Evreni Her Şeyin Teorisi İle Açıklamak Mümkün mü?

Evren boşluktan büyük patlamayla nasıl oluştu? Büyük patlamaya ne yol açtı? Karanlık madde ve karanlık enerji nedir? Parçacıklar neden aynı zamanda dalga gibi davranıyor? Evreni açıklamak için tüm fizik yasalarını tek kuvvet altında birleştirmek mümkün mü? Uzay ve zaman nedir? Evren oluşmadan önce ne vardı? Bütün bu büyük soruları tek bir fizik denklemiyle açıklayabilsek bunun adı HER ŞEYİN TEORİSİ olurdu veya İngilizce kısaltmasıyla TOE.

Peki her şeyin teorisi mümkün mü?

Ya TOE yoksa evrenin oluşumunu nasıl açıklayacağız? Tersine TOE varsa bu teoriyi nasıl geliştiririz? Peki her şeyin teorisi Planck uzunluğundan kısa mesafelerde ne var ve çoklu evren var mı gibi kozmolojiyle ilgili tüm sorularımızı yanıtlar mı? Kısacası TOE ile fizik biter mi? Bütün bunları Büyük birleştirme (GUT) teorileriyle görelim. Sonuçta geçmişte elektromanyetik kuvvetle zayıf kuvveti elektrozayıf kuvvet olarak birleştirdik. Newton mekaniğini görelilik ve kuantum mekaniğiyle güncelledik. Bu yüzden her şeyin teorisini geliştireceğimize de inanıyoruz. Peki bu boş umut mu, yoksa gerçekçi beklenti mi?

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Çocuklar evreni merak eder

Merak duygusu çocukların ortak özelliğidir ama biz yetersiz eğitim sistemi ile çocukların içindeki merakı öldürüyoruz. Yine de meraklı çocuklar evren hakkında neler sorar? Bir bilim insanı ya da sıkı bir popüler bilim hayranıysanız çocuğunuz 1) Gökyüzü neden mavi diye sorduğunda Dünya atmosferinde mavi ışığın diğer renklerden daha çok saçıldığını söyleyebilirsiniz. 2) Çoğunuz neden öyle diye sürdürdüğünde ışığın foton parçacıklarından oluştuğu ve mavi ışığın diğer renklerden daha enerjik olduğunu, dolayısıyla mavi ışık fotonlarının da daha çok titreştiğini söylersiniz.

3) Çocuğunuz neden mavi ışığın enerjisi yüksek diye sorarsa mavi ışığın frekansının daha yüksek olduğu yanıtını verirsiniz. 4) Neden frekansı daha yüksek sorusu karşılığında ise ışık hızının sabit olduğu ve daha enerjik olmak için frekansının artması gerektiğini belirtirsiniz. 5) Hemen ardından gelecek ışık hızı neden sabit sorusunun basit bir yanıtı yoktur. Bu sırada sabrınız da tükenirse “Çünkü evren öyle işliyor diyebilirsiniz”.

Evreni sorgulayan neden ve nasıl soruları

Peki çocuğunuz evren neden öyle diye sorarsa ne olacak? İşte her şeyin teorisi en meraklı çocuğu bile tatmin edecek şekilde bütün soruları yanıtlayacak teoridir. TOE elimizde olsa yalnızca evrenle ilgili nasıl sorularını yanıtlamakla kalmaz, evren neden öyle gibi “neden sorularını” da yanıtlardık. Peki evreni tek bir denklemle açıklayabileceğimize yönelik her şeyin teorisi fikri nereden çıktı? Bilim tarihinden… Biz de TOE’yi nasıl geliştirebiliriz bağlamında geçmişteki diğer büyük birleşme teorilerini görelim.

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

 

Evreni açıklayan TOE neye benzer?

Kısacası bir teoriyi ne zaman her şeyin teorisi sayarız? Klasik görüşte bu teori tüm parçacıkların yapıtaşı olan en temel parçacığı bulur ve tanımlar. Aynı zamanda bugün evrende geçerli olan elektromanyetik kuvvet, güçlü ve zayıf nükleer kuvvet ile yerçekiminin (yerçekimi gerçekten bir fizik kuvveti mi?); yani dört fizik kuvvetinin tek kuvvet olarak nasıl birleştiğini gösterir. Oysa TOE varsa bütün fizik kuvvetlerini birleştirmesi şart değildir! Yine de önce TOE’nin her şeyi birleştiren bir kuram olduğunu varsayalım:

Ne de olsa bilim tarihi birbirinden ayrı olduğunu sandığımız fizik yasalarını çatı yasalar altında birleştirmekten ibarettir. Nitekim tarihe bakarsak doğadaki olay ve olguları her seferinde daha genel bir teoriyle açıkladığımızı görürüz. Örneğin eskiden atomların maddenin daha küçüğe bölünemeyen temel yapıtaşları olduğunu sanıyorduk fakat 19. yy’da protonları keşfettik. 1960’lara kadar, atom çekirdeği oluşturan parçacıklar olan protonlarla nötronların tekparça olduğunu düşündük. Oysa bunların da kuarklardan oluştuğunu anladık.

Şimdi kuarklarla diğer temel parçacıkların bölünmez olduğunu düşünüyor ve bunları standart model altında açıklıyoruz. Standart model kuantum mekaniğinin evreni tanımlayan versiyonu olup evrende 4 fizik kuvveti vardır: Güçlü kuvvet atom çekirdeklerini oluşturan protonlarla nötronları birbirine bağlar. Elektromanyetik kuvvet elektrik, manyetizma, ışık ve kimyadan sorumludur. Zaman ışık hızında akar ve ışığın farklı dalga boylarıyla evreni görerek iletişim kurarız. Öte yandan zayıf nükleer kuvvet radyoaktiviteden sorumludur ama içlerinden en önemlisi elektromanyetik kuvvettir.

Evreni belirleyen fizik kuvvetleri

Elektromanyetik kuvvet ışığı tanımlar ve ışığın farklı dalga boyları vardır ama biz özellikle radyo dalgalarıyla ışık ışınlarını sinyal göndererek iletişim kurmakta kullanıyoruz. İnternet, telefon, telsiz, televizyon ve radyo gibi teknolojiler elektromanyetik dalgalardan yararlanıyor. Bu yüzden elektromanyetik kuvvetin evrendeki büyük verinin altyapısı olduğunu söyleyebiliriz. Yerçekimi ise kum tanesinden büyük bütün ölçeklerde maddeyi, yıldız sistemleri ve galaksileri bir arada tutuyor. Yerçekimi sayesinde yeryüzünde yürüyor ve uzaya savrulmuyoruz. Dünya yerçekiminin etkisiyle Güneş çevresinde dönüyor ve zaman yerçekimi sayesinde akıyor. Biz 17. yy’dan beri bütün bu kuvvetleri birleştiriyoruz:

İlgili yazı: 18 Ayda Nasıl 24 Kilo Verdim?

 

Evreni bir arada tutan yerçekimi

Newton 1687’de yeryüzü ve gökyüzünde aynı yasaların geçerli olduğunu gösterdi. İnsanlarla gezegenler aynı yasalara, yerçekimine tabiydi ki bu da insan düşüncesinde en büyük devim oldu. O zamana dek göklerin tanrısal kusursuz yasalara ve fani dünyanın da kusurlu yasalara uyduğunu sanıyorduk ama Newton insanların evreni bilimle açıklayabileceğini gösterdi. 1865 yılında seküler bilim görüşü büyük ölçüde yerine oturmuş ve şebeke elektriğinin icadı uygarlığı kökten değiştirmişti. İngiliz fizikçi James Clerk Maxwell bunun verdiği güçle Gauss yasası, Gauss manyetizma yasası, Faraday yasası ve Ampere yasasını birleştirerek elektromanyetik kuvveti yazdı.

Maxwell birbirinden ayrı olduğunu sandığımız elektrik, manyetizma ve ışığın aynı şey olduğunu gösterdi. Kimyanın da aslında elektromanyetizmadan türediğini kanıtladı. Öyle ki 1905’e gelene dek Newton’ın evrensel yerçekimi yasası ve elektromanyetizma bilim tarihinin en büyük birleşme teorileriydi. Bundan sonraki en büyük adım ise 1905’te atıldı. O yıl Max Planck fizikteki termodinamik morötesi felaket sorununu çözmek kuantum mekaniğinin temellerini attı. Aynı yıl Einstein fotoelektrik etkiyi tanımlayarak kuantum mekaniğinin kurucu ortağı oldu. Nitekim foto elektrik etki günümüzde güneş enerjisinde kullanılıyor ki Einstein bununla 1921’de Nobel fizik ödülünü kazandı.

Evet, bu az bilinen bir gerçektir: Einstein tanrı evrenle zar atmaz demiştir ama kuantum mekaniğinin gönülsüz kurucularından biridir. Hatta Planck’la eş önemdedir. Aslında 1905 bilimin en verimli yılıdır; çünkü Einstein hızını alamayarak kütle ve enerjiyi özel görelilik teorisiyle birleştirdi. 10 yıl sonra ise bu kez yerçekimini ekleyerek Newton mekaniğini genel görelilik altında yeniden tanımladı.

Güçlü nükleer kuvvet geliyor

1920’de geldiğimizde ise fiziğin en verimli 10 yılına girdik. 1920-30 arasında Bohr, Heisberg, Pauli, de Brogile ve Dirac Newton mekaniğiyle kuantum mekaniğini birleştirerek modern atom teorisini geliştirdiler. 1940’larda ise Paul Dirac, Richard Feynman, Schwinger ve İçiro Tomonaga özel görelilik, kuantum mekaniği ve elektromanyetizmayı kuantum elektrodinamiği altında birleştirerek (QED) kuantum kimyanın temellerini attılar. 1960’larda Glashow, Salam ve Steven Weinberg QED’i zayıf nükleer kuvvetle birleştirerek elektrozayıf kuvveti tanımladılar. Oysa atom çekirdeği 1970’lere dek gizemini korudu. Zaten fizikteki son büyük ilerlemeler 1970’lerde kaydedildi. Ondan sonra yapılanlar büyük ilerlemelerden çok eski teorileri iyileştirmek, rafine etmek ve düzeltmek oldu. 1970’lerde güçlü nükleer kuvveti tanımlayan kuantum renk dinamiği teorisini geliştirdik (QCD). Peki ya şimdi?

İlgili yazı: Zamanda Yolculuk Etmenin 9 Sıra Dışı Yolu

 

Evreni birleştirme teorileri

Kuantum elektrodinamiği ve kuantum renk dinamiğini birleştirebilir miyiz? QED + QCD = kuantum elektrorenkdinamiği olur mu? Güçlü nükleer kuvveti elektrozayıf kuvvete ekleyebilir miyiz? Bunu yapacak teoriye büyük birleşme teorisi (GUT) diyoruz. Son 40 yıldır bunun için uğraşıyoruz ama başaramadık. Üstelik her şeyin teorisi bunun da ötesindedir. TOE için genel görelilikle kuantum fiziğini birleştirerek kuantum kütleçekim kuramı geliştirmemiz ve ardından kuantum kütleçekimle GUT’u birleştirmemiz lazım. Bugüne dek bütün teorileri birleştirdik ama bu kez farklı olabilir.

Bunun için önce neden kuantum kütleçekim kuramına ihtiyacımız olduğuna bakalım: Görelilik teorisi kara deliklerin içindeki tekillikte yerçekiminin sonsuza ulaştığını varsayıyor. Oysa bu tekilliğin gerçek olduğunu göstermiyor. Bunun yerine göreliliğin yerçekiminin çok şiddetli olduğu ve uzayın şiddetle büküldüğü durumlarda işlemediğine işaret ediyor. Nitekim yerçekimini milimetrenin onda birinden kısa mesafelerde ölçemiyoruz. Kum tanesinden küçük ölçeklerde yerçekimi var mı, bunu bile bilmiyoruz. Yine de genel görelilikte uzayda sabit hızla gitmekle Dünya’ya doğru serbest düşüşe geçmek eşdeğerlilik ilkesi gereği aynı şeydir. Öyleyse momentum, kinetik enerji, kütle ve yerçekimi birbiriyle ilişkilidir.

Örneğin protonlar atom çekirdeği bileşenlerinden biri olup kütleli parçacıklardır ve özellikle serbest protonların hareketini özel göreliliği barındıran elektrozayıf kuvvetle açıklayabiliriz. Atom çekirdeğinde ise güçlü nükleer kuvvet elektromanyetik kuvvete baskın geliyor. Bu yüzden QED ve QCD teorilerini nasıl birleştireceğimizi bilmiyoruz ama yerçekimi atom ölçeğinde bir şekilde etkili olmalı. Kütle uzayı büker ve bu da yerçekimine yol açar. Evet, fotonlar gibi kütlesiz parçacıkların momentumu vardır; ancak kütleli parçacıkların da momentumu vardır. Bu da bizi ilginç bir noktaya getiriyor:

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Kuantum kütleçekim

1) Momentumu özel görelilik tanımlıyorsa ve 2) özel görelilik hem kuantum mekaniği hem de genel görelilikle birleşiyorsa neden genel görelilik kuantum mekaniğiyle birleşmesin? İşte bilim insanları bu yüzden kuantum kütleçekim kuramı geliştirebileceklerini düşünüyor. Elbette kuantum fiziğindeki Kopenhag yorumu uyarınca sus ve hesapla diyebilirsiniz. Güçlü nükleer kuvvetin atom çekirdeğinde elektromanyetik kuvvete baskın çıkmasından yola çıkarak yerçekimine de baskın çıkar diyebilirsiniz. Ne yazık ki bunu söylemek kolay değil: Kuantum kütleçekimle büyük birleşme teorisi arasında farklar var.

Öncelikle güçlü nükleer kuvvet elektromanyetik kuvvete baskın çıkıyor ama elektrozayıf kuvvete pek baskın çıkmıyor. Düşünün: Nötronlar atom çekirdekleri dışında zayıf kuvvet nedeniyle 15 dakikada bozunur. Sadece atom çekirdeğinde güçlü nükleer kuvvetin etkisi altındayken kararlı olur. Dolayısıyla elektrozayıf kuvvetle güçlü nükleer kuvveti birleştirmek gerektiğini düşünürüz ki bu da GUT olur.

Öte yandan güçlü nükleer kuvvet atom çekirdeğinde gerçekten yerçekimine baskın gelir diyebilirsiniz fakat bu da eksik olur. Bunun nedeni yerçekimiyle güçlü kuvvetin şiddetinin ancak Planck ölçeğinde eşitlenmesidir. Yalnızca Planck ölçeğinde 4 fizik kuvveti birleşip tek kuvvet oluyor. Bu da varsa her şeyin teorisi ölçeğidir fakat bu kuvvetler atom çekirdeği ölçeğinde eşitlenmiyor. Demek ki bizim yerçekimini atom ölçeğinde tanımlayan bir kuantum kütleçekim kuramına ihtiyacımız var.

En basitinden evrenin sıcak büyük patlamadan önce mikroskobik ölçekte olduğunu biliyoruz. Kara deliklerin içindeki muhtemelen “neredeyse tekillik de” mikroskobik ölçektedir. Peki bu yüzden kuantum kütleçekim kuramı gereklidir diyebilir miyiz?

İlgili yazı: 5 Soruda Paralel Evrenler

 

Her şeyin teorisi peşinde

Şimdi bu konuya her şeyin teorisi açısından bakalım; çünkü geleneksel görüşe göre her şeyin teorisini ancak kuantum kütleçekim kuramıyla geliştirebiliriz. TOE’den beklentilerimiz çok yüksektir. Bu teori evrenin büyük patlamayla nasıl oluştuğunu açıklamak zorundadır. Büyük patlamadan önce ne olduğunu, karanlık madde ve karanlık enerjinin doğasını da açıklar. Antimadde ve maddenin kökenini gösterir. Bunların daha büyük patlama anında neden birbirini yok etmediğini ve evrenin neden maddeden oluştuğunu da açıklayabilir. Her şeyin teorisi olmak kolay değildir.

Peki neden TOE’nin evreni tek bir denklemle açıklamasını istiyoruz? Bunun iki sebebi var: Bilim tarihi ve varlık felsefesi… Bilim tarihinde karmaşık denklemleri genellikle tek denklem altında birleştiririz ama formüllere bakın! Elektromanyetik kuvvet ve elektrozayıf kuvvet birçok karmaşık denklemle yazılır. Bu yüzden tek basit denklem bir beklentidir. TOE standart model gibi çok karmaşık bir formülasyon olabilir. Tabii tek denklem yoksa tüm fiziği birleştiren TOE de yoktur diyebilirsiniz ama buna sonra geleceğiz.

Bilim felsefesi açısından minimum etkime ilkesi vardır, ya da Ockham’ın usturası: Yanıtını bilmediğiniz bir sorunun cevabı genellikle en basit cevaptır. Bu da TOE’deki tek denklem beklentisini gerekçelendirir. Elbette antropik ilke sorunu da var: Neden böyle bir evrende yaşadığımıza fizikçiler aynı yanıtı veriyor. Kainatta sonsuz seçenek var ve bunlardan biri de bizim evrenimizdir. Fizikte evrenin sonsuz sayıda evrenden sadece biri olduğunu iki şekilde gösteririz: Çoklu evren ve çoklu dünyalar yorumu.

Çoklu evren ve çoklu dünyalar

İkisi farklıdır ama birçok fizikçi bu yüzden ikisine de itibar etmiyor. Evreni açıklamak için en basit yolu seçmek yerine evreni sonsuz karmaşıklıktaki çoklu evren ve çoklu dünyalarla açıklıyorsunuz. Oysa nasıl ki en genel kavramlar hiç bilgi vermez (sonsuz sayılar kümesi) sonsuzluklar da sonsuz olmayan şeyleri açıklamaz. Yaşadığımız evren sonsuz sayıda evrenin içinde rastlantısal olarak oluşmuştur demek, evrenin bilimsel açıklaması yoktur demekle aynı şeydir. Rastlantıyı formüle edemezsiniz. Keza tek bir evrenin boşluktan rastgele oluştuğunu söylemek de totolojidir. Evreni kendisiyle açıklayamazsınız. Bu patlıcan patlıcandır demek gibidir. Peki patlıcan nedir? Evren evrendir. Peki evren nedir?

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Evreni dışına çıkarak açıklamak

Çoklu evren gibi sonsuzluk teorilerini kanıtlamanın tek yolu başka evrenler olduğunu kanıtlamaktır. Oysa biz evrenle varız ve bu evrenin fizik yasalarına tabiyiz. Evrenin dışına çıkamayız çıksak da yok oluruz. Öte yandan büyük patlamadan kalan ilkin kütleçekim dalgaları çoklu evren, sicim teorisi ve halka kuantum kütleçekim kuramı gibi teorilerden birini kanıtlaması mümkündür. Bu teoriler, tüm GUT ve TOE adayları ilkin kütleçekim dalgalarıyla ilgili özel tahminlerde bulunuyor. Oysa ilkin kütleçekim dalgaları bütün GUT ve TOE teorilerinin yanlış olduğunu da gösterebilir. Biz de bugüne dek bütün teorileri birleştirdik ve bu nedenle her şeyi tanımlayacak bir teori geliştirebileceğimizi seziyoruz ama çok basit bir hata yapıyor da olabiliriz: Kuantum kütleçekim ve GUT’u birleştirme açısından…

Kuantum fiziği evrenin teorisi değil, evrenin verisinin; yani evren hakkında bilebileceklerimizin teorisidir. Bu nedenle kuantum fiziğinin temelini oluşturan kuantum alanları büyük ihtimalle yerel olmayan gizli değişkenler içerir. En basitinden belirsizlik ilkesine göre Planck uzunluğundan kısa mesafeleri ölçemeyiz. Oysa biz ölçemesek de o ölçekte mutlak gizli fiziksel etkileşimler gerçekleşiyor olabilir. Sonuçta kuantum alan kuramı adı üstünde alanlardan oluşur ve biz bir alanın tamamını değil ancak tek bir noktasını ölçebiliriz. Bunun istisnası skaler alanlardır ki kozmik enflasyon teorisine göre büyük patlamayı da bir skaler enerji alanı (inflaton) tetiklemiştir. Çoklu evrenler işte buradan çıkar:

İlgili yazı: Dünyadaki En Ölümcül 5 Toksin Nedir?

 

Evreni açıklayan çoklu evrenler

Kainat sonsuz olabilir ve sonsuz sayıda evren içerebilir ki evrenimiz bunlardan biridir. Öte yandan sonsuz sayıda evren oluşturan inflaton alanı da sonsuzdur. Biz de evrenin dışına çıkamayacağımız, çıksak bile sonsuz sayıda evreni göremeyeceğimiz için inflaton alanı genelde hep gizli kalacaktır. Neyse ki bizim sadece bu evrenin inflatondan nasıl türediğini göstermemiz yeterlidir. Buradaki en ilginç nokta ise inflaton alanının rastgele çöktüğünü kabul etmemizdir. Bu da fizik yasalarının rastlantısal olduğu anlamına gelir; yani fizik yasalarının özgül bir bilimsel sebebi olmayabilir!

Evren neden öyle? İnflaton zar attığı için öyle. Bu evrenin bilimsel açıklaması olmadığı anlamına gelmez. Sonuçta inflaton alanını kozmik enflasyon teorisiyle formüle ediyoruz fakat evrenin bu alandan nasıl oluştuğunu henüz gösteremiyoruz. Stephen Hawking’in bütün bu sebeplerden dolayı dediği gibi: Sonsuz evren varsa bunların tek tek nasıl oluştuğunu açıklayamayız. Sadece bizim evrenimizin ve bize benzeyen evrenlerin oluşumunu açıklayabiliriz. Bunlar da sonlu sayıda olduğu için kainatın tamamı sonsuz olsa bile evrenin oluşumunu sonsuzluklar olmadan bilimsel olarak açıklamamıza izin verir.

Harika bir çözüm! Bu durumda kainat sonsuz olsa bile evreni sonsuz karmaşıklıktaki çoklu evrenle açıklamaya gerek kalmaz. Hawking ölmeden önce bu varsayımı formüle etmeye çalışıyordu. Oysa bu yaklaşımın TOE için çok önemli sonuçları var. Gerçekten de Hawking’in varsayımına göre her şeyin teorisi nedir? Herhangi bir evrenin nasıl oluşacağını gösteren mekanizmadır. Gerçi bu durumda TOE bizim evrenimizin inflatondan nasıl oluştuğunu göstermek yerine, inflaton skaler kuantum alanının nasıl çalıştığını gösterecektir. 😮 O zaman TOE evrenimizin nasıl oluştuğunu göstermeyecektir!

TOE mümkündür ama evreni açıklamaz

Sözün özü her şeyin teorisi bu evrenin oluşumunu göstermek zorunda değildir. Çok basit bir hata yapıyor olabiliriz derken kastettiğim budur. Öyleyse evrenimizi nasıl açıklayacağız? Amplituhedron ve kuantum holonomi teorileri bize bir çıkış imkanı sunuyor: TOE kainatı ve sonsuz sayıda evrenin temelini tek denklemle açıklayabilir. Öte yandan herhangi bir evrenin nasıl oluştuğunu tek denklemle ve tek bir fizik kuvvetiyle açıklayamayız. Büyük patlamadan sonra sıcaklık ve basınç düştüğünde tek kuvvet bizdeki gibi 4 ya da daha fazla veya daha az sayıda kuvvete rastgele bölünebilir.

İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi

 

Bunun anlamı nedir?

1) Yerçekiminin diğer fizik kuvvetleriyle birleştiği nokta Planck enerjisine eşit veya daha enerjik olabilir. Bu durumda dört fizik kuvvetinin birleştiği nokta bizim için hep yerel olmayan bir kuantum alan gizli değişkeni olacaktır. Öyleyse büyük patlama anını asla açıklayamayız; çünkü büyük patlamanın Planck enerjisinde gerçekleştiğini düşünüyoruz. 2) Dört fizik kuvveti Planck enerjisinden düşük bir enerjide birleşiyor ama birbirinden rastgele ayrılmış olabilir. Bu durumda da evrenin nasıl oluştuğunu gösteremeyiz. Ya iki seçenek birden doğruysa evreni nasıl açıklayacağız?

Bu durumda her şeyin teorisi çoklu evrenin nasıl mümkün olduğunu açıklayacaktır. GUT, yani büyük birleşme teorisi de bu evrenin nasıl işlediğini açıklayacaktır. Oysa TOE’den bizim evrenimizin GUT teorisinin nasıl çıktığını asla açıklayamayacağız; çünkü bu rastlantısal olacaktır. Öte yandan büyük patlamadan kalan ilkin kütleçekim dalgaları hem TOE hem de GUT’u geliştirmemizi sağlayabilir. Belki de yapabileceğimiz tek şey budur. Belki de bu bütün köken sorularıyla ilgili bir sınırlamadır. Mesela Dünya’da ilk canlının neye benzediğini bilmiyoruz ama hayatın nasıl ortaya çıkabileceğine dair teoriler geliştiriyoruz. Bir gün içlerinden birini kanıtlayacağız fakat ilk canlıyı asla tanıyamayacağız.

Fiziğe geri dönersek… Güçlü nükleer kuvvetle elektrozayıf kuvveti birleştirdiğimiz zaman ortaya çıkacak büyük birleşme teorisi (GUT) aynı zamanda kuantum kütleçekim kuramı geliştirmemizi sağlar mı? Peki kuantum kütleçekim kuramı geliştirmek, yani yerçekimini kuantumlaştırmak mümkün mü? İki sorunun yanıtı da hayır olabilir ki biz en kötü ihtimali ele alalım. Diyelim ki elektrozayıf kuvvet, güçlü nükleer kuvvet ve yerçekimini asla birleştiremeyeceğiz. Bu durumda evrenin işleyişini nasıl açıklayacağız?

Çeviri yaparak

Kuantum holonomi İtalyancadan Türkçeye çeviri yapar gibi güçlü nükleer kuvveti elektrozayıf kuvvete çevirmek, uyarlamak gibi bir şeydir. Nasıl ki İtalyanca ve Türkçe grameri birleştirerek bir Türkitalyanca dili üretemeyiz ama bu iki dili birbirine çevirebiliriz, kuantum holonomiye göre de kuantum fiziği ve yerçekimini birleştirmeden birbirine çevirmek mümkündür. Sicim teorisi ve halka kuantum kütleçekim kuramı bunun için gereken birçok matematik aracını sağlıyor:

İlgili yazı: 10 Adımda kara deliğe düşen astronota ne olur?

 

Evreni çözmek için çok çalışıyoruz

Kuantum holonomiye göre evren kuantum fiziğindeki rastlantısallık ve belki de inflaton skaler kuantum alanındaki yerel olmayan gizli değişkenler yüzünden asla birleşmeyecek farklı parçalardan oluşur. Bunlar elektrozayıf kuvvet, güçlü nükleer kuvvet, yerçekimi ve bilmediğimiz diğer fizik kurallarıdır. Eğer bu teorileri bir matematik uzayına yayılan dev bir örümcek ağının ipleri gibi düşünürsek hepsi aynı bütünün parçası olacaktır. Bir ağdaki ipliklerin sadece birkaçı birbiriyle doğrudan birleşir ama ağı oluşturan bütün iplikler dolaylı olarak birbirine bağlıdır. Bu durumda evren de bağdaşmaz fiziksel ilişkiler networkundan türüyor olabilir. Buna yapay dillerden örnek verelim:

Gözbilim uzmanı Zamenhof 1887 yılında Dünya barışını desteklemek için Esperanto dilini geliştirdi. Bu yapay dilin dönemin emperyalist dilleri İngilizce, Fransızca ve Almancanın yerini almasını umdu. Bunu yaparken de sözcükleri Latin ve Germen dillerinden, dilbilgisini ise Slav dillerinden aldı. Bu analojiyi sürdürürsek evrenimiz Latin, Germen ve Slav dillerinden oluşabilir. Oysa kuantum holonomi bunları birbirine çevirip bağdaştıran yapay bir dil olacaktır (fiziğin Esperanto dili). Bu durumda çoklu evreni açıklayan TOE evrenimizin nasıl oluştuğunu açıklamaz ve GUT da yoktur. Buna karşın elimizde evreni açıklayan bir uyumlu teoriler silsilesi olur. Peki bu felsefedeki ilk neden sorununu çözer mi?

Evrenin sonsuz sayıda nedene başvurmadan tek bir nedenle açıklanacağını sanmıyorum. İlk nedene ihtiyacımız olduğunu da sanmıyorum. Evreni tek nedene indirgemek fizikte kendi tanrımızı icat etmekle aynı şeydir. Evreni tanrı yarattı önermesinin yaratacağı sorunlar bu kez fiziğin tanrısına yüklenecektir. Buna karşın evreni açıklamak üzere kuantum holonominin yarattığı bağdaşık teoriler silsilesini dilediğimiz kadar, gerektiği kadar uzatabiliriz.

İlgili yazı: Evren Skaler Kuantum Alanıyla Nasıl Oluştu?

 

Evreni açıklamak için sonsöz

Belki de evrenin çoklu evrenden nasıl oluştuğunu her şeyin teorisiyle değil ama bir büyük birleşme teorisi işlevi gören kuantum holonomi teoriler silsilesiyle açıklayabiliriz. O zaman sadece evrene çoklu evren mi yol açtı diye sormakla kalmayız. Aynı zamanda çoklu evren neden var sorusunu da kısır döngüye düşmeden yanıtlayabiliriz.

Böylece fiziğin geleceğini tahmin etmeye çalışan bir bilim felsefesi yazısının sonuna geldik. 1) Her şeyin teorisinin (TOE) evrenin nasıl oluştuğunu açıklayamayabileceğini gördük. 2) Büyük birleşme teorisi (GUT) diye bir şeyin şart olmadığını gördük. 3) GUT olsun olmasın kuantum holonomi ile evrenin nasıl işlediğini açıklayabileceğimizi gördük. Belki de kuantum holonominin TOE’ye gerek olmadan evrenin nasıl oluştuğunu açıklayacağını fark ettik. Peki insan bilincini matematikle kodlamak mümkün mü? Onu da şimdi okuyabilir, Schrödinger kedisi hem ölü hem canlı mı diye sorabilir ve evrenin bir simülasyon olup olmadığına bakabilirsiniz. Sağlıcakla ve bilimle kalın. 😊

Her şeyin teorisi mi?

¹Theory of Everything
²An Exceptionally Simple Theory of Everything
³Conformal theory of everything