Bilimin Nihai Gayesi: Her Şeyin Teorisi

1:33Burada da başka yasalar daha derinden, daha sakin, daha dingin bir şekilde yönetir büyük cisimleri. Ama bir sorun var. Bu dingin kuvvetlerle atomun çekirdeğindeki o kaosu farklı farklı kuvvetler yönetiyor. Aynı evrenin içerisinde farklı yasalardan bahsediyoruz. Buna bir çözüm bulmak lazım sanki. Kapsayıcı, her şeyi tek bir seferde açıklayabilecek daha kapsamlı bir yasa gerekiyor.

2:03Einstein'da Nobel ödülünü aldığı 1921'den iki yıl sonraki Nobel ödüllerinde bir konuşma yapmış ve şunları söylemişti. Eski dostumuz Albert bu konuşmasında kendisinden bahsediyordu aslında. Genel görellilik teorisini bulmuştu. Fakat hala mutlu değildi.

2:32sürekli daha fazlasını istiyordu. Bilimin nirvanasına ulaşmayı arzuluyordu. Esas gayesi ise her şeyi açıklayacak o cevabı keşfetmekti. Evet, bilimin nihai amacından bahsedeceğiz bu bölümde.

2:59Peki nedir bilimin nihai amacı? Önce onun üzerine konuşarak başlayalım isterseniz. Tarih boyunca birçok bilim insanı farklı farklı teoriler üzerinde çalıştı. Hala çok farklı alanlarda çok farklı çalışmalar gerçekleştiriliyor. Her gün yeni cevaplar bulmaya, gizemleri çözmeye yönelik bir adım daha atıyoruz. Fakat beni takip edenler, bahsettiğim tüm teorilerin alt metnini iyi okuyanlar bir şeyi fark etmiştir.

3:26Tüm bu arayış esnasında bulunan cevapların hepsi birbiriyle bağlantılı. Her şey bir noktada birbiriyle ilgili. İşte bilimin nihai amacı da budur. Her şeyin, tüm teorilerin birleştiği noktayı bulabilmek. Unification diyorlar buna. Yani birleştirme.

3:47Tüm çığır açan bilim insanlarını bir düşünsenize. Mesela Newton yer çekimi teorisiyle tüm gök cisimlerini kontrol eden kuvvetleri basitleştirmiş ve birleştirmiştir. Faraday ve Maxwell elektrik ve manyetizmayı. Einstein madde ve enerjiyi. Yani tüm bilgileri birleştiren yeni bir çağ açıyordu. Basitleştirebilen tarihe geçiyordu. Ama işte Einstein bu. Tüm başarılarına rağmen rahatsız olacak bir şey bulmuştu.

4:17Şöyle anlatayım size bunu. 1920'lerde evreni kontrol ettiği düşünülen iki kuvvet olduğu biliniyordu. Kütleçekim ve elektromanyetizma. İşte bu iki kuvvet birbirinden tamamen bağımsız olarak görülüyordu. Ve evreni de bu iki tamamen bağımsız kuvvet ayrı ayrı yönetiyordu. İşte bu böyle olmamalıydı. Aslında Einstein'da bu kanıya 1919'da Theodor Kaluza'dan aldığı bir mektupla varmıştı.

4:46Kendisini en çok heyecanlandıran mektuplardan biriydi bu. Hatırlayın Einstein o zamana kadar 3 boyutlu olarak bilinen evrene uzay zamanı da eklemiş ve bize 4 boyutlu bir evrenin haritasını çıkarmıştı. Calusa da mektubunda şunu soruyordu kendisine. Neden 5 boyutlu olmasın? Aslına bakarsanız Calusa, Maxwell'in elektromanyetizma denklemlerini kullanarak genel görellilik ile elektromanyetizmanın birleştirilebileceğini düşünüyordu.

5:14Bu sayede tarih boyunca herkesin ulaşmak için çabaladığı o her şeyin teorisinin ortaya çıkarılabileceğine inanıyordu. Bizim Einstein'da bu konuda kal uzaya yol göstermiş ve 1921'de bu teorisinin yayınlanmasına ön ayak olmuştu. Fakat ortada bazı sorunlar vardı. Uzay zamanı bir şekilde test edebiliyorduk. Fakat bahsedilen bu beşinci boyutu ne deneyimleyebiliyor ne de görebiliyorduk.

5:41Test edilmesi imkansızdı yani. İşte bu noktada çözüm bir başkasından gelmişti. 1926'da hikayeye Oscar Klein dahil olmuş ve bu 5. boyutun bir çember şeklinde olması gerektiğini söylemişti. Böylece meşhur Kaluza-Klein kuramı ortaya çıktı. Bu 5. boyutu göremememizin sebebi ise çok küçük olmasıydı. Kaluza ve Klein'e göre bir hortuma yüzlerce metre uzaktan bakınca sadece bir çizgi görmemizin nedeni de buydu aslında.

6:11bir boyutu yani bir kalınlığı olduğunu anlayamıyorsunuz. Neyse efendim. Mevzu bahis 5. boyut sayesinde Einstein kütleçekim ve elektromanyetizmayı birleştirebileceğini düşünmüştü. Ve 1920'lerin başından 1955'te hayatını kaybedene dek bunu kanıtlamaya, her şeyin teorisini yazmaya çalışmıştı. Bu sırada fizik dünyasında işler epey karışmıştı elbette.

6:38Bu zamana kadar epey detaylı konuştuğumuz hatta üzerine de bir seri yaptığımız kuantum mekaniği tüm taşları yerinden oynatmaktaydı mesele. Biliyorsunuz. Einstein bu mekaniği hiç sevmemişti. Bir yerde bir eksiği olduğundan emindi. Yanlış anlaşılmasın. Kuantum mekaniğini reddetmiyordu. Sadece anlaşılmazlığı kabul edemiyordu.

7:01ve aslında elektromanyetizma ve kütle çekimini birleştirerek kuantum mekaniğinin anlaşmazlıklarına da bir çözüm bulabileceğine inanıyordu. Bu yüzden Princeton'daki evinde tüm olup bitene ve kuantum mekaniği çılgınlığına gözlerini kapatmış. Harıl harıl çalışmaya başlamıştı. Kendisinin en büyük hatalarından biriydi bu belki de. Zamanında müthiş işlere imza atmış Einstein huysuz bir ihtiyar muamelesi görmeye başlamıştı resmen.

7:30Açıkçası bunu söyleyen insanlar da pek de haksız değildi. Fakat Einstein da çok şanssızdı. Çünkü kuantum mekaniği sayesinde birçok yeni şey öğrenmeye başlayacaktık. Çok ama çok yeni şeylerden bahsediyorum. Bölümün başında söylediğim şeyi hatırlamanızı rica ediyorum. 1950'lere kadar evrenin elektromanyetizma ve kütle çekimiyle yönetildiği düşünülüyordu. Fakat artık evreni yöneten yeni kuvvetlerle de tanışmaya başlamıştık. Nükleer kuvvetlerle.

8:01Kütle çekim ve elektromanyetizma günlük hayatı etkileyen kuvvetlerken nükleer kuvvetler atom altı parçacıkların dünyasını yönetir. İşte keşfettiğimiz nükleer kuvvetler birçok şeyi yeniden sorgulamamıza, gözümüzü yeni cevaplara dikmemize neden olacaktı. Epey de mesafe aldık bu sayede. Fakat burada ufak bir mola verip konuştuklarımızın üstüne düşünsek iyi olur bence. Zira hikayenin devamında olacakları berrak bir zihinle takip etmek daha sağlıklı olabilir. Evet, evreni yöneten kuvvetler masasına yeni bir oyuncu dahil olmuştu. Nükleer kuvvetler. Atom 6 evreni kontrol eden bu kuvvetler her şeyin teorisini yazma serüvenimizin de seyrini değiştirmişti. Şimdi...

8:49Bu nükleer kuvvetler ikiye ayrılıyor. Birincisi güçlü nükleer kuvvet. Adı üstünde. Evrendeki en güçlü kuvvettir bu. Garip duyulacak belki ama dünyayı güneş çevresinde hareket ettiren ve dünya yüzeyindeki her şeyi gezegenin üzerinde tutan kütleçekim kuvveti evrendeki en zayıf kuvvettir aslında. Neyse. Güçlü nükleer kuvvet protonu oluşturan kuartları bir arada tutar.

9:19Buradaki etkisi de şu. Protonu oluşturan kuartlar aynı elektrik yüküne sahiptir. E bildiğiniz gibi aynı elektrik yüküne sahip parçacıklar da birbirini itme eğilimindedir. İşte bu parçacıkları bir arada tutan güçlü nükleer kuvvettir. Bu kuvvet de gluon adı verilen parçacıklar vasıtasıyla taşınır. O nedenle bir protonun çapı kadar kısa bir mesafede etkilidir. Ama bir o kadar da güçlüdür.

9:48Şöyle izah edeyim bunu. İki quark arasında bulunan güçlü nükleer kuvvetin dünya üzerinde 16 tonluk kütleye etki eden kütle çekim kuvvetine eşdeğer olduğu düşünülüyor. O nedenle teorik olarak quarkları birbirinden ayırmak imkansız diyebiliriz. Kısacası serbest bir quark gözlemlemiş değiliz. Henüz ispat edilmese bile fizikçiler arasında hiç uğraşmayalım quarkları ayıramayız algısı hakimdir günümüzde.

10:18Bunun yanında bir de zayıf nükleer kuvvet var. Zayıf nükleer kuvvet ise diğerinin yaklaşık milyarda biri kadardır. Temel etkisi ise quark ve leptonların türlerini değiştirmesidir. Biraz daha açalım isterseniz. Şayet bu kuvvet olmasaydı güneşin enerjisinin sağladığı füzyon yani çekirdeklerin birleşme tepkimesi ve radyoaktif bozulma tepkimesi gerçekleşmezdi. Lepton, quark, gluon…

10:48Fark ettiğiniz üzere bir sürü yeni parçacıktan bahsediyoruz. Ve daha bir sürü parçacıktan bahsedeceğiz ileride. Ama işte neredeyse 1950'lere kadar atomun sadece proton, nötron ve elektrondan meydana geldiği düşünülüyordu. Atomu oluşturan parçacıkların da onlarca başka parçacıktan oluştuğunu yeni yeni kavruyoruz aslında. Üstelik kütleçekim ve elektromanyetizmanın bu parçacıkların evreninde hiçbir hükmü de yok.

11:16İşte bu yüzden Einstein biraz boşuna uğraşıyordu maalesef. Hatta bir örnekle Einstein'ın nerede hata yaptığını anlatayım size. Karadelikler. Evet, karadelikleri düşünün şimdi. Evrendeki en ağır oluşumlar olmalarına rağmen çok ama çok küçükler. Öyleyse karadelikleri çok ağır oldukları için genel görevlilik kuramıyla mı inceleyeceğiz yoksa çok küçük oldukları için nükleer kuvvetlerle mi?

11:44İşte bu sorunun cevabı bir paradoks doğuruyor ve çok daha kapsayıcı bir teori ihtiyacı ortaya çıkıyordu. Einstein'ın da dediği gibi elmanın hareketiyle atom altı parçacıkların hareketini birbirinden farklı yasalarla anlatmak çok mantıksızdı. Elimizdeki bu dört temel kuvvet aslında bir olmalıydı ona göre. Peki nasıl bu kadar emin konuşabiliyoruz? Tabii ki büyük patlama sayesinde. Bir film gibi hızlıca zamanı bir geri saralım.

12:14Büyük patlamadan sadece bir saniye önce evren küçücük bir noktaydı. İnanılmaz bir kuvveti bünyesinde barındıran bir nokta desek daha doğru olur tabi. İşte o noktanın içinde kütle çekimi, elektromanyetizma ve nükleer kuvvetlerin hepsi bir aradaydı. Hepsi aslında birdi. Bir saniye sonraysa…

12:42birbirinden ayrılmaya başladı bu kuvvetler. En azından biz çok da yeterli olmayan akıllarımızla öyle olduğunu sanıyoruz. Hala bir yerlerde, atom altı parçacıkların da altında, bu kuvvetler müthiş bir ahenk ile inanılmaz bir konser veriyor olabilirler. Bu müzik benzetmesini unutmayın bu arada. Nedenine geleceğiz. Ama önce hikayeyi bir tamamlayalım.

13:09Alpha Centauri'nin yörüngesi ve kütle çekiminden nötron yıldızlarının sahip olduğu enerjiye, radyo dalgalarından kuantum bilgisayarlarına kadar her şeyi açıklayacak o teorinin temelleri 1960'larda atılmıştı. Einstein öldükten birkaç yıl sonra yani. Artık bir tarafta kütle çekimi, diğer taraftaysa elektromanyetizma ile güçlü ve zayıf nükleer kuvvetler vardı. Birkaç yıl sonra ise önemli bir kırılma noktası yaşanacaktı.

13:39Şimdilerde CERN'de çalışmalarını yürüten Gabriela Veneziano adındaki bir fizikçi 1968'te güçlü nükleer kuvvet üzerine araştırmalar yaptığı sırada eski bir matematik kitabını okumaya başladı. Ve bu kitapta 200 yıl kadar önce Leonard Euler tarafından gamma fonksiyonu için yazılmış bir formüle denk geldi. 200 yıl boyunca tozlu raflarda kalmış matematik sihirlerinden biri olarak görülen bu formül o kadar evrenseldi ki henüz atomun tanımı dahi yapılmamışken nükleer kuvvetleri açıklıyordu. İnanılmaz bir olaydı bu. Leonard Euler'in bu formülünü yorumlayan Veneziano'dan bu alanda ismini duyuracaktı tabii ki. Fakat bu formül o kadar ünlü olmuştu ki bilim dünyasında elden ele dolaşıp herkes tarafından yorumlanmıştı.

14:31Ve bir gün başka bir genç fizikçinin önüne geldi o formül. Leonard Susskind. İsim tanıdık gelmiştir tabii. Modern zamanların en önemli fizikçilerinden birisidir kendisi. Bu ününü de Leonard Euler'in yüzyıllar önce yazdığı o formüle borçludur aslında. Şöyle ki. Susskind bu formülü incelerken kimsenin fark edemediği bir şey görmüştü. Herkes parçacıkları birer nokta ya da birer top gibi ele alıyordu.

14:59Fakat Susskind, Euler'in formülünün alt metnini de çok başka bir şey okumuştu. Bir şey görmüştü bu formülde. Lastik band gibi bir şey. Bir ip. Daha doğrusu bir sicim. Kıvrılan, bükülen, sağa sola eğilen, titreyen bir sicim. Parçacıkların temeli. Parçacıkların da ötesinde. Onlardan da küçük bir evrende titreşen şeyler.

15:30Yavaştan nereye geldiğimizi anlamışsınızdır sanırım. Öncesinde konuşmamız gereken birkaç konu daha var tabii ki. Fakat az önce bahsettiğim o müziğe geliyoruz yavaştan. Evrenin müziğine. Artık bunun üzerine konuşmaya başlayabiliriz bence. Fakat hazır olun. Zira kuantum mekaniğini bile çok masum gösterecek çılgınlıkta bir teoriden bahsedeceğiz.

15:54Hatta şöyle söyleyeyim. 1900'lerin başında 50'lere, 60'lara ve sonrasına uzanan kuantum çılgınlığı vardı ya. Atışmalar, yalanlamalar, inanamamalar. İşte galiba şu anda böyle bir dönemin tam ortasındayız. Bir yerlerde modern zamanın Max Planck'ları, Niels Bohr'ları, Einstein'ları vızır vızır çalışıyorlar. Evreni tek bir formülle açıklayabilecek o teoriyi ortaya koymaya çalışıyorlar. Evet.

16:24M teorisinden ya da daha bilinen ismiyle Sicim teorisinden bahsediyorum. Her şeyin teorisi de diyebiliriz buna. Önümüzdeki bölümlerde de oraya düşecek yolumuz. Bir yere ayrılmayın.