Evreni Şekillendiren İnce Yapı Sabiti Nedir?

evreni-şekillendiren-ince-yapı-sabiti-nedirEvreni şekillendiren ince yapı sabiti nedir? Elektromanyetik ve güçlü nükleer kuvvetin şiddetini belirleyen ince yapı sabiti az farklı olsa yıldızlar oluşmaz ve evren yok olurdu. İnce yapı sabiti, adı üstünde, maddenin atomik düzeyde oluşmasını sağlıyor. Atomların ve moleküllerin ortaya çıkması hep bu evrensel sabitin değerine bağlıdır. Peki bu sabite kim veya ne ince ayar yaptı? Evren kendi başına mı oluştu, yoksa evrendeki fizik yasalarının insan yaşamını elverişli olmasını sağlayan ve büyük patlama anında evrene ince ayar yapmış olan bir unsur mu var? Antropik ilke bağlamında görelim. Fiziksel, evrensel ve temel sabitlerin ne olduğunu öğrenelim.

İnce yapı sabiti nedir?

Kuantum mekaniğinde elektron yörüngelerini ve maddenin kökenini açıklayan Pauli dışarlama ilkesini ortaya koyan ünlü Avusturyalı fizikçi Wolfgang Pauli bir gün şöyle demişti: “Öldüğüm zaman Şeytan’a ilk sorum şu olacak: “İnce yapı sabitinin anlamı nedir?” Elektronların kuantum mekaniği olan kuantum elektrodinamiğini (QED) geliştiren ünlü Amerikalı fizikçi ve bilim anlatıcısı Richard Feyman da ince yapı sabiti için “Ne olduğunu bilmediğimiz büyülü bir sayı” demiştir. Bu sabiti Grek alfabesinin ilk harfi olan “alfa” ile gösteririz (α). α sabiti matematikte boyutsuz bir sayıdır. Hangi ölçü birimini kullanırsanız kullanın (ister metre ister ayak) α’nın değeri her zaman aynıdır: Yaklaşık olarak 1/137.

Öyleyse α evrenin işleyişini gösteren diğer denklemlerden türeyen bir orandır. Araştırmalara göre ince yapı sabitinin değeri yalnızca yüzde 4 oranında değişse bu dünyada var olmayacaktık; çünkü yıldızlar karbon ve oksijen elementlerini sentezlemeyecekti. Oysa bunlar yaşamın temelidir. İnce yapı sabiti maddeyi atomik ölçekte belirlerler dedik de bu sabite kim ya da ne ince ayar yapmıştır? Ne de olsa yaşamın varlığı için bu ayar önemlidir. Mesela ince yapı sabitiyle birlikte evreni belirleyen 26 sabiti açıklamak için antropik ilkeyi kullanabilirsiniz:

Buna göre evren insan yaşamına uygundur; çünkü uygun olmasa biz insanlar burada olmazdık fakat bu biraz kısır döngü gibi değil mi? Tabii evreni tanrı veya tanrılar yarattı, evren uzaylıların veya bilgisayarların eseri olan bir simülasyon da diyebilirsiniz. Çoklu evren teorisini öne sürerek evren kendi başına oluştu ve ince yapı sabitinin değeri de rastlantısal kuantum salınımlarına bağlıdır diyebilirsiniz. Bunları ayrı ayrı anlattım ama elinizdeki yazıda ince yapı sabiti bağlamında ve özellikle de çoklu evren tasarımıyla ilgili yeni şeyler söyleyeceğim.

Öncelikle

Evrensel sabitler evreni açıklayan fizik yasalarından çıkmaz. Bunların değerini doğada ölçeriz (neden öyle olduğunu bilmeyiz) ve örneğin “zayıf enerji koşulu” olarak Einstein’ın yerçekimini tanımlayan genel görelilik teorisine elle ekleriz. Böylece genel görelilik teorisi evrenimizi açıklar. Nitekim teorideki evrensel yerçekimi sabitinin değerini değiştirseniz genel görelilik yine işlerdi. Oysa bu kez yerçekiminin daha güçlü veya zayıf olduğu başka bir evreni tanımlardı. Demek ki evrenin büyük patlamayla nasıl oluştuğunu anlamak için bizim bu 26 sabitin neden öyle olduğunu bilmemiz gerekiyor. Gerçi bugün sadece ince ayar sabitine odaklanacağız:

İlgili yazı: Amplituhedron: Uzay Küçük Parçalardan mı Oluşuyor?

evreni-şekillendiren-ince-yapı-sabiti-nedir

 

İnce yapı sabiti nasıl hesaplanır?

α sabitini hesaplamakta kullandığımız denklemi görüyorsunuz: Eskiden α değerinin tam olarak 1/137 olduğunu düşünüyorduk ama deney aygıtı teknolojisi geliştikçe daha kesin ölçtük. Böylece resimdeki değeri elde ettik. Öyle ki ince yapı sabiti günümüzde değeri en iyi bilinen evrensel sabitlerden biridir. Sadece saniyede 299.792,458 km olan ışık hızı gibi “tanım gereği öyle olan sabitler” ince yapı sabitinden daha kesin bilinir; çünkü bunların değeri tam olarak öyledir. Daha kesin ölçecek bir şey yoktur.

Her durumda ince yapı sabitini milyarda 0,23 kesinlikle ölçüyoruz. Boyutsuz bir sayı olduğu için buna bağlı ölçü birimleri de yoktur. Boyutsuz birimler kilometre ve mil gibi keyfi birimlerden bağımsız olduğu için ilginçtir. Böylece evreni algımızdan bağımsız olarak ölçmemiz ve gerçekleri görmemizi sağlar. Ayrıca uzaylılarla anlaşmanın bir yolunu sunar; çünkü boyutsuz sabitler uzaylılar için de aynıdır.

Nitekim Spielberg’in Üçüncü Türle Yakınlaşmalar filminde ve astrofizikçi Carl Sagan’ın zamanında uzaya gönderilen Pioneer ile Voyager sondalarında insanlık olası Dünya dışı zekaya bu sabitlerle mesaj göndermiştir. Özetle ince yapı sabiti Pi sayısı gibi bir orandır. Mesela çağdaş dünyada onlu sayı düzeni kullanıyoruz. Bunun sebebi el ve ayaklarımızda toplam on parmak olmasıdır. Oysa yazılımlarda ikili sayı düzeni, yani 1 ve 0’ları kullanıyoruz. Bunun nedeni de ilk transistorların birer “aç ve kapa” elektrik devresi içermiş olmasıdır.

Kısacası

Hangi sayı düzenini kullanacağımızı uzuvlar, aletler ve araçlarımızın işlevi belirler. Yeri gelmişken evreni kaç evrensel sabitin belirlediği de evreni açıklamakta hangi teoriyi kullandığınıza bağlıdır. Genel kabulde evrende 26 temel sabit var deriz. Oysa bunları da en temel 4 sabitten türetebilirsiniz. Bunlar daha temele indirgenemeyen sabitlerdir: Işık hızı c, Planck sabiti h, evrensel yerçekimi sabiti G ve boş uzayın enerjisiyle evrenin genişleme hızını, hatta uzayın şeklini belirleyen kozmolojik sabit lambda (Λ).

Bu arada konuyu anlamanızı kolaylaştırmak için şimdilik size işlevsel tanımlar yaptım. Temel sabit, fiziksel sabit gibi terimlere az sonra gireceğim. Bütün bu sayılar ve notasyonlar iyi hoş da ince yapı sabiti neden 1/137’dir? Neden 1/1,768 değil örneğin? İşte bunu anlamak için biraz tekniğe gireceğiz:

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

AS 1

 

Fiziksel sabit nedir?

Bazen temel sabit, temel fiziksel sabit veya evrensel sabit terimlerini birbirinin yerine kullanırız ama doğru terim “fiziksel sabit”tir. Bunun da fiziksel bir nicelik olup doğada evrensel olduğunu ve değerinin zamanla değişmediğini (adı üstünde: sabit) varsayarız. En basitinden Hubble sabitini evrenin genişleme hızını ölçmekte kullanırız ama bu zamanla değiştiği için aslında sabit değil, Hubble parametresidir. Fiziksel sabitler matematiksel sabitlerden farklıdır; çünkü matematiksel sabitler sabit sayılardır. Fiziksel sabitler ise doğadaki ışık hızı gibi temel değişmez değerlerden türeyen oranlardır.

Hatta fizikçiler evrenin nasıl oluştuğunu anladığımız zaman, ışık hızının ve evrensel yerçekimi sabitinin bu evrende neden öyle olduğunu da anlayacağımızı düşünüyorlar. Öyle ki ışık hızı farklı olsa ince yapı sabitinin değeri de farklı olurdu. Bu anlamda ışık hızı en temel sabittir diyebiliriz. Öte yandan her şeyin teorisini geliştirirsek ışık hızının neden bu evrende tam olarak saniyede 299.792,458 km olduğunu anlayabiliriz. Hatta çoklu evren tasarımına göre kainatta birden fazla evren vardır ve bazılarında ışık hızı farklı olabilir. Yine de ışık hızı her ne olursa olsun kütleli hiçbir şey ışıktan hızlı gidemez.

Kısacası ışık hızının farklı olduğu başka evrenler olsa bile o evrenlerde de ışıktan hızlı gidemezsiniz. Buna ne diyebiliriz? Işık hızı hiper evrensel bir sabittir diyebiliriz belki. Yine de fiziksel sabitlerin başka sabitler veya bilmediğimiz denklemlerden türüyor olması ile ince yapı sabiti gibi boyutsuz sabitleri birbirine karıştırmayalım. Örneğin ışık hızı her evrende sabittir ama değeri evrenler arasında değişebilir derken ışık hızının boyutlu bir fiziksel sabit olduğunu kastediyoruz.

İnce yapı sabiti ise

Salt matematiksel orandır ve bu yüzden “boyutsuz evrensel sabit” kapsamına girer. Öyleyse boyutsuz fiziksel sabitler (ör: Reynolds sayısı) ile evrensel boyutsuz fiziksel sabitleri (ör: ince yapı sabiti) birbirine karıştırmamak gerekir. Fizikte başka bir kaynaktan ne oransal ne de türevsel olarak türetilemeyen boyutsuz fiziksel temel sabitlere “temel fiziksel sabit” deriz. Yine de nereden çıktığını bilmediğimiz halde evrensel yerçekimi sabiti, Planck sabiti ve ışık hızı gibi boyutlu sabitlere de temel fiziksel sabit diyoruz.  Kim bilir? Belki de tüm evreni açıklayan her şeyin teorisini geliştirdiğimizde her türlü boyutlu ve boyutsuz sabitin tek kaynaktan türediğini göreceğiz. Neyse… doğru terimceyi size öğrettim. Gerisini üniversitedeki fizik hocalarınızla konuşabilirsiniz. Gelelim ince yapı sabitinin kökenine:

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

Hydrogen Density Plots

 

İnce yapı sabiti ve elektron

İnce yapı sabiti α’yı farklı şekillerde yazarsak iki enerjinin birbirine oranını gösterdiğini görürüz. Bunlardan biri d uzaklığındaki eş yüklü iki elektron arasındaki elektrostatik etkiyi yenmek için gereken enerji (nötron yıldızı filan oluşturmak için) ve diğeri de dalga boyu uzunluğu belirli bir lambda (λ) değerinde olan fotonun enerjisidir. Bu aslında çok basittir. Belirli bir klasik atom yörüngesinde dönen elektronların hızının ışık hızına oranıdır. Klasik atom modelinde bu oran ~1/137 çıkar.

Klasik atom modeli derken klasik fizikteki atom modelini değil, Bohr’un ilk kuantum atom modelini kastediyorum. Niels Bohr bu modelde elektronları pozitif çekirdek çevresinde dönen negatif yükler olarak düşünmüştü. Oysa kısa sürede bu modelin yanlış olduğu anlaşıldı. Zaten ince yapı sabiti denen boyutsuz evrensel fiziksel sabit de buradan çıktı! Haydi o zaman kısa bilim tarihi: Bugün atomlar hakkında Bohr’dan biraz farklı düşünüyoruz. Schrödinger denklemiyle kuantum mekaniğini daha derin çözdükçe elektronların hem parçacık hem de olasılık dalgaları olduğunu anladık.

Elektronlar atom çevresinde belirli yörüngelerde dönen tekil parçacıklar değildir. Bunlar atom çevresindeki yörüngemsilerde dönen olasılık bulutlarıdır. Dahası çekirdek de kısmen bulanık bir proton ve nötron olasılık bulutudur. Dolayısıyla yüksek enerjili atomların şekli resimdeki gibi değişir. Hidrojen atomunun temel ve tahrik edilmiş enerji düzeylerine bakın! Bunların aynı atom olduğunu söylemeye bin şahit ister. Peki ince yapı sabiti burada nasıl devreye girer ve kuantum mekaniğinde ne işe yarar?

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

 

İnce yapı sabiti ve yüklü parçacıklar

Bu sayı doğrudan elektromanyetik kuvvetin gücüne bağlıdır ki bu da örneğin iki elektron arasındaki etkileşimlerin şiddetini belirler. Ayrıca atom çekirdeğindeki pozitif yüklü protonların negatif yüklü elektronları kendine doğru ne kadar güçlü çekeceğini de belirler. Dikkatli okurlar bunun ünlü Coulomb yasasındaki ondan ünlü Coulomb sabitine benzediğini görecektir. Nitekim bu sabit, elektron gibi birbirinden r yarıçapı uzaktaki iki yüklü parçacık arasındaki kuvvetin ne kadar güçlü olduğunu gösterir.

Öyle ki elektrik yükü sabiti olan boyutlu Coulomb sabitini (k) boyutsuz olarak yazarsanız ince yapı sabitini (α) elde edersiniz. Artık anlıyorsunuz değil mi? İnce yapı sabiti yüzde 4 farklı olsa yıldızların nükleer füzyon yoluyla ve yüksek ısıyla basınç altında helyum atomlarını kaynaştırıp karbonla oksijen gibi daha ağır atomları sentezlemesi imkansız olurdu. Sonuçta elektromanyetik kuvvet kimya ve biyokimyayla ilişkilidir, yani yaşamın kimyasını belirler. α farklı olsa evrende yaşam oluşmazdı.

Ayrıca elektronların birbirini arasında sanal foton değiş tokuşu yaparak ittiğini ve keza protonlarla elektronların da birbirini yine sanal foton alışverişiyle çektiğini belirtelim. Nitekim atom yörüngesindeki bir elektron foton emip (soğurup) üst yörüngeye çıktığında aynı dalga boyunda foton salarak enerji kaybedip eski yörüngesine değer. Öte yandan belirsizlik ilkesi gereği foton salma olayı rastlantısaldır. Demek k ince yapı sabiti ne kadar güçlü olursa elektronun foton emme ve salma olasılığı da o kadar yüksek olacaktır; yani elektron bu işi az enerjiyle (az fotonla) daha sık yapacaktır. Böylece ince yapı sabitinin kuantum mekaniğindeki rolünü görmeye başladık:

İlgili yazı: 18 Ayda Nasıl 24 Kilo Verdim?

AS 2

 

İnce yapı sabiti ve atomlar

Bu sabiti ünlü Alman teorik fizikçi Arnold Sommerfeld 1916’da ortaya koymuştur. Bohr 1912 yılında atom çekirdekleri çevresinde dönen elektronların yörünge uzaklığının sahip olduğu enerjiye bağlı olduğunu söylemişti. Bunu klasik fizikte sağduyuyla da görebilirsiniz. Elektronun açısal momentumu, yani yörünge hızı ne kadar yüksekse merkezkaç kuvvetiyle dışarı savrulma hızı da o kadar yüksek olur. Bu da elektronun daha uzakta dönmesini sağlar. Öte yandan klasik fizikte elektronlar çok hızlı enerji kaybeder. Bu yüzden de hızla çekirdeğe düşüp protonlarla birleşerek nötronlar oluşturur.

Deyim yerindeyse klasik fizikte bir sandalyeden bile nötron yıldızı oluşabilir! Kuantum fiziğinde bunu önlemenin yolu Bohr yörüngeleridir. Detaylar önemli değil ama elektronlar çekirdek çevresinde sadece belirli uzaklıktaki belirli yörüngelerde dönüyorsa nötron çökmesini önlersiniz. Yine de Sommerfeld elektronların aslında olasılık bulutları olduğunu gördü. Bu yüzden elektron bulutu olarak belirli yörüngelerde değil, resimdeki gibi yörünge olasılık aralıklarında, yani yörüngemsilerde dönüyorlardı.  Bu yörüngemsilerin çekirdeğe uzaklığı ve genliğini de ince yapı sabiti belirliyordu.

Sonuç olarak 1913 tarihli özgün Bohr atom modelinde atomik elektronların enerjisi sadece “n” ile yazılan kuantum sayısına bağlıydı. Oysa bu, atomların belirli enerjilerde yaydığı ışığın frekansını açıklayamıyordu. Sommerfeld yörüngelerin aslında yörüngemsiler olduğunu göstermekle kalmadı. Yörüngemsi aralıklarındaki elektron enerjisi de ikiye bölünüyor ve her yörüngemside Satürn halkaları gibi aralıklı iki alt yörüngemsi oluşturuyordu. Meraklısına bu keşif yakın gelecekte Wolfgang Pauli’nin bir yörüngede ancak spinleri birbirinin tersi olan iki elektron dönebilir şeklinde basitleştirebileceğimiz Pauli dışarlama ilkesine evrilecekti.

Oysa sadece bu değil

Bohr’un modeli (ileride Paul Dirac’in yapacağı gibi) Einstein’ın özel görelilik teorisinin elektron kütlesine ve hızlarına etkisini hesaba katmayı gerektiriyordu (yine meraklısına kuantum elektrodinamiği de bundan doğmuştur). Sonuç olarak Sommerfeld ince yapı sabitini Bohr modeline ekleyerek enerjik atomların yaydığı ışığı doğru açıklamayı başardı. Siz de Sommerfeld’in Bohr denklemine eklediği faktörü denklemdeki artı işaretinin hemen sağında görebilirsiniz. Bu terim tabii ki ince yapı sabitidir. Peki bu sabiti nasıl ölçeriz?

İlgili yazı: Okyanuslar Hakkında Yanıtını Bilmediğimiz 7 Soru

AS 3

 

İnce yapı sabitini ölçmek

α değerini Fermilab tesislerindeki kiklotron parçacık hızlandırıcılarında ölçebiliriz. Bunun için elektronları manyetik alanda hızlandırıp manyetik momentlerini ölçüyoruz. Bunun için elektronların aslında birer küçük çubuk mıknatıs olduğunu bilelim (tam olarak değil ama anlaşılsın diye öyle dedim). Elektronların kuzey ve güney kutbu vardır. Böylece kendi manyetik alanını üretir. Manyetik alanın şiddeti ve elektrona göre olan yönelimine manyetik moment deriz (manyetik momentum tabii).

Anımsıyor musunuz? Ben size ağır elektron diyebileceğimiz muonların manyetik momentinin, parçacıkların kuantum standart modelinde öngörülenden farklı ölçüldüğünü ve bunun da yeni fizik habercisi olabileceğini söylemiştim… İşte o ölçümler yanlış çıktı ve standart model çok marifetmiş gibi yine kurtuldu ama bu anlattığım, o hikayenin kökenidir. 😉 Her halükarda α değerini manyetik momentle 1/137 olarak hesaplarız. Bu küçük sayı da çok önemlidir; çünkü elektromanyetik kuvvetin atom çekirdeklerini bir arada tutan güçlü nükleer kuvvetten zayıf olduğunu gösterir.

Bu da elektronların çekirdekten oldukça uzakta dönmesini sağlar. Böylece helyumdan ağır elementler ve karmaşık kimya oluşur. Evren şekilsiz bir moleküler ve atıl hidrojenle gaz bulutundan ibaret olmaz. Şimdi yine resimdeki Bohr yarıçapına bakalım. Bu, en düşük enerji düzeyindeki hidrojen atomunun yarıçapıdır. Sıkıntı yok; çünkü hidrojen atomunda tek elektron vardır. Öyleyse r, elektronun en alt yörüngesi olup hidrojen atom çekirdeğine uzaklığına eşittir. Şu denklemi biraz didikleyelim:

İlgili yazı: Dünyadaki En Ölümcül 5 Toksin Nedir?

evreni-şekillendiren-ince-yapı-sabiti-nedir

 

İnce yapı sabiti ve yörüngemsiler

Denklemde çizgili h indirgenmiş Planck sabiti, me elektron kütlesi, c ışık hızı ve α da ince yapı sabitidir. Dikkat ederseniz atomun yarıçapı α ile ters orantılıdır. İnce yapı sabiti ne kadar düşük bir değerse atomlar o kadar büyük olur. Nitekim hidrojen çekirdeği golf topu büyüklüğünde olsa elektron yörüngemsisi çekirdekten 2,5 km uzakta olurdu! 😮 Atomların yüzde 99’u boştur. Bu da insan vücudunun yüzde 60-70’nin sudan oluşmasından çok daha büyük bir boşluktur. Geniş atomlar iyidir.

Böylece atomlar arası elektron alışverişi kolay olur. Atomlar kolayca kimyasal reaksiyona girer ve yaşamın temeli olan DNA gibi karmaşık organik molekülleri oluşturabilir. Şimdi gelelim ince yapı sabitinin “ince ayar” meselesine… Evrene kim veya ne ayar verdi?

En basitinden

1957’de başta büyük patlama teorisinin can düşmanı olan ama yenilen pehlivan güreşe doymazmış misali, ölene dek büyük patlamayı reddeden İngiliz gökbilimci Fred Hoyle olmak üzere ki 1950’de bunu yazdığı kitabın ilk baskısı bende var; birçok astronom yıldızları inceledi:

Böylece evrende yeterli miktarda oksijen (nefes almak) ve karbon (et, yumuşak dokular) olması için ince yapı sabitinin tam da ölçülen değerde olması gerektiğini buldular. Öbür türlü ya gereksiz sayıda nötron füzyonu olurdu (protonlarla elektronlar birleşip nötron oluşturur ve tekil nötronlar da 15 dakikada başka parçacıklara dönüşerek bozunur VE evrende madde olmazdı) ya da nükleer füzyon imkansız olurdu. Güçlü elektron kabukları birbirini ittiğinden hiçbir yıldız çekirdeği füzyon yapamazdı.

Peki neden öyle?

Sicim teorisyenlerine göre ince yapı ve diğer sabitlerin değerini uzaydaki 7 saklı ek uzay boyutunun sayısı ve şekli belirlemiştir. Oysa sicim teorisi kanıtlanmaya pek müsait bir teori değil ve şimdiye dek kanıtlanamamıştır (zaten çok sayıda sicim teorisi var). Yine bazıları ince yapı sabitinin büyük patlama sırasında gerçekleşen rastgele kuantum salınımları tarafından belirlendiğini söylüyor. Oysa bu da önceden anlattığım sonsuzluk problemlerine yol açıyor. Fizikte tanrı ve evren simülasyon mu konularını da ayrıca yazdım. Yalnız kainatta birden fazla ve belki de sonsuz sayıda evren olduğunu söyleyen çoklu evren modellerinin kuantum salınımlarından türediğini belirtmek gerekir:

İlgili yazı: Zaman Akıyor mu, Yoksa bir Yanılsama mı?

evreni-şekillendiren-ince-yapı-sabiti-nedir

 

İnce yapı sabiti ve çoklu evren

Öncelikle antropik ilkeye inanlardan biri değilim. Sebeplerini çok açıkladım ama özetle evren insan yaşamına uygun olmasa insanlar olmazdı ama bu, evrenin insanlar için yaratıldığı anlamına gelmez. Öte yandan Feynman’ın sözleri de var: İnce yapı sabiti “fiziğin en belalı gizemlerinden biridir. O sayıyı Tanrının eli yazmıştır diyebilirsiniz ama kalemini nasıl kullandığını bilmiyoruz.” Feynman daha gençliğinde ateist olduğunu söylemiştir. O yüzden şaka yaptığını anlamak lazım. Yine de bunu çoklu evrene bağlayabiliriz; çünkü ince yapı sabitinin boyutsuz olmakla birlikte orantılı bir temel sabit olduğunu söylemiştim.

Öyle ki α’nın değeri diğer temel sabitlerin değerine bağlıdır. Oysa ışık hızı gibi en temel sabitler boyutludur ve uzay boyutlarının sayısıyla şekli de evrenin sıcaklığına göre değişir. Boyutların parçacıkların uzayzamanda hareket edebileceği yönler olduğunu düşünürseniz bunu anlamak kolaylaşır. Kısacası evren küçükken çok küçük, dolayısıyla çok yoğun ve haliyle çok sıcaktı. Bugün uzay boşluğu evren büyük patlamadan beri sürekli genişlediği için soğuktur. Oysa büyük patlama anında evrenin sıcaklığı en az 1 katrilyon kelvindi. O zaman da α değeri 1/127 idi.

Demek ki çok yüksek sıcaklık ve basınçta fizik yasaları değişiyor. Bu durumda ince yapı sabitinin evren oluşurken tanrı tarafından elle yazıldığını düşünmeye gerek yok. Bunu rahatlıkla evrenin rastlantısal başlangıç koşulları belirlemiş olabilir. Hatta büyük patlamayı tekillik olmadan açıklamak için geliştirdiğimiz kozmik enflasyon teorisi, evrenin tek başına oluşması için gereken mekanizmayı da sağlıyor. Kozmik enflasyon kanıtlanmıştır. Detaya girmeyeceğim ama kozmik enflasyon sonsuz sayıda gözlemlenebilir evren ve onları barındıran sonsuz sayıda köpük megaevren öngörür.

Evrenimiz de

Bu megaevrenlerden birindeki gözlemlenebilir evrenlerden biridir. Birçok evren yaşama uygun değildir. Aslında uzayda ve kutuplarda çıplak yaşayamayacağınıza göre ne evren nede Dünya’nın büyük kısmı insan yaşamına uygundur!  Yine de sonsuz veya çok sayıda evren içinde bazılarının rastlantısal olarak (kuantum mekaniğindeki Heisenberg’in belirsizlik ilkesi yüzünden) yaşama uygun olması kaçınılmaz ve normaldir. Asıl sorun sonsuz sayıda evren problemini aşmaktır. Bunu nasıl aşarız?

Kara delikler uzayı nasıl büküyor?


İlgili yazı: Kök Hücrelerle Körlük Tedavisi Ne Zaman Geliyor

 

 

İnce yapı sabiti için sonsöz

Önce sorunu ortaya koyalım: Evren sonlu karmaşıklıktadır. Çoklu evren ve tanrı sonsuz karmaşıklıktadır. Sonlu bir şeyi sonsuz bir şeyle açıklamak felsefedeki Ockham’ın usturası ilkesine aykırı olup mantık dışıdır. Öte yandan çoklu evrende hem meagevrenlerdeki gözlemlenebilir evrenler hem de tek tek megaevrenler birbirinden kopuktur. Sonuçta bunlar kozmik enflasyonu yaratan inflaton alanının içinde faz geçişiyle kopuk kopuk ve rastgele oluşmuştur. Faz geçişi derken evrenlerin fizik yasaları onları oluşturan ortamdan bağımsızdır. Buzun yapısal olarak sıvı sudan bağımsız olması gibi…

Demek ki yaşadığımız evreni açıklamak için sonsuz sayıda evreni açıklamaya gerek yoktur. Bunları denklemlerdeki 1/0’lı ifadeleri sadeleştirir gibi silebiliriz. Bu da bize şu imkanı verir: Sadece yaşadığımız evrenin kuantum salınımlarından nasıl oluştuğunu bilimsel olarak açıklamak teorik olarak mümkündür. Bence pratikte de mümkündür. Birçok şeyi bilimsel olarak açıklıyorsak ve aksine bir kanıt da yoksa neden evrenin nasıl oluştuğunu da uzak veya yakın gelecekte açıklayamayalım ki?

İnce yapı sabiti başka sabitlerden türediği için ve ışık hızı bile boyutlu, yani evrene özgü bir sabit olduğu için bunları birilerinin elle yazdığını düşünmeye hiç gerek yoktur. Bu yazıda o kadar çok referans verdim ki başka bir şey eklemeden burada sonlandıracağım. Gelecek yazıda görüşmek üzere bilimle ve sağlıcakla kalın. 😊

Zamanda yolculuk etmenin 9 yolu


1Cosmological Constant, Fine Structure Constant and Beyond
2Fine-Structure Constant Connects the Polarizability of Atoms and Vacuum
3Search for a Variation of the Fine Structure around the Supermassive Black Hole in Our Galactic Center
4Improved access to the fine-structure constant with the simplest atomic systems

Yorumlar

Yorum ekle

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.