz. Bir “hiçlikten” hayal edilemeyecek miktarda enerji, zaman ve uzay nasıl doğdu?. Weinberg’in dediği gibi Büyük Patlama’dan önce ne uzay, ne zaman ne de madde ardı, bir “hiçlik” söz konusuydu. Niye aniden “hiçbir şeyin” yerine “bir şey” oluştu?. Bu sorulara Bogdanov’ların yaklaşımı şöyle. Büyük Patlama öncesi hiçbir zaman göremeyeceğimiz çok çok küçük bir evren vardı ama bu bir 102 hiçlik değildi, yani evren bir hiçlikten yaratılmadı. Bizim tanıdığımız evren Büyük Patlama’yla ortaya çıktı, ama sıfır zamanında değil, sıfır zamanından 10 43 saniye sonra. Üç dakika sonra evrende zamanı, uzayı, çok fazla enerjiyi buluyoruz. Büyük Patlama’dan önce KMS hali olduğuna göre bu olayın kökenini de burada aramalıyız. KMS halinde zamanın kompleks halde bulunduğuna değinilmişti. O halde Büyük Patlama’nın kökeni zamanın bu üç halinde (kompleks, gerçek, sanal) aranmalıdır. Zamanın birinci şekli bildiğimiz zamandır. Bu zaman türü dünyamızdaki enerji varlığına sıkı sıkıya bağlıdır. Zaman, “şeyleri” kıpırdatır, patlatır, dönüştürür. Zaman yoksa enerji de yoktur. İkinci zaman türü, sanal sayılarla ölçülen sanal zamandır. Her an “akan” gerçek zamandan farklı olarak, sanal zaman “akmaz”, “donmuş” gibidir. Üzerindeki hikayesi “donmuş” bir çeşit film “bobini”dir. Sanal zamanda enerji söz konusu değildir. Enerjinin yerine enformasyon (bilgi) vardır. Bilgi, enerjinin sanal zamanda karşılığıdır. Sanal zaman Büyük Patlama’dan önce, gerçek zaman daha yokken vardı. Big Bang’dan önce enerji de yoktu, sanal enerji, yani bilgi vardı. Bir yığın sayı, bir yığın 0 ve 1, “donmuş” enerji şeklindeydi. Diğer bir deyişle, Büyük Patlama’dan sonra ortaya çıkacak evrenin özelliklerinin kodları söz konusuydu. Sıfır zamanında sanal zaman ve bilgi, Planck ölçeğinde gerçek zaman ve enerji. Peki ikisi arasındaki durum nasıldı?. KMS halinin başlıca sonucu olarak zaman kompleksti, bilgi ve enerji karışıktı. Sanal zamanın gerçek zamana dönüştüğü bu faz sırasında, sıfır zamanında sanal olan enerji (bilgi) Büyük Patlama anında gerçek enerjiye dönüştü. Burada bana bir parantez açmaya izin veriniz. Einstein, enerji, kütlenin (veya tersi) bir şekli demişti. Bogdanov’lar, bilgi, enerjinin (veya tersi) bir şekli diyorlar. Einstein yaşasaydı, zaman ile enerji ve bilgi arasında ünlü denklemine (E=mC²) benzer bir denklem kurar mıydı?. Bilginin nereden kaynaklandığı sorusunu yanıtlayamadıkça Büyük Patlama’nın bilgiden geldiğini söylemek esas sorunun çözümü değildir. O zaman bu mesajı yazan mı var? Sorusunun yanıtı ne olacak?. Veya, kimi kuantum fizikçilerinin düşündükleri gibi Büyük Patlama madde ile karşı maddenin çarpışmasının sonucu ise, Büyük Patlama öncesinin varlığını mı kabul edeceğiz?. Bogdanov kardeşler kitaplarını şöyle sonlandırıyorlar. Evren gitgide karmaşıklıkla hayatı ve bilinci üretmeye doğru evrimleşmiştir. Böyle bir senaryo maddenin içinde yazılı mıdır?. Nasıl ki canlılar bir genetik kod taşıyorlarsa, evrenin kodu da Büyük Patlama öncesi, enerjiye değil bilgiye dayanıyordu. Doğanın yasalarını içeren bu ilk programın gizli emri, fizikçi Paul Davies’in dediği gibi “hayatı, dolayısıyla, zeka, bilgi ve kavramayı yaratınız” şeklindeydi. Yani bir şekilde, “ilahi” bir kodlama söz konusuydu. Bu görüşe Hawking ve Mlodinov yeni kitaplarında (2011)doğrudan karşı çıkarlar. Yazarlara göre bizim gerçeklerimiz ve kuramlarımız elde edilen 103 verilerin evrimiyle değişmektedir. Her şeyi açıklayan tek bir matematik model yerine, birbirini tamamlayan, evrenin her bir bölümünde geçerli çok sayıda hipotezle çalışmak (M-Teori-çoklu teoriler) daha uygundur görüşünü savunurlar. Hawkig ve Mlodinov’un modeli kuantum fiziğine dayanır. M-Teori de kuantum kuramı gibi belirsizlik ilkesini dikkate alır: doğa bir sürecin veya olayın sonucunu “dikte” etmez. Tam tersine birçok seçeneğe belirli olasılıklar çerçevesinde imkan bırakır. Diğer bir deyişle, alternatif ve olası birçok çözümün örtüşmesi söz konusudur. Hawking için İlkel Evren, kaynayan suda oluşan hava kabarcıklarına benzer. Mikroskopik bazı kabarcıklar oluşur oluşmaz yok olurken diğerleri genişlemelerini sürdürürler. Evren doğuşunda, çeşitli evrimleşme ve genişleme olasılıklarına sahipti. Sandığımızın aksine tek bir seçeneği takip etme yerine birçok farklı yolu denedi. Bunların bazıları “hiçlik” içinde kaybolmak üzere tıkanırken diğerleri çeşitli fizik şekillerde devam ettiler. Böyle bakılınca evrenin doğuşu bir kuantum olayı gibidir, kendiliğindendir. Bu başlangıç anından itibaren çok sayıda, her birinin kendine özgü fizik yasaları ve temel değerleri olan evren oluştu; kimisi hemen kendi üzerine çökerek yok oldu, kimileri yollarına devam etti. Ünlü fizikçi çok önemli bir adım daha atarak fosil ışımanın ısı dalgalanmalarını da bu çok evrenli modeliyle bağdaştırmaktadır. İlk anların kuantik dalgalanmaları, fosil ışıma dalgalanmaları haritalarına yansımıştır. Kosmolojik artalanın farklı termik kayıtları İlkel Evren’in “denediği” çeşitli seçeneklerin kalıntıları olup çoklu evrenin imajını temsil ederler. Hawking’in M-Teori’sinin temel bileşenlerinden biri de, dörtten fazla boyut gerektiren sicimler kuramıdır. Boyut sayısı, 10’u uzay biri zaman olmak üzere 11 dir. M-Teori kapsamında zaman kavramına nasıl bakılır?. Büyük Patlama bir tek veya milyonlarca evren yaratmış olsun, ama zaman nasıl başladı?. Hawking için soru, kuantum bakış açısından saçmadır. Çünkü, bu çok çok küçük İlkel Evren’de bizim algıladığımız şekilde zaman yoktu, sadece uzayın dört boyutu vardı. Bu görüşünü şu örnekle açıklar. Evrenin başlangıcının güney kutbuna karşılık geldiğini, enlemlerin de zaman rolü (zamanın ilerlemesi) oynadığını düşünelim. Kuzeye doğru gittikçe bu enlemler giderek büyürler. Evren, güney kutbunda, yerküre üzerindeki herhangi bir noktaya benzeyen bir noktadan başlamış olur. Evrenden önce neyin var olduğu sorusunu sormak, güney kutbunun güneyinde neyin var olduğu saçma sorusunu sormaya dönüşür. Çünkü, güney kutbunun güneyinde hiçbir şey yoktur. Bu imaj aynı zamanda, uzayzamanın sınırının olmadığını; doğa yasalarının güney kutbunda ve her yerde aynı olduğunu söyler. Hawking ve Mlodinov’a göre Büyük Patlama’dan önce zamanın olup olmadığının sorusunun hiçbir anlamı yoktur; çünkü Bir “hiçlikte” hiçbir şey var olamaz. 104 BÖLÜM V KENDİMİZE BAKIŞ Önceki bölümlerde en küçük ölçekten en büyük ölçeğe kadar evrende her şeyin hareket halinde olduğunu gördük. Hareketin de kökünde, ısı, kütle çekim, elektrik, manyetik vd gibi çeşitli şekilleriyle enerji vardır. Kuvvet de dahil doğadaki her şey enerji ile oluşur. Örneğin denizlerdeki suyun veya atmosferin sıcak kısımlarındaki enerjinin daha soğuk kesimlere göçü ile su akımları ve rüzgar ortaya çıkar. Enerji cisimlerin ısı dereceleriyle artar; enerji ışıma (radyasyon), titreşim olarak yayılır. Bu titreşimin frekansı ile taşıdığı enerji arasında doğru orantı vardır. Enerjinin ne olduğunu açıklayıcı fizikte başlıca iki ifade şekli vardır. Birincisi Einstein’ın ünlü denklemine (E = m.C²; E = enerji, m = kütle, C = ışığın boşluktaki hızı) göre enerji kütlenin fonksiyonu, kütlenin bir şeklidir, kütleye bağlanmıştır. İkincisi, kuantum fiziğinin kurucusu Planck’ın denklemine (E = h.v; h = Planck sabiti : 6,6x10-3 jul/saniye, v = frekans) göre ise titreşimin frekansının fonksiyonudur. Planck, enerjinin, kuanta denilen enerji paketçiklerinden (foton) oluştuğunu söyler. Titreşen madde, atom altı parçacıklar, atomlar, moleküllerdir. Bu parçacıklar niye titreşir ? sorusunun yanıtını, bu bölümün ana konusunu gayet iyi açıklayacağı için şöyle verebiliriz: çevresinden bilgi toplamak, çevresine bilgi aktarmak, kısaca çevresiyle iletişim kurmak için. Canlı, cansız tüm varlıklar atomlardan oluşmuştur. Atomların ve parçacıkların özelliklerini ve davranışlarını üçüncü bölümde görmüştük. Bazı noktaları özetlemek, işleyeceğimiz konunun anlaşılmasını kolaylaştıracaktır. - Sürekli titreşen atom altı parçacıklar birleşerek daha az titreşen atomlar, titreşen atomlar birleşerek daha az titreşen molekülleri, moleküller birleşerek daha da az titreşen cisimleri oluştururlar. Diğer bir deyişle, gitgide daha az enerji harcama haline, “rahatlama” haline gitmek genel ilkedir. - Bozon denilen, kuvvet (enerji, bilgi) taşıyıcı parçacıklar (fotonlar, gravitonlar) dışlama ilkesine uymadıklarından aynı anda aynı yerde olabilirler. Böylece enerjileri birbirine eklenerek artan kuvvetler meydana getirebilirler. Atomlar çevreleriyle fotonlar aracılığıyla etkileşim (enerji, bilgi alış-verişi) halindedir. - Atom altı parçacıklar kuantum “takıntılı”dır (entanglemant). Kuantum takıntılı bir parçacığa yapılan bir etki, yine aynı “hastalıktan muzdarip” bir parçacık tarafından anında (ışıktan en az 10.000 kez hızlı) bilinmektedir. Einstein’ın hiçbir şey ışıktan hızlı hareket edemez ilkesiyle 105 çatışsa da, kuantum bilgeliği de denilen bu özellikle evrensel boyutta iletişim ortaya çıkmaktadır. - Parçacıkların davranışlarıyla ilgili öngörüler istatistiki olasılıklara bağlanabilir, fakat bir parçacığın ne zaman ne yapacağını kesin olarak bilemeyiz. Bir parçacık, ilkel halinde belirli (spesifik) bir kimliğe ve programa sahip değildir. Parçacık, dalgalar fonksiyonu olarak adlandırılan çok geniş bir gizli “olabilirlik” içinde bulunur. Bu dalga, fizik deney gibi (gözlemek) koşullara dışarıdan müdahale eden bir olayla çöker. Bu durumda parçacık, boyut, enerji ve zaman açısından olasılıkların birinde bulunmaya “karar kılar”; yani kendisi karar verir. Yukarıdaki açıklamayı daha basit olarak şöyle ifade edebiliriz. Daha önce Feynman’ın deneyinde gösterildiği gibi, atom altı parçacıklar davranışlarını çevreyle olan ilişkilerinin fonksiyonu olarak belirlerler. Gözlemleniyorlarsa parçacık gibi davranarak kendilerinden bekleneni yaparlar; gözlemlenmiyorlarsa dalga boylarıyla çevrelerini ölçüp-biçerek olasılık hesabı yaparlar ve bu hesabın sonucuna göre davranırlar. Bu durum, aşağıda değinilecek olan Theory of İntegrated Levels (Feibleman, 1954)(Tümleşik Düzeyler Kuramı, TDK) ilkeleriyle tam bir uyumluluk içindedir. - Atom altı parçacıklar kendilerine gösterilen hedeflere varacak şekilde davranırlar. Bunu yaparken, enerji bakımından en ekonomik sistemlere gitmeyi seçerler. Diğer bir deyişle, ekonomik olmayan yapıları terk edip ekonomik olanlara göçerler; ekonomik olmayan sistemler dağılır. - Yukarıdaki nedenlerle atom altı parçacıklar 14 milyar yıldan beri “information & self-organisation” (bilgi oluşturma ve örgütlenme) olarak özetlenen doğa yasaları gereği birleşerek daha karmaşık üst sistemlerde “örgütlenmeye”, toplanmaya devam etmektedirler. Amaç, daha rahat (en az enerji harcamalı) bir duruma geçmektir. Bence, buraya hemen, doğa dinamik sisteminde, özellikle canlı varlıklar dünyasında, sürekli değişimdönüşümün gerçekleşmesinde en önemli rolü oynayan zaman faktörünü eklememiz doğru olacaktır. Gedik (2008) tarafından dönüşümün, değişimin, göstergesi olarak oluşan zaman boyunca 3,5 milyar yıl önce tek hücrelilerle başlayan basit yaşam günümüze yaklaştıkça gitgide karmaşık sistemler yaratmıştır. Benmerkezci insanoğlu dizginleyemediği egosunun etkisinde, düşünmenin, zekanın sadece kendisine “verildiğini”, özgü olduğunu sanır. Hayvanlarda zekanın sınırlı, bitkilerde ve diğer varlıklarda ise söz konusu bile olmadığını düşünür. Bunun böyle olmadığı yapılan deneyler ve araştırmalarla anlaşılmaktadır. Bitkiler, yapraklarını yakmak veya koparmak tehdidi altında tepki verirler. Allmann ve Baldwin (2010), nicotiana attenua adlı bitkinin yapraklarını manduca sexta isimli tırtılın yediğini; bu tırtılların düşmanının da geocoris pallidens böceği olduğunu saptamışlardır. Bitki tırtıldan korunmak için bir koku yayar. Tırtılı böceğe “ihbar” edecek bu kokuyu bitki, tırtılın ağzından 106 çıkan salgıyı analiz ederek oluşturur. Tırtıl bitkiyi yemeye başladığında yayılan bu kokuyu seven böcek de tırtılın hakkından gelir. Bu örnek, bitkinin akıllı davrandığının yanı sıra doğadaki bilgi iletişiminin de bir kanıtıdır. İtzhak Bentov (1977) kitabının girişinde şöyle yazar. “…Geçici belirsizliği taşıyabilenler, değişimleri kolaylıkla kabul edebilenler ve çılgın fikirleri ele almaktan korkmayanlara yazıyorum…Bu yüzyılın sonlarında zirvelerini yaşayacak olan geleceğin bilim adamlarının düşünce süreçlerini uyaracağını ve akıllarına birkaç fikir sokacağını umuyorum…”. Bogdanov kardeşlerin kitabını okuduğumda Bentov’un amacına ulaşmakta olduğunu düşünmüştüm. Aşağıda vermeye çalışacağım görüşlerin oluşmasında da aynı etkinin izleri seziliyor. Ancak bunda, kuantum fiziğinin dar kabuğunu kırarak yaygınlaşmasının da önemli rolü olsa gerek. Okur, bu görüşlerin güzel bir sentezini, bol örnekler, açıklamalar ve topluma uygulamalarıyla İsmet Gedik’in “Doğadaki Oluşum Mekanizmasıyla İnsanlığın Sorunlarının Çözüm Yolu (2008)” adlı kitabında bulabilir. Ortaklık sistemi Doğadaki cansız ve canlı tüm varlıklar yüz dolayındaki elementin atomlarından oluşmuştur. Bu bölümde konumuz olan canlı varlıkların, özellikle insanın, ana yapısına çok daha sınırlı türde atom girer (karbon C, hidrojen H, azot N, oksijen O, fosfor P, kükürt S). Atomlar ve alt parçacıkları için yukarıda özetlediğimiz özellikler insan bedeni için de geçerlidir. Bu özelliklerin bedenimizin en temel birimleri olan hücrelere de yansıması doğaldır. Patel (2008) şöyle yazmıştır, “Tüm varlıklar atomlardan oluşurlar…Bu atomlar tüm biyokimyasal olaylarda farklı şekilde yeniden dizilirler, düzenlenirler. Bizleri oluşturan atomlar bir zamanlar Buddha’ya, Cengiz Han’a veya İsaac Newton’a aittiler. Görüleceği üzere, zamanla değişen şey, bu atomların dizilim şekilleridir ve bu dizilim şekilleri farklı bilgiler oluştururlar…”. İnsanın aklına, “reenkarnasyonun” açıklaması bu mu ? diye soru takılıyor. Evrenimizdeki tüm varlıklar bileşenlerinden meydana gelmişlerdir. Bileşenler arası ilişkiler ve gelişmeler TDK kuramının ilkelerine uyumludur. Alt-sistem (alt-düzey, hücre) – üst-sistem (üst-düzey, beden) ilişkileri olarak bilinen bu ilkelerin başlıcaları şunlardır. - Her düzey altıdaki düzeyinkine (düzeylerinkine) ek yeni bir özellik taşır. - Üst-düzeylere doğru karmaşıklık derecesi artar. - Herhangi bir düzeyde ortaya çıkan bozukluk, ilişkili tüm diğer düzeyleri de etkiler. - Her sistemde, üst-düzey alt-düzeye bağımlıdır; üst-düzey alt-düzeye hedef gösterir. - Bu hedef doğrultusunda herhangi bir düzey oluşturma kararı altdüzeydedir. 107 TDK’nın işleyişini şu öyküyle açıklayabiliriz. Doğumundan sonra buzağıyı çok seven köylü kadının onu her gün bir süre kucağında taşıdığını, buzağı dana olduğunda da taşıyabildiği öyküsünü duymuşsunuzdur. Hemen, “olur mu öyle şey ?” demeyin; bir haltercinin her gün biraz artan ağırlıklarla yaptığı antrenman sonunda 200 kilogramı başının üstüne kaldırdığını düşününüz. Köylü kadının farkında olmadan yaptığı da budur. Hayvanlarda (insan dahil) en küçük bileşen hücrelerdir. Bu hücreler de, bildiğimiz titreşen, enerji dolu atomlardan yapılıdır. Kas hücrelerine gösterilen hedef buzağıyı kaldırmaktır. Buzağının ağırlığı ise her gün artmaktadır. O halde her gün daha fazla sayıda hücre bu işe katılmalıdır. Burada hücreler arası ortaklığın güzel bir örneğini görüyoruz. Bir organdaki hücrelere çeşitli yerlerden ihtiyaç talebi geliyorsa o organdaki hücreler sayılarını arttırarak yaşamlarına devam ederler. Talep yoksa ya da o organ kullanılmıyorsa hücreler, dolayısıyla organ körelir, yok olur. Bunun bir örneği ilk uzay astronotlarında kasların erimesi olarak görülmüştür. Paleontolojide türlerin mütasyonu böyle ortaya çıkar. Milimetrenin onda birinden küçük yaratıklar olan hücrelerin güçlerinin birbirine eklenmesiyle bedenin harcadığı kuvvetler oluşur. Yediğimiz besinlerden alınan enerji, hücrelerimizin birbirleriyle uyumlu davranarak enerji paketlerini birleştirmesiyle kuvvete dönüşmüş olur. Hücreler, beynin gösterdiği hedefe ulaşmak için, “kimlerin kimlerle” ve hangi oranlarda işbirliğine gideceğini kararlaştırıp sayılarını arttırdılar. Başka bir anlatımla bedenler, milyarlarca hücrenin değişim, dönüşümlere kendierini uyumlu hale getirerek daha “rahat” bir duruma geçebilmek için oluşturulmuş ortaklık sistemleridir. Bu ortaklığın kuralları (order parameter) milyarlarca yıllık karşılıklı çabalarla meydana gelebilmiştir. Özetlenecek olursa, doğayı oluşturan temel parçacıklar (atomlar, atom altı parçacıklar) pasif, cansız, bilinçsiz varlıklar değil tam tersine, çevrelerini algılayan ve komşularının durumlarına göre davranışlarını belirleyen ve daha rahat duruma geçmek için yeni üst-sistemler oluşturan canlı, bilgili nesnelerdir. Çeşitli üst-sistemler oluştukça doğanın enerjisi de yer değiştirmiş olur. Önceden var olan canlı üst-sistemler bu yeni üst-sistemlerin enerjisine ihtiyaç duyarlar; bunları algılamaya yönelik detektörler (organlar) geliştirmeye, elde ettikleri verileri kayıt altına almaya yönelirler. Bu işlemler aşağıdaki temel ilkeler çerçevesinde gerçekleştirilir. - Her eleman gösterilen hedefe yönelecektir. - Her eleman yakın komşuları ile etkileşim içine girerek davranışını ona göre belirleyecektir. - Oluşturulacak ortaklıkta geçerli olacak kurallar tüm katılımcıların ortaklığı ile oluşturulur. Her eleman en ekonomik yapılaşmayı seçmelidir. 108 Bu amaçla, atom ve moleküllerin, hücrelerin sistemini yeni hedefle uyumlu davranmaya, rezonans halinde olmaya yönelik değişimler oluşur. Daha anlaşılır olmak için rezonans olayını açıklayalım. Rezonans, bir cismin doğal ve kolay sürdürebildiği frekansta titreşmesidir. İki kemanı akord edip birini masa üzerine bırakalım, diğeri ile bir nota çalalım. Nota çaldığımız telin aynısının masa üzerindeki kemanda da ses çıkardığını görürüz. İki keman arasında bir “sempatik rezonans” vardır. Notayı çalarken kemanın bu teli kendi öz frekansında titreşir. İki keman doğru akord edildiğinden ikisininde doğal frekansı aynıdır. İki keman “rezonan bir sistem” oluşturmuştur. Böyle bir sistemde elemanlar arasında enerji aktarımı çok kolaydır; bu örnekte enerji hava dalgaları ile aktarılmaktadır. - Oluşturulan kurallar her katılımcı için bağlayıcıdır (köleleştirme etkisi). Bağlayıcılığa, yeni değer yargılarının kalıcılığını sağlamak için yapılan işlemlere (solidification) denir. Atom ve moleküllerde sabitleştirmeler yapılarak sistemin “rezonanslığı” güvence altına alınır. Ama sabitleştirme işlemi, değişim,dönüşümü engellemek için yeni üst-sistemin ilk gelişim aşamalarında yapılmaz, olgunlaşma aşamasına geçişte gerçekleştirilir. - Varlıkları oluşturan eleman sayısı arttıkça, bunlar arası haberleşme ağı karmaşıklaşır, ekonomik olmaktan çıkar. Bu nedenle her büyümenin bir sınırı vardır. Yukarıdaki temel ilkeler, Hanken (2000), Camazine ve diğerleri (2001) tarafından “bilgilenme ve örgütlenme” (information & self-organisation) olarak adlandırılan sistemin oluşturulmasını sağlamıştır. Bu sistem ve prensipler aracılığıyla doğal dinamik sistemin işleyişini daha iyi anlayabiliyoruz. Herhangi bir varlık oluşturma bilgisi alt-sistemlerin yapı ve dokularına işlenip depolanır ve gelecek kuşaklara aktarılır. Varlıkların yapı ve dokuları enerjinin nerelerde hangi miktarda depolanabileceği bilgilerini içerirler. Enerjinin depolanması, kullanılması veya akışı varlığın anizotropi özelliği ile ilişkilidir. Anizotropiyi kısaca, farklı yönlerde farklı fiziksel özelliklere sahip olma olarak tanımlayabiliriz. Varlıkların anizotrop olması, içlerinde değişik yerlerde değişik miktarda enerji depolamalarına, değişik yönlerde değişen oranda enerji kullanmalarına, aktarmalarına olanak verir. Bu da varlıkların farklı yönlerde farklı davranmalarını, diğer bir deyişle farklı bilgi türleri oluşturmalarını doğurur. Doğal sistem dinamik olduğu için de alt-sistemlerin yapı-dokuları (kayıtları) zaman içinde sürekli değişim geçirirler, bilgi içerikleri gitgide artar. Bu nedenle dinamik sistemler kuramının önemli kurallarından biri maksimum enformasyon ilkesidir ve bilgi eksponansiyel şekilde artmaktadır. Ancak böyle üst-sistem çevreye uyum sağlayarak rahatlar. Bu da tüm varlıklar arasında karşılıklı bağımlılık ilişkisini gerektirir. Daha önce de belirtildiği gibi bu 109 ilişkinin ana amacı yeni oluşmuş varlıktan ve onun enerjisinden yararlanmaktır. Yeni varlık hedef konumundadır. Bunun en güzel örneklerinden biri olarak fotosentez olayı verilebilir. Güneş ışığının foton halindeki enerjisi fotosentez ile bitkinin yaprağında şeker molekülüne bağlanır, enerji şekil değiştirerek sabitlenmiştir, depolanmıştır. Dolayısıyla bu yeni enerji deposu diğer varlıkların hedefi haline dönüşmüştür. Yeni oluşan varlığında enerjiye gereksinmesi olduğundan çevresindeki kaynakları araştırma çabasına girişir. Çevre koşulları, bir varlık için hedef değiştirmeyi gerektirdiğinde yeni bir beden (üst-sistem) tasarlanır. Örneğin yaşamın karalarda sürdürülebilecek hale gelmesiyle denizdeki varlıkların bir kısmı vücutlarında gerekli düzenlemeleri yaparak karalarda yaşamaya uyum sağlamışlardır. Doğadaki tüm kuvvetlerin enerjilerini kuantum sisteminden aldıklarını öğrenmiştik. Bu enerji hem yapıcı hem de yıkıcı özelliğe sahiptir. Hücrelerde kuantum sisteminin türevi olduklarına göre aynı davranışı gösterebilirler. Ne şekilde davranacakları gösterilen hedefe, ya da hedefsizliğe bağlıdır. Gedik (2008) bunu yöneticilerine karşı ayaklanan bir insan topluluğuna benzetir. Örnek olarak kanserojen hücreler olayını gösterir. “Hücreler, bedende ortaya çıkan bir rahatsızlığı ( örneğin akciğerlerde nikotin birikimi) düzeltmeye çabalarlar; ancak başarı sağlayamadıklarında, mevcut yapısallaşmadan (ortaklıktan) umutlarını keserek yeniden daha iyi bir beden oluşturmak üzere ortaklığın dağılmasına yönelirler, kanserojen olarak intihar ederler”. Varlıkların yapısal-dokusal durumlarını değiştirerek çevrelerindeki değişim, dönüşümlere uyumlu hale gelmeleri canlı ve cansız varlıklarda aynı şekilde mi yapılmaktadır?. Bu iki varlık gurubunda bilgilerin kayıt altına alınma ve aktarılması benzer yöntemle farklı atomlar temelinde gerçekleşir. Cansız varlıklar bu işi silisyumun (Si), bazen onun yerine kısmen alüminyumun (Al) merkezde bulunduğu moleküller aracılığıyla (silikatlar, alüminosilikatlar) yaparlar. Oluşturulan moleküller potasyum (K), sodyum (Na), kalsiyum (Ca), magnezyum (Mg), demir (Fe) gibi atomları da yapılarına hapsedebilirler, fakat bu moleküllerin boyutları sınırlıdır, dolayısıyla depolanan bilgi de sınırlıdır. Canlı varlıklar ise karbon (C) atomunun temelinde bulunduğu büyük moleküllerle bilgi kaydedip aktarırlar. Bu moleküller yüzlerce, hatta binlerce atomu içerecek boyutta olduğundan çok daha fazla bilgi depolayabilirler. Bilgi kayıt işlemi sırasında ayrıca zamanlamanın da kaydı tutulur. Böylece amino-asit dizilimleri (DNA) olarak kalıtsal elemanlarda depolanan bilgiler kuşaktan kuşağa aktarılır ve zamanı geldiğinde ortaya çıkarlar. Ergenlikte sesin kalınlaşması, sakalların çıkması, adet görme hep bu zamanlama kayıtlarının sonucudur. Araştırmalar, canlılar aleminde bilgilerin 20 farklı amino-asit paketçiğinin kombinasyonlarıyla oluşan protein modülleriyle algılandığını; hücrelerin çevre faktörlerine uyumlarını bu temel protein modüllerinin sayısını 110 arttırıp azaltarak gerçekleştirdiğini ortaya koymuştur. Ding ve diğerleri (2006), 3.5 milyar yıldan beri artan, çeşitlenen ve gelişen ve farklı zamanlarda ortaya çıkan canlı gruplarının genetik yapısallaşmalarında bu farklılıkların kayıt edilmiş olmasını vurgularlar. Karşılaşılan sorunlar, mevcut bilgileri yeni bilgilerle kombinasyonlar oluşturup kromozomlarla aktararak çözülmeye çalışılır. Varlıklar (hücreler) genetik bilgi depolarına aktarılan bilgilerden hangilerini az, hangilerinin önemli olduğuna, uzun zamana dayalı değerlendirmelerle karar verirler. Böylece, genetik olarak aktarılacak bilgi seçiminde zaman önemli bir rol oynamış oluyor. Beş milyar yıldan beri kuantik enerji paketçikleri farklı kimyasal bileşikler, organizmalar şeklinde değiştiklerinden doğum-ölüm döngüsü üzerine oturtulmuş bir hayat sistemi vardır. Doğum öncesinin “başına buyruk” atomları, ortaklığın dağılmasından yani varlığın ölümünden sonra yeniden “serbestlenirler”. Diğer bir anlatımla ölümden sonra başka bir dünya yoktur. Halbuki atalarımız hayat denilen zaman dilimini sonsuzlaştırmak isteğiyle onu ölümden sonraya da yaymışlar ve bu inançlarını bizlere aktarmışlardır. “Doğa bilimlerindeki yeni araştırmalar, harici, ebedi ve değişmez bir “yapıcının” yerine bizzat varlıkların çevreleriyle anlaşarak bu rolü üstlendiklerini ortaya koymuştur” (Gedik, 2008). Arılar, karıncalar ve insanlar İnsanın diğer canlılardan farklı olduğu, bu farkın kalıtsal verilerde kayıtlı olduğu ve insanın bunlara göre oluşturulduğu bilinmektedir. İnsan dahil birçok canlının genlerinin nükleotid baz ardalanmaları oldukları, farklı genetik kodlamaların bu yaratıkların farklılıklarını meydana getirdiği anlaşılmıştır. Ortaya konan 49 genetik farklılık arasında en önemlisi 20. kromozomun “q” kısmındaki çok hızlı gelişen bölgedir. Bu bölge hızlı gelişmesi nedeniyle HAR1 (Hızlandırılmış İnsanlaşma Bölgesi 1) olarak adlandırılmıştır. HAR1’in gelişmesi beyinlerin korteks yapısında kendini hemen belli eder. Memelilerin beyinlerinde ayırtlanan duyu, hareket ve yorumlama (HAR1) bölgelerinin karşılaştırılması ilginçtir. Hayvanların duyu ve hareket organlarına ayrılan bölge beynin büyük bir kısmını kaplar. Buna karşın insan beyninde en geniş bölge yorumlama yeteneği bölgesidir. Bu bölge, “insanımsı” denilen cinslerin dışındaki hayvanlarda çok az gelişmişken (HAR1 = 0.27), şempanzelerde 2 insanlarda ise 18’dir. Buradan da görülüyor ki insan hücrelerinin bilgi oluşturmaya verdikleri önem nedeniyle insanlar hayvanlar kadar iyi koku alamaz, göremez, duyamaz ama onlardan çok daha fazla hayal kurar ve pek az veriden çeşitli senaryolar üretebilir. Fakat bu hayaller, senaryolar doğru verilerden üretilmeli, yoksa uyduruk senaryolarla dünyamızı cehenneme çeviririz, çeviriyoruz da. Çok karmaşık işleyişe sahip beyni anlamaya çalışan bilim insanları onu, yaşadığı ortamı sürekli araştırıp, biraz sonra ne olacağını saptamaya çalışan bir tahmin yürütme makinası, hesaplama aracı, kumanda merkezi olarak tanıtırlar. 111 Doğrudur ama, sadece beyin hücreleri değil tüm hücreler, atomlar, moleküller, varlıklar çevrelerinde ne olup bittiğini öğrenmeye çalışırlar. Sadece kendimizi akıllı sanmamızın ne kadar saçma olduğunu yukarıdaki örneklerle görmüştük. Bugün tam olarak tanımadığımız doğa harikası beynin karmaşık işleyişine girmeden bile hakkında söylenecek çok şey vardır. Beyindeki milyarlarca hücreden (nöronlar) her biri farklı görevler üstlenmiştir. Nöronlar elde ettikleri sonuçları kendi aralarında paylaşırlar. Aksi halde beden makinası düzenli çalışamaz. Bilgi işlemeyen nöronlar, kullanılmayan devreler yok olurlar, silinirler. Beynin yapılanması çocuk daha ana rahmindeyken başlar; bu aşamada nöronların birbirleriyle bağlantıları çok azdır çünkü çocuğun hayatta nelerle karşılaşacağı henüz belli değildir. Bağlantıların sayısı çocuk geliştikçe artar. İlk önce büyümeyi önemseyen devreler geliştirilir. Çocuk ancak iki yaşına geldiğinde nöronların engelleyici devresi işlemeye başlar. Bu nedenle iki yaşına kadar çocuk çişini tutamaz, yürüyemez çünkü bu işlevleri denetleyecek devre kurulmamıştır. Bu devrenin çalışmaya başlamasından sonra çocuk çişini tutabilir, yürürken tehlike anında durabilir, yani kendi kontrolünü geliştirebilir. Yaşla gelişen bir olayda bedenin sol tarafını kontrol eden beynin sağ yarısı (genellikle yüz ifadeleri, ses tonları, sayısal-sözel olmayan duygusal verileri yöneten) ile vücudun sağ tarafını kontrol eden sol beyin yarısı (sayısal-sözel verileri yöneten, depolayan) koordinasyonun kurulmasıdır. Bilgilerin işlenmesi ve bütünleştirilerek değerlendirilmesi iki beyin yarısının işbirliği ile olur. Bu iki beynin birbirine “bağlanması” üç yaşından sonra gerçekleşir; bu nedenle çocuk ancak dört yaşından sonra çevresinde olup biteni bütüncül şekilde kavramaya başlar. İnsanların, sadece kendilerinin akıllı oldukları saplantılarının yanında sadece kendilerinin bilince sahip oldukları gibi bir inancı da vardır. Bilinç kavramı tamamen görelidir. Zihinsel özürlü bir kişinin bilinci bir köpeğin bilincinden daha düşük düzeyde olabilir. Atom altı parçacıkların bilinçli davrandıklarını hatırlayalım, bu nedenle tüm varlıkları bilinçli kabul etmek durumundayız. Farklı bilinç düzeyleri kabul etmek daha akılcı olacaktır. Konumuz olan insan bilincini şöyle tanımlayabiliriz. İnsanın kendisini ve çevresini tanıma yeteneği; algı ve bilgilerin zihinde duru ve aydınlık olarak izlenme süreci. Bilinç, bedenin kalıtsal davranış kalıplarından kurtularak, çevre değişimlerine daha kolay uyum sağlaması için hücrelerin tanıdığı bir serbestliktir. Olaylar bilinç devresine aktarıldığında, daha stratejik ve daha amaca yönelik işlenebilir; bu şekilde oluşturulan sonuç koşullara uygun olarak değiştirilebilir (Siegel, 1999). Başka bir tanımlama için de şöyle diyebiliriz. Hücrelerin, bilinçaltına yerleşmesi çok uzun zaman alacak bir bilgiyi, gözlem ve deneyimlerle kısa sürede edinmeleridir. Bilinçlendikten sonra öğrenilen şeyin, hücrelerimiz tarafından “alışkanlık” denilen otomatikleşmiş (sabitlenmiş) bilinçaltına aktarılması gelir. 112 Burada kısaca da olsa bilinçaltını tanımlamalıyız. Bilinç dışında olmakla birlikte, dilendiği zaman kapsamındakilerin bilince çağrılabildiği zihin bölgesi. Sabitleştirme işlemi için otomobil kullanmayı, bisiklete binmeyi öğrenmeyi örnek verebiliriz. Sabitleştirme işlemi, belli kimyasal moleküllerin oluşturulması ve bunların düzenlenmesiyle gerçekleşir. Sabitleşmiş bir öğretiyi ya da alışkanlığı değiştirmek zaman alır. Doğa sürekli değişip dönüştüğünden bilinç ve duygu denilen zihinsel değerlendirme yeteneği de değişmek, kuşaktan kuşağa yeniden yapısallaşmaya uğramak zorundadır. Günlük haberleşme aygıtlarında kullanılan yöntemler, bilginin işlenmesinde nöronlar tarafından uygulanır. Nöronlar, ilgili hücrelere, genlikleri, frekansı, dalga boyu farklı elektrik sinyalleri göndererek bunu yaparlar. Beynin bir gelecek tahmin makinesı olduğunu söyleyen Trevarthen (1996), hem güncel hem de geçmişin tüm kayıtlarının dikkate alınarak aşağıdaki şekilde çalıştığını vurgular. Bu işlemler için beyin bilgi ve enerji akışından yararlanır. Geçmişe ait bilgiler ve enerjiler yapı ve dokularda kayıtlıdır ve her yapısallaşmanın kendine özgü bir sinyali vardır. Diğer varlıklar o yapıyı bu sinyalle tanırlar. Beyin de çevresinde oluşan yeni yapısallaşmaları çözmeye çalışarak, onların ne tür bilgi ve enerji içerdiklerini ve onlardan nasıl etkileneceğini hesaplamaya uğraşır. Bilinç denilen canlılık özelliği, bilgi ve enerji akışına bağlı olarak, doğada ne tür yeni enerji depolama sistemleri oluştuğunu saptamaya yönelik bir bilgi oluşturma yöntemidir. Duygu, çevreden alınan sinyallerin yorumuna bağlı olarak geliştiği için anababaların çocuklarına olay yorumlamada verdikleri bilgiler çok önemlidir. Kalıtsal bilgilerden yararlansa da, çocukta, bir şeyin kendisi için “yararlımı” yoksa “zararlımı” olduğu duygusunun oluşması, çevresinde güvendiği kişilerden aldığı sinyallerle gelişir. Bu sinyaller daha sonra sınıflandırılarak genetik kayıtlara geçirilir. Her sınıfı beyinde canlandıracak nöron örgütlenmeleri yapılır; bu bağlantılar işletildiğinde o kavramlar beyinde canlandırılır. Atalarımızın beyinlerinde uçak, radyo, otomobil, telefon gibi şeylerin imajları yoktu, oysa günümüz insanının beyninde bunların imajlarını tasarlayıcı sinir hücre bağlantıları ve yepyeni protein türleri oluşturulmuştur. Bu yeni proteinler eski imajlar için kullanılan, depolanmış kodlardan farklı olmalıdır ki yanlış tanımlamalara yer vermesin. Bilinç sistemimizle oluşturduğumuz veriler hücrelerimizin davranışlarını etkiler. Yani bizler bir şeyi veya olayı olumlu-yararlı ya da zararlı olarak değerlendiriyorsak hücrelerimiz de bu değerlendirmeye uyumlu davranış içine girerler. Bu psikolojik yönlendirme veya motivasyon iyi yapıldığında çok etkilidir. İyileşeceğine inanan bir hastanın sağlığına kavuşması örnekleri pek çoktur. Üfürükçülerin, falcıların yaptıkları da bir tür hücre yönlendirme yöntemidir. 113 Vücuttaki her bir hücre kendine düşen görevi yerine getirmeye çabalarken, insanlar neden tembel, pasif duruyorlar ve işlerin tepedekilerin istençleri doğrultusunda yerine getirilmesini bekliyorlar?. Karınca ve arı topluluklarında her bir arı veya karıncanın görevi/görevleri vardır, ve o görevleri yerine getirmeye çabalarlar. “İşsiz” bir arı ya da karınca yoktur. Örgütlenme tamdır. Peki insan toplumları niye bunu başaramıyor ?. Şimdiye kadar sürekli değişen Doğa Dinamik Sistemini yöneten Tümleşik Düzeyler Kuramını, Bilgilenme ve Örgütlenme Kuramını ve bu kuramların ilkelerini inceledik. Yukarıdaki soruya yanıt verebilmek için insan toplumlarının anılan prensiplere ne derece uyumlu davrandığını gözden geçirmemiz gerekecek. Bunu yaparken, atom altı parçacıkların, atomların, moleküllerin, hücrelerin yerine toplumun bireylerini; bedenin (varlığın) yerine de toplumu koyarak karşılaştırmalar, irdelemeler yapacağız. -Hücreler gibi bireylerde diğer bireylerle bilgi alış-verişinde bulunuyor mu? sorusuna olumlu yanıt vermek olanaksız. Farklı din, cemaat, tarikat, etnisite, ideoloji aidiyeti, daha rahat yaşam olan ana hedefin yerine geçmiş olduğundan bireylerin birbirleriyle iletişimleri yetersiz kalıyor, aidiyet çıkarları ötesine geçip toplumsal bütünleşme ölçeğine çıkamıyor. Böyle bireylerin güçlerini birleştirerek aynı hedefe yönelmesi beklenemez. Bu durumun ana sorumlusu hedef göstermeyen daha doğrusu göstermek işlerine gelmeyen yöneticilerdir. Toplumu, “rezonan” bir sistem haline getirmeyi beceremiyorlar. Tepedeki yöneticiler ana hedeften çoğunlukla saparak kendi iktidarları ve aşırı zenginleşme hırsına kapılıyorlar. Bunları gerçekleştirmek için gizli hedef gösterdiklerinde toplumun kafası iyice karışıyor; din, mezhep, ırk temelinde bölünüyor. Özellikle demokrasi denemesi içinde olan toplumlarda ortaya çıkan bu rejim yozlaşmasının önlenebilmesi “ortaklık kurallarının” iyi “yazılmış” olmasıyla gerçekleşebilir. Diğer bir deyişle Devlet Kurumlarının, kuvvetler ayrılığı prensibinin, yasaların, anayasanın sağlam temeller üzerine oturtulmuş olması ve işlerliğin kontrolünün bağımsız yargı ve Sivil Toplum Kuruluşları aracılığıyla alt-düzeye, bireylere açık olmasıyla sağlanabilir. Bireyler yöneticilerini sorgulayabilmeli, sorgulamalı, icraatları hakkında “hesap” istemelidir. Kısaca, “vatandaş” olup ortaklığı sahiplenmelidir. -TDK ve Bilgilenme & Örgütlenme Kuramının ilkelerine göre her doğa sisteminde üst-düzey alt-düzeylere bağımlıdır; bir düzeyin oluşumunda oluşturma yetkisi alt-düzeydedir, üst-düzey sadece hedef göstermekle yükümlüdür. İnsan toplumlarında böyle olduğu hiç de söylenemez.Çeşitli meslek gruplarının örgütlenmesi, sendikalaşması hükümetler tarafından ya engellenir ya da tepedeki yöneticiler tarafından dayatılır. Böyle kurulmuş bir sistemin ahenk içinde çalışması beklenemez. Yukarıda anılan 114 kuramların ilkelerinden biri de şudur: herhangi bir düzeyde ortaya çıkan bozukluk ilişkili tüm diğer düzeyleri de etkiler. Örneğin sebze üreticilerinin hatalı örgütlenmesi aracıların türemesine, hem üreticinin hem de tüketicinin mağdur olmasına yol açar. Beden farklı görevler üstlenen hücrelerin ortaklığıysa toplum da farklı görevler, daha doğrusu farklı meslekler icra eden bireyler ortaklığıdır. Bu meslekler arasında iletişim yetersiz ise ortaklık düzgün işleyemez. Ayrıca bireyler mesleklerini sevmiyorlarsa yaptıkları iş de kalitesiz olur, ortaklık iflasa sürüklenir. Bireyler mesleklerini yeteneklerine göre seçebilmelidirler. Oysa günümüzde uygulanan eğitim ve sınav sistemi bu olanağı sağlamadığı gibi işsizler ordusu yetiştirmektedir. Eğitim sistemi hiç olmazsa bilimsel düşünmeyi, aklı, mantığı kullanmasını öğretseydi; ama ne gezer, çoğunlukla ezbercilikten başka bir şey vermiyor. - Gelişmiş demokrasilerde güvenlik güçleri göstericilere fazla sert davrandığında halk sokaklara iniyor. Her ne kadar son zamanlarda Arap ülkelerinde en nihayet farklı manzaralar görebiliyorsak da diğer bazı toplumlar, ya bu protesto hakkının farkında değiller ya da aşırı güç kullanılmasıyla susturuluyorlar; köşelerine çekilip kendi aralarında yakınmakla yetiniyorlar. Neden böyle?. Yapılan incelemeler (Frazer,1890) bu davranışın gelenek ve göreneklerle ilişkili olduğunu ortaya koymaktadır. Bu toplumlarda işlerin iyi gitmesinin doğa üstü bir güç tarafından denetlendiği kabul edilerek bu gücü temsil eden lider, kral, sultan gibi kişilere bel bağlanmıştır. Böylece doğa yasalarının gerektirdiği alt-düzeye bağımlılığın tersine tepeye bağımlılık sistemi oluşmuş, insanlar pasif kalmaya koşullandırılmıştır. Bu şartlanma kuşaktan kuşağa aktarılarak gelenek, görenek haline dönüşmüştür. Tarih boyunca olduğu gibi günümüzde de dinler istenilen şekilde yorumlanarak bu koşullandırmada din tacirleri, bazı siyasetçiler tarafından etkili biçimde kullanılmaktadır. Yaşadığım bir olay cehaletin ve bilgisizliğin bu koşullanmaya güzel bir örnektir. Yıl 1969, Doğu Toroslar’da doktora tezim için Çelikhan’ın doğusunda ikinci yaz çalışmalarımı tek başıma sürdürüyorum. Köylülerin evlerindeki odalarda kirasını ödeyerek belirli süreler kalıyorum. Akşamları Mezra’nın erkekleri benim odada toplanıyor, Türkçe bilenlerle sohbet ediyoruz. Amerikalı astronotlar Ay’a inmiş, eşim İsviçre’den bu olayın fotoğraflarını içeren Paris Match dergisini göndermişti. Akşam fotoğrafları gösteriyor, açıklamalar yapıyorum. Tepki imamda geliyor. Bu doğru değildir. Niye ?. Çünkü göğün 7 kapısı vardır, bunlar bu 7 kapıyı bulup Ay’a gidemezler. İkna etmem mümkün değil, akşam sohbeti son buluyor. Sanıyorum günümüzde aynı görüşte olanların sayısı artmıştır. Kızları okula göndermemek, küçük yaşta para karşılığı evlendirmek, kadınları insan yerine koymamak, namus 115 adına öldürmek; yalan yanlış söylentilere, hurafelere dayalı bütün bu davranışlar ne yazıkki gelenek, görenek olarak ileri sürülmektedir. Aslında bizim Orta Asya’lı atalarımızda bunlar yoktu, kadının ailede ve toplumda çok saygın bir yeri vardı. O halde, atalarımızın mirası gelenek, görenek, törelerimizde ayıklamalar yapıp değişim, dönüşümümüzü akla, mantığa ve bilime dayalı olarak geliştirmeliyiz, çocuklarımıza aktarmalıyız. - Daha pek çok değiştirmemiz gereken konu olmasına rağmen kısaca değinmek istediğim, düzeltmemiz gereken bir kavramda ülke, vatan anlayışımızdır. Üzerinde yaşadığımız toprakların sadece bize ait olduğunu sanıyor, denizlerini, akarsularını, ormanlarını, atmosferini, çevremizi, şehirlerimizi katlediyoruz. Halbuki bu topraklar bizden önce var olan ve daha sonra da var olacak olan milyonlarca, milyarlarca hayvan ve bitkinin de vatanı. Onların yaşam hakkını sınır tanımayan çıkarlarımız için yok etmeye ne hakkımız var ?. Toplum ortaklığımıza onları da dahil etmezsek bu güzelim vatanı tümden kaybederiz. Okur, toplumların sorunlarının nedenlerini ve çözümlerini açıklayan bilgileri Gedik’in (2008) kitabında pek çok ayrıntı ve örnekleriyle bulabilir. Biz bu konuyu burada aynı yazarın görüşleriyle noktalayalım. “Günümüz dünyasında insanlara gösterilen hedefler arasında “daha rahat yaşam koşulları oluşturmaya yönelik toplumsal birliktelik” oluşturmak diye bir hedef yoktur. Halbuki doğal sistemde varlıkların bizzat sahipliğini üstlenmedikleri hiçbir şey yoktur ve oluşturulamamaktadır. İşte insanlığın sorunlarının temel nedeni bu bilgisizliğindedir. Bu bilgi insanlığa verilmemektedir. İnsanlığa aşılanan bilgi şöyledir: “doğadaki her şey varlıkların dışında bir güç sistemi tarafından oluşturulur ve sahiplik de ona aittir”. Bu görüş doğa-bilimsel verilere tamamen terstir. Bu hatalı temel görüş aktarımı nedeniyle, insanlar da, kendilerine ait olması gereken toplumsal hayat sistemini sahiplenme bilincinden yoksun kalmakta ve toplumdaki tüm işlemleri hep ağa, şeyh, sultan, lider gibi kendileri dışındaki insanlara bırakmaktadır. Tepedeki bu insanlarda, halkın bilinçlenmemesi, uyanmaması için ellerinden geleni yapmışlardır ve yapmaktadırlar”. Neden Olmasın ?. Her ne kadar kuantum kuramındaki bazı konular veya kozmolojide Big Bang öncesinin açıklamaları “söylentisel” olsa da buraya kadar büyük çoğunluğu bilimsel kabul edilen görüş ve hipotezleri gözden geçirdik. Şu da bir gerçek ki bugünkü tanımlamasıyla bilimimiz her şeyi açıklamaktan uzak. O halde bilimimizin sınırlarını genişletirsek bazı sorunlara çözüm bulamaz mıyız ?. Sanırım okur, nereye gelmek istediğimi tahmin etmeye başladı. Bitkilerden hayvanlara ve insana kadar canlı varlıklarla ilişkili pek çok açıklanamayan olay bugün için biraz spekülatif olsa da değişik bir bakış açısıyla 116 ele alınamaz mı ?. Kitabın bu son kısmının yazılmasında amaç, mistisizmle açıklanan veya açıklanmaya çalışılan soruları bugünkü/yakın gelecekteki bilimimizle ne derece açıklayabileceğimizi, bilimden ümit kesmememiz gerektiğini vurgulamaktır. Önce bu olayların neler olduklarına bir göz atalım. Tohumların yeşermesi, fidelerin büyümesi üzerine yapılan araştırmalar, düşüncenin etkili bir rol oynayabileceğini göstermektedir (Tocquet, 1989). Bazı bitkilere işkence yapılmaya (yapraklarının sıcak suya batırılması, yakılması gibi) kalkışıldığında; bir bitki katili deneycinin odaya girmesinde bu bitkilerin gösterdiği tepkiler kaydedilmiştir (Ward, 1979). Hayvanlarla ilgili, bizim için olağan dışı olan olay sayısı daha da kabarıktır. Kan hücrelerinin, mikropların, bitkilerin, mayaların başka canlı türlere yapılan zarara duyarlılık gösterdiklerini pek fazla kimse bilmez ama, köpeklerin, kedilerin yüzlerce kilometreden sahiplerini, evlerini bulduklarını; kuşların, balıkların binlerce kilometre mesafelere göç ederek yanılmaksızın gidecekleri yerlere ulaştıklarını çoğumuz duymuş veya okumuşuzdur. Bu olayları açıklamak için Dünya’nın manyetik alanına, kutupsal ışınlamalara, yıldızlara göre yön bulma gibi yöntemler ileri sürülmüştür. Oysa, bu yöntemleri safdışı bırakacak deneylerde de hayvanlar yerlerine ulaşmışlardır. Hayvanlarda izlenen pek çok bu tür olay paranormal (normal dışı) bir yetenek midir?, yoksa hayvanların duyularının insanlarınkinden çok üstün olmasına (duyu ötesi algı) veya önseziye sahip olmalarına mı bağlıdır?. Hayvanlardaki bu altıncı duyu (duyu ötesi algı) veya içgüdü neden insanlarda bu derece gelişmemiştir?. Duyu ötesi algı yavaş yavaş geliştirdiğimiz bir yetenek, ya da insanın evriminde ve salt zihinsel düzeyde yer alacak bir sonraki aşamamıdır?. Yoksa bugün yitirmiş olduğumuz eski bir yetenek midir?. Eğer böyleyse hayvanlardaki altıncı duyuyu incelememiz gerekmez mi?. Amerika Birleşik Devletleri’nin çeşitli üniversitelerinde yürütülen araştırmalar daha çok bu yeteneği kaybettiğimize işaret ediyor. Şempanze ve makak maymunlarının sahip olduğu 510 adet DNA parçacığının insanlarda silindiği anlaşılmıştır. İnsan kaynaklı olağanüstü olayların bir kısmı Çinli’lerde M.Ö.22 yüzyıllarda, Ortadoğu’da Musa peygamber zamanında bilinen ve kullanılan olaylardır. Bu olayların tarihçesi, falcılar, büyücülerle ilk insan topluluklarına kadar götürülebilir. Günümüzden iki yüzyıl önce bu olaylar daha kolay kabul ediliyordu. Ancak, beyinden kaynaklandığı değil, şeytanla ilişki kurma sonucu olduğu düşünülüyor ve çok ağır cezalandırılıyorlardı. Bu olaylar, sınırları olduğunca geniş, açıklanamayan olaylar dizisidir. Açıklanamayan zihinsel güçleri tanımlamak için paranormal (normal üstü, ötesi) veya psi sözcüğü kullanılır. Kitabın boyutlarını çok aşacak birçok olaydan, bilimsel kontrol altında gerçekleştirilmiş sadece birkaç tanesine değineceğiz. 117 Fakat önce, paranormal olarak nitelendirilen bazı olayların tanımlamalarını yapmalıyız. Gözleri kullanmadan gerçekleştirilen görme olayına ruhsalgörü (klervoyans, metagnomi) ya da durugörü denir. Saklı, gizli düşünceleri, şeyleri, gelecekteki olayları bilmek, görmektir. Telepatiden ayırtlanması güçtür. Uzaduyum (telepati) bir kişinin zihnine sinyal gönderme veya ondan gelen sinyali almaktır. Diğer bir deyişle düşüncenin iletilmesidir. Telepatik nitelikli bağlantıların ikizler arasındaki varlığı; annelerin (hayvan veya insan) küçük çocuklarının hastalığı, başlarına gelen felaketleri içgüdüsel olarak sezdikleri bilinen fakat kanıtlanamayan olaylardır. Bu tür sezgilerin tüm insan türünün kalıtsal özellikleri arasına girmesi beklenebilir mi ?. Diğer paranormal nitelikler gibi bu sezgisel nitelikler de ileri yaşlarda neden kaybolmaktadır ?. Telepati ile düşünce, şekil, yazılı metin ve rakamlar iki kıta arasında (AmerikaAvrupa) iletilebilmiştir. Gönderen ve alan kişilerin zamanlamasında farklılık olabildiği gibi alıcı gönderilen mesajı değil gönderilecek olanı da algılayabilmektedir. Göndericilerin grup halinde çalışması, sanki sinyali kuvvetlendiriyormuş gibi iletişimde başarıyı arttırır gözükmektedir. Göndericiyi çevreleyen metal levhalar, elektromanyetik alanlar, ultrasonlar, Faraday kafesleri telepati mesajlarının iletilmesini engellememekte, hatta deneğin yeteneğini arttırmaktadır. Demek ki iletişim bildiğimiz elektromanyetik dalgalardan farklı bir yolla gerçekleşiyor. Paranormal olayları ciddi şekilde inceleyen Charles Richet, bu olayların “zeki kuvvetlere” ya da aklın bilinmeyen yetilerine bağlı olduklarını; bunların fizik, biyolojik ve psikolojik yasalarını halen bilmediğimizi söylemiştir. Khérumian, telepatinin, gönderici ile alıcı arasında oluşan süreçlerin senkronizasyonundan doğan bir rezonans olduğuna inanmıştır. Psikokinezi genel anlamda cisimlerin zihin gücüyle hareket ettirilmesidir. Burada, iki ünlü medyumun deneylerinin ne kadar çarpıcı olduğunu görebiliriz. Rus medyum Nelya Mikhailova su dolu bir kaba kırılan taze yumurtanın sarısını akından beyin gücüyle ayırıyor sonrada tekrar birleştiriyordu. Çalışması sırasında medyumun kafasına bağlanan elektrotlarla beyninin yaydığı elektrik sinyaller, manyetik alan ölçülmüş, nabzı 240 atıma yükselmiştir. Bedeni çevresindeki manyetik alanın yoğunluğu artmış ve bütün bu etkinlikler doruk noktasına ulaşınca senkronize olmuşlardır. Bu duruma gelince cisimleri hareket ettirebiliyordu. Yoğun etkinlikten sonra vücut ağırlığı 1 kilogram kadar azalmaktaydı. Diğer ünlü medyum İsrailli Uri Geller’in çatal kaşıkları, metal çubukları beyin gücüyle bükmesi, senelerdir çalışmayan saatleri bir süreliğine çalıştırması, bu maddelerin moleküllerinin yerlerini değiştirmesiyle açıklanmıştır. 118 En başarılı duyu ötesi algı uygulayıcıları ve birçok medyum en verimli deneylerini gevşemiş ve dalgın bir ruhsal durum halinde (beynin alfa ritmi hali denilen) olduklarında gerçekleştirmektedir. Beynin bu duruma geçmesini sağlayan istenç dışı koşullar arasında epilepsi (sara), beynin yetersiz oksijenlenmesi, rüya görme, hipnoz ve uyuşturucular sayılabilir. Duyu ötesi algı yeteneği istençli yapılacak nefes alıp-verme, yoga vd gibi egzersizlerle geliştirilebilir. Birçok parapsikolog değişmiş bilinçlik durumunun paranormal olayların gerçekleşmesinin temelinde bulunduğunu kabul eder. İddia edildiği gibi duyu ötesi algı yeteneğimizi bilinçli zihin engelliyorsa, bu yeteneğin düşlerde belireceğini düşünmek mantıklıdır. Diğer bir deyişle, günlük yaşantımızda beyin, normal duyularımızın verimli çalışması ve biyolojik mekanizmaların etkinliğini sağlamak için duyu ötesi algıları sınırlıyor, dışlıyor. Bu sonuncular, bazı beyinlerin dışlayamadıkları olaylar olarak veya beynin kısıtlayıcı rolünün, meditasyon, hipnoz, uyuşturucular, uykuyla azaltılması ya da kaldırılmasıyla etkinlik kazanıyorlar diye düşünülebilir. İngiliz filozofu William James insanın, Bentov’un “evrensel zihin” dediği, sürekli olan bir kozmik bilinç içinde olduğunu düşünür. Bu evrensel zekanın bir parçası her birimizin bedenine nüfuz ederek orada maddesel olmayan ikinci bir beden, bilgi “bedeni” (psişe, geleneksel olarak can) oluşturur. Can nedir diye sorulacak olursa benim görüşüme göre nükleer reaksiyonlar dışında maddeyi enerjiye, enerjiyi maddeye çevirme özelliğidir derim. James hipotezini şöyle tamamlar. Bu kozmik bilinci biz kendi zekamız veya bilincimiz sanırız. Halbuki evrensel zihnin bilgileri, yani düşüncenin elemanları, James’e göre dışarıdan, psişik yükler olan psikonlarla getirilir. Bu psikonlar birbirinden uzakta farklı kişilerin psişelerine girer. Filozof James telepati olayını böyle açıklamaktadır. Bence, kozmik bilgilere başvurmak yerine, paranormal olaylarda düşüncenin “maddeleşmesi” dediğim açıklama daha hoş görünüyor. Şöyle ki. Düşüncenin, beyindeki nöronların belirli bir desen oluşturmak üzere enerji aracılığıyla iletişime geçmesiyle oluştuğu biliniyor. Bu enerji kendini küçük akımlarla belli ederek elektromanyetik dalgalar şeklinde ya da keşfedilmesi gerekecek, beyinden kaynaklanan olası atom altı parçacıklar halinde çevreye yayılır. Önemli olan bu düşünce enerjisinin odaklanmasıdır. Paranormal yeteneklere sahip kişiler bunu bir ölçüde gerçekleştirmektedirler. Sinyalleri kuvvetlendirecek aygıtların üretilmesi bilimde bir çığır açacaktır. Yukarıdaki hipotezimiz geçerliyse, köpeğin kilometrelerce uzaktan sahibinin gönderdiği sinyallerin evine yaklaştıkça kuvvetlenmesini izleyerek yolunu bulması; bir medyumun kapalı zarf içindeki yazıyı, şekli okuması tanımlaması daha kabul edilebilir açıklamalar bulabilir. Robert Tocquet’nin dediği gibi beklide canlı madde, bilimin ortaya koyamadığı yeteneklere sahip, beynimiz bu canlı molekülleri yönetmeyi öğrenerek harikalar yaratabilir. Bunun bir ütopya olmadığı ve çok uzak olmayan bir gelecekte gerçekleşeceği son yıllarda yapılan araştırmalardan çıkarılabilir. Bilim artık şimdiye kadar ihmal ettiğimiz 119 beynimizin fizyolojisi hakkında önemli gelişmeler elde etmeye başladı. Bunun kanıtını 2011 yılı Nisan ayı başında gazetelerde okuduk. Alman bilimcileri sadece beyin gücünü kullanarak bir otomobili hareket ettirmeyi, manevra yaptırmayı ve durdurmayı başardılar. Araba dışında duran sürücünün kafasının çevresine beyin dalgalarını algılayabilen bir cihaz yerleştirildi. Sürücü, sağa dön, sola dön, ilerle gibi her bir komut için tavşan, ağaç, çiçek gibi simgeler düşünüyor. Düşüncesinin beyin dalgaları bilgisayara iletiliyor. Bilgisayar programı da gelen simgelerin karşılığını arabaya uygulatıyor. Her komutun bir simgeye karşılık geldiği yazılımda, beyin dalgalarını algılayan sistem bir saniye içinde arabayı yönlendiriyor. 1970’li, 1980’li yıllarda paranormal olayları bilimsel bir şekilde kuantum kuramından yararlanarak açıklayan makaleler yazılmaya başlamıştı. Bir kısım bilim insanı paranormali incelemeye değer konu saymalarına karşın diğer kısmı şiddetle karşı çıkmış ve çıkmaktadır. Örneğin Gribin (1984) kuantum kuramını paranormal olaylara uygulatanların kendilerini aldattıklarını yazmıştır. Bu karşı duruşta, işin ucunun birazda kuantum kuramcılarına dokunacağını düşünmek pek haksız sayılmaz. Öğrendiğimize göre belirsizlik ilkesi kuramın temel ilkesidir. Bir elektronun davranışı bir gözlemcinin deneyi gözlemleyip gözlemlemediğine göre farklı olabiliyordu. O halde diyor Ward (1979), paranormalin bilimselliği kanıtlanırsa bilimsel sayılan birçok deneyin sonuçları geçersiz kılınmış olacaktır. Çünkü örneğin, eğer psikokinezinin işlerliği varsa, bir deneycinin yaptığı deneyin sonuçlarını kendi kuramlarına uygun düşürmek için bilinçdışı bir güç harcadığı düşünülebilecektir. Neyse ki aşağıdaki satırlarda görüleceği üzere nihayet bu bilimsel bağnazlık artık yepyeni bir bakışla aşılmakta, bilime umutvar ufuklar aralanmaktadır. Her ne kadar doğrudan paranormal olaylara yönelik olmasa da fizikçi Mustafa Erol’un Dokuz Eylül Üniversitesi’nde 2011 yılı Mart ayında verdiği bir dizi konferansta bu olayların kaynağını oluşturan beyin-bilinç-düşünce sorununun kuantum mekaniği çerçevesinde incelenebilerek çözümler üretilebileceği aşağıdaki özetten anlaşılmaktadır. Binlerce yıldır çok şey öğrendik, atomu parçaladık, evreni az-çok anlıyoruz ama kendimiz, özellikle de beynimiz ve etkinlikleri hakkında pek az bilgiye sahibiz. Kuantum mekaniğinin kurucularından Bohr’un daha 1920’li yılların sonunda “ beynin mükemmel bir kuantum nesnesi olduğunu ve ölçme probleminin insan bilinci üzerinde test edilebileceğini” ifade etmiş olmasına karşın, beklide beyin cerrahisinin yetersizliği ve yukarıda değinilen bilimsel bağnazlık nedeniyle bu yolda araştırmalar yapılmamıştır. Nöron altı boyuttaki incelemelerde klasik fizik yasalarının yetersiz kaldığının, bunun yerine kuantum fiziği yasalarına gereksinim olduğunu 20 yıl kadar önce Roger Penrose tarafından ortaya atılmıştır. Sanırım bu cesur adımdan sonra bu yöndeki mültidisipliner çalışmalar hız kazanmıştır. 120 İşte fizikçi Erol’un konferanslarından alıntılar. Son araştırmalar, düşünce, bilinç, duygu, inanç gibi soyut metafizik olduğu kabul edilen kavramların atom ve atom altı fiziksel olabileceğine işaret ediyor. Özellikle anestezi uygulamaları beynin “maddesine” yapılan maddi etkiler, bilinç, akıl ve düşünce yapısını eşzamanlı değiştirmesi bu kavramların maddi, yani enerji karşılıklarının olmasını gerektirir. Düşünsel etkinliklerin fiziksel anlamda enerji değeri taşıdıklarını şu veriler desteklemektedir. i) Bedenin kütle olarak %2 sini oluşturan beyin vücudun tükettiği oksijenin %20 sini, glikozun %25 ini harcar. Bu enerji kaybolmayacağına göre büyük bir oranda beynin düşünsel etkinliklerinde tüketilmektedir. ii) Beyin, glikozu enerji üretiminde kullanır. Deneyler net bir şekilde göstermiştir ki glikoz tüketiminde sorun olması hemen bilinç kaybı olarak kendini gösterir. Ayrıca, “fonksiyonel beyin görüntüleme” teknikleri, beynin göreli olarak daha aktif bölgelerinin daha fazla enerji tükettiğine işaret ederler. iii) Beyin karmaşık işlemleri gerçekleştirirken uyku durumuna göre daha fazla enerji harcar. iiii) Yoga, reiki gibi bilinçli konsantrasyon uygulamaları beynin maddi dünyasını etkiler ve değiştirir. Eldeki aygıtlar beynin sadece beyin zarı civarındaki sınırlı sayıdaki değişimlerin bazılarını gösterebilmektedir. Yani veriler halen kabadır. Yine de beyin etkinliklerinin EEG frekanslarında önemli farklar vardır. Dalga adı Delta Teta Alfa Beta Beta (orta) Beta (yüksek) Gama Frekans (Hz) 0.5 - 3.5 4 - 7 8 - 14 15 - 38 15 - 21 22 - 38 39 - 100+ Tipik etkinlik Yetişkinlerde uyku hali Yetişkinlerde tembellik hali Gözleri kapalı tutma Meşgul, etkin endişeli düşünme Düşünme, etkin konsantrasyon Stres, kaygı… Belirli beyin motor işlevleri Yukarıdaki yeterince sağlıklı olmayan verilerin bile Planck denklemine (E=h.v) uygulanmasıyla ilginç “düşünme kuantaları” elde edilebilir. En az beyin etkinliği (Delta) hali için Emin=4.14x10-15 eV; en üst beyin etkinliği (Gama) hali için Emax=4.14x10-13 eV bulunur. Bu sınır enerji değerleri, atom dünyasında karşılaşılan enerji değerlerinden (1 eV) 100 trilyon kez daha 121 düşüktür ve oda ısısı gibi çevre faktörlerinden etkilenmezler. Bunun bir anlamı da nöronların içinde meydana gelen olayların kuantum fiziğiyle açıklanabilirliğidir. Erol bu tartışmalardan sonra kuantum ilkeleriyle beyin etkinlikleri konusunda ne gibi sonuçlar elde edilebileceğine değinmiştir. i) Özgür irade (istenç) Kuantum etkilerinin makroskopik boyutlarda bilimsel olarak gözlendiği birçok deney günümüzde başarıyla gerçekleştirilmektedir. Dolayısıyla, insan bilincinde sayısız olasılık arasından birinde özgürce mi yoksa yönlendirilerek mi karar kılındığı konusunda, bu kuramın “süperpozisyon ilkesi”, “ölçme problemi”, “dalga fonksiyonunun çökmesi” etkileri kullanılarak çözülebilir. ii) Bilgi analizi ve karar verme Kuantum mekaniğinin “belirsizlik ilkesi”, “kuantum takıntılığı/dolanıklığı”, “dalga fonksiyonunun çökmesi” ve “kuantum zeno olayı” gibi bazı fonksiyonel özellikler bilgi analizi ve karar verme gibi son derece karmaşık bilinç fonksiyonlarının anlaşılmasına ve çözümlenmesine çok ciddi alternatifler oluşturmaktadır. Kuantum takıntılığı kuantum olaylarının yerel olmadığını ifade eder ve zihinsel etkinliklerde bu olayın etkili olması (telepatiyi açıklayabilmesi) kuvvetle olasıdır. Bilincin kuantum mekaniksel bir sistem olduğu düşünüldüğünde birbirinden çok uzaklarda bulunan iki veya daha fazla bilincin (canlının) bu ilke gereği etkileşmesinin mümkün olacağı sonucu ortaya çıkıyor. Yüzlerce kilometre mesafeden sahibini bulan köpeği örneğini hatırlayınız. Kuantum zeno olayı “kararlı olmayan (radyoaktif) parçacıklar ya da kuantum sistemler yeterince sık aralıklarla gözlemlendiğinde (ölçüldüğünde) asla aynı bir kuantum haline indirgenemezler” olarak özetlenebilir. Bu olay dalga fonksiyonunun çökmesini engelleyen olaydır. Sadece “ölçüm” değil aynı zamanda “çevreyle etkileşim” ve “stokastik/olasılıklı alanlar” da dalga fonksiyonunun çökmesini engellemektedir. Son yıllarda kuantum Zeno olayının “bilincin kantum durumlarını süperpozisyon olarak tutması” ve beyinde belli “kararların alınması” olayında etkin olan mekanizma olduğu konusunda ciddi çalışmalar yapılmıştır. iii) Bilinç dalga fonksiyonunun çökmesine neden olur. Kuantum mekaniğinde bir sistemin olası durumlarını ifade eden dalga fonksiyonları süperpozisyon etkisiyle açıklanır. Yani her durum bir ölçüm yapılana kadar belli olasılıkla gerçekleşebilir. Bilinçli bir gözlemcinin ölçüm yapması bu olasılıklardan birinin gerçekleşmesini sağlar ve gözlemci sadece ölçtüğü durumu gerçek olarak algılar ve diğer olası durumlar ortadan kalkar. Böylece “dalga fonksiyonunun çökmesi” ya da “kuantum eşzamanlı/eşfazlı olmama”, kuantum mekaniğinden klasik dünyanın nasıl gerçekleşebileceği konusunda ciddi ipuçları vermektedir. Medyum olmayan bizler klasik evrende (günlük yaşam) hep bir “klasik gerçek” görür ve algılarız, çünkü “eşfazlı 122 olmama/dekoherans” diğer olasılıkları hemen ortadan kaldıran son derece hızlı bir mekanizmadır. iiii) Geçmiş deneyimlerimiz, bilinçli kararlarımızda ve hissettiklerimizde birinci derecede etkide bulunur. Bilinç düzeyimiz ve halimiz anlık olarak karşılaşılan durum karşısında kuantum mekaniksel anlamında süperpozisyon ilkesi gereği var olan olası durumlarından herhangi birine mi indirgenir?. Bilinç durumumuzun hangi olası duruma indirgeneceği (bilinçli seçim) birincil derecede geçmişte yaşadıklarımız, tercihlerimize bağlıdır. Bir kuantum sistemi olan bilincin hangi “kuantum haline” indirgeneceği o ana kadar yaşanan deneyimlerle yakından ilişkilidir. Herhangi bir konuda karar vermeden önce bu olası durumları bilincimiz çok hızlı bir şekilde gözden geçirir ve ancak bir tanesine karar verir, buna “bilinçli seçim diyebiliriz. Yukarıdaki görüşlerin, yorumların eleştirilecek tarafları, noksanları olabilir, fakat unutmayalım ki daha işin başındayız. Bilinç, düşünce, akıl, duygu, inanç kavramları soyut kavramlar olmayıp kuantum yasalarının yönetiminde gelişen “enerji nesneleri” gibi gözüküyor. Fizikçiler, nörologlar, psikologlar, parapsikologlar, fizyologlar ve diğer bilimciler bu yolda ortak çalışmalar yapmalıdır. Umutlarımız her zamandan daha fazladır. Einstein’ın teorilerinin ezberimizi bozduğu, dünyaya, evrene bakış açımızı değiştirdiği, fizikte devrim yarattığı inkar edilemez. Ama bence Kuantum Kuramı her şeyi alt üst etti, klasik fizikteki determinizmin çanına ot tıkamasıyla bilimsel düşünme tarzını tepe taklak getirdi. Öyle yeni ufuklar açtı ki, belirli olasılık değerleri çerçevesinde “çılgınca” hipotezler üretmek bile garipsenmiyor artık. Örneğin ışık hızı (veya diğer elektromanyetik hızlar) ile çalışan astronomlar evrenin sadece geçmişini görebiliyorlar. Hızları ışık hızından çok yüksek takıntılı fotonlar arasındaki etkileşme hızı, veya gravitonlar, veya yeni keşfedilecek çok hızlı parçacıklar ile çalışsalardı evrenin “şimdisini” görürlerdi. Düşünebiliyormusunuz ne büyük bir gelişme olurdu ?. 123 YARARLANILAN KAYNAKLAR ALLMANN, S. Ve BALDWİN, I.T (2010). Insects Betray Themselves in Nature to Predators by Rapid İsomerization of Green Leaf Volatiles. Science, Vol. 329, 5995: 1075-1078. BENTOV, İ. (1977). Stalking the Wild Pendulum. Destiny Boks/İnner Traditions İnternational. Vermont, United States. BOGDANOV, I. & BOGDANOV, G. (2010) Le Visage de Dieu. Editions Grasses & Fasquelle. Paris. 283 s. CAMAZİNE, S., DENEUBOURG, Jl., FRANKS, N.R., SNEYD, J., THERAULAZ, G. & BONABEAU, E. (Eds) (2001). Self-Organization in Biological Systems. Princeton, NJ. Princeton University Press. DİNG, G., KANG, J., LİU, Q., SHİ, T., PEİ, G. & Lİ, Y. (2006). İnsights into the Coupling of Duplication Events and Macroevolution from an Age Profile of Animal Transmembrane Gene Families. PLOS Comput Biol. 2(8): el02. DOİ:01371/Journal.pcbi.0020102. FEİBLEMAN, J.K. (1954). Theory of İntegrative Levels. Brit. J. Phil. Sci., 5: 59-66. FEYNMAN, R. (1995). Fizik Yasaları Üzerine. TÜBİTAK popüler Bilim Kitapları. 207 s. FRAZER, J.G. (1890). The Golden Bough. The Roots of Religion and Folklore. London. GEDİK, İ. (2008). Doğadaki Oluşum Mekanizmasıyla İnsanlığın Sorunlarının Çözüm Yolu. Okyanus Yayınları. İstanbul, 240. GRİBBİN, J. (1984). İn Search of Schrödinger’s Cat, Quantum Physics and Reality. 293 s. HAKEN, H. (2000). İnformation and Self- Organization. A Macroscopic Approch to Complex Sistems. Springer Verlag. 222 s. 124 HAWKİNG, S.W. (1988). Zamanın Kısa Tarihi. Büyük Patlama’dan Kara Deliklere. Doğan Kitapçılık. 198 s. HAWKİNG, S.W. & MLODİNOV, L. (2011). Y a-t-il un Grand Architect dans l’Univers?. Odile Jacob. KLEİN, E. (2002). Le temps, son cours et sa fleche. Université de tous les savoirs. Editions Odile Jacob, Paris. LA QUATRİEME DİMENSİON (1990. Editions Time-Life. LUMINET, J-P. (2002). Le temps, son cours et sa fleche. Université de tous les savoirs. Editions Odile Jacob, Paris. OSSERMAN, R. (2000). Evrenin Şiiri. Kozmosun Matematiksel Bir Açıklaması. TÜBİTAK Popüler Bilim Kitapları. 249 s. PATEL, A. D. (2008). Towards Understanding the Origin of Genetic Languages. İn Abott, D, Davies, P.C.W. & Pati, A.K. (Eds)(2008). Quantum Aspects of Life. İmperial College Pres. 581 s. PENROSE, R. (1989). The Emperor’s New Mind. Oxford Univ. Pres. PRİGOGİNE, I. & STENGERS, I. (1988). Entre le Temps et l’Eternité. Librerie Artheme Fayard. 222 s. SALARD, D., BAAS, A., BRANCİARD, C., GİSİN, N. & ZİBİNDEN, H. (2008). Testing the speed of “spooky action at a distance”. Nature. Vol. 454, p 861. SİEGEL, D.J. (1999). The Developping Mind. Guilford Pres. 412 s. TREVARTHEN, C. (1996). Lateral asymmetrries in infancy: İmplications for the developement of the hemisheres. Neuro-science and Biohavioral Rewiews, 20, 571-586. WARD, B. (1979). Altıncı Duyu. Duyuötesi Algı. Çeviri: İpek Babacan. Remzi Kitabevi Yayınları. İstanbul. 94 s. 125
