Bu yazıda kuantum fiziği, Higgs alanı, elektron üretimi, duyular arasındaki enerji aktarımı, temel kuvvetler ve CERN–Türkiye ilişkisine dair bazı değerlendirmeler bilimsel açıdan tartışmalı, eksik ya da hatalı yorumlar içerebilir. Metin, bu nedenle kesin bilimsel bilgi aktaran bir çalışma olarak değil, yazarın konu üzerine kişisel değerlendirme ve sorgulamaları çerçevesinde okunmalıdır.
KUANTUM
Kuantum teorisi, yirminci yüzyılın başlarında ortaya çıktığından bu yana fiziğin diğer dallarından çok daha fazla ilgi çekti. Filmlere, oyunlara, çizgi romanlara konu oldu. Ancak bütün bu ilginin yanında, kuantum teorisinin terminolojisini kullanarak ortaya çıkan bilim şarlatanları da oldu. Birçok parapsikolojik olayın açıklanmasında kuantum teorisinin kötü amaçlı kullanıldığını görmekteyiz.
Yazının ilerleyen bölümlerinde bu konulara elimden geldiğince açıklık getirmeye çalışacağım. Çünkü bütün bu tartışmaların yanında kuantum fiziğinin hayatımızın tam içine girdiğini de unutmamak gerekiyor. Örneğin evlerimizi aydınlatan LED’ler, cep telefonlarımızdaki mikroişlemciler, GPS sistemleri, kameralar… Bütün bunlar kuantum fiziğinin geliştirdiği bilgiler sayesinde insanların kullanım alanına girmiş durumda.
Kuantum teorisi, bu anlamda hem çok ilgi çekici hem de karmaşıklığı ve gizemiyle insanları kendisine çeken, aynı zamanda da zorlayan bir teori.
Fizikçi John Wheeler, “Kuantum mekaniği sizi şaşırtmıyorsa onu anlamamışsınızdır” diyerek bu durumu oldukça güzel özetlemiştir.
Atomaltı düzeyde dalga ve parçacık davranışları arasındaki ilişki, kuantum fiziğinin temel meselelerinden biridir. Bu teorinin temel ilkelerinden biri de Werner Heisenberg tarafından 1927 yılında ortaya konulan belirsizlik ilkesidir.
İlkenin adı bile aslında spekülasyona oldukça açıktır. “Belirsizlik” sözcüğü nedeniyle, deyim yerindeyse ilke maça 1-0 mağlup başlamaktadır.
Peki nedir belirsizlik ilkesi?
Bu ilke, atomaltı parçacıkların dalga yapısından kaynaklanan matematiksel bir ilişkiyi ifade eder. İlkeye göre bir parçacığın bir özelliğini çok hassas biçimde ölçtüğümüzde başka bir özelliğini aynı hassasiyetle ölçmek mümkün değildir. Örneğin parçacığın konumunu çok hassas biçimde biliyorsak momentumunu aynı hassasiyetle belirleyemeyiz.
Benzer biçimde bir sesin zamanını çok hassas biçimde belirlediğimizde frekansını aynı hassasiyetle belirlemekte zorlanırız. Uzun süre devam eden bir keman notasının frekansını daha iyi belirlerken, zaman aralığı konusunda aynı kesinliği elde edemeyebiliriz.
Kuantum teorisini birkaç paragrafta anlatmak elbette mümkün değil. Üstelik bu teori üzerine tartışmalar yıllarca hararetli biçimde devam etti. Albert Einstein’ın kuantum teorisinin olasılıksal yapısına itiraz ederken söylediği ünlü “Tanrı zar atmaz” sözü de bu tartışmaların simgelerinden biri hâline geldi.
Schrödinger’in Kedisi
Kuantum teorisi denildiğinde Erwin Schrödinger’in ünlü düşünce deneyinden, yani Schrödinger’in kedisinden bahsetmeden geçmek olmaz.
Bu düşünce deneyinde Schrödinger, kuantum fiziğinin mikroskobik dünyası ile günlük yaşamın makroskobik dünyası arasındaki farkı gözler önüne sermeye çalışır.
Kuantum teorisinin belki de en garip fikirlerinden biri, atom ölçeğindeki sistemlerin ölçüm öncesinde çeşitli olasılıkların bir arada bulunduğu “süperpozisyon” durumuyla tanımlanabilmesidir.
Düşünce deneyinde bir kedi, iki olası sonucu bulunan bir kuantum sistemiyle birlikte bir kutuya kapatılır. Olasılıklardan birinde zehir kapsülü kırılır ve kedi ölür; diğerinde ise hiçbir şey olmaz ve kedi yaşamaya devam eder.
Düşünce deneyinin meşhur anlatımında, kutu açılıp gözlem yapılana kadar sistem iki olasılığın birlikte bulunduğu bir süperpozisyon durumuyla ifade edilir. Kutuyu açtığımızda ise kediyi ya ölü ya da diri olarak görürüz.
Bu anlatım, kuantum teorisinin yorumlarından biri olan Kopenhag yorumuyla ilişkilendirilir. Ancak kuantum mekaniğinin farklı yorumları da vardır. Bunlardan bazıları dalga fonksiyonunun çöktüğü fikrine farklı yaklaşır.
Buradan insanın aklına ister istemez şu soru geliyor:
Diğer olasılıklar ne oluyor?
Örneğin kutuyu açtığımızda kediyi canlı gördüysek, kedinin ölü olduğu olasılığa ne oldu?
Bazı fizikçiler, bu soruya bütün olası sonuçların farklı evrenlerde gerçekleştiği şeklinde cevap verir. Buradan da “çoklu dünyalar” ya da popüler adıyla “paralel evrenler” düşüncesine ulaşıyoruz.
Anlayacağınız, işler burada biraz daha karışıyor.
Kuantum Dolanıklık ve Beyin Üzerine Bir Soru
Kuantum dolanıklık konusunda geçenlerde bir kitap okurken, beynin de kuantum dolanık bir sistem olabileceği düşüncesi aklıma geldi.
Bu düşünceye nereden ulaştım?
Örneğin doğuştan kör veya sağır insanları düşünelim. Benim gözlemlediğim kadarıyla, görme yetisinin kaybıyla birlikte diğer bazı duyuların normal insan seviyesinin çok üzerinde gelişebildiğini görüyoruz. Dokunma veya koku alma yeteneklerinin artması buna örnek verilebilir.
Buradan yola çıkarak sistemde belirli bir enerjinin bulunduğunu ve bu enerjinin bir taraftan diğer tarafa, yani görme, duyma, koku alma gibi duyular arasında aktarılabileceğini düşünüyorum. Bunlardan herhangi birinin eksikliğinde, o duyuma ayrılan enerjinin diğer bir yetiye kaydığını varsayıyorum.
Klasik anlamda her yeti için beynin belli bir bölgesinin sorumlu olduğu düşüncesi, doğuştan kör birinin dokunma duyusunun çok daha fazla gelişmesini bana göre tam olarak açıklayamıyor. Beynin enerjisinin, körelmiş bir yetiden başka bir yetiye transfer olması bu konuda daha açıklayıcı olabilir mi?
Bilmiyorum. Sizler ne düşünüyorsunuz?
Farkındayım, burada fizik alanından biraz uzaklaştım. Ancak dolanıklık konusunu kendimce daha somut bir biçimde düşünmeye çalışırken haddimi aşan bir alana girmiş de olabilirim.
Doğadaki Temel Kuvvetler
Tekrar fizik alanına dönecek olursak, biraz da doğadaki temel kuvvetlerden bahsedelim.
Nedir bu temel kuvvetler?
İlk olarak hepimizin muzdarip olduğu ama yaşamın var olmasının belki de en önemli etkenlerinden biri olan kütle çekim kuvvetinden söz edelim.
Kütle çekim kuvveti sayesinde gezegenlerin ve yıldızların oluştuğunu söyleyebiliriz. Büyük Patlama’dan yaklaşık 380 bin yıl sonra ışığın kozmik ortamdan serbest kalmasının ardından maddenin topaklanması, yıldızların ve galaksilerin oluşum sürecinin önünü açmıştır. Işığın bu erken dönemden kalan izlerini bugün kozmik artalan ışıması olarak gözlemliyoruz.
Konuyu fazla uzatmadan ikinci temel kuvvet olan güçlü kuvvete geçelim. Bu kuvvetin atom çekirdeğindeki proton ve nötronların yapısıyla ilişkili olduğunu söyleyebiliriz.
Bilindiği gibi protonlar ve nötronlar, kuark adı verilen atomaltı parçacıklardan oluşmaktadır. İki üst kuark ve bir alt kuark protonu; iki alt kuark ve bir üst kuark ise nötronu oluşturur. Yani proton ve nötron temel parçacık değildir; kuarklardan oluşurlar. Bu kuarkları da birbirine gluon adı verilen parçacıklar bağlar.
Üçüncü temel kuvvet olarak zayıf kuvvetten söz edebiliriz. Bu kuvvet nükleer reaksiyonlarda ve bazı radyoaktif bozunma süreçlerinde rol oynar.
Dördüncü kuvvet ise elektromanyetik kuvvettir. Hepimizin aşina olduğu elektrik akımı ve bunun oluşturduğu elektromanyetik alan bu kuvvetle ilişkilidir.
Bugün fiziğin en büyük çalışma alanlarından biri, bu temel kuvvetleri ortak bir kuramsal çerçevede açıklayabilmektir. Burada en büyük sorunlardan birini kütle çekimi oluşturmaktadır. Çalışmalar kuantum teorisiyle kütle çekim kuvvetini birleştirmek üzerine devam etmektedir.
Bu konuda sicim teorisi de ortaya atılmış durumda. Ancak ben bu teorinin oldukça zorlama bir teori olduğunu düşünüyorum. Dokuz uzay boyutuna bir de zaman boyutunu eklediğimizde on boyuttan söz ediliyor. Çalışılan ölçeğin Planck uzunluğu ve Planck zamanı olduğu düşünüldüğünde, deneysel olarak tekrarlanabilir sonuçlara ulaşmanın bugünkü teknolojiyle son derece zor olduğu görülüyor.
Gelecekte bu boyutlarda çalışmanın mümkün olabileceğini umut etmekten başka yapacak pek bir şeyimiz yok.
Higgs Alanı ve Enerji Üzerine
Son dönemlerde beni umutlandıran bir gelişmeden de sizlere bahsetmek isterim. 2016 yılında Higgs bozonunun keşfi gerçekten insanlık adına büyük bir gelişme.
Higgs alanından bahsetmek istiyorum. Nedir Higgs alanı?
Atomaltı parçacıkların kütlelerini kazandığı bir alan. Bu parçacık, bu alanla ne kadar fazla etkileşime girerse o kadar kütle kazanıyor. Bu parçacığa, yani Higgs bozonuna, talihsiz bir şekilde “Tanrı parçacığı” adı verilmiş. İşin içine yaratım girince insanların aklına ister istemez Tanrı giriyor.
Şöyle durup bir düşündüğümüzde, insanların kendi iradeleriyle böyle bir Higgs alanını yapabildiğini varsayarsak bunun sonuçları gerçekten enerji sorununun halledilebileceğini düşündürüyor bana.
Düşünsenize, elektrik akımı nedir? Elektronların akımı değil midir? Bu elektronların insanlar tarafından üretilmesi, enerji sorununun ortadan kalkması anlamına gelmez mi? Bence öyle.
Baktığımızda alternatif enerji kaynağı dediğimiz birçok yöntem karbon ayak izi bırakmakta ve nadir elementlere bağımlı durumda. Rüzgâr türbinlerini düşünelim. Beton kaideler yapılmakta ve kanatlarında kullanılan elementlerden biri tungsten. Tungsten de sınırlı bir element.
Bütün bunların sonucunda, insanlar tarafından üretilen yapay bir Higgs alanı ve bu alanın ürettiği, kütle kazandırdığı elektronlar enerji sorununa soluk aldırabilir.
CERN ve Türkiye
Başta söylediğim gibi, Higgs bozonu nerede keşfedildi?
İsviçre ve Fransa sınırındaki CERN’de.
Peki Türkiye olarak biz CERN’e ortak mıyız? Buradaki çalışmalara destek veriyor muyuz?
Bu sorunun cevabı, sizlerin de bildiği gibi, koskoca bir HAYIR. Sadece gözlemci olarak arada bir turistik ziyaretler yapıyoruz CERN’e. Başka da bir şey yok.
Tabii külliyenin masraflarından, Ankara’daki büyük ağaların masraflarından, yol ve köprü projelerinden CERN’e ödenek kalmıyor ve her zamanki gibi dışarıdan bakmakla yetiniyoruz.
Bilim Nerede Biter, Spekülasyon Nerede Başlar?
Farkındayım, yazıyı oldukça uzattım.
Ancak bütün bunların sonunda bence asıl önemli mesele, bilim olanla bilim olmayanı birbirinden ayırabilmek.
Yazının başında da belirttiğim gibi kuantum teorisi, karmaşıklığı nedeniyle spekülasyona son derece açık bir alan. Örneğin kuantum süperpozisyon ilkesi bizim tasavvufçulara oldukça sempatik geliyor.
Bir atomaltı parçacığın aynı anda farklı olasılıklarla tanımlanabilmesini, evliyaların aynı anda iki farklı yerde bulunduğuna ilişkin efsaneleri açıklamak için kullanmaya çalışanlar var.
Ama burada önemli bir ayrım yapmak gerekiyor.
Süperpozisyon dediğimiz olgu atomaltı parçacıklar, yani kuantum sistemleri üzerinden tanımlanan bir durumdur. Yetmiş-seksen kilogramlık bir insanın süperpozisyon ilkesine dayanarak aynı anda iki yerde bulunduğunu söylemek ise bilimsel bir açıklama değildir.
YouTube bu konuda oldukça elverişli bir alan hâline gelmiş durumda. Baktığımızda, kuantum fiziğini tamamen mistikleştiren, olaya gizem katan ve bilimsel kavramları bağlamından koparan sayısız videoyla karşılaşıyoruz.
Bence bu alandan gerçek anlamda yararlanabilmek için öncelikle neyin bilim, neyin bilim olmadığını ayırt edebilmek gerekiyor.
Bunun yolu da okumaktan geçiyor.
Üstelik tek yönlü okumaktan değil; çeşitli kaynaklardan beslenmekten, tek bir kaynağa bağımlı kalmamaktan, karşılaştırmaktan ve sorgulamaktan.
Bunu yapmazsak kolaylıkla absürt YouTube videolarının, bilim kisvesi altında anlatılan hurafelerin ve kulağa hoş geldiği için doğru kabul edilen sözde bilimsel açıklamaların peşine takılabiliriz.
Kolaycılığa kaçmadan okumamız, araştırmamız gerekiyor. Kimseye körü körüne güvenmeden, hiçbir düşünceye teslim olmadan, sürekli sorgulayarak…
Diyeceklerim bu kadar.
Sizleri sıktıysam özür dileyerek yazımı bitiriyorum.
Sağlıcakla kalın.
Osman Çetinkol
