19. yüzyılın sonuna doğru bazı fizik bilginleri,
fizik biliminin yakında biteceğini, keşfedecek bir şey kalmayacağını
söylemişlerdi. Ama daha bu kehanetlerin mürekkebi kurumadan, öyle olaylar
gözlemlenmeye başlanmıştı ki, fiziğin sonuna gelmesi ne kelime, var olan
fiziğin temelleri bile sarsılmıştı. Bu gözlemlenen olaylarla Fizik, bir bunalım
dönemine girdi. Önce eski teorik yapı bazı reformlarla, payandalarla ayakta
tutulmaya çalışıldı, ama sonunda İzafiyet ve Kuantum teorileriyle bir devrim
gerçekleşti. Ve bu yeni teorilere dayanan fizik, yuvarlak hesap yirminci yüzyıl
boyunca, mikro ve makro kozmostaki olayları açıklamak için mükemmel bir teorik
temel sağladı. Ama şimdi, yirmi birinci yüzyılın başında, tıpkı yirminci
yüzyılın başında olduğu gibi, fizik tekrar bir bunalıma girmiş bulunuyor. Bu
yazıda kısaca bu bunalımı açıklamayı deneyelim.
19. yüzyıl sonu ve yirminci yüzyılın
başındaki bunalıma yol açan gözlemler, eğer aşırı bir basitleştirme yapılırsa,
Işık ile ilgiliydi.
Newton fiziğine göre ışık, doğru boyunca
yayılıyordu ve parçacıklardan oluştuğu düşünülüyordu. Ama daha sonra ışığın
dalga özellikleri gösterdiği de gözlemlendi. Bu ortaya bir çok soru
çıkarıyordu. Eğer dalga ise, bu parçacık anlayışıyla nasıl bir arada bulunabilirdi?
Eğer ışık dalga ise, evrendeki boşlukta nasıl yol alıyordu? Bunun için içinde
yol alacağı bir “ortam”, bir “şey” gerekirdi. Bunun için, sistemi kurtarmak
üzere “Esir” ya da “Eter” denen bir “şey”in var olduğu düşünülerek bu soruna
bir çözüm arandı.
Ama ışık ikinci bir azizlik daha yaptı. O
zamana kadar, Newton fiziğinin mantığına göre, hareket halindeki maddeye bir
güç uygulanırsa, sürtünme de yoksa, onun hızı sonsuza doğru artmalıydı. Yani
hızın bir sınırı olmaması gerekiyordu. Ama deneyler, ışık söz konusu olduğunda,
durumun bu kabule hiç de uymadığını gösteriyordu. Işık, kaynağının hızı ne
olursa olsun, ister bize yaklaşsın, ister bizden uzaklaşsın, hep aynı hızla
gidiyordu boşlukta. Önce ölçümler mi yanlış diye bakıldı. Sonra böyle olmadığı
kesinlik kazanınca, var olan fiziğin temelleri sarsılmaya başladı.
İşte ışığın bu iki azizliği, yine biraz
basitleştirilmiş bir ifadeyle, yirminci yüzyıl fiziğine damgasını vuran ve
Fizikte bir devrim anlamına gelen iki büyük teorik sistemin kurulmasıyla
aşıldı.
Aşırı bir basitleştirmeyle denebilir ki,
Kuantum Teorisi ile, ışığın ve diğer parçacıkların garip, örneğin hem dalga hem
parçacık olma gibi davranışlarını anlama ve hesaplamanın yolu açıldı.İzafiyet
teorisi ile de, ışığın hızının yol açtığı sorun çözüldü. Newton fiziğinde Hız
değişken, Kütle ve Zaman sabit iken, bu sefer, hız değişmez sabit olarak
alınıyor (Işık hızı), ama bu sefer Kütle ve Zaman değişiyordu. Örneğin kütle
artıyor saatler yavaşlayabiliyordu. Aslında çözüm çok sadeydi. Sabit ve değişkenlerin
yeri değiştirilmiş, her şey başka bir ışık altında görülmüştü. Sağ duyuya
aykırı gelse de, büyük hızlar ve uzaklıklarda deneyler bu yeni teoriyi
doğruluyordu.
Kuantum ve İzafiyet teorileri her ne
kadar ortak bir kavram sistemi içinde birleşmiş değilseler de, esas olarak,
yine yuvarlak olarak söylersek, Kuantum, atom altı alemde; İzafiyet Astronomik
alemde, harika bir tutarlılıkla olguları açıklamayı mümkün kıldılar. Ve birkaç
yıl öncesine kadar gelindi.
Hatta son yıllarda, bu iki alanı ve teorik
inşayı bir tek teoride birleştirecek, “Evren Formülü” ya da “Birleşik Alanlar
Kuramı” denen alanda büyük ve umut verici atılımlar yapıldı. Atom
çekirdeğindeki Zayıf ve Kuvvetli kuvvetlerin birliği gösterildi. Geriye
elektromanyetik kuvvetin ve çekim kuvvetinin de bu çekirdek kuvvetleriyle
birliğinin gösterilmesi kalıyordu. Ayrıca matematik modeller kullanarak on veya
daha çok boyutlu ipliksilerden oluşan bir evren modeliyle dört temel kuvveti
bir tek teoride birleştirme yönünde umut verici teorik ilerlemeler
kaydedilmişti. Hasılı, yine fiziğin “sonuna” gelinmiş gibi görünüyordu.
Tam bu sırada, 19. yüzyılın sonunda, var
olan fiziğe, ışığın yaptığı azizliği bu sefer yirminci yüzyılın sonunda çekim
gücü yapıyor ve bütün teorik sistemi tehdit eden yeni gözlemler yapılıyordu.
Bu gözlemlere bağlı olarak, nasıl on
dokuzuncu yüzyılın sonunda, hiçbir şekilde varlığı kanıtlanamayan ama dalganın
boşlukta gidemeyeceği var sayımıyla bir “Esir” denen şeyin varlığını kabul
ederek sorun çözülmeye çalışılmışsa, bu sefer de benzer şekilde “Karanlık
Madde” ve “Karanlık Enerji” denen şeyler ile sorun çözülmeye çalışılmaktadır.
Şimdi, önce bu Karanlık Madde ve Karanlık
Enerji'nin var sayılmasına yol açan gözlemleri anlatalım. Önce Karanlık
Maddeden başlayalım:
Gezegenlerin yörüngelerini ve
hareketlerini tanımlayan “Rotasyon eğrisi” vardır. Bunun esası Kepler
yasasıdır. Bu yasa en kabaca şöyle ifade edilebilir. Bir gezegenin Güneş'e olan
uzaklığı arttıkça hızı azalır. Yani örneğin güneşe yakın olan Merkür, çok uzak
olan Neptün'den çok daha hızlı döner. Dış seferdeki gezegenler, daha yavaş
dönerler.
Fizik yasaları her yerde aynıdır. Yani bu
yasa sadece Güneş sistemi için değil, bütün başka sistemler, hatta galaksiler
için de geçerli olmalıdır.
Dolayısıyla galaksilerin spiral kollarında
da aynı yasaya uygun olarak, dışa doğru gittikçe, merkez etrafındaki dönüş
hızının yavaşladığı düşünülüyordu. Ne var ki, gözlemler sonunda galaksilerin
kenarlarının hareketinin hiç de bu beklentiye uygun olmadığı görüldü. Rotasyon
eğrisi uzaklıkla azalmıyor, sabit kalıyordu. Yani galaksinin merkezinden madde
de daha içte olanlarla aynı hızla hareket ediyorlardı. Uzaklık arttıkça hızın
azalması görülmüyordu. Öyle hızlıydılar ki, normal olarak, merkezkaç kuvvetinin
etkisiyle galaksinin çekim alanından fırlayıp gitmeleri gerekiyordu. Ne var ki,
hiç biri bu davranışı da göstermiyordu.
O zaman, onları orada tutan bir çekim
gücü olmalıydı. Galaksinin bütün görünür maddesi toplandığında ise, fırlamayı
engellemek için gerekli olan kütlenin sadece yüzde onunun var olduğu
görülüyordu. Yani galaksilerdeki kara delikler, pulsarlar, beyaz ve kahverengi
cüceler, yıldızlar, gezegenler, tozlar, gazlar, hasılı bilinen her şey
toplandığında ortaya çıkan değer, gerekli olan kütlenin ancak yüzde onu kadar
çıkıyordu. Peki bu galaksilerin dağılmasını engelleyen çekim gücü nereden
geliyordu? Bu kendi varlığını sadece çekim gücüyle göstermekte olan,
elektromanyetik ışımalarla hiçbir iletişim içinde bulunmayan şeye “Karanlık
Madde” denildi.
Kaldı ki “Karanlık Madde” varsayımını
gerektiren gözlemler sadece galaksilerin dönüşünde görülmüyordu, başka
gözlemler de bu var sayımı zorunlu kılıyordu.
Einstein'den beri, çekim gücünün
etkisiyle uzayın veya ışığın yolunun eğrildiği önce ön görülmüş sonra da
kanıtlanmıştı. Tabii burada hemen şöyle bir olanak ortaya çıkar, madem ki büyük
kütleler, daha arkadaki bir cisimden gelen ışığı eğmektedir, galaksiler veya
galaksi yığınlarının çekim gücü, tıpkı bir mercek gibi kullanılabilir ve çok
daha uzaklardaki galaksiler gözlemlenebilir.
Bir mercekte ışığın ne kadar
eğildiğinden, örneğin gözlük caminde numarasından hareketle, gözlenen cismin
gerçek yeri hesaplanabilir. Ya da tersinden bu gerçek yer biliniyorsa,
göründüğü yer de biliniyorsa, gözlük camının kaç numara olduğu da hesaplanabilir.
Burada çok açık bağıntılar vardır. Aynı şekilde, galaksi veya galaksi yığını
bir ışığı eğiyor ve mercek etkisi yaratıyorsa, biz arkadaki cismin gerçek yeri
ve göründüğü yer hakkında bir bilgiye sahipsek, gözlüğün numarasına karşılık
düşen ne kadar büyük bir çekim gücü dolayısıyla kütlenin bu etkiyi yaptığını
hesaplayabiliriz.
Bu mercek etkileri incelendiğinde de şu
görülüyordu, o çapta bir ışık eğilim veya kırılması için, galaksilerin
görünebilir kitlesi yetmemektedir. Var olan kütle gerekli olanın yüzde onu
kadardır. Bu çekimi ve ışığın eğrilmesini yaratan bir çekim gücü gereklidir.
Böylece Karanlık Madde, birbirinden bağımsız başka fenomen ve gözlemleri (Hız
nedeniyle fırlamama ve mercek etkisinin gücü) açıklayabilmek için biricik kabul
edilebilir var sayım olarak ortaya çıkmaktadır.
Var olan teorik sistem, ancak “Karanlık
Madde” ya da “Hayalet Madde” denen, varlığı hakkında hiçbir şey bilmediğimiz
bir madde türünün varlığını kabul ederek ayakta tutulabilmektedir.
Ve daha da ilginci, hesaplara göre, görünebilir
madde, (ya da Baryonlardan oluşan madde de denebilir; Kara delikler gibi
“görünmez” olanlar da bu görünebilire dahildir) evrende var olması gereken
maddenin ancak yüzde onunu meydana getirmektedir. Gerisi, yani yüzde doksanı,
“Karanlık Madde”dir. Bu karanlık madde olmadığı takdirde, galaksiler,
yıldızlar, dolayısıyla gezegenler ve bizlerin var olması mümkün değildir.
Böylece fizik öyle bir noktaya gelmiştir
ki artık bize şunu demektedir: “bütün bu galaksiler, yıldızlar, kara delikler
vs., yani gözlemlediğiniz evren, gerçekte evrende olması gereken maddenin yüzde
onudur. Bu evren yüzde doksan, ne olduğunu bilmediğiniz, hakkında hiçbir
fikrimiz olamayan “Karanlık Madde”den oluşmaktadır.”
Bu aslında tam anlamıyla bir aczin ve
iflasın ilanından başka bir şey değildir. Varlığımızı borçlu olduğumuz şeyin ne
olduğunu bilmiyoruz demektedir.
Bu kadar olsa yine de iyi, daha kötüsü
geliyordu. bir süre sonra, başka gözlemler de yapılmaya başlandı.
Einstein'in teorisine göre, evrenin
genişlemesinin giderek yavaşlaması gerekir. Ne var ki, gözlemler, evrenin
giderek artan bir ivmeyle genişlediğini; galaksilerin giderek artan bir hızla
uzaklaştıklarını göstermektedir.İlk önceleri yine gözlemlerde ya da hesaplarda
yanlışlar yapıldığı düşünüldü ve bu giderek artan bir hızla genişleme kuşku ile
karşılandı. Ama bugün artık, evrimin giderek artan bir hızla genişlediği, bütün
astrofizikçiler için kabul edilmiş bulunuyor.
Zaten 2003 yılında, Science (Bilim)
dergisinin yılın en büyük buluşu seçtiği şey, bunun artık kanıtlanmış
oluşudur.Evrenin çocukluk döneminin (400.000 yılki hali, evren 13,7 milyar
yaşında), arka plan ışımasıyla çıkarılan çok hassas resimleri, evrenin artan
bir hızla genişlediğini kanıtlıyor.İşte bu genişlemeyi yaratan bir güç olması
gerekiyor. Ama bu gücün de, ne olduğu hakkında, en küçük bir fikrimiz yok.
İşte, tıpkı Karanlık Madde gibi, hakkında en küçük bir fikrimiz olmayan bu güce
de “Karanlık Enerji” deniyor.Ama hesaplamalara göre, Karanlık Enerji, evrenin
yüzde yetmiş üçünü oluşturuyor.
Yani aşağı yukarı karanlık maddeden de üç
misli fazla. Yüzde yirmi üçünü de Karanlık madde oluşturuyor. Geriye kalan
yüzde dört de bildiğimiz bütün maddeden oluşuyor.
Yani fiziğin dediği şu oluyor: “yüzde
doksan altısının ne olduğu hakkında hiçbir şey bilmediğimiz bir evrende
yaşıyoruz.”
Bu fiziğin iflasının utangaç bir şekilde
ilanından başka bir şey değildir.Burada fiziğin karşısında iki yol
görünüyor.Bir olasılık, bu karanlık madde ve enerjinin bir şekilde mahiyetinin
kavranması olabilir.
Örneğin, diyelim ki, nötronların kütlesi
varsa, bu, en azından karanlık madde için bir açıklama sunabilir.
Ama diğer bir olasılık da, fizikçilerin
tıpkı bir zamanlar var olan teorik sistemi kurtarmak için “Esir” ya da “Eter”i
var saymaları gibi; (o da doğrudan gözlemlenemeyen, ışık dalgalarının boşlukta
gidemeyeceğinden çıkarılan bir varsayımdı) “Karanlık Madde” ve “Karanlık
Enerji”yi var sayma durumunda oluşlarıdır. Belki yapılması gereken, “Esir”
benzeri “Karanlık Madde ve Enerji”nin aranması değil, bu varsayımlara ihtiyaç
bırakmayacak yeni bir teorik sistemin aranması olmalıdır. Tıpkı bir zamanlar
Einstein'in her şeyi bambaşka bir ışık altında görmesi gibi, her şeyi bambaşka
bir ışık altında görmektir gereken.
Kanımızca, “Karanlık Madde” ve “Karanlık
Enerji” kavramları, var olan teorik sistemin yıkılışını engellemeye yönelik
payandalardan; reform çabalarından başka bir şey değildir. Kanımızca sorun,
Karanlık Madde ve Enerji'nin araştırılmasında değil; o kavramları gereksiz
kılacak yeni bir teori ve bakış açısındadır. Astronomlar ve fizikçiler
kafalarını, Karanlık Enerji veya Karanlık Madde'nin ne olabileceğine yormaktan
ziyade, başka bir bakış açısı ve teorik sisteme yorsalar, çok daha iyi ederler.
En azından fizik biliminin tarihinin dersleri, bunun daha büyük bir olasılık
olduğunu ima ediyor. Bu imayı ciddiye almak gerekir, en azından boşlamamalı.Ama
Kantum ve İzafiyet teorileri öyle mükemmel bir sistem sunuyorlar ki, yeni
sistemin kesinlikle onları içermesi gerekiyor. Tıpkı, Einstein'in teorisinin,
Newton fiziğini özel bir hal olarak içermesi gibi.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder