PARALEL
DÜNYALAR – MICHIO KAKU
(Siz
değerli okuyucularım için Michio Kaku’nun kitabından hazırladığım özetin bir
kısmını sunuyorum)
Doç.Dr.Çetin
ERTEK
Kozmolojideki ilk devrim 1600’lerde teleskopun
ortaya çıkışı ile müjdelenmişti. İkinci devrim ise 2.5 metrelik dev bir aynaya
sahip olan ve Mount Wilson gözlemevinde bulunan teleskop gibi 20. yüzyılın
büyük teleskoplarının ortaya çıkışı ile başlamıştı. Edwin Hubble 1920’lerde bu
devasa teleskopu kullanarak gökyüzündeki galaksilerin muazzam bir hızla dünyadan
uzaklaştığını, bir diğer deyişle evrenin genişliğini göstererek, yüzyılların
dogmasını alaşağı etmiştir. Einstein’ın uzay-zaman yapısının düz ve doğrusal
olmaktansa dinamik ve eğri olduğunu iddia ettiği genel görelilik kuramının
sonuçlarını doğrulamıştır. Bu da evrenin “Büyük Patlama” adı verilen yıldızları
ve galaksileri hızla uzayda dışarıya doğru fırlatan kıyamet gibi bir patlama
sonucu meydana geldiği şeklindeki, evrenin kökenine ilişkin ilk makul
açıklamayı sunmuştur. George Gamow ve arkadaşlarının Büyük Patlama Kuramı ve
Fred Hoyle’un elementlerin kökeni üzerine çığır açan çalışmaları evrenin evriminin
çatısını kurmaya başlamıştır.
Henüz beş yaşında olan üçüncü bir devrim de halen
yolda. Buna da uzaydaki uydular, lazerler, kütleçekimi dalga algılayıcıları,
x-ışınlı teleskoplar ve yüksek hızlı süper bilgisayarlar gibi birtakım yeni,
son teknoloji ürünü araçlar öncülük etmektedir.
Gökbilimciler artık evrenin kontrolden çıkmış bir
biçimde genişlediğinin, sınırsızca hızlandığının ve soğudukça soğuduğunun
farkında. Bu böyle giderse evrenin karanlığa ve soğuğa gömüldüğünü, tüm zeki
yaşamın sona erdiği “büyük donma” olasılığı ile karşı karşıyayız.
Bu kitap, işte bu üçüncü büyük devrim hakkında;
kamuoyuna daha yüksek boyutların yeni kavramlarını ve süper sicim kuramını
tanıtmaya yardımcı olan fiziğe ilişkin önceki kitapların Einstein’dan Ötesi ve
Hiperuzay ile farklılıklar taşıyor. “Paralel Dünyalar” da uzay-zaman yerine
dünyanın laboratuarlarından ve uzayın erişebildiği en uzak mesafelerden
edinilen yeni kanıtlara dayanarak kozmolojide son birkaç yıl içinde gözler
önüne serilen devrimsel gelişmelere ve kuramsal fizikteki atılımlara
odaklanıyorum.
Kitabın birinci bölümünde evrene ilişkin çalışmalara
odaklanıyorum; kozmolojinin erken evrelerinde gerçekleşen gelişmeleri
özetleyip, büyük patlama hakkında bize bugüne kadarki en gelişmiş formülasyonu
sunan “şişme” adlı kurama ulaşıyorum. İkinci bölümde, bizimkinin içlerinden
yalnızca biri olduğu birkaç evrenden meydana gelen bir dünya olan gelişmekteki
çoklu evren kuramına özel olarak odaklanıyorum ve solucan delikleri, uzay ve
zaman sıçramalarının olasılıkları ile daha yüksek boyutların bunları nasıl
ilişkilendirebileceğini tartışıyorum. Süpersicim kuramı ile M-kuramı,
evrenimizin belki de pek çoklarından yalnızca birtanesi olduğuna ilişkin ek
kanıt sunarak bize Einstein’ın özgün kuramını aşan ilk büyük aşamayı getirmiş
kuramlardır.
Son olarak üçüncü bölümde büyük donma kuramını ve
bilim insanlarının evrenin sonunu nasıl gördüklerini tartışıyorum. Ayrıca
gelişmiş bir uygarlığın uzak gelecekteki fizik yasalarını bundan trilyonlarca
yıl sonra nasıl da kendi evrenimizi bırakmak ve yeniden doğum süreci için daha
misafirperver olan, bir başka evrene gitmek amacıyla ya da evrenin daha sıcak
olduğu zamanlara geri dönmek için kullanabileceği hakkında varsayımsal da olsa
ciddi bir tartışma yürütüyorum.
Gökyüzünü inceleyebilen uzay uyduları, kütleçekimi
dalga detektörleri ve yapımı bitmek üzere olan şehir büyüklüğündeki atom
parçalayıcılar ve parçacık hızlandırıcılar gibi yeni araçlar sayesinde
fizikçiler girmekte olduğumuz çağın belki de kozmolojinin altın çağı olduğunu
hissediyorlar. Sözün özü, kökenimizi ve evrenin kaderini anlamak için çıkılan
bu arayışta bir fizikçi ve bir gezgin olmak için mükemmel bir zaman.
WMAP Uydusu: İnanılmaz bir dönüm noktası. Önde gelen
kozmologlardan David Wilkinson’dan adını alan ve uzaya 2001 yılında fırlatılmış
olan WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), bilim insanlarına erken
evrenin yaklaşık 380 bin yaşındaki halinin eşsiz ayrıntılarını içeren bir
resmini sundu. Yıldızları ve gök adaları yaratan özgün ateş topundan geriye
kalan muazzam enerji, milyarlarca yıldır evrenimizin çevresinde dolaşıyor.
Bugün bu nihayet WMAP uydusu aracılığı ile en hassas biçimde kayda alındı ve
daha önce görülmemiş bir harita Time dergisinde “yaradılışın yankısı” olarak
anıldı. Büyük patlamanın kendisi tarafından yaratılmış olan mikrodalga ışınımını
nefes kesici ayrıntıları ile gösteren bir gökyüzü fotoğrafı ortaya kondu.
Princeton İleri Araştırmalar Enstitüsü’nden John Bahcall, WMAP uydusu
bulgularının “kozmoloji için bilimin varsayımından kesinliğe geçtiği bir geçit
törenini” temsil ettiğini ifade etmiştir. Evren kaç yaşındadır? Onu meydana getiren
nedir? Evrenin kaderi ne olacaktır? Işık sonlu bir hızda hareket ettiğinden
dolayı, geceleri gördüğümüz ışıklar bugün bulundukları değil, bir zamanlar oldukları
halde görünürler. Işık için aydan dünyaya erişmek bir saniyeden biraz fazla
zaman aldığına göre, aya baktığımızda bir saniye önceki biçimiyle görmüş
oluruz. Işığın güneşten dünyaya seyahati sekiz dakika sürer. Yıldızların çoğu
dünyadan 10 ile 100 ışık yılı uzaktadırlar. Işığın bir yılda gittiği mesafe 9.5
trilyon kilometredir. Bazı galaksilerden gelen ışık yüzlerce milyon ya da
milyar ışık yılı uzaklıktadır. Dünyadan 13 milyar ışık yılı mesafede müthiş güç
üreten kuasar gökada motorları vardır. Dünyadan 1.5 milyon km ötede bulunan
WMAP uydusu, tüm gökyüzünün kesintisiz bir okumasını yapabilir. WMAP verileri,
evrenin 13.7 milyar yıl önce gerçekleşmiş ateşli bir patlamadan meydana
geldiğini ortaya koyar.
Şişen evren modeli her ne kadar WMAP uydusunun
verileri ile tutarlı olsa da şişmeye neyin neden olduğu sorusunu henüz
yanıtlamaz. Evreni şişiren bu karşıt kütleçekimi kuvvetini ne tetiklemiştir?
Çevremizde gördüğümüz evrenin oluşmasında elliden fazla iddia vardır. Bu
hususta bir birlik sağlanmış değildir. Kimse şişmenin nasıl başladığını
bilmediğinden aynı mekanizmanın yine işlemesi ve şişme patlamalarının tekrar
tekrar gerçekleşmesi her zaman olası. Stanford Üniversitesi’ndern Rus fizikçi
Andrei Linde, evrenin bir bölümünün aniden şişmesine her nasıl bir mekanizma
neden olmuşsa, onun hala işbaşında olduğu ve belki de evrenin başka uzak
bölgelerinin de gelişigüzel şişmesine neden olduğu fikrini ileri sürer. Bu
kurama göre, evrenin ufak bir parçası aniden şişebilir ve “tomurcuk” bir “kız
çocuğu” ya da “bebek” evren açarken sonsuza kadar sürecek bu tomurcuklanma
süreci karşılığında bu da bir başka bebek evren tomurcuklandırabilir. Havaya
sabun baloncukları üflediğinizi hayal edin. Yeterince sert üflersek kimi
baloncukların ikiye ayrıldığını ve yeni baloncuklar ürettiğini görürüz. Aynı
şekilde evrenler de durmadan yeni evrenler doğuruyor olabilir. Bu senaryoda
büyük patlamalar da sürekli gerçekleşmektedir. WMAP yalnızca erken evrene
ilişkin en hatasız görüntüyü vermekle kalmaz, evrenimizin nasıl öleceği
hakkında da en ayrıntılı resmi sunar. Gökadalar son hızla bizden uzaklaşırken
evrenin de aslında ivmelendiğini fark ediyoruz. Maddenin %73’ünü meydana
getiren aynı karanlık enerji ve evrendeki enerji, gökadaları sürekli artan
hızlarda birbirinden uzaklaştırarak evrenin genişlemesini hızlandırıyor. Uzay
Teleskopu Enstitüsü’nden Adam Riess “Evren kırmızı ışığa yaklaştığında
yavaşlayan ve ardından yeşil ışık yandığı an gaza basan bir sürücü gibi
davranıyor” diyor.
Gelişmiş, zeki bir uygarlığın toplam bilgi içeriğini
moleküler düzeye indirmek ve bunu diğer tarafında kendisini biraraya getireceği
bir geçitten göndermek. Bu sayede bütün uygarlık, tohumunu boyutsal bir kapıdan
geçirebilir ve tüm görkemiyle kendini yeniden kurabilir.
1066’da Halley kuyruklu yıldızı İngiltere üzerinden
geçtiğinde, hücum eden muzaffer durumdaki Fatih William’ın birlikleri
karşısında çarçabuk yenilgiye uğrayan Kral Harold’ın Sakson askerleri dehşete
düşmüş, modern İngiltere’nin oluşumuna ortam hazırlamıştı. Aynı kuruklu yıldız
yine tüm Avrupa’ya korku ve dehşet salarak 1682 yılında bir kez daha İngiltere
üzerinden geçti. Görünen o ki köylülerden krallara herkes, gökyüzünü süpüren bu
beklenmedik gök ziyaretçisinden büyülenmişti. Kuruklu yıldız nereden geliyordu?
Nereye gidiyordu ve ne anlama geliyordu? Varlıklı ve amatör gökbilimci olan
Edmund Halley, kuyruklu yıldızdan o kadar etkilenmişti ki dönemin en önemli
bilim insanlarından Isaac Newton’a danıştı. Newton ona sakince kuyruklu
yıldızın ters kare kuvvet yasası (yani, kuyruklu yıldız üzerine etki eden
kuvvetin kuyruklu yıldızın güneşten uzaklığının karesi ile ters orantılı olarak
azalması) sonucunda bir elips içerisinde hareket ettiğini söyledi. Newton kendi
icat ettiği, bugün de tüm dünyada gökbilimciler tarafından kullanılan aynalı
teleskop ile onu izlediğini ekleyerek yolunun, kendisinin 20 yıl önce
geliştirdiği kütle çekim yasasına uyduğunu ifade etti. Halley akıl almaz
şekilde şoka girmişti; “Bunu nereden biliyorsunuz?” diye sordu. Newton ise
“Neden ki, hesapladım” diye yanıtlamıştı. Bunun karşısında etkilenen Halley,
Newton’un (Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri) adlı kitabının sponsoru
oldu. Kitap 1687 yılında yayınlandı. (Ben, Halley kuyruklu yıldızını
arkadaşlarla beraber Viyana’da 30 Mart
1977 yılında çıplak gözle seyrettim.)
Halley 1531, 1607 ve 1682 yıllarındaki kuyruklu yıldızların kesinlikle aynı
kuyruklu yıldız olduğunu buldu. (Elips ise birkez daha Londra üzerinden geçme
ihtimalini hesap ederek) Modern İngiltere’nin temeli sayılan 1066 yılındaki
kuyruklu yıldız, yazılı tarih boyunca Julius Caesar’ın da aralarında olduğu
birçok insan tarafından görülmüştü. Halley kuyruklu yıldızın kendisi ve Newton
öldükten çok sonrasına denk düşecek olan 1758’de geri döneceğini öngörmüştü.
Kuyruklu yıldız gerçekten de tam zamanında, o yılki gününde geri döndüğünde
Halley kuruklu yıldızı adını aldı.
Gözlerimiz yalnızca görülebilen ışığı değil, bir
şekilde mikro dalga ışınımlarını da görebiliyor olsaydı geceleyin gökyüzünün
doğrudan büyük patlamanın kendisinden yayılan ışınını da görebilirdik. Bir
bakıma büyük patlamanın ışınımı her gece ortaya çıkar. Mikro dalgaları
görebilen gözlere sahip olsaydık, en uzak yıldızın ötesinde başlangıcın
kendisinin yattığını görebilirdik. Einstein karamsar bir şekilde “Çok uzun
yıllardır tek bir mutlu an geçirmemiş olan zavallı ailemin üzerindeki
talihsizliğin en büyük yükü benden kaynaklanıyor... Yakınlarım için yükten
başka birşey değilim... Hiç yaşamamış olsaydım kesinlikle çok daha iyi olurdu”
diyordu. Newton’a göre zaman tüm evrende tek biçim halinde akıyor, yani dünyada
geçen bir saniye Jüpiter ya da Mars’taki bir saniye ile tamamen aynı diyordu.
Einstein içinse evrendeki farklı saatler farklı tempolarla ilerliyordu.
Einstein, hıza bağlı olarak zaman değişebiliyorsa uzunluk, madde ve enerji gibi
diğer niceliklerin de değişmesi gerektiğini fark etti. Daha hızlı hareket
ettikçe daha fazla uzaklığın daraldığını buldu. Benzer şekilde, daha hızlı daha
fazla ağırlaşıyordunuz. (Aslında ışık hızına yaklaştıkça zaman duracakmışçasına
yavaşlar, uzaklıklar hiçliğe daralır ve kütleniz sonsuzlaşır ki bunların hepsi
çok saçmadır. İşte evrendeki nihai hız sınırı olan ışık bariyerini aşamamazın
gerekçesi budur) Newton, yeryüzündeki fizikle gök fiziğini birleştirdi.
Einstein da uzayla zamanı biraraya getirdi. Aynı zamanda o, madde ile enerjinin
birleşik olduğunu ve bu nedenle birbirlerine de dönüşebileceklerini de
gösterdi. Bir cisim daha hızlı hareket ettikçe ağırlaşıyorsa bu, hareket
enerjisi maddeye dönüşüyor anlamına gelir. Bunun aksi de geçerlidir; madde de
enerjiye dönüştürülebilir. Einstein ne kadar enerjinin maddeye dönüşebileceğini
hesapladı ve E= mc2 formülünü buldu. Bu, ufacık bile olsa bir m
maddesinin E enerjisine dönüştüğünde devasa oranda (ışık hızının karesi)
katlandığını ortaya koymuştur.
Konulduğu yatağın üzerinde hafifçe şilteye gömülmüş
bir bowling topu hayal edin. Şimdi şiltedeki eğimli yüzeyin kıyısından bir
bilye yuvarlayın. Bilye, bowling topunu çevreleyen bir yörüngede, kıvrılan bir
yolda hareket edecektir. Bilyenin bowling topunun çevresinde belirli bir
uzaklıkta döndüğüne tanıklık eden bir Newtoncu, bowling topunun bilyeye
uyguladığı gizemli bir kuvvet olduğu sonucuna varabilir. Newtoncu biri, bowling
topunun, bilyeyi merkeze doğru gitmeye zorlayan ani bir çekim uyguladığını
ifade edebilir.
Bilyenin yatak üzerindeki hareketini yakından
izleyebilen bir görelilikçi (relativist) bakımından ise herhangi bir kuvvet
bulunmadığı açıktır. Yalnızca bilyeyi kavisli bir çizgide gitmeye zorlayan
yatağın eğriliği mevcuttur. Görelilikçi için çekim değil, yalnızca yataktaki
eğriliğin bilye üzerinde uyguladığı itme vardır. Bilyeyi dünya, bowling topunu
güneş ve yatağı boş uzay-zaman ile yer değiştirdiğimizde dünyanın güneşin
etrafındaki hareketinin kütleçekimi dolayısıyla değil, güneş, dünyanın
çevresindeki boşluğu eğerek dünyayı bir daire içersinde hareket etmeye zorlayan
bir itme yarattığı için gerçekleştiğini görürüz. Özetimiz şimdilik burada
bitiyor, ilerde isteğe göre devam edebiliriz.