Yeni Bir Çağ Doğuyor

Yeni Bir Çağ Doğuyor

EINSTEIN’IN EVRENİ 

Yale Üniversitesi'nin utangaç bilginlerinden J.Willard Gibbs, adı çoğu insan tarafından bilinmeyen en akıllı kişidir belki de. … Gibbs’in yaptığı, esas itibariyle şuydu: termodinamiğin yalnızca buhar makinesi gibi büyük ve gürültülü icatların üretimi ölçeğinde, ısı ve enerji için geçerli olmadığını, kimyasal reaksiyonlarda da atomik düzeyde mevcut ve etkili olduğunu göstermek. 

Yirminci yüzyıla girildiğinde, bilimin işinin bittiğine ve … birkaç küçük şey dışında keşfedilecek pek bir şey kalmadığına inananlar arasına, ilginçtir ki bazı bilim adamları da katılmıştı. 

1900' de, … Planck, yeni bir "kuantum kuramı" açıkladı. Bu kuram, enerjinin akarsu gibi süreklilik arz eden bir şey olmadığını,  Planck'ın kuantumlar diye adlandırdığı ayrı paketler halinde oluştuğunu öne sürüyordu.  … Kısa vadede, ışığın ille de dalga olması gerekmediğini göstererek Michelson-Morley deneyleriyle ortaya çıkan bulmacanın çözümüne yardımcı olacaktı.  

Albert Einstein… bir yıl içinde beş bildiri sunmuştu… üçü fizik tarihinin en müthişleri arasındaydı. Birincisi Planck'ın yeni kuantum kuramı yardımıyla fotoelektrik etkiyi inceliyor; ikincisi asıltı durumundaki küçük parçacıkların davranımını (Brown hareketi diye adlandırılan şeyi) konu alıyor, üçüncüsü de özel bir görelilik (rölativite) kuramını ana hatlarıyla belirliyordu.  

Birincisi, yazarına bir Nobel Ödülü kazandırdı ve ışığın doğasını izah etti. (Ayrıca televizyon yapımının mümkün hale gelmesine ve daha pek çok şeye katkısı oldu.) İkincisi atomların gerçekten de var olduğunu kanıtladı. (Bu konuda nedense hala biraz ihtilaf vardı.) Üçüncüsüyse dünyayı değiştirdi. 

Einstein bu sonuçlara salt düşünerek varmıştı, hiç yardım almadan, başkalarının fikirlerini dinlemeden.  

Ünlü denklemi E=mc2 … Denklem, en basit ifadeyle, kütle ile enerji arasında bir eşdeğerlik olduğunu söyler. Onlar aynı şeyin iki formudur : Enerji, serbest bırakılmış maddedir, madde ise meydana çıkmayı bekleyen enerji. c2  (ışık hızının kendisiyle çarpımı) son derece muazzam bir sayı üreteceğine göre, denklem bize, her maddi varlıkta büyük miktarda (hem de çok büyük miktarda) enerji bulunduğunu söylemektedir.  

Kendinizi aşırı cüsseli hissetmeyebilirsiniz, ama eğer ortalama irilikte bir yetişkinseniz o naçizane bedeniniz içinde barındırdığınız enerji 7 x 1018 jul potansiyel enerjiden daha az olmayacaktır. Onu nasıl serbest bırakacağınızı bilmeniz ve bunun bir anlamı olacağına yürekten inanmanız kaydıyla, otuz tane çok büyük hidrojen bombası kuvvetiyle patlamanıza yetecek bir miktardır bu.  

Her şey bir yana, Özel Görelilik Kuramı ışık hızının sabit ve üstün olduğunu gösteriyordu. Hiçbir şey ışık hızına yetişemezdi.  

Şair Paul Valery bir defasında Einstein'a fikirlerini kaydetmek için bir defter tutup tutmadığını sormuş. Einstein ona ölçülü ama gerçek bir hayretle bakmış. “Ah, hiç lüzum yok ki,” diye cevap vermiş. “Aklıma nadiren bir fikir gelir.” 

Görelilik esasen şunu söyler: Uzay ve zaman mutlak değildir, hem gözlemciye hem de gözlemlenen şeye göre değişir ve kişi ne kadar hızlı hareket ederse bu  etkiler o kadar belirginleşir. Hareketimizi asla ışık hızına ulaştıramayız. Ne kadar uğraşırsak (ve ne kadar hızlı gidersek) dışarıdan bakan bir gözlemciye göre giderek distorsiyona (bozulmaya) uğrarız. 

… filozof Bertrand Russell, The ABC of Relativity (Rölativitenin Alfabesi) adlı yapıtında okuyucudan, ışık hızının yüzde 60'ına denk bir hızla yol alan, yüz metre uzunluğunda bir tren düşünmesini istiyordu: Peronda dikilip trenin geçişini seyreden birine, tren yalnızca seksen metre uzunluğundaymış gibi görünür ve üzerindeki her şey aynı oranda kısalıp sıkışırdı. Trendeki yolcuların konuşmalarını işitebilseydik; sesler kulağımıza kalın ve ağır gelirdi: tıpkı çok yavaş çalınan bir plak gibi. Hareketleri de gözümüze aynı şekilde ağır gözükürdü. Trendeki saatler bile, normal hızlarının yalnızca beşte dördü hızla işler gibi görünürdü. Gel gelelim, trendeki insanlar bu distorsiyonları hiç hissetmezlerdi. (İşin can alıcı noktası da işte buydu.) Onlara göre, trendeki her şey gayet normal gözükürdü. Onlara sorarsanız, tuhafça sıkıştırılmış ve yavaşlamış görünen tek şey peronda duran bizler olurduk. Gördüğünüz gibi, her şey hareket eden cisme göre hangi konumda bulunduğunuzla alakalıydı. 

Diyelim ki bir parktasınız ve biri sinir bozucu bir müzik çalıyor. Daha uzak bir noktaya gittiğiniz takdirde müzik sesinin kısılmış gibi geleceğini bilirsiniz. Sebep sesin gerçekten kısılmış olması değildir elbette, müzik kaynağına göre konumunuzun değişmiş olmasıdır, hepsi bu. Gümbür gümbür çalınan bir müziğin, iki farklı gözlemci tarafından iki farklı yükseklikte algılanabileceği fikri, çok küçük ya da ağır kanlı bir şeye, mesela bir sümüklüböceğe inanılmaz gelebilir.  

Genel Görelilik Kuramı'nda yer alan tüm kavramların en meydan okuyucu ve sezgisellikten uzak olanı, zamanın uzayın parçası olduğu fikridir.  

Uzay-zaman genellikle şöyle açıklanır: Üzerine ağır ve yuvarlak bir nesne, mesela demir bir top konulmuş, yassı ama esnek bir madde, mesela bir şilte ya da gerilmiş lastikten bir çarşaf düşünün. Demir topun ağırlığı, üstünde durduğu maddeyi esnetir ve hafifçe çökertip çukurlaştırır. Bu durum, kaba bir kıyaslamayla, Güneş (demir top) gibi büyük kütleli bir cismin uzay-zaman (esnek madde) üzerindeki etkisine benzetilebilir: Esnetir, büker ve çarpıtır. Lastik çarşafın üstüne, bu sefer daha küçük bir top yuvarlayacak olursanız, top Newton'ın hareket yasalarına uygun olarak düz bir çizgi doğrultusunda ilerlemeye çalışır, ama büyük kütleli cismin çöküp çukurlaştırdığı bölgeye yaklaşınca, kendisinden daha kütleli olan cisme doğru mecburen çekilip, aşağıya yuvarlanır. İşte bu, kütle çekimdir: uzay-zamandaki eğrilmenin bir sonucu.  

Kütlesi olan her nesne, kozmos kumaşı üstünde küçük bir çöküntü yaratır. Dolayısıyla evren, Dennis Overbye'ın ifadesiyle, “çöküp çukurlaşan en büyük şilte”dir. Kütle çekimi, bu açıdan  bakıldığında çok önemli bir sonuç olmaktan çıkar. Fizikçi Michio Kaku'nun sözleriyle, “bir ‘kuvvet’ değil, uzay-zamandaki çarpılmanın bir yan ürünüdür.” Kaku şöyle devam eder: “Bir bakıma, kütle çekimi diye bir şey yoktur; gezegenleri ve yıldızları hareket ettiren şey, uzayın ve zamanın, distorsiyona uğramasıdır.” 

Günümüzde astronomlar görülebilir evrende belki 140 milyar galaksi bulunduğuna inanıyorlar. 

Evren tüm istikametlerde hızla ve aynı ölçüde genişlemekteydi. … Evren herkesçe her zaman varsayıldığı gibi kararlı, sabit, öncesiz-sonrasız bir boşluk olmaktan çıkmıştı artık. Başlangıcı olan bir evrendi. Öyleyse sonu da olabilirdi. 

Bağlantıları kurup kendi “patlama kuramı”nı oluşturmak, Georges Lemaitre adında (Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde doktora yapmış) Belçikalı bir papaz-alime nasip oldu. Kuram, evrenin başlangıçta geometrik bir nokta olduğunu ve bu ilk “süper-atom”un muhteşem bir patlamayla yayılmaya başlayıp, o gün bugündür genişlemeye devam ettiğini ileri sürüyordu. Modern Büyük Patlama kavramını gayet açıkça öngören bir fikirdi bu, ama çağının o kadar ilerisindeydi ki … 

YÜCE ATOM 

California Teknoloji Enstitüsü'nün büyük fizikçisi  Richard Feynman bir kitabında şunu gözlemlemişti: Bilim tarihini tek bir önemli cümleye indirgemeniz gerekse, o cümle “Her şey atomlardan yapılmıştır” olurdu.  

Atomlardan oluşan en temel birim, (“küçük kütle” anlamındaki Latince sözcükten gelen) moleküldür. Bir molekül, az çok dengeli bir birlik içinde çalışan iki ya da daha fazla atomdan oluşur.  

Atomların küçük, çok sayıda ve kolay kolay yok edilemeyecek kadar sağlam olduklarını ve her şeyin onlardan yapıldığını akıl eden ilk kişi, John Dalton adında, kıt kanaat eğitim görmüş İngiliz’di. 

Atom fikri de, terimi de çok yeni sayılmazdı. İkisi de eski Yunanlılar tarafından geliştirilmişti. Dalton'un katkısı, bu atomların göreli büyüklükleri, karakterleri ve bir araya geliş süreçleri üzerinde düşünmekten ibaretti. Mesela hidrojenin en hafif element olduğunu biliyordu, bu yüzden ona bir değerinde bir atom ağırlığı vermişti.  

…. Rutherford'ın şu yorumuna kulak misafiri olduğunu anımsıyor: “Göbeğim günbegün büyüyor. Aklım da öyle.” 

Bir atoma kimyasal kimliğini proton sayısı verir. … Proton sayısını her artırdığınızda yeni bir element elde edersiniz. … Nötronlar bir atomun kimliğini etkilemez, ama kütlesine katkıda bulunur.  … Atoma bir iki nötron eklerseniz, bir izotopunuz olur. … Nötronlar ve protonlar atomun çekirdeğini işgal eder. Bir atom katedral büyüklüğüne genişletilecek olsaydı, çekirdeği yalnızca bir sinek büyüklüğünde olurdu, ama katedralin binlerce misli ağırlıkta bir sinek.  

… “iki topun negatif elektrik yüklü alanları birbirini iter… elektrik yükleri olmasaydı; galaksiler gibi hiç zarar görmeden birbirlerinin içinden geçebilirlerdi.” Bir sandalyeye oturduğunuz zaman, aslında ona oturmazsınız, sandalyenin hemen üstünde, ondan bir angström (santimetrenin yüz milyonda biri) yüksekliğe asılı kalırsınız, çünkü, sizin elektronlarınız ve sandalyenin elektronları daha yakın bir temasa amansızca karşı koyar.  

… Halbuki, yirminci yüzyıl fizikçilerinin de çok geçmeden anlayacakları gibi, elektronlar yörüngede dolanan gezegenlere hiç benzemez, daha ziyade fırıldak gibi dönen bir pervanenin kanatlarını andırır. Bu kanatlar yörüngeleri içindeki her yeri aynı anda doldurmayı başarır. Gerçi arada can alıcı bir fark vardır: Bir pervanenin kanatları her yeri birden doldururmuş gibi gözükür; elektronlarsa gerçekten doldurur. 

Yeni kurama göre, yörüngeler arasında hareket eden bir elektron, yörüngelerin birinde ortadan kaybolur ve aradaki boşluğa uğramaksızın, anında bir diğer yörüngede yeniden ortaya çıkardı. Kuantum sıçraması diye bilinen bu ünlü fikir elbette tamamen yabancıydı, ama yanlış olamayacak kadar kullanışlıydı da. … Bohr'a 1922 Nobel Fizik Ödülü'nü kazandırdı.  

Nötrona hakimiyet, atom bombasının yapımı için zorunlu bir şarttı. [Nötronlar elektrik yükü taşımadığından, bir atomun merkezinde yer alan elektrik alanları tarafından itilmez. Dolayısıyla atom çekirdeğine minik torpidolar gibi fırlatılarak, fisyon (nükleer bölünme) diye bilinen yıkıcı süreci başlatabilirler.]  

Nihayet 1926'da Heisenberg, kuantum mekaniği adıyla tanınacak olan yeni disiplini üretti.  

Bunun pratikteki anlamı, bir elektronun belli bir anda nerede olacağının asla tahmin edilemeyeceğidir.  … bir elektron gözlemlenene dek var olmaz. Ya da, biraz daha farklı bir ifadeyle; bir elektrona, gözlemlenene dek “aynı anda her yerde varmış ve hiçbir yerde yokmuş” gözüyle bakılmalıdır. ... Elektron, güneşin etrafında dolanan bir gezegen gibi çekirdek etrafında dönmez; daha ziyade, biçimsiz bir bulutu andırır.    Bilim adamları, James Trefil'in ifadesiyle “beyin kapasitemizin anlamaya yetmeyeceği bir evren alanıyla” ilk kez karşılaşıyorlardı. Ya da Feynman'ın deyişiyle, “küçük ölçekteki şeyler asla büyük  ölçektekiler gibi davranmıyordu.” … madde de Alan Lightman'ın sözleriyle “yine ivedilikle kaybolmak kaydıyla”, yoktan var olabiliyordu. 

Kuantum kuramına göre, parçacıkların spin (fırıl) diye adlandırılan bir özelliği vardır. Bir parçacığın spinini belirlediğiniz an kardeş parçacık ne kadar uzakta olursa olsun, anında ters yönde ve aynı hızla kendi ekseni etrafında dönmeye başlayacaktır.  

Bu fenomen, 1997'de Cenevre Üniversitesi'ndeki fizikçilerin zıt yönlerde yaklaşık 11 kilometre uzaklığa fotonlar göndermeleri ve bunlardan biri üzerindeki müdahalenin diğerinde anında bir tepki doğurduğunu ortaya koymalarıyla kanıtlanmış oldu.  

Einstein’ın antipatisi oldukça ironikti, çünkü ışık fotonlarının bazen parçacıklar gibi, bazen de dalgalar gibi davranabileceğini, yani yeni fizik biliminin can evini oluşturan kavramı, mucizeler yılı 1905'te büyük bir inandırıcılıkla izah eden kişi kendisi olmuştu.  

Tanrının sonsuza dek sırrına varılamayacak şeyler içeren bir evren yaratabileceği düşüncesine Einstein'ın tahammülü yoktu. Dahası, uzaktan hareket (bir parçacığın trilyonlarca kilometre uzaklıktaki bir diğer parçacığı anında etkileyebileceği) fikri, Özel Görelilik Kuramı’nın kesin ihlali anlamına geliyordu. Özel Görelilik Kuramı, ışık hızını hiçbir şeyin geride bırakamayacağına açıkça hükmetmişti, oysa şimdi fizikçiler kalkmış, atom altı düzeyde bilginin her nasılsa ışık hızını geçebileceğinde diretiyorlardı.  

Hepsinden önemlisi, kuantum fiziği daha evvel var olmayan bir düzensizlik düzeyi sunmuştu. Durup dururken, evrenin davranışını açıklamak için iki ayrı yasa grubuna, ihtiyaç hasıl olmuştu: Çok küçüklerin dünyası için kuantum kuramı ve onun ötesindeki evren geneli için görelilik kuramı. … Atomları bir arada tutan şeyin ne olduğunu açıklamak için başka kuvvetlere ihtiyaç vardı ve 1930'larda bunlardan ikisi keşfedildi: güçlü nükleer kuvvet ve zayıf nükleer kuvvet. Einstein… hayatının geri kalan kısmını, bir Büyük Birleşik Kuram yoluyla bu iki ayrı ucu birbirine bağlamanın yolunu bulmaya adadı, ama hiçbir zaman başaramadı.   

KURŞUNU ÇIKARMAK 

1929'da Ohio'nun Cleveland kentindeki bir hastanede, bir buzdolabı sızıntısı yüzünden yüzü aşkın sayıda insan öldü. Midgley… Aklı şeytanlığa çalışanlara mahsus tekinsiz bir içgüdüyle, kloroflüor-karbonları (CFC'leri) keşfetti. … aynı zamanda çok güçlü ısı süngerleridir. Tek bir CFC molekülü, sera etkilerini şiddetlendirmekte bir karbondioksit molekülünün yaklaşık on bin misli etkilidir, ki karbondioksit dediğimiz şey de yabana atılacak türden bir sera gazı değildir. Anlayacağınız, kloroflüor-karbonların yirminci yüzyılın en kötü icadı olduğu belki de zamanla ortaya çıkacaktır. 

… Bu fikir, tüm canlı varlıkların içlerinde karbon-14 denilen bir karbon izotopu taşıdıkları ve öldükleri an bu izotopun ölçülebilir bir hızla bozulmaya başladığı anlayışına dayanıyordu. Karbon-14’ün yarı ömrü (herhangi bir örneğin yarısının yok olması için gereken süre) yaklaşık 5.600 yıldır. …  Sekiz yarı-ömür sonrasında geriye kalan, başlangıçtaki  radyoaktif karbonun yalnızca 1/256'sı olur. Bu miktar güvenilir, bir ölçüme elvermeyecek derecede azdır, dolayısıyla radyo karbonla tarihlendirme yöntemi yalnızca kırk küsür bin yıldan yaşlı olmayan nesnelerde işe yarar. 

… Yerküre için kesin bir yaş ilan etti: 4 milyar 550 milyon yıl (artı ya da eksi 70 milyon yıl).  

Daha kötüsü, atmosfere her sene muazzam miktarlarda CFC katmaya halen devam ediyoruz. Wayne Biddle'a göre, bu maddenin 1,5 milyar $ değerindeki 27 milyon kilosu, her yıl piyasaya girmenin bir yolunu hala buluyor. Öyleyse onu kim üretiyor ? Biz üretiyoruz. Daha doğrusu, büyük şirketlerimizden birçoğu okyanus ötesindeki fabrikalarında CFC üretiyorlar. Çünkü CFC Üçüncü Dünya ülkelerinde 2010'a kadar yasaklanmayacak. 

MUSTER MARK’IN KUVARLARI 

Elde edilen son kanıtlar, evrendeki galaksilerin bizden hızla uzaklaşmakla kalmadıklarını, bunu ivme kazanan bir hızla yaptıklarını da düşündürüyor. … Kurama göre uzay boşluğu o kadar da boş değil: Yoktan var olup, vardan yok olan madde ve anti madde parçacıklarıyla dolu ve bunlar evreni ivme kazanan bir hızla dışarıya doğru itiyor.  

Uzun lafın kısası, bize ve birbirlerine olan uzaklıklarını doğru dürüst bilmediğimiz yıldızlarla çevrili, tanımlayamadığımız maddelerle dolu, özelliklerini yeterince anlayamadığımız fizik yasalarına riayet eden, kesin yaşını hesaplayamadığımız bir evrende yaşıyoruz.  

YERKÜRE KIPIRDIYOR 

Holmes, ilk kez 1944'te yayımlanan Fiziksel Jeolojinin İlkeleri adlı popüler ve etkili kitabında, esasları günümüzde hala geçerli olan “kıtaların kayması” kuramını oluşturdu.  

Uzak geçmişin bir döneminde Britanya kendi ekseni etrafından dönmüş ve sanki zincirlerinden kurtulmuşçasına kuzeye doğru belli bir mesafe almıştı. Dahası, Avrupa ile Amerika'nın aynı dönem için geçerli olan manyetik kayıt haritalarının, yan yana getirildiklerinde birbirlerine yırtılmış bir kağıt parçasının iki yarısı gibi tıpatıp uyduğunu da keşfettiler. Bu son derece esrarengiz bir durumdu. … deniz tabanlarının tam da Hess tarafından önerildiği gibi yayılmakta olduğunu ve kıtaların da hareket ettiğini ispatladılar …  

Başlangıçta onları “kabuk blokları” ya da bazen “döşeme taşları” gibi isimlerle andılar. Ancak 1968 sonlarında,  … o gün bugündür kullanıla gelen adı aldılar: levhalar. Aynı makale bu yeni bilime levha tektoniği adını verdi.  

Bugün yeryüzünün sekiz ila on iki büyük levha ile yirmi kadar küçük levhadan oluştuğunu (büyük ve küçük sıfatlarını nasıl tanımladığınıza bağlı olarak değişen bir tespittir bu) ve hepsinin farklı yönlerde ve farklı hızlarda hareket ettiğini biliyoruz. …  

İzlanda, tam ortasından ikiye ayrılmıştır ve bu da onu tektonik açıdan yarıAmerikalı yarı-Avrupalı kılar.  

Küresel Konumlandırma Sistemleri (GPS) sayesinde Avrupa'yla Kuzey Amerika'nın neredeyse bir tırnağın büyüme hızıyla (insan tırnağı ömür boyu aşağı yukarı iki metre büyür) birbirinden ayrılmakta olduğunu görebiliyoruz. Yeterince uzun yaşasaydınız Los Angeles'la birlikte San Francisco'ya doğru kayabilirdiniz. Bizi bu değişimlerin farkına varmaktan alıkoyan tek şey ömürlerimizin kısalığıdır.