Fizik Kitap Alıntıları – Michael Brooks

Atom bombasının New Mexico’da ilk kez denenmesinin hemen ardından
Harvardlı fizikçi Kenneth Bainbridge, projenin lideri Robert Oppenheimer’a
dönüp şöyle demişti: “Şimdi hepimiz orospu çocuğu olduk işte.”

Dünya’nın çekirdeğinde bulunan, çalkantı halindeki erimiş demirden oluşan hareketli top; bu top kendi kendini devam ettiren manyetik bir alan oluşturur.

Evreni doldurduğu ve ışık gibi elektromanyetik dalgaları taşıdığı düşünülen bir sıvı. Varlığı 1887’de yalanlanmıştır.

Fizikçiler bütün varsayımlarının hakikatten milyonlarca mil uzakta olduğunu biliyor. Bilginin ve insan tahayyülünün bugünkü sınırları içinde çalışıyorlar. Biz dünya hakkında daha fazla şey keşfettikçe her iki sınır da geriliyormuş gibi görünüyor; ama asla gözden kaybolmuyorlar. Bugün fiziğin sonu ufukta göründüyse her zaman orada göründüğünü hatırlamak önemlidir. Gerçekliğin özünü anlama yolunda nihai adımları attığımızı düşünmek kibirlenmek olacaktır; fizikçilerin kat etmesi gereken kuşkusuz çok fazla yol vardır. Fakat yolculuk bu kadar derinden büyüleyiciyken, yolun bu kadar uzun olması ancak bir kutlama vesilesi olabilir.

Peki, bütün bunlar, gerçekliğin nihai doğasına ilişkin arayışımızda bizi nereye çıkarıyor? Bir şeyi “o” diye, gerçek bir oluşum olarak tanımlayabiliyorsanız nihayetinde bu şeyin bir bit enformasyondan ya da büyük bir enformasyon topluluğundan geldiği görülür. Fizikçi John Archibald Wheeler’ın dediği gibi,
“o”nu “bitten” anlıyoruz. Wheeler 1990’da “Yarın fiziğin tamamını enformasyon dilinde anlamayı ve ifade etmeyi öğrenmiş olacağız,” demişti. O “yarın” henüz gelmedi, ama sonunda muhtemelen ufukta beliriyor.

“Enformasyon çağı” olarak adlandırılan bir devirde yaşıyoruz; optik fiberler ve uydu aktarımları hayret verici bir hız ve yoğunlukla dünyanın her yerine enformasyon gönderiyor. Bütün bu teknolojiler kuantum dünyasına ilişkin anlayışımız yüzünden işliyor; lazer de mikroçip de kuantum kuramının yan ürünleridir.

Kuantum kuramının bize verdiği sınırlı görüşün yarım düzine felsefi yorumu bulunmaktadır. Aralarında bir tercih yapmanın imkânı yoktur, çünkü hepsi de deneylerle tutarlıdır. Öyle görünüyor ki tek çıkış yolu, kuantum kuramının ardında neyin yattığını bulmaktır. Kuantum kuramıyla enformasyon arasında bariz bir bağlantı vardır: Bitler ve kuanta üzerinden, hem enformasyon kuramı hem kuantum kuramı temel bölünemez bir niceliğe dayanmaktadır. Fakat iki kuram arasında daha ince başka bir bağlantı da vardır. Kuantum dünyasının tuhaflığı, bir kuantum parçacığının taşıdığı enformasyon miktarının sınırlarından kaynaklanıyor olabilir.

1970’lerde Stephen Hawking kara deliklerin “Hawking ışınımı” salarak yavaş yavaş buharlaştığını gösterdi. Sorun şudur ki bu ışınım hiçbir enformasyon içermez. Fizik kanunları, tıpkı enerji gibi enformasyonun da ortadan kaldırılamayacağını buyurur; bu da enformasyonun bir yere gitmesi gerektiği anlamına gelir. Yıllarca süren tartışmaların ardından, fizikçiler artık enformasyonun, kara deliğin “olay ufku”ndaki, içeriye düşen madde ya da ışık için geri dönüşün olmadığı noktadaki uzay ve zamanın mikroskobik yapısına şifrelendiğine inanıyor.

Gerçekliğin doğası, insanların en azından kadim Yunanlılardan bu yana incelemeye çalıştığı bir yoldur; gerçekliğin doğasına dair kendi arayışımızın izlerini de Yunanlıların zamanına kadar götürebiliriz. Yunan’da, bu soruyla ilgili birkaç düşünce ekolü bulunuyordu. Herhalde en etkilileri de Platon’du; Platon fiziksel oluşumların mükemmel soyutlamalarının bulunduğu bir âleme inanıyordu. Maddi dünyadaki her şey varlığını bu “ideal biçimler”den alıyordu ve her şey ideal nesnenin bir gölgesinden başka bir şey değildi.

Fizik tarihi sonradan çok mümkün olduğu anlaşılan “imkânsız” işlerle doludur.
Arşimet’in yenilikçi düşünme biçimiyle kadim dünyayı hayrete düşürdüğünü unutmak kolaydır. Arşimet, kralın tacının som altından yapılıp yapılmadığını söylemenin bir yolunu bulmuş olsa da olmasa da hayatının Roma hükümdarlığı tarafından korunmasını sağlamaya yetecek bir bilimsel şöhret kazanmıştır. Keza, Newton’ın kütleçekimin nasıl işlediğine ilişkin betimlemesi bugün bize apaçık görünse de formüle edilmesi o dönemde bir güç denemesiydi.

Kuvvetlere dair büyük bir bileşik kuram kurmak iyidir güzeldir; kuantum kütleçekiminin, yani çok küçük olanla ilgili bilimi çok büyük olanla ilgili bilimle birleştirecek kuramın izini sürmek heyecan verici ve yararlıdır. Ama bunların hiçbiri temel soruyu cevaplamaz: Gerçekliği oluşturan nedir?

Uzaktaki süpernovalardan gelen ışığın gözlenmesi, evrenin genişlemesinin ivme kazandığını düşündürmektedir. Bu da bilinmeyen bir kuvvetin –kara enerji olarak bilinir– kozmolojik ölçekte iş başında olduğu anlamına gelmektedir. Fizikçilerin kara enerjinin kaynağıyla ilgili en iyi tahmini, bu kaynağın boş uzayın “boşluğundaki” enerji dalgalanmaları olduğunu söylemek olmuştur; fakat hesaplamaları onlara aksinin söz konusu olduğunu göstermiştir. Toplamaları yaptıklarında, kuram onlara ivme kazanmış olan genişleme için 10120 kat daha büyük bir değer vermiştir. Fizik tarihinin en utanç verici sonuçlarından biri addedilmiştir bu. Sorunu çözmek için önerilen çözümlerden biri, ivmelenmeye aslında boşlukta faaliyet gösteren henüz keşfedilmemiş bir kuvvetin neden olduğu iddiası olmuştur. Fizikçilerin elinde bu kuvvetin nereden geldiğine dair fazla ipucu bulunmasa da en azından buna verecek bir isim bulmuşlardır: Öz.

Süpersimetri fizikçilerin parçacıkları iki gruba ayırmasından kaynaklanır: Elektronlar ve kuarklar gibi, maddeyi oluşturan parçacıklara fermiyonlar denir; foton ve glüon gibi kuvvetleri oluşturan parçacıklara da bozon denir. İki farklı tipteki bu parçacıklar, iki farklı kurallar dizisini izler. Süpersimetri (supersymmetry) yani SUSY de her bir parçacığın diğer grupta herhangi bir deneyde aynı biçimde davranacak bir “süper eşi” olduğunu söyler. Bu mümkündür; çünkü fermiyonlar ile bozonlar arasındaki temel farklılık spin olarak bilinen kuantum özelliğinden doğar. Bozonların spini tam sayıdır –1, 2, 3 vb.– fermiyonların spini ise tam sayıların yarısıdır: ½, 3/2 vb.

Kuarkların atom çekirdeğindeki nötronlar ve protonları oluşturduğu biliniyordu. Her kuarkın belirgin bir niteliği vardır, fizikçiler buna o kuarkın rengi der. Bu yüzden güçlü kuvveti kuarklara bağlayan kurama “kuantum kromodinamiği”, yani QCD denmiştir. QCD’ye göre güçlü kuvvet kuarkları birbirine, elektromanyetik ve kütleçekim kuvvetlerinin tersine mesafenin artmasıyla birlikte azalmayan bir etkileşimle bağlar. Kuarklar birbirinden uzaklaşırken sanki bir zemberekle birbirlerine bağlıymışlar gibi bu kuvvet güçlenir.

Faraday’e göre bu “kuvvet hatları” mıknatısın etrafındaki uzamın bazı fiziksel özellikleriyle ilişkiliydi. Bu alanla elektrik arasındaki bağlantı da kolayca kuruldu: Faraday, değişen bir manyetik alanın bir elektrik alanı yarattığını da keşfetti Bu keşfin önemini abartmamak zordur. Bu keşif, elektromanyetik tayfın, radyo dalgalarının ve gama ışınlarının, arada kalan her şeyin keşfedilmesini sağladı. Enerjinin uzayda bir noktadan diğerine nasıl aktarılabileceğini gösterdi; hiçbir fiziksel kaynağı olmayan bazı hayali etkileşimlerle ilgili fikirleri bertaraf etti. Herhalde en önemlisi de fizikte kısa süre sonra gelecek bir devrime zemin hazırlaması oldu (s.322).

Perihelion, eliptik bir yörüngede, yörüngesinde olunan şeye en yaklaşılan noktadır. Merkür’ün Güneş’in etrafındaki yolculuğunda da birbirini izleyen yörüngelerde değişen, yani gerileyen böyle bir nokta vardır. Gerileme, güneş sistemindeki başka gezegenlerin kütleçekim güçlerinin bir sonucudur; 1845’te Fransız astronom Urbain Joseph Le Verrier Newton kanununu kullanarak bunun ne olduğunu bulmaya çalışmıştı. Görünüşe bakılırsa bir hata vardı. Le Verrier’nin hesaplaması gözlenen gerilemeyi, bir yüzyıllık yayda 43 saniyeyle kaçırmıştı. Her yüzyılda bir hesaplamalar, bir derecenin sadece yüzde biri kadar hata veriyordu; ama hatalıydılar işte. Talihe bakın ki Einstein’ın genel görelilik kuramı gerekli düzeltmenin yapılmasını sağladı. Görelilik kuramı, kütleçekim alanlarının kütle ile enerjinin evrenin dokusu üzerindeki etkilerinden doğduğunu söyler; kütleçekim uzayzamanın bükülmesinden kaynaklanır. Görelilik kuramı şaşırtıcı derecede başarılı bir kuramdır, aşamadığı deneysel bir test olmamıştır.

Modern bilimin en önemli amaçlarından biri fizik kanunlarını “birleştirmek”tir. Şu sıralar bunun ana dayanak noktası, görelilik kuramı ile kuantum kuramını birleştirmektir. Fakat bu, şimdiye kadar kimsenin arada çöpçatanlık edemediği bir izdivaç olmuştur. Bunun sebebi, böyle bir birleşmenin esasen imkânsız olması olabilir mi?

Simülasyon bilinçli avatarlarına etraflarındaki dünyada bir süreklilik duygusu verecek kadar iyi kurulmuş olacaktır; ama gereğinden fazla da iyi olmayacaktır. Bu da aniden yakından bakıldığında, programlamadaki açıkların ortaya çıkarılabileceği anlamına gelir. Aslına bakarsanız bunu çoktan yapmış olabiliriz. Gerçekliğimizi tanımlamak için geliştirdiğimiz kuramların belirgin tutarsızlıklar gösterdiğini zaten biliyoruz. Örneğin, atomaltı ölçeklerde karşılaştığımız şeyleri tanımlıyormuş gibi görünen kuantum dünyası insan zihnine anlamsız geliyor. Kuantum dünyası parçacıkların birçok varlık göstermesini, aynı anda iki uzamsal konumda bulunmasını ya da aynı anda zıt yönlere hareket etmesini mümkün kılıyor.

Bostrom’un argümanı, şu üç önermeden birinin doğru olması gerektiği yönündedir. İlk önerme, insanların gerçeklik olarak tecrübe ettiğimiz şeyi yansıtacak bilgisayar simülasyonları – sanal gerçeklik – yürütebilecek derecede sofistike bir düzeye gelmeden, ezici bir ihtimalle tükenip gideceğini söyler. İkincisi, hayatta kalabilecek herhangi bir medeniyetin bu tür simülasyonlar yürütmesinin son derece ihtimal dışı olduğunu söyler. Üçüncüsü ise, böyle bir bilgisayar simülasyonunda yaşıyor olmamızın neredeyse kesin olduğunu söyler. İlk önerme ihtimal dışı görünmektedir. Kendi kendimizi mutlaka ortadan kaldırmamızın ya da mutlaka ortadan
kaldırılmamızın a priori bir sebebi yoktur. İkincisi daha da ihtimal dışı görünmektedir: Simülasyonlardan aldığımız haz, daha da fazla simülasyon gücüne sahip olduğumuzda bunu kullanmayacağımız varsayımında bulunmaya yer bırakmamaktadır. Böylece geriye üçüncü önerme kalır. Uzak bir gelecekten bahsettiğimiz dikkate alınırsa, bu uzak gelecekte “orijinal” evrenin her yerine dağılmış neredeyse sonsuz sayıda medeniyetin simülasyonlar yürüttüğü düşünülürse, bu orijinal evrende olup da bir simülasyonda olmamamız ihtimali nedir? Son derece küçüktür. Başka bir deyişle neredeyse kesinlikle bir simülasyon içinde yaşıyoruz.

Evren birazcık olsun farklı olsaydı, biz burada oturmuş bu gibi şeyler hakkında kafa yoruyor olmazdık. Evren, elbette ki hayatın var olması için kesin bir dengeye sahiptir. Biraz farklı bir evrende var olamazdık.

Her şey ayarlanmış gibi görünüyor öyle değil mi? Büyük İngiliz astronom Fred Hoyle böyle düşünüyordu. Bir keresinde evrenin çok hayat-dostu olduğundan, o kadar ki “hileli bir iş” gibi göründüğünden yakınmıştı. Biri ya da bir şey, hayatın yaratılmasını kolaylaştırmak için fizik kanunlarıyla “oynuyordu.”

Pozitif yüklü çekirdek ile yörüngede dönen negatif yüklü elektronlar arasında karşılıklı bir itiş vardır. Fakat aynı zamanda kütleçekimden kaynaklanan karşılıklı bir çekim de vardır. Aralarındaki oranı küçük bir miktar değiştirin, atomların temel niteliklerini değiştirmiş olursunuz, o kadar ki bu da yıldızların temel niteliklerini değiştirir; başka bir deyişle sağa sapın Güneş gibi yıldızların etrafında gezegenlerin oluşmayacağı bir evren yaratmış olursunuz. Sola sapın hayatın kimyasının altında yatan karbon atomlarını ortaya çıkaran süpernovaların varlığını tehdit etmiş olursunuz. Başka örnekler de vardır: Nötronun kütlesini yüzde 1 oranında azaltın, bir tane bile oluşmaz.

Sorun şuydu ki gökbilimin temel ilkelerinden biri her zaman, insanların uzayda da zamanda da özel bir yere sahip olmadığını ortaya koyan Kopernik ilkesi
olmuştu. Büyük Patlama’yla birlikte Kopernik ilkesi tehdit altına girmiş oluyordu.

Gökbilimciler evrene baktıklarında tuhaf bir şey fark etmişlerdir. Bundan bahsetmeye neredeyse tereddüt ederler; fakat bu oturma odasına girmiş fil gibi bir şeydir, varlığının teslim edilmesi gerekir: Bu evren bizim için dikkat çekecek kadar iyidir. Bir parçasını değiştirdiğinizde, diyelim doğa kanunlarından birini biraz bozduğunuzda, bizler ortaya çıkmamış oluruz. O kadar ki sanki evren bizim yaşamamız amacıyla tasarlanmıştır.

Kanıtlanmamış bir kuramdır bu: Henüz majoronun varlığına dair doğrudan bir kanıt görmedik. CERN’in Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda bazı dolaylı kanıtlar görülmüş olabilir; fakat deneylerimiz henüz imha öncesinde gerçekleşen koşulları yeniden yaratıp majoronu iş başındayken gözlememizi sağlayacak kadar güçlü değildir. İş neden hiçbir şey yerine bir şeyin var olduğunu anlamaya geldiğinde, belki de güvenebileceğimiz tek cevabı yaratılışın ilk anlarına yapılacak bir zaman yolculuğu verebilir.

Kuram, majoronun yaşlandıkça, çürümekte olan bir parçacıktan eşit sayıda parçacık ve karşıt parçacık yaratan simetri kanunlarına uymadığını ileri sürer. Majoron çürüyüp nötrino denilen parçacıklar oluşturur; nötrinolar evrenin her
tarafına neredeyse ışık hızıyla giden, minicik yüksüz parçacıklardır. Majoronlar nötrinonun karşıt parçacığı karşıt nötrinoyu da üretir. Fakat majoronun eşit sayıda nötrino ve karşıt nötrino üretmesi konusunda zorlayıcı bir şey yoktur.

Her protonun içinde kuark denilen üç parçacık bulunur. Kuarkların karşıt madde parçacıkları vardır: Karşıt kuarklar. Anlaşıldığı üzere zayıf kuvvet, kuarklara ve karşıt kuarklara farklı biçimde davranır. Zayıf kuvvetin madde ve karşıt maddeye davranma biçimindeki bu farklılık, fizik kanunlarının bir şekilde madde ve karşıt madde açısından ince bir farklılık göstermesi gerektiği anlamına gelir. Bu da demektir ki enerji ve momentumla ilgili korunum kanunları madde ve karşıt madde açısından geçerli olamaz. İkisinin arasındaki dengenin değişmesini mümkün kılan doğal süreçlerin var olması gerekir.

Schrödinger denklemi, bir kuantum parçacığının enerjisini betimlerken ilk bakışta imkânsız gibi görünen bir muamma ortaya atmıştı. Denklem hızla hareket eden bir parçacığın enerjisinin iki rakam içerdiğini söylüyordu. Bu iki rakam birbiriyle çarpıldığında, 0 sonucunu vereceklerdi. Fakat her biri kendisiyle çarpıldığında cevabın 1 olması gerekiyordu. Normal matematikte böyle bir şey yapılamaz. Fakat Dirac matris olarak bilinen rakam dizilerini kullanarak bunu başardı. Ödenmesi gereken tek bedel, kuantum parçacığının enerjisinin pozitif olduğu kadar negatif olmasıydı. Dirac, işkence kabilinden bir akıl yürütme zinciriyle negatif enerji yüklü parçacıkların dünyamızda tezahür edebileceğini gösterdi. Bu parçacıklar aşina olduğumuz parçacıklar gibi görünecektir; ama tuhaf değişikliklerle.

Birçok kültürde başlangıç diye bir şey yoktur. Örneğin antik Yunanlılar daire kavramına saygı duyarlardı; evrende temel olan her şey, evrenin kendisi de dahil durmadan tekrar eden daireler içinde cereyan ederdi.
20. yüzyıl başına dek, gökbilimciler arasında da buna çok benzer bir görüş birliği vardı: Evrenimiz ezelden beri mevcut olmuştu, bir başlangıçtan bahsetmenin hiçbir anlamı yoktu. Tabii ki bu kilise otoritelerini biraz rahatsız ediyordu.
Tekvin Kitabı bir başlangıçla başlar: Hiçbir şeyden bir şey yaratılır. Georges Lemaître adında Belçikalı bir rahibin, gökbilimin, evren için bir başlangıç noktası düşünmesi gerektiğine karar vermesinin sebebi belki de buydu. Bir fizik profesörü ve yetkin bir gökbilimci olan Lemaître “Büyük Patlama” olarak bilinen fikri ortaya atan ilk kişi olmuştu. Lemaître’in hipotezi her şeyin bir “ilk atom”dan doğduğu yönündeydi, bu ilk atom parçalanmış ve evrendeki bütün maddeyi yaratmıştı. Lemaître, Einstein’ın evrenin boyutlarını betimleyen genel görelilik denklemlerinden başlayarak evrenin yarıçapının değişebileceğini, başka bir deyişle evrenin genişleyebileceğini göstermiştir.

Sicim kuramını eleştirenler, kurama her şeyin kuramı yerine hiçbir şeyin kuramı derler. Bu kurama her şey uymaktadır: Biri çıkıp da olasılıklar arasından bizim evrenimizi seçmenin bir yolunu bulmadığı sürece, sicim kuramı evrenimizin
doğasıyla ilgili olarak yanlışlanabilir tahminlerde bulunamaz. O halde bu kuramın gerçekten de hakiki bir bilimsel kuram olduğunu söyleyebilir miyiz? Birçok sicim kuramcısı bu eleştiriye hemen itiraz etmiştir. Sicim kuramı bize bu kadar çok evren veriyorsa bunun sebebi muhtemelen bu kadar çok evren olmasıdır.

Nihai bir kurama ihtiyacımız olduğuna hiç kimsenin kuşkusu yoktur. Kuantum mekaniği ve görelilik arasında hiçbir tutarlılık yoktur; o kadar ki bu tutarsızlık saçma denilecek derecededir. Örneğin fizik kanunları, evrende farklı biçimlerde hareket etmekte olan kuantum parçacıkları açısından farklıdır. Durmakta olan bir elektrona getirilen kuantum tanımı, elektronun ışık hızına yakın bir hızla hareket ediyor olması halindeki tanımından farklıdır. Albert Einstein görelilik kuramını tam da bu tür sorunlardan kaçınmak için inşa etmiştir.

Işığı bir dalga olarak gören bakış açısıyla bir parçacık olarak gören bakış açısını birbirine bağlamanın iyi bir yolunu bilmiyoruz hâlâ. Bu muamma, kuantum kuramının kalbinde yatmakta ve gizemini korumaktadır (bkz. Schrödinger’in Kedisine Ne Oldu?). Işık nedir? Bir dalçacık.

Herhalde Richard Feynman, bunu en güçlü biçimde ortaya koyan isim olmuştur. Öğrencilerine bir keresinde “Işığın bu biçimde, parçacık olarak geldiğini vurgulamak istiyorum,” demişti. “Işığın parçacık olarak davrandığını bilmek çok önemlidir, özellikle de okula gitmiş olanlarınız açısından, okulda muhtemelen size ışığın dalga gibi davrandığını anlatmışlardır. Size ışığın parçacık gibi davrandığını söylüyorum.”

Descartes uzayın “plenum” dediği görünmez bir sıvıyla dolu olduğunu
düşünüyordu. Plenumun “hareket eğiliminde” olduğunu söylüyordu; öyle ki bir mum plenumda, tıpkı bir davulun havada ses dalgaları yaratmasına benzer bir biçimde basınç yaratıyordu. Bu basınç göz yuvarına geçiyor, ışık olarak tezahür ediyordu. Isaac Newton bu fikir üzerine düşünmeye başlar başlamaz onu çürütmeye başladı. Newton, ışık yalnızca plenumun göz üzerinde yarattığı basınçsa karanlık bir gecede koşmaya başlamanın dünyayı ışıkla doldurması gerektiğini savunuyordu. Newton, o sıralar doğmakta olan atom fikrinin, yani en küçük ölçekte her şeyin kendini oluşturan parçalara bölünebileceği fikrinin büyük hayranlarından biriydi. Bundan hiçbir şekilde farklı olmaması gerektiğini düşündüğü ışığın “hücrecik” dediği atomik elementlerden oluştuğunu ileri sürüyordu.

Işık hakkında kesin olan bir şey vardır: O da ışığın varoluşumuz açısından temel önemde olduğudur. O da ışığın varoluşumuz açısından temel önemde olduğudur. Güneşten gelen ışık olmasaydı bitkiler enerji toplayıp büyümek için fotosentezi kullanamazlardı, bizim de yiyecek bir şeyimiz olmazdı. Işıktan yoksun olan insanlar depresyondan mustarip olur. Fareleri altı hafta boyunca karanlıkta tutan araştırmacılar ışık eksikliği yüzünden hayvanların beyin hücrelerinin ölüp gitmesini izlemiştir. Doğrudan güneş ışığından yeterince yararlanmamak raşitizm gibi kemik sorunlarına yol açmaktadır. Işık her neyse, ona ihtiyacımız var.

“Şiir nedir? Neden efendim, şiirin ne olmadığını söylemek çok daha kolaydır? Hepimiz ışığın ne olduğunu biliyoruz, ama ne olduğunu anlatmak kolay değil.” Samuel Johnson, bu sözlerin şiiri tanımlamanın güçlüklerini haklı çıkaran ikna
edici bir açıklama olduğunu düşünüyordu. Maalesef ışığın ne olduğunu hepimizin bildiği fikrinde temel bir kusur vardır. Bilip bilmediğimiz belli değildir.

Kalbiniz hücreler arasında bir tür dalga gibi işleyen, kasın belli biçimlerde ve
belli zamanlarda kasılmasına yol açan koordine elektrik akımları sayesinde atar. Bu akımlar bozulduğunda bir “aritmi” ortaya çıkar. Kalp aritmileri her yıl yüzbinlerce kişinin ölümüne yol açmaktadır: Kalp birçok sebepten dolayı normal bir biçimde çarpmaya, hatta çarpmaya son verebilir. Genelde kalp kaslarının hepsi rastgele kasılmaktadır ve kalp artık bir pompa değil, durmadan hareket eden, seğirip duran bir doku yığınıdır. Kaotik bir sistemdir; iyi bir vuruşun kaosa son verebileceği bir sistem.

Vaka sayısı kaotik bir yörünge izlediğinden, aşı programı gibi bir şeyin yaratacağı darbeye duyarlıdır. Fakat bu darbe her zaman hastalığın kökünü kurutmaz; rakamlar istikrarsız bir düzene sürüklenebilir, örneğin bir çatallanma bölgesine. Bu durum hastalıkla ilgili kısa vadeli rakamların yükselebileceği anlamına gelir, aşı programı başarısız olmuştur. Kaosun bilincinde olmak tıp araştırmacılarının verilen ilk cevabın ötesini görmelerini, kaotik cevabın gelişmesine izin vermelerini, uzun vadede bir düşüş eğilimi olabilecek şeyin bir haritasını çıkarmalarını sağlar.

Sayılamayacak kadar çok kayanın, asteroidin ve kuyruklu yıldızın lafını bile etmiyoruz, sekiz gezegen ve bir güneşle göklere kaos hâkimdir. Fakat saat gibi işleyeceğine kaosla işleyen bir sistem, her an başka bir gezegenle çarpışma
tehlikesi içinde olduğumuz anlamına gelmiyor. Kaotik yörüngeler genellikle “sınırlıdır”, genellikle hiç tekrarlamayan döngüler içinde; fakat sınırlı bir uzay içinde hareket ederler, böylece çarpışma tehlikesi sınırlanmış olur.

Cetvellerimiz sonsuz derecede küçük, eylemlerimiz sonsuz derecede pürüzsüz, makinelerimiz sonsuz derecede güçlü değildir. Dolayısıyla gerçekleştirdiğimiz her ölçüm ve bu ölçümleri kullanarak yaptığımız her hesaplama küçük, fakat sonlu bir hata taşıyacaktır.

Ay’ın sizin sayenizde belirdiğine inanmanızda sorun yok. Yeter ki başka herkesi güçlerinize inandırmaya çalışmayın.

Aklımızda tutmamız gereken en önemli nokta, kuantum dünyasının gerçekte nasıl işlediğini hiç kimsenin anlamıyor olmasıdır. İzlediğiniz yorum ister Feynman’ın tarihlerin toplamı yorumu, ister Bohr’un nesnel bir gerçekliğin varlığını reddetmesi olsun, bu tercih, birçok bakımdan bir zevk meselesidir. Birçok fizikçinin kendilerini kuantum kuramının “çeneni kapa ve hesapla” yorumunun takipçisi olarak görmesinin sebebi budur. Bu pragmatik konumda, hiç birimiz ne anlama geldiğini bilmesek de bununla oynamaktan hoşlanırız ve bu da yeterli olabilir.

Evren nasıl oluştu? Bu süreç, analiz etme umudumuzun ötesinde kalan tuhaf, çok uzaklarda gerçekleşmiş bir süreç miydi? Yoksa gerçekleşmiş olan bu mekanizma her zaman kendisini gösteren bir mekanizma mıdır?” Bu sözler Wheeler’ın Büyük Patlama’nın bir kuantum olayı olup olmadığını merak ettiğini yansıtır; Wheeler evrenin aynı zamanda gündelik hayatı yöneten bir olayla varlık bulup bulmadığını merak etmiştir.
Wheeler’ın “katılımcı” evreni, yani gözlemcilerin rolünün kozmik tarihin kuantum doğasını değiştirdiği evren bu iddiayı savunma yolunda ilerler. Fakat Cambridge Üniversitesi’nde görev yapan kozmolog Stephen Hawking daha da ileri gider. Hawking, kuantum dünyası, şimdi bulunduğumuz yerden evrenin tarihini belirlememizi mümkün kılar, der. Hawking buna “yukarıdan aşağı kozmoloji” der ve o daimi soruyu çözdüğünü düşünür: Büyük Patlama’dan önce ne gelmişti?

Wheeler 1992’de kuantum fenomenlerinin “ne dalga ne parçacık olduğunu, esasen ölçüldükleri ana kadar tanımsız olduklarını” söylemişti; bu yüzden Piskopos Berkeley “var olmak algılanmaktır,” dediğinde haklıydı..

Wheeler kışkırtıcı bir düşünce deneyinde, vurgulamak istediği noktayı ortaya koymak için kütleçekimsel mercek fenomenini kullanmıştı. Uzak bir yıldızın ışığı Dünya’ya doğru yol alırsa kocaman bir galaksinin yakınından geçebilir.Galaksinin kütlesi ışığı büker ve ortada bir tek galaksi olmasına rağmen iki galaksi varmış yanılsamasını yaratır. Einstein bu fenomenden, genel göreliliğin tahminlerinden biri olarak bahsetmişti; bu tahmin İngiliz gökbilimci Arthur Eddington, 1919’da bu efekti ölçtüğünde doğmuştu.

Tuhaftır, ama öyle görünüyor ki foton, kimse bakmıyorken bir dalga gibi, birileri bakıyorken de parçacık gibi davranma eğilimindedir. Bir fotonun çevresindeki şeylerle ilişkili olarak bir tür bilinçli tercih yapıyor olması fikri fizikçilere saçma gelen bir fikirdir. Einstein ile diğer fizikçilerin, gözden kaçırdığımız bir şeyler olması gerektiğini söylemiş olmalarının sebebi budur; fotonun davranışını belirleyen “gizli değişkenler” olması gerekir.

Gelgelelim evreni şekillendirmekteki rolümüzün kuantum deneylerindeki birkaç parçacığın varlığını ve özelliklerini belirleyen gözlemlerle son bulması gerekmez. 20. yüzyılın en saygın bilim insanlarından biri olan, artık aramızda bulunmayan John Wheeler’a göre, her birimiz kozmosun tarihini değiştirebiliriz.

18. yüzyılda bile insanlar gerçekliğin doğasını sorgulamışlardı. Piskopos George Berkeley meşhur bir iddiada bulunmuş, bir ormanda etrafta bir ağacın düştüğünü duyacak kimse yoksa ağacın hiç ses çıkarmayacağını ileri sürmüştü. Dahası, ağaç onu algılayan biri olmadıkça var da değildi. Talihe bakın, Berkeley sağduyumuzun korunduğunu; çünkü Tanrı’nın her zaman gözlemci olarak hareket etmek üzere mevcut olduğunu ileri sürmüştü.

Kökenlerinde bağımsız kütlesi olmayan parçacıklardan oluşuyorsunuz. Bu parçacıklar kütlelerini “Heisenberg belirsizlik ilkesi” olarak bilinen kuantum fenomeninden alıyor. Kökeninde bu ilke doğadaki her niceliğin bir bulanıklık taşıdığını, sabit bir değeri olmadığını söyler. Bu durum boş uzayın enerjisi açısından bile geçerlidir: Boş uzayın sıfır enerjiye sahip olduğunu düşünsek de aslında belirdikleri kadar hızlı bir biçimde ortadan kaybolan “sanal” parçacık çiftleri halinde ortaya çıkan enerjiyle doludur. Öyle anlaşılıyor ki bu yüzergezer hayaletimsi parçacıklar kızartma tavasına kütlesini veren şeylerdir.

Einstein’ın dikkat çektiği ilk açılım radyoaktiviteyle ilgiliydi: Radyum enerji veriyorsa aynı zamanda biraz kütle kaybetmek zorundadır. Alman fizikçi Max Planck daha sıkıcı (fakat bazı bakımlardan daha sağlam) bir açılım görmüştü. Sıcak bir nesne, diyelim ki kızgın bir tava, soğuk bir nesneden daha ağır çekecektir. Bu devrimci bir fikirdi, bugün bile kulağa biraz tuhaf gelir. Yine de kesinlikle doğrudur. Artık, kütlenin enerjiyi taşımanın bir yolu olduğu yönünde iyi kanıtlarımız var. Hareket edebilirsiniz, kinetik enerji taşıyabilirsiniz; ama aynı zamanda sırf var olarak enerjinizi kilitleyebilirsiniz.

Kütle ölçümleri Lavoisier’ye maddenin hâlâ deney odasında olduğunu; biçiminin değiştiğini, ama yine de orada olduğunu söylüyordu. Şeyler evrenden kaybolup gitmiyor, dönüşüp farklı biçimler alıyorlardı.. En temel dönüştürülebilir –ama her zaman korunan– nicelik ise enerjidir.

Newton, yaşayan ve her an her yerde hazır bulunan, ilahi bir varlık olarak Tanrı’nın evrenin bir yerlerinde iş başında olması gerektiğini düşünüyordu. İlahi kudretin hayati önemdeki rollerinden biri, kozmik enerji rezervlerini her zaman dolu tutmaktı. Tanrı saat gibi tıkır tıkır işleyen evreni kurmak, gezegenlerin göklerde hareket etmesini sağlamak için oradaydı; ama gündelik durumlara, mesela çarpışan köylülere de iniyordu.

1842 tarihli Encyclopedia Britannica’ya göre enerji “bir şeyin gücü, erdemi ya da verimliliği anlamına gelen Yunanca kökenli kelime” olarak tanımlanmıştır. Aristo’ya uzanan bu Yunan köken, aslında işaret noktamıza daha yakındır. Aristo enerjiyi her şeyin varoluşunun ve işlevinin kaynağı olarak tanımlamıştı. “Energeia” bir şeyin işini bitirmesini mümkün kılan şeydir, diyordu.

Bu denklem hayatımızın, devam eden varoluşumuzun ve belki de geleceğimizin kökenidir. Gerçekliğin temel doğasını betimler, aşina olduğumuz madde kavrayışı yanılsamasının ne kadar derinlere indiğini gözler önüne serer. Kafanızda bir tek denklem varsa, en azından doğru denklem vardır. Peki, bu denklem nereden geliyor? Kesinlikle doğruyu söylemek gerekiyorsa, öncelikle, Einstein’dan gelmediğini belirtelim. Einstein kütle ile enerji arasındaki bu ilişkiye dair makalesinde aslında E=mc² yazmamıştı. L=mv2 yazmıştı, L “canlı” enerjiydi, m kütle, v ise yönlü ivmeydi. Bundan yedi yıl sonra 1912’de Einstein rutin olarak enerji için E’yi, Latince “hızlılık” anlamına gelen celeritas içinse c’yi kullanmaya başladı; c aynı zamanda ışık hızını belirtmek için evrensel olarak kabul gören bir semboldü. Sembol değişikliğini bir kenara bırakalım, Einstein bu denklemi ağaçtan toplamış değildir. E=mc² ’nin tohumları ilk kez 17. yüzyılda formüle edilen fizik kanunlarıyla atılmıştır.

Gezegenimizin manyetik alanının en azından 3,2 milyar yıl önce oluştuğunu biliyoruz. Bilinen ilk hayat biçimleri 3,5 milyon yıl önce varlık göstermişti. Görünüşe bakılırsa bunun anlamı açıktır: Hayat bir manyetik alan içinde gelişmiştir ve bir manyetik alana ihtiyaç duyabilir. Ay’ın da Mars’ın da 4 milyar yıl önce manyetik alanları vardı; ama artık ikisinin de yok, ikisi de bildiğimiz kadarıyla hayat barındırmıyorlar.

Elimizde artık geçmiş 20 milyon yıl içinde, Dünya’nın manyetik alanının 60 kereden fazla çöküp tersine döndüğünü gösteren kanıtlar bulunmaktadır. Bu tersine dönmeler yaklaşık her 500.000 yılda bir meydana gelmiştir, tamamlanmaları da binlerce yılı alabilir. Gelgelelim bu öyle saat gibi tıkır tıkır işleyen bir fenomen değildir. Kimi zaman, dinozorların devrinde olduğu gibi, milyonlarca yıl boyunca hiçbir değişiklik olmaz. 780.000 yıldır bir tersine dönme görmedik henüz. Peki, bu bir yer değiştirmeyle karşı karşıya olduğumuz anlamına mı geliyor? Dünya’nın manyetik alanının telaşlandırıcı derecede hızlı bir biçimde silinip gitmesinin sebebi bu mudur?

Bazı hayvanların manyetik alanları hissedebildiğine hiç şüphe yoktur. Hayvan krallığındaki göçlerin birçoğu hayvanların Dünya’nın manyetik alanına göre yol almalarını gerektirir. Sini kaplumbağalarının (Caretta caretta) yaklaşık 13.000 km’lik göçü, kral kelebeklerinin Amerika’daki büyük yolculuğu, balık kartallarının kıtaları aşması, bunların hepsi de manyetik alanların hissedilmesini gerektirir. Onların bunu nasıl yaptıkları tam olarak kesinlik kazanmamıştır, ama ipuçlarını topluyoruz. Birçok hayvan türünün dokuları – kurbağalar, arılar, sarı yüzgeçli somon ve bakteriler örneğin– bir dış manyetik alanla uyum sağlayan manyetit minerali içerir.

Temelde fizik kanunları geçmişi korumak üzere işlemektedir. Şık bir fikir.

Hollywood’daki bütün senaryo yazarlarının bildiği üzere, zaman içinde geçmişe seyahat bazı harika ve tuhaf ikilemleri beraberinde getirir. Bilinen en klasik örnek “büyükbaba paradoksudur.” Ya zamanda geriye gidip de büyükbabanızı küçük bir çocukken öldürürseniz? Bu ebeveynlerinizden birinin hiç doğmamış olması anlamına gelecektir; peki sizin varlığınızı da ortadan kaldıracak mıdır? Gerçeklikten silinip gidecek misiniz?

Kurt delikleri Einstein’ın denklemlerinin
çözümü olarak var olsalar da doğal olarak var olduklarına dair bir kanıt yoktur. Hızla hareket eden atomaltı parçacıkları çarpıştırarak bir kurt deliği yaratabiliriz; evet, böyle uzak bir ihtimal vardır. Çeşitli kuramsal fikirler, kurt deliklerinin son derece yoğunlaşmış enerjisinin uzay-zamanın dokusunu, bu dokuda bir delik açmaya yetecek kadar bükebileceğine işaret etmektedir. Fakat o zaman bile kontrol bizde olmayacaktır.

Evrenin nasıl oluşmuş olabileceğiyle ilgili bazı kuramlara göre, kozmik sicimler yaratılışın ilk anlarında oluşmuş olsa gerektir; bugün hâlâ evrenin çevresinde asılı olabilirler. Esasen uzaydaki kusurlardır, evren hızlı bir değişim sürecinden geçerken oluşmuş yaralı bir dokuya benzer şeylerdir. Kozmik bir sicim korkutucu bir hayvandır: Çapı bir atom çekirdeğinin genişliğinden az olsa da bütün evren boyunca uzanır. Hiç şaşırtıcı değil, bunlardan birini bir zaman makinesine çevirmek korkakların harcı değildir. Başlangıç itibarıyla bunlardan bir çifte ihtiyacınız vardır.

Bu deneyin uygulanması son derece basittir, ama evde denemeyin. Deney, halihazırda elde mevcut olan teknolojiyi kullanarak bile gerçekleştirilebilir. Dolu bir silahı kafanıza dayarsınız ve ateşlemeye hazırlarsınız; böylece tetiği çekmeniz bir kuantum parçacığı üzerinde bir ölçüm gerçekleştirir örneğin bir elektronun dönüşünü belirler. Sonuç “saat yönündeyse”, etrafta toplanmış izleyenler bir klik sesi duyar. “Saat yönünün tersineyse” silah ateşlenir. Pek hoş bir görüntü değildir bu. Fakat perspektifin her şey haline geldiği nokta da burasıdır. Everett birçok dünyanın varlığı hakkında haklıysa silahın ateş almadığı bir dünya her zaman var olacaktır.

Farklı dünyaların hiç bilincinde olmasak da elektronlar gibi kuantum parçacıkları bu bölünmenin öte yakasında farklı dünyaların etkisini hisseder. Gördüğümüz örüntü, farklı dünyalardaki elektronlar arasındaki karışımın bir sonucudur. Bu bakış açısına göre, bizim gerçeklik olduğunu düşündüğümüz şey, her biri diğerinden biraz daha farklı olan sonsuz sayıda gerçeklikten yalnızca biridir. Ve bu gerçekliklerin her biri sizin bir versiyonunuzu içerecektir.

Bir kuantum parçacığı ne zaman bir tercihle karşı karşıya kalsa yeni dünyalar yaratılır: Bütün seçeneklerin gerçekleştiği dünyalar.

Tam olarak sizin genetik bileşiminize sahip bir şeyin başka bir evrenin bir yerlerindeki mavi-yeşil bir gezegende ortaya çıkması ihtimali sonsuz derecede küçüktür. Fakat sonsuz sayıda evrenin varlığına izin verirsek bu küçük olasılık kesinliğe dönüşür. İkizinizle karşılaşacaksınız demek değildir bu. Yeni bir evren şişip ayrıldığında, aradaki temas sonsuza dek ortadan kaybolur. Siz kendi uzayınız ve zamanınıza kısılıp kalırsınız; ikiziniz de ayrı ve ulaşılamaz bir kürede kalır.

Einstein bir Büyük Patlama hakkında hiçbir şey bilmiyordu; evrenin genişliyor değil, statik olması gerektiğini düşünüyordu. Maalesef denklemleri dengesiz bir evren ortaya çıkardı; bu yüzden de düzgün, statik bir evren yaratmak için “kozmolojik sabit” olarak bilinen terimi denklemlerine dahil etti. Büyük Patlama’nın keşfinden sonra da bunun “en büyük hatası” olduğunu söyledi.

Bu kaotik genişleme teorilerine göre, boş uzaya içkin olan dalgalanan enerji, bizim uzay ve zamanımız içinde herhangi bir yerden yepyeni koca bir evrenin şişip genişlemesine yol açabilir. Willy Wonka’nın çikolata fabrikasını andıran bir süreçle, her zaman eski evrenlerden yeni evrenler şişip doğmaktadır. Nihayetinde her bir evrenin ağzı kopacak, onu kendisini doğuran evrenden ebediyen ayıracaktır.

Ne kadar çabaladılarsa da içinde yaşadığımız evrene benzer tek bir sicim evreni yaratamadılar. Aksine, her biri farklı niteliklere sahip binlerce evren yarattılar. 1998’de evrenin genişlemesinin hız kazandığının keşfedilmesiyle birlikte bu sorun ağırlaştı. Evrenin hâlâ genişliyor olmasını – Büyük Patlama’nın etkisi hâlâ güçlüdür– bekliyor olsak da evrendeki her şeyin kütle çekim çekimi genişlemenin aleyhine işlediğinden, genişlemenin yavaşlıyor olması gerekir. Genişleme hızlanıyorsa bilinmeyen bir güç iş başında demektir.

Gelgelelim evrenimiz, nihayetinde bizlerin var olmasını mümkün kılacak “düz” bir geometriyle kurulmuştur. Soru şudur: Evrenin neden bu kadar mükemmel olması gerekiyor?
Kozmologların karşı karşıya olduğu tek zor soru bu “düzlük sorunu” değildir. Bir de “ufuk sorunu” vardır. Bu sorun evrenin karşıt uçlarındaki ısının aynıymış gibi görünmesinden kaynaklanmaktadır. Bunun böyle olabilmesinin tek yolu, ısının evrende eşit bir biçimde dağılmış olmasıdır; fakat evrenin, bunun gerçekleşemeyeceği kadar büyük olduğunu biliyoruz. Isı fotonlar tarafından taşınır, fotonlar radyasyon (ışınım) parçacıklarıdır. Fotonlar ışık hızıyla yol alsalar bile, evrenin tamamında yol almalarına, ısıyı bir uçtan diğerine taşımalarına, böylece kozmosta sıcaklığın yoğunlaştığı noktalar bulunmamasına yetecek zaman olmamıştır.

Bu olasılık, “sonsuz genişleme teorisi” diye bilinen şeyle başlar; bu teoriye göre peş peşe patlak veren, sonra birbirinden doğan evrenler bulunmaktadır. Kulağa tuhaf gelse de bunun doğal, devam etmekte olan bir senaryo olduğuna dair bir hayli kanıt bulunmaktadır. Bu fikir 1970’li yıllarda fiziğe musallat olan bir anormalliğin keşfiyle birlikte doğmuştur. Kozmik mikrodalga arkaplan ışınımının 1963’te keşfedilmesinden bir on yıl sonra, pek az kişinin evrenin başlangıcının bir “Büyük Patlama”ya dayandığına dair kuşkuları vardı. “Büyük Patlama” terimi ilk kez Fred Hoyle tarafından ortaya atılmıştır; Hoyle bu fikre en sert eleştirileri getirenlerden biri olmuştu, bu terimle evrenin patlayarak varlık bulduğu fikrine karşı çıkıyordu; fakat kanıtlar iyiydi, isim tutmuştu ve belki de en önemlisi yaratılışla ilgili baskın dini görüşlere hoş bir biçimde uyuyordu. Fakat bir sorun vardı. Gördüğümüz evren, tek başına bir büyük patlamayla açıklanamazdı.

Bilim insanları ve filozoflar uzun zaman boyunca evrenin boyutları üzerine düşünmüşlerdir; fakat tarihin büyük bölümü boyunca, evrenin sonlu olduğu düşünülmüştür. MS 140 civarında, Batlamyus evreni dünyayı merkez alan sonlu bir küre olarak düşünmüştü. Fakat 1576’ya gelindiğinde biri çıkıp aksini iddia etti. İngiliz gökbilimci Thomas Digges bizim güneşimize benzer yıldızlarla dolu sonsuz bir evren fikrini ortaya attı. Digges İtalyan filozof Giordano Bruno’dan daha şanslıydı. Bruno birkaç yıl sonra benzer bir iddiada
bulunduğunda, Roma Katolik Kilisesi yetkililerinin gazabını üzerine çekti ve bu yüzden yakılarak cezalandırıldı.