Fiziğin Cevaplayamadığı Sorular

1:47Evrenle ilgili henüz farkında bile olmadığımız çok basit ve hayati bilgiler var hala. Öyle ki açıklayamadığımız veya daha iyi bir açıklaması olması gerektiğini düşündüğümüz bazı şeyleri anlamaya çalışıyoruz insanlık olarak. Cevaplamaya çalıştığımız ancak pek de yol kat edemediğimiz bazı sorularla karşı karşıyayız yüzyıllardır. Gelin bu bölümde çözemediğimiz o gizemlere bakalım sizinle. Fiziğin en bilinmez sorularını anlamaya çalışalım.

2:33Evet, fiziğin cevaplayamadığı soruları anlamaya çalışacağız sizinle. En temel sorulardan birisi elbette madde. Maddenin temelde ne olduğunu biliyoruz aslında. Yani atomlardan oluşan, uzayda yer kaplayan, hacmi ve kütlesi olan yapı. Gayet basit bir bilgi değil mi? Atomda proton, nötron, elektrondan oluşuyor. Proton ve nötronlar da kuarklardan.

3:03Peki kuarklar? İşte orada bir sıkıntı var. Daha temel parçacıklar yok mu? Bu kadar mı yani? Parçacık fiziğinde standart model üzerine konuşmuştuk önceki bölümlerimizde. Kısaca özetlemek gerekirse, atom altı parçacıklar ve arasındaki etkileşimleri gayet iyi bir şekilde karşımıza çıkaran bir modeldi. Bu model sayesinde daha önce bilinmeyen parçacıklar da açığa çıkmıştı.

3:30Bunlardan sonuncusu da 2012'de keşfedilen Higgs bozonu olmuştu hatta. Ancak standart model ne kadar kapsayıcı ve başarılı görünse de her şeyi açıklayamıyor. Mesela Higgs bozonu neden var? Neden bu kütleye sahip olduğunu bilmiyoruz. Zira keşfinden önce bir katrilyondan daha fazla kütlesi olduğu tahmin ediliyordu. Ama bu konuda yanılmıştık.

3:56Diğer yandan atomların elektriksel açıdan nötr olduğu biliniyor. Protonların pozitif yükü elektronun negatif yüküyle dengeleniyor. Ama bu neden ve nasıl oluyor bilmiyoruz. Açıklayamadığımız bir diğer problem de kütleçekim kuvveti. Aslında en tanıdık olduğumuz, bizi yeryüzünde tutan kuvvet bu. Einstein da bunu çok güzel bir şekilde açıklamıştı esasında.

4:23Uzay zamanın bükülmesi sonucunda bu kuvvetin ortaya çıktığından bahsetmiş. Matematiksel olarak da kusursuz bir şekilde ifade etmişti kütleçekimini. Buna rağmen çalışma prensibini en az anladığımız kuvvetlerden birisi. Ki bu da ayrı bir gariplik. Zira kütleçekim elektromanyetizma ve nükleer kuvvetlerden trilyonlarca kat daha zayıf bir etkiye sahip. Peki ama nasıl oluyor bu? İşte bunu başka bir boyutta açıklamaya çalışanlar var.

4:54Oldukça spekülatif olan bu fikre göre uzayın 3 boyutuna ek farklı boyutlar söz konusu olabilir. Söz konusu bu ekstra boyutlar 3 boyutun içine sıkışmış, nüfuz etmiş durumda olabilir. Dolayısıyla biz de bu yeni boyutları tespit edemiyor olabiliriz. Yani aslında kütle çekimde diğer kuvvetler kadar güçlü bir kuvvet olabilir. Hatta belki de daha güçlüdür.

5:21Ancak bu ek boyutlara dağınık bir biçimde yerleştiyse biz bu gücü algılayamıyor olabiliriz. Cevabı olmayan sorulardan biri de zaman kavramı tabii ki. Einstein'dan bu yana uzay ve zamanın dört boyutu oluşturduğunu düşünüyoruz. Uzay zaman olarak bildiğimiz bu kumaşın bu dört boyuttan meydana geldiği bir gerçek olarak görülüyor artık. Ancak burada bir ayrımı yapmak çok önemli.

5:49Zira zaman dediğimiz boyutu uzaydan ayrı da ele almamız gerekiyor. Şöyle ki, zaman uzaydan çok temel bir özelliği nedeniyle ayrılıyor. Örneğin uzayda istediğimiz gibi hareket edebiliriz. İleri, geri, sağa, sola, yukarı, aşağı. Keyfimiz nereye isterse gidebiliriz. Fakat zamanda? Çok değil, 5 saniye öncesine dönmek istesek.

6:16Maalesef bu mümkün değil. Gençleşmenin bir yolu yok. Peki ya ilerisi? Yani zamanda bir boyutsa neden geleceğe bir bakıp gelemiyoruz? Neden şöyle 10 sene sonrasına gidip bir kendimize bakıp bugünümüzü düzeltmeye çalışmıyoruz? İşte bu mümkün olabilir. Fizikçiler buna zamanın oku diyorlar. Ne yazık ki zaman dediğimiz boyutta sadece tek bir yönde ilerleyebiliyoruz.

6:45Bu konudaysa bazı fizikçiler termodinamiğin ikinci yasasını işaret ediyorlar. Fiziksel bir sistemin entropisi yani kaba tabirle düzensizliği zamanla artar. Hatta artmak zorundadır. İşte zaman dediğimiz şey de tam olarak bundan ibaret gibi görünüyor. Zamana yönünü veren şey bu entropinin yönü yani bozulmaya giden yol olabilir. Tıpkı kırılan bir vazo gibi.

7:13Kırık olmayana göre daha fazla entropisi vardır kırık bir vazonun. Geri dönüşü ise mümkün değildir. Elbette entropi artıyor dediğimizde bu başka bir şeyi de işaret ediyor. Zamanda geriye doğru gittiğimizde entropinin az olduğunu söylüyor bize. Yani en başa büyük patlamaya gittiğimizde entropinin de neredeyse sıfırlandığını söyleyebiliriz.

7:39Kısacası büyük patlamadan öncesi bizim için en büyük bilmece. O zamanda entropi neden neredeyse hiç yoktu. Bunun cevabını verebildiğimizde bilime dair bilinmeyen soruların birçoğunun da cevabı peş peşe gelecektir. Gelelim cevabını aradığımız diğer bir soruya. Antimadde.

8:04Nereye gitti bu antimadde? Birçok kez bilim kurgunun konusu olduğu için sanki gerçek dışı bir şeymiş gibi düşünüyoruz. Fakat gayet de gerçek bir olgu. Her bir normal madde parçacığına karşı zıt yüklü bir antiparçacık elde etmek mümkün. Örneğin bir antiproton tıpkı proton gibi özellikler gösterir. Ancak negatif yüklüdür. Ya da elektronun antiparçacığı. Pozitif yüklü bir pozitrondur.

8:32Fizikçiler de laboratuvarda antiparçacık üretebiliyorlar zaten. Fakat bu üretim aşamalarında aynı miktarda madde de ortaya çıkıyor haliyle. İşte bu durumda şu anlama geliyor. Büyük patlamada da aynı miktarda parçacık ve antiparçacık ortaya çıkmış olmalıydı. Fakat evrendeki her şey bildiğimiz normal parçacıklardan meydana geliyor. E o zaman nerede bu antiparçacıklar?

9:02Evet de bu soruya bir cevabımız yok. Ancak elimizdeki en iyi tahmin büyük patlamada bir miktar daha fazla parçacık üretilmiş olabileceği. Yaklaşık olarak 10 milyar antiparçacığa karşı 10 milyar artı bir parçacık. İşte o artı bir parçacık etrafta gördüğümüz her şeyin mimarı aslında.

9:24Esas soru da bu zaten. Neden bu dengesizlik oluştu? O artı bir parçacık nereden, nasıl ortaya çıktı? Bilmiyoruz. Fiziğin cevaplayamadığı başka bir soruya geçelim buradan. Sıvı ve katı arasındaki o belirsiz bölgeye bir uğrayalım. Şimdi, sıvıları ve katıları çok iyi biliyoruz. Bunda bir sıkıntı yok. Ama bazı maddeler hem katı hem de sıvı gibi davranabiliyorlar.

9:54Onu ne yapacağız? Buna kumu örnek verebiliriz mesela. Bir kum taneciği kaya gibi bir katı en temelde. Ama milyonlarcasını aldığınızda sıvı gibi davranabiliyorlar. Bunu birçok elemandan oluşan tüm topluluklar içinde düşünebilirsiniz aslında. Otoyoldaki trafik de buna bir örnek. Bir engel de olmadığı sürece akıp giden bir şeyden bahsediyoruz sonuçta.

10:20Fakat trafiği oluşturan birçok şey katılardan oluşuyor değil mi? Bu çok basit bir sorun gibi görünüyor farkındayım. Ama işte bu sorunu çözdüğümüzde tüm dünyada trafiği sonsuza kadar bitirebiliriz. Ya da tüm sistemlerin çok daha verimli bir şekilde akmasını sağlayabiliriz. Aslına bakarsanız bu anlattıklarım fiziğin cevaplayamadığı en temel ve basit sorular arasında yer alıyor.

10:46Fakat cevapsız kaldığımız, yanıtını bulduğumuzda birçok şeyin de çözümüne ulaşacağımız daha önemli sorular var. Onları da kısa bir aradan sonra konuşacağız sizinle. Evet, fiziğin cevaplayamadığı soruların bazılarını sıralamıştık sizinle. Maddeyi, kütleçekim kuvvetini, zamanı, antimaddeyi, entropiyi, katı ve sıvı maddelerin davranış şekillerini sorguladık. Ancak en önemli sorunlar bunlar da değildi.

11:16Şimdi gelelim o kritik bazı sorulara. Einstein'da dahil olmak üzere tüm fizikçilerin rüyalarını süsleyen o birleşik teori meselesi. Tam olarak cevaplayamadığımız en önemli sorulardan birisi bu. Şu anda elimizde birçok şeyi son derece iyi açıklayan iki temel teori mevcut.

11:42Biri Einstein'ın genel görelliliği, diğeri ise kuantum mekaniği. Daha önceki bölümlerde de sık sık konuştuk. Fakat kısaca özetleyelim. Genel görellilik futbol topundan tutun da galaksilere kadar her şeyin hareketini açıklayabiliyordu. Kuantum mekaniği ise atom altı parçacıkların evreninde mükemmel işliyordu. Ancak bu ikisinin ayrı düşünülmesi kabul edilemez bir durum.

12:09Yani bu iki teorinin birleştiği bir yer mutlaka olmalı. Kuantum mekaniğinde olaylar sabit bir uzay zaman arka planında gerçekleşirken, genel görellilikte uzay zamanın kendisi oldukça esnektir. Peki esnek ve bükülmüş bir uzay zamanda, kuantum mekaniği evreninde ne oluyor? İşte orasını bilmiyoruz. İşin aslı bu soruda neyi bilmediğimizi dahi bilmiyoruz.

12:37Bu soruna tabiri caizse bodoslama dalan bilim insanları da oldu elbette. 10 yıllardır bir çözüm olarak sicim teorisi konuşuluyor mesela. En basit haliyle maddenin titreşen sicimlerden veya enerji döngülerinden oluştuğunu öne süren bir teoriydi bu da. İşte bu sicim teorisiyle klasik fizik ve kuantum mekaniğinin birleşebileceğini düşünen çok sayıda bilim insanı var. Ancak henüz deneysel açıdan herhangi bir yere varabilmiş değiliz.

13:08Yani bu teoriyi gözleme dayalı bir şekilde doğrulayamadık henüz. Anlayacağınız her şeyin teorisi biraz daha bekleyecek. Bu bahsettiğimiz sorulardan sadece bazılarının cevabını bulmak bile, yaşam dediğimiz kavramın nasıl çalıştığını, içinde bulunduğumuz evrenin nasıl hareket ettiğini anlamamızı sağlayacak belki de. Bir nevi hayatın mekaniğini çözmüş olacağız.

13:35Ancak bir sorunun cevabını bulamazsak, o mekaniği çözmüş olmanın da pek bir anlamı olmayacak. Evet, geldik en ama en can alıcı soruya. Yaşam. Yaşam nasıl ortaya çıktı? Cansızlıktan canlılık nasıl doğdu?

13:57Daha da spesifik bir şekilde sormak gerekirse, inorganik maddeden organik madde yani yaşam nasıl ortaya çıkabildi? Başa saralım bu hikayeyi. Dünyamız 500 milyon yıl kadar önce cansız bir varlıktı. Herhangi bir yaşam ibaresi dahi yoktu. Sonra... Sonra

14:21bir şeyler oldu. Ve bir virüs gibi canlı yaşam sardı tüm gezegeni. Ama nasıl oldu ki bu? İşin aslı, biyolojik evrimden önce kimyasal bir evrimin olduğu düşünülüyor. Basit inorganik moleküllerin tepkimelerle kompleks organik molekülleri oluşturduğu tahmin ediliyor. Çok büyük olasılıkla da bunun okyanuslarda meydana geldiği düşünülüyor. Ama işte bu süreci ateşleyen ilk kıvılcım neydi? Ki bilim insanlarına göre bu durum son derece doğal bir süreçti.

14:56Yani artan entropi ile yaşamın ortaya çıkmaması imkansızdı onlara göre. Bunu da yine fizikle açıklıyorlardı. Şöyle ki bilgisayar simülasyonlarıyla da destekledikleri teorilerine göre sıradan kimyasal reaksiyonlar ya da şöyle söyleyelim yeni oluşan dünyamızda oldukça yaygın gözüken sıradan reaksiyonlar sürpriz olmayacak şekilde oldukça karmaşık bileşiklerin ortaya çıkmasına neden olmuşlardı. Bu da canlı organizmaların ortaya çıkışı açısından çok önemli bir olaydı. Fakat yaşam dediğimiz şeyin kendi başına çalışılması çok zor bir mesele. Zira bir denge ya da kararlılık söz konusu değil yaşamda. Dengeli bir sistemde tüm bileşenler tahmin edilebilir. Enerji çıkışı veya girişi yoktur. Fakat yaşam bunun tam tersi yönünde hareket eder.

15:51En basit bir bitki bile güneş ışığını alıp bunu kompleks moleküllere dönüştürürken çevreye de ısı yayar mesela. Yani bu sorunun cevabını vermek de en az her şeyin teorisini bulmak kadar zorlu bir macera. Fark ettiniz mi bilmiyorum. Ama yüz binlerce yıllık insanlık tarihi boyunca cevabını tam olarak verebildiğimiz çok çok az şey var aslında. Sorduğumuz, harıl harıl cevabını aradığımız tüm bu sorular evrenin hala ne kadar gizemli ve çözülmeyi bekleyen sırlarla dolu olduğunu gösteriyor bize. Bildiklerimiz bilmediklerimizin yanında yalnızca küçük bir kıvılcım gibi kalıyor kısacası. İşin en büyüleyici yanı belki de budur.

16:37Bu sorulara kesin cevaplar verememek bilimin zaafı değil, en büyük gücü. Çünkü her cevapsız soru, insan aklının sınırlarını biraz daha zorlaması, biraz daha genişletmesi için bir çağrıdır aslında. Bilim zaten bildiklerimizle değil, henüz bilmediklerimizle ilerler. Ve belki de bu yüzden evrenin sırları karşısında duyduğumuz merak, insan olmanın en saf halidir.