Gök Bilim Rehberi-2a (Evrensel Yasalar)

Bulutsuz bir yaz gecesinde insan gökyüzüne baktığında derin heyacan kapılarak titrediği an ne olabilir?
Kuşkusuz sorunun yanıtı evrenin yapısını ve boyutlarını düşünmeye başladığı an denilebilir. [1]
Evrenin oluşumunu hakkında bilgi sahibi olmak gökyüzünü daha iyi tanıyabilmek gözleyebilmek yazdığım bu yazıya başlamak için öncelikle evrenin oluşumundan varlığını sürdürürken geçerli olan yasalara değinmek gerekir. Gelin hep beraber bu kuramlarına göz atalım ve gördüklerimiz hakkında daha yeni iyi bilgilenelim.

Fizikte, bir gerçeklik zaman ve mekanla tariflenir. Fakat yukarıda kısaca belirtilen görecelik kuramına göre zaman ve mekan da görece kavramlar olup kütle ve hıza göre değişir. Hız ya da kütle arttıkça zaman yavaşlar. Kara delik gibi sonsuz büyük kütlelerde ise zaman sıfırdır yani durur. Mekan ise hıza bağlı olarak şekil değiştirir ve hız arttıkça kütle büyür. Işık hızında kütle sonsuz olur. Bunun anlamı, bir cismi tariflerken kütle ve hızını da belirtmek gerektiğidir.(Bu konu hakkında ayrıntılı konuşacağız.) Çünkü bir kişinin o an algıladığı cisim, o anki hız ve kütlede beliren cisimdir. Şimdi aynı soru yeniden sorulduğunda bunların hangisi hayal, hangisi gerçektir. Nitekim, birbirinden çok farklı diye kabul edilen uzay ve zaman kavramları da böylece görecelik fiziği yardımıyla birleştirilmiş olmaktadır. Görünürde birbirinden ayrı, yalıtılmış ve bağımsız olan varlıkların bir üst boyutta bütünselleşmesini tecrübe edebilmek için illa görecelik kuramına da gerek yoktur. Bu bütünselleşme, bir boyuttan iki boyuta ve iki boyuttan da üç boyuta geçildiğinde aynen yaşanabilmektedir.

Aynı olay mikrokozmozda da görülmektedir. Madde, atom-altı düzeye inildiğinde, ikili bir görünüme bürünür. İşte bu ikili doğa, ışık ya da diğer elektromanyetik ışınımda da karşımıza çıkmaktadır. Örneğin, ışık “quant” ya da foton aracılığı ile emilir ya da yayılır. Fakat bu parçacıklar uzayın içinde hareket ettiklerinde, titreşen manyetik ve elektrik alanları gibi davranırlar ve dalgaların bütün karakteristik özelliklerini bünyelerinde toplarlar. Fakat Öte yandan elektronlar ise, normal olarak parçacık olarak kabul edilmesine karşın, bir elektron demeti dar bir aralıktan geçtiğinde, bir ışık demeti gibi kırılmakta, yani başka bir deyişle; elektronlar da dalgalar gibi davranmaktadırlar. Yani hem parçacık, hem de dalga olarak karşımıza çıkarlar. Bu ikilikten hangisinin geçerli olduğu, o anki duruma bağlıdır. Örneğin gözlemci ölçüm araçlarını nasıl oluşturacağına karar verdiğinde, bu oluşum, sonuç olarak gözlenen nesnenin özelliklerini de belirleyecektir Yani bazı durumlarda parçacık görünümü baskın iken, diğer bazı durumlarda da parçacıkların dalga görünümü öne çıkmaktadır. Eğer deneysel düzen değiştirilirse, buna karşılık gözlenen nesnenin özellikleri de değişecektir. Buna en iyi örnek genel olarak parçacık olarak gözüken elektronlar ve dalga olarak gözüken ışık fotonlarıdır. Elektronlar deney düzeneği dalga boyu ölçecek şekilde kurulduğunda dalga özelliği gösterirler. Işık ise eğer bir prizmadan geçirilirse biz kendisini dalga olarak görmek istediğimizden kendini dalga olarak gösterir. Buna karşın her lise fizik laboratuvarında bulunan havasız bir cam fanus içinde bir yüzü beyaz, diğer yüzü siyah olan kanatçıklardan oluşan bir pervane (radyometre denilen araç)  ışığa tutulduğunda dönmeye başlar. Bunun da nedeni ışığın parçacık etkisi yani kendisini parçacık olarak göstermesidir.

Quantum fiziğinin en can alıcı özelliği, gözlemciye, yalnızca gözlemleme ile ilgili değil, aynı zamanda gözlemlenen özellikleri tanımlamada da büyük ve önemli roller vermiş olmasıdır. Çünkü Quantum fiziğinde bir nesnenin kendi özelliklerinden söz edemeyiz. Bu özellikler ancak nesnenin gözlemci ile giriştiği etkileşim sonucunda oluşmaktadırlar. Heisenberg’in sözleriyle “gözlemlediğimiz şey doğanın kendisi değildir; yalnızca doğanın yönelttiğimiz soruya verdiği yanıttır”. Şafağı resmeden bir ressam şafağı yaratamaz. Onun yarattığı tablodur. Şafak bir hakikattir, tablo ise bizim ondan çıkardığımız gerçek. Kendi gerçeğimizi kendimiz yaratırız. Her şey bireysel seçimimize bağlıdır. Harp istersek harp, barış istersek barış, aşk istersek aşk, kavga istersek kavga, sevgi istersek sevgi yaratırız. Quantum teorisinin Kopenhag yorumu, dünyanın bizim onu gözlemlememizden bağımsız bir varlık olduğu fikrini sona erdirmiştir. Bunun anlamı hakikatin tek olmasına karşın gerçeklerin herkese göre değişeceğidir. Tıpkı Ömer Hayyam’ın söylediği gibi:

Ben düşündükçe var dünya; ben yok, o da yok
Gören göze güzel çirkin hepsi bir;
Aşıklara cennet cehennem hepsi bir;
Ermiş, ha çul giymiş ha atlas;
Yün yastık taş yastık, seven başa hepsi bir.

İşte bu nedenle biz bir Ay taşının renginin ne olduğunu hiç bir zaman öğrenememekle kalmayacağız, bu örnekten çıkan sonuçlar yalnızca yeryüzü koşullarında geçerli olmaktan da öteye, yeryüzünde de etkili olduklarına göre, üstüne üstlük gerçekte kendi rengimizin ne olduğunu bile bilemeyeceğiz. Bilip bilebileceğimiz tek gerçek, parlaklığın en üst değeri, ışık spektrumunun sarı alanına düşen ve atmosferin filtresinden geçerek ortalığı aydınlatan 150 milyon kilometre uzaklıktaki G2 V spektral tipindeki adına Güneş dediğimiz bir sabit yıldızın ışığı altında bir görüntümüz olduğudur. Dolayısıyla, tüm görülenler, yalnızca nasıl bakarsanız öyle göreceğiniz, kendisi de göreceli olan zaman içinde kaybolacak birer görüntüden ibarettir. Montaigne’in dediği gibi göz hiç bir şeyin özünü göremez, doğru bir kürek suda eğri görünür. Bu bakışı sağlayan zihnin yapısı ve akla sağlamış olduğu bilinç birikimi ile ulaşılan düzey, bu görüntülerin niteliğini tayin eden etmendir. Kişinin cehalet perdeleri ile kapalı mı yoksa aydınlık içinde bir bilgelik yolunda mı olduğu işte bu nitelik ile yakından ilişkilidir. Aslında görmek için bakmaya da gerek yoktur. Eğer akıl aydınlanmışsa, karanlık bir odada, açık mavi bir gökyüzü vardır. Eğer düşünceler bulanıksa, gün ışığında kötü hayaletler bulunur. Hiç bir zaman unutulmamalıdır ki güzellik duygusu aklın niteliğine bağlı olup hayranlık duyulan nesnenin gerçek hiç bir niteliğine dayanmaz. Tao bilgesi der ki, “Eğer yanlış kişi doğru usulleri kullanırsa, doğru usuller yanlış yolda çalışmaya başlar”. Yukarıda açıklanmaya çalışıldığı gibi fiziğin de söylediği bundan başka bir şey değildir. Dolayısıyla insan faktörü hiç bir zaman önemini kaybetmez. Zen ustasının da dediği gibi burada method değil insan önemlidir.[2]

Şimdi gelin kuantum kuramını biraz daha açalım.

İngilizce'de quantum (Latince: 'quantus', "ne kadar") olarak kullanılan terim, kuramın belirli fiziksel nicelikler için kullandığı kesikli birimlere gönderme yapar. Kuantum mekaniğinin temelleri 20. yüzyılın ilk yarısında Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli gibi bilim adamlarınca atılmıştır. Belirsizlik ilkesi, anti madde, Planck sabiti, kara cisim ışınımı, dalga kuramı,alan teorileri gibi kavram ve kuramlar bu alanda geliştirilmiş ve klasik fiziğin sarsılmasına ve değiştirilmesine sebep olmuştur.[3]

1900'lü yılların başında Max Plank ışığın "Kuantum" adını verdiği parçacıklar yaydığını buldu. 

 E=h.v 

bağıntısı buldu.

Bugün günlük hayatta derimizin ısınması, gözümüzün görmesi ve bitkilerin fotosentez yapması olayları da bu fikri doğrular.

Ardından Albert Einstein bu bağıntıdan yararlanarak fotoelektrik yasalar olarak bilinen yasaları buldu. Ve bunu sonucu televizyon ve fotoelektrik hücrelerin yapımı gerçekleşti. Bu buluşu Einstein'a 1918 yılında Nobel Ödülünü kazandırdı. 

Einstein'a göre ışık 'foton' adı verilen parçacıklarda oluşuyor ve tıpkı cam bilyelerden birinin diğerlerine çarpınca diğerlerini dağıtması gibi hızla fırlıyordu. Işığın parçacıklardan oluştuğu buluşu yine 1921 yılında Einstein'a 2. Nobel Ödülünü kazandırdı.

Ancak Newton ışığın prizmadan geçerken kırıldığını gözlemiş ve ışığın dalga gibi yayıldığı sonucuna ulaşmıştı. Bu açısıdan keşif devrim niteliğinde idi.

1925 yılında ise Loise De Broglie elektronların parçacık değil de dalga olarak kabul edilmesi halinde  madde-ışınım etkileşiminin daha iyi açıklandığını ortaya koydu. Bu buluşu kendisine 1929 yılında Fizik Nobel Ödülünü getirdi.

Daha sonraları Erwin Schröndinger bu olayı denklemlerle açıkladı ve kendi adıyla bilinen Schröndinger Denklemi ortaya koydu ve Dalga Mekaniği denilen fizik alanının doğmasına sebep oldu. Bu çalışma ile 1933 yılında Fizik Nobel Ödülünü kazandı.

James Clerk Maxwell'in dediği gibi evrenin temel taşı atom fikri yıkılmaya başlamıştı. Gerçek şu ki katı sıvı gaz farketmez tüm maddeler dalgalardan meydana gelmişti ve bizler dalgalar denizinde yüzmekteydik.

Ancak Werner Heisenberg dalga niteliği gösteren parçacıkla uğraşmanın yanlış olduğunu düşünüyordu. Bu amaçla bir elektronun parçacık olarak yerini belirmeye çalıştı. Sonuç ilginçti. Eğer elektronun hızını hesaplamak istiyorsanız yerini, yerini hesaplamak istiyorsanız hızını saptayamıyordunuz. Bu Belirsizlik İlkesi  1932 yılında Heisenberg'e Fizik Nobel ödülünü getirdi.[4]

Yani ışık parçacıklardan oluşmasına rağmen dalga gibi yayılıyordu. İşin tuhafı her iki kuramlar kendi içinde fizik kurallarıyla örtüşüyordu. Buradan şöyle bir sonuca ulaşıldı. 

"Işık parçacıklardan oluşur ve dalgalar halinde yayılır" 

Yani tüm bu zaman kadar yapılan çalışmalar doğrudur.

Peki neden biz evreni tanıyamaya çalıştıkça belirsizliğe doğru gidiyorduk. Neden biline fizik yasaları bunu karşılayamıyordu.

Yoksa evrenimizi tanımak için farklı fizik yasalarına mı ihtiyacımız vardı?

Elbette evet!

Peki nasıl?

Birilerinin Albert Einstein'in 1905 yılında Alman Annalen der Physik dergisinde yayınladığı İzafiyet Teorisini tekrar gündeme getirmesi gerekiyordu.

Kaynakça:
1-Demirsoy, Ali, 2004,Evrenin Çocukları, sayfa1
2-http://www.historicalsense.com/Archive/Fener59_2.htm
3-http://tr.wikipedia.org/wiki/Kuantum_mekani%C4%9Fi
4-Demirsoy, Ali, 2004,Evrenin Çocukları, sayfa6