Teorik Fizikteki Çözülemeyen Beş Büyük Problem

Fizik bölümlerine isteyerek gelen birçok öğrencinin teorik fizik (kuramsal fizik) hakkında okudukları popüler bilim içerikleri sayesinde bu zorlu bölümü tercih ettiğini düşünüyorum. Teorik fizik çalışılması zor olan fizik dallarından biri olsa da, insanların üzerinde en çok merak ettiği sorulara cevap arayan bir bilim dalıdır. Örneğin, “içinde yaşadığımız evrenden sadece bir tane mi var?” sorusunu sadece teorik fizik alanında çalışmalar yaparken sorabilir ve buna cevap arayabilirsiniz. Ancak bu arayış beraberinde zorlukları da getirir. Bu zorlukların neler olabileceğine dair bazı fikirleri hem de bir teorik fizikçi sayesinde öğrenebiliriz. 2006 yılında teorik fizikçi Lee Smolin’in “The Trouble with Physics: The Rise of String Theory, the Fall of a Science, and What Comes Next” isimli tartışmalı kitabında, teorik fizik için çözülemeyen beş büyük problem tanımlamasını yapıyor. Bu problemleri kısaca derlemeye çalıştık:

1) Kuantum kütleçekimi sorunu : Genel görelilik ve kuantum teorisini tek bir teoride birleştirmek teorik fiziğin en büyük problemlerinden biridir. Eğer bu birleştirme gerçekleşirse, doğanın tamamlayıcı teorisi olacağı iddia ediliyor. Kuantum kütleçekimi hem genel görelilik ilkesini hem de parçacık fiziğinin standart modelini kapsayan bir teori oluşturmak için teorik fizik çalışmasıdır. Günümüzde bu iki teori doğanın farklı ölçeklerini tanımlıyor. Aynı zamanda bu teoriler kütleçekim kuvveti (ya da uzay-zamanın eğriliği) gibi sonsuza uzayan anlaşılması zor olan sonuçların üst üste geldiği ölçeği keşfetmek için yapılan girişimleri kapsamaktadır.

2) Kuantum mekaniğinin temel problemleri : Kuantum mekaniğinin temellerindeki problemleri gidermek ise bir diğer teorik fizik problemidir. Bu problemler ya teorinin bu haliyle devam etmesi ya da mantıklı olacak yeni bir teori icat ederek çözülebilir. Kuantum fiziğinin anlaşılması ile ilgili temel sorun altında yatan fiziksel mekanizmaların neler içerdiğidir. Bu kuantum fiziğinde çok sayıda yorumlamaya yol açmıştır: klasik Copenhagen yorumu, Hugh Everette’nin tartışmalı çoklu dünyalar yorumu ve benzerleri… Bu yorumlarda ileri gelen soru kuantum dalga fonksiyonun çökmesine aslında neyin neden olduğudur.

Kuantum alan teorisini çalışan çoğu modern fizikçi bu yorumla ilgili sorunları daha fazla düşünmüyorlar. Eşevresizlik ilkesi çevre ile etkileşmenin kuantum çöküşüne neden olduğunu açıklıyor. Daha önemlisi, fizikçiler denklemleri çözebilmekte, deneyleri gerçekleştirmekte ve temel bir seviyede tam olarak ne olduğunu çözmeden fiziği pratikte kullanabilmektedir. Yani çoğu fizikçi bu tuhaf sorulara yakın olmak istemiyor.

3) Parçacıkların ve kuvvetlerin birleştirilmesi : Değişik parçacık ve kuvvetlerin teoride birleştirilip birleştirilmeyeceğini belirlemek tek, temel bir varlığın tezahürleri olarak bunları açıklayabilir. Fiziğin dört temel kuvveti vardır ve parçacık fiziğin Standard Modeli bu dört temel kuvvetten sadece üçünü içermektedir: elektromanyetizma, güçlü nükleer kuvvet ve zayıf nükleer kuvvet. Kütleçekimi ise Standart Modelin dışında kalmıştır. Bir birleşik alan teorisi içine bu dört kuvveti birleştiren bir teori oluşturmaya çalışmak teorik fizikte önemli bir hedeftir.

Parçacık fiziğin Standart Modeli bir kuantum alan teorisi olduğu için, herhangi bir birleşme bir kuantum alan teorisinde olduğu gibi kütleçekimini kapsamak zorunda olacaktır. Bu da üç problemin çözümünün bir problemin çözümü ile bağlantılı olduğu anlamına gelir. Buna ilaveten, parçacık fiziğinin Standart Modeli çok sayıda farklı parçacığın olduğunu söyler – 18 temel parçacık. Çok sayıda fizikçi doğanın temel bir teorisinin bu parçacıkları birleştiren bir yönteme sahip olması gerektiğini düşünüyorlar, yani onlar daha fazla temel terimlerle tanımlanmalıdır. Örneğin, bu yaklaşımla iyi tanımlanmış sicim teorisi tüm parçacıkların enerji veya sicim temel filamentlerin farklı titreşim modları olduğunu öne sürmektedir.

4) Ayar problemi : Parçacık fiziğin Standart Modeli’ndeki serbest sabitlerin değerlerinin doğada nasıl seçildiğini açıklamak, Smolin’in listesinde dördüncü sırada yer alıyor.

Bir teorik fizik modeli öngörülerde bulunmak için kullanılan matematiksel bir çerçevedir. Ancak belirli parametrelerin ayarlanması gerekir. Parçacık fiziğin Standart Modeli’nde bu parametreler teori tarafından öngörülen 18 parçacık ile temsil edilmektedir. Bu parametrelerin gözlemle ölçülmesi de gerekiyor. Ancak bazı fizikçiler teorinin temel fiziksel ilkelerinin ölçümden bağımsız olarak bu parametreleri belirlemesi gerektiğini düşünüyorlar. Bu da geçmişte yapılan birleşik alan teorisi çalışmalarına olan ilginin ardındaki sebeptir.

Tek bir evrenin var olduğunu nereden biliyoruz? Farklı sayılarda evrenlerin oluştuğu da düşünülebilir. Temel yasalar farklı evrenlerde farklı işliyor da olabilir. Aynı teorinin farklı varyantları, farklı fiziksel parametrelere dayalı teorilerin olduğunu varsayarsak bizim evrenimiz bu olası evrenlerden sadece biri olabilir. Bu durumda, evrenimizin sahip olduğu özelliklerin yaşamın varlığına olanak sağlayacak şekilde ayarlanmış gibi neden göründüğüne dair ortaya bir gizem daha çıkıyor. Bu soru ince ayar problemi olarak adlandırılıyor.

5) Kozmolojik gizemlerin sorunu : Evren hâlâ çok sayıda gizeme sahip ama bu gizemler arasında fizikçileri canını en çok sıkanı karanlık madde ve karanlık enerjiyi açıklamak. Elbette bunun tersini de düşünebilir, eğer bu iki kavram gerçekte yok ise kütleçekiminin büyük ölçeklerde nasıl değiştiğinin belirlemek de başka bir gizem olarak karşımıza çıkacaktır. Bu sorunu genelleştirerek, kozmolojinin karanlık enerji gibi standart model sabitlerinin neden bu değerlere sahip olduğunu açıklamak şeklinde ifade edebiliriz.

Karanlık enerji ve karanlık maddenin varlığı “kütleçekimsel etkiler” yoluyla tespit edilse de doğrudan onları henüz gözlemleyemedik. Bunun üstesinden gelmek için çok sayıda fizikçinin çalıştığını söyleyebiliriz. Ancak bir taraftan da, bazı fizikçiler bu “kütleçekimsel etkileri” tanımlayan alternatif açıklamalar öne sürmektedir. Bu açıklamalar karanlık madde ve karanlık enerjide olduğu gibi yeni bir madde ve enerji türünü gerektirmese de çoğu fizikçi tarafından bu alternatif açıklamalar pek ilgi görmüyor.

Bu problemleri çözmek kolay değil. Ancak geçen yıllar içinde önemli ilerlemeler kaydettiğimizi biliyoruz.

Gökhan Atmaca, Bilim Uzmanı (MSc.)
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
İletişim: facebook.com/anadoluca

Kaynak:
http://physics.about.com/od/physics101thebasics/a/fiveproblems.htm

Gökhan Atmaca
Uyarı! Kuark Bilim Topluluğu Bilim Sitesi'nde yayınlanan haber ve makaleler, genellikle telif hakkına sahip olunan çalışmalardır. Bu nedenle kopyalanıp yayınlanması, izinsiz kullanılması yasa ihlalidir. İhlal edenler hapis cezası ve para cezası ile karşılaşabilirler.
Dünya'nın En Soğuk Deneyi - Ultrasoğuk AtomlarHubble Uzay Teleskobu'nun 25. Yılı
Comments: 4
  1. Hamdi Baydemir
    14 Mart 2017 at 13:47

    Birleşik alan teorisinin üç kuvveti (güçlü, zayıf ve elekromanyetik kuvvetler) maddenin ve enerjinin bileşenleri, tezahürleri ve etkileşim araçlarıdır. Dördüncü kuvvet olan kütle çekimi ise; madde ve enerjinin evrendeki dağılımını, düzenini, stabilitesini sağlar ve Newton fiziğinin de kurallarını koyar. Evrenin bu şekilde olması için olmazsa olmazdır. Bu nedenle, diğer kuvvetlerden hem ayrık, hem de iç içedir. Tıpkı ruh gibi; hem bedenden ayrık, hem de bedenle iç içe…
    Eğer bu evrenin bir Yaratıcı’sı varsa, insan beyninin O’nun sosuz ilmini ihatası mükün değildir. Elektronu bulduk ama atom çevresinde, nerede, ne zaman hangi yüzdeyle bulunabileceğini ancak tahmin edebiliyoruz, bu andaki momentum bilgimiz ise sıfır. Süper pozisyon, dolanıklık, karadelik, karanlık madde gibi bir çok olgular ve yapılar da cabası.Yani; Yaratıcı diyor ki; ‘haddi aşma, dalga-parçacık teorisi ile falan idare et’ Teorik fizikçilerin ‘ince ayar problemi’ dedikleri şey de zaten bu. Bir ‘ince ayar’ var ama ‘problem’ yok!. Problem, ince ayarın mahiyetini henüz kavrayamamış olmak. Belki de hiç kavranamayacak.
    Farklı evrenlerin olasılığı üzerine düşünmede hiç bir sakınca yok. Kimisi düzlemsel levha şeklinde, kimisi köpük baloncukları şeklide, kimisi iç içe küreler şeklinde olabilir. Hatta, iç bükey, dış bükey, semer, halka, şapka(sambrero) şeklinde olabilirler. Bu alan, kuantum fiziğinin bitmek tükenmek bilmez problemleriyle uğraşmaktan sıkılmış, hatta tırsmış teorisyenlerin fantazilerini gerçekleştirdikleri bir ‘konfor’ alanıdır. Konfor alanıdır, çünkü her şeyi düşünmek serbest, parametre belirlemek gereksiz. Bir paralel evren çok büyük bir ihtimalle bizimkinden farklı olacağı için, bu evrenin kanunlarını, kurallarını orada maymuna çevirebilisiniz!. Teorik olarak mümkün olan tüm yaşam biçimlerini orada deneyebilirsiniz; erkek-kadın, zengin-fakir, bilimadamı-cani, insan-hayvan… Yani, insan hatatının çatallaşan tüm yolayrımlarını tekrar tekrar yaşayabilirsiniz. Tabii ki, başka bir evrende. Eğer varsa…

    ReplyCancel
  2. 16 Temmuz 2018 at 21:14

    TWİNS THEORY adını verdiğim ve twinstheory website’sinde sunulan bilimsel çalışmamda; makalenizde belirtilen teorik fizikte çözülemeyen beş büyük problem ve ayrıca kuantum gariplikleri olarak görülen konular da dahil olmak üzere kuantum fizik kapsamındaki birçok konuya açıklamalar/çözümler getirilmiştir. Bu konulardan kısaca bahsedersek;
    Halihazırda fizikte hangi kuvvetten ve ne şekilde oluştuğu bilinmeyen ‘Kuvvet alanını’ Özdeş Evren Birim(ÖEB)’lerdeki Birim Kütle Çekim Küreleri(BKÇK)’nin ‘Kütle Çekim Kuvvet’leri oluşturur. Ayrıca ÖEB’ler içinde BKÇK’ların elipsoid yapısına uygun bir ağ şeklinde vakum kanalları’ oluşmaktadır. Kutupları basıklaşan ÖEB’lerinin bu yapısı, Kütle Çekim Kuvvetinin ‘Kuantum Mekaniği’ne uygulanması,yani, ‘Her Şeyin Teorisi’nin bulunmasıdır. Bu kuvvet alanları ve vakum kanalları, ÖEB’lerin süpersimetrik bir şekilde birleşmeleriyle tüm uzayı kapsayarak evreni oluşturur. Evren’in bu uzay-zaman yapısı evrende canlı-cansız hiçbir varlığın olmadığı andaki yapısıdır ve maddi varlıkların oluşmasında altyapıyı oluşturmakta, sanki tarla gibi vazife görmektedir.
    Tüm atomaltı parçacıklar ve antiparçacıklar ÖEB içinde oluşan vakum kanallarındaki gerilim farklılıklarından meydana gelmekte ve bu vakum kanalları içinde bulunmaktadır. Kuantum Fizikte bu vakum bölgelerine “Büyük Birleşik Alanlar” olarak bakılmaktadır ve ‘Evrenin Bilinç Alanı’ olarak görülmektedir.
    ÖEB’nin bu süpersimetrik yapısı, bitişik ve tali ÖEB’lerin ana ve tali kütle çekim kuvveti alanları ile birlikte atomu oluşturmaktadır. Oluşan bu atom yapısı bir fabrika gibi;
    ● Madde (parçacık) ve antimadde (antiparçacık) oluşumunu sağlamaktadır.
    ● Parçacık ve antiparçacığa, kütle kazanmadan önce, parçacık ve antiparçacık cinsine uygun fırıl, spin ve enerji yoğunluğu kazandırmaktadır.
    ● Parçacık ve antiparçacığa yine aynı ‘an’ da kütle kazandırmaktadır.
    ● Parçacık ve antiparçacığın birbirini madde- karşıt madde etkileşimiyle yine aynı ‘an’da yok etmesi sonucu madde ve anti madde, parçacık(kuantum) durumundan dalga(ışın) haline geçmekte ve bu ışın bitişik ÖEB’ler için tetik sinyali oluşturmaktadır.
    ● Bu sinyal, ilk ‘an’da birbirini ifna eden madde ve antimaddenin ikinci ‘an’da yeniden oluşumunu sağlamaktadır. Bu sayede madde ve antimadde Evren’de her ‘an’ sürekli yeniden oluşum/yaradılış halindedir. Bu durum evrende ‘an’da oluşan atomaltı parçacık ve antiparçacık sayısının eşit olduğunu ve evrende madde-antimadde asimetri problemi (CP-problem) olmadığını göstermektedir. Burada belirtilen ‘an’ süresi oluşum/varoluş enerjisinin kuantum boyutudur. Zamanı oluşturan ‘an’ uzay-zaman içindeki her mutlak sıfır noktasında Evren’le bir bilinç halinde Evren’de aynı ‘an’da oluşmakta ve madde-antimadde etkileşimi nedeniyle aynı ‘an’da yok olmaktadır. Bu yok oluş ikinci ‘an’ın oluşumuna neden olmaktadır.
    Bulunan Süpersimetrik Model sonucu ortaya çıkan uzay-zamanın süpersimetrik kuantum yapısı; fizikte halen bilinen, “plank enerji duvarı ötesinde, kuantum köpüğü haline gelmiş, hesap yapılamaz karmaşık bir geometrik yapının olduğu” görüşünün tam aksine, ihtimaliyata yer vermeyen ve son derece hassas olarak işleyen, hayranlık duyulacak mükemmel bir süpersimetrik yapının mevcut olduğunu ve uzay-zamanın oluştuğu/yaratıldığı ‘an’dan şu ‘an’a kadar yapısal yönden, mutlak sıfır noktalarındaki bir noktası dahi değişmeden ‘Maddi Alemler’in bu Uzay-zaman alt-yapısı üzerinde her ‘an’ oluşum/yaratılış halinde bulunduğunu göstermektedir.
    Bu tespitler sonucu, Büyük Patlama kuramının büyük ölçüde geçerliliğini yitirme ihtimali mevcuttur. Bu nedenle Büyük Patlama (Big-Bang) kuramının, keşfedilen uzay-zaman kuantum yapısının sağladığı bilimsel veriler doğrultusunda bir incelemeye tabi tutulması gerektiği değerlendirilmektedir.
    Uzay-zamanın (Evren’in) bulunan bu süpersimetrik yapısı,Evren’de birbirleriyle etkileşimli çok sayıda paralel ikiz maddi alemlerin oluşumunu da sağlamakta ve bu oluşumda ÖEB’nin iç ortamında oluşan; ana ve tali çekim kuvveti alanları, karadelik benzerine yakın uzay-zaman bükülmeleri, vakum kanalları oluşması, graviton hiyerarşisi, boyut ve zaman genleşmesi olayları etkili olmaktadır. q^- q^- q^- orta-süpersimetri düzlemlerine göre q^- q^- q^- Maddi Alemler’, bu düzlemlerin bir üst ve bir altında bulunan q^+ q^+ q^+ orta-süpersimetri düzlemlerine göre ise q^+ q^+ q^+ Maddi Alemler’ oluşmaktadır. Atom baryon yapıları ve atomaltı parçacık yükleri ve kütleleri bakımından farklı olan bu yeni keşfedilen maddi alemlerinin made ve antimadde bölümleri hem kendi içinde ve hemde bu alemler arasında ‘iç içe süpersimetri şeklinde parelel evrenler’ oluşturmakta ve bu maddi alemler ‘süperpozisyon olarak’ evrendeki mevcut bütün Özdeş Evren Birim’lerini aynı ‘an’da ortak kullanmakta ve süpersimetrik bir şekilde tek bir evren içinde iç içe bulunmaktadırlar. [Buna ‘TWINS Theory’ (Twin Worlds In Nested Supersymmetry Theory /İç İçe Geçmiş Süpersimetride İkiz Maddi Alemler Teorisi) adı verilmiştir (burada bahsedilen dünyalar’dan kasıt tüm evreni kapsayan maddi alemlerdir.Bu maddi alemlerin atom ve uzay-zaman süpersimetrik kuantum yapıları TWINS THEORY’de açıklanmıştır.]
    Evrenin enerjisinin %96’sını oluşturduğu düşünülen ‘Karanlık Madde’ ve ‘Karanlık Enerji’nin, evrenin enerjisinin %4’ünü oluşturan maddi alemimiz dışındaki yeni keşfedilen çok sayıdaki bu ikiz maddi alemlerin toplam enerjisi olduğunu değerlendirmekteyim.
    Ayrıca Twins Teori, fizikte ‘kuantum gariplikleri’ olarak bilinen tüm konulara da bilimsel açıklama getirmektedir.

    ReplyCancel
  3. ilkererkut
    10 Nisan 2021 at 22:44

    Burasi herkese acik bi alan. Dolayisiyla butun Dunya bilim insanlarinin kopye cekebilecegi dusuncesini akla getiriyor. Boyle bir dusunce de insani (henuz hic bir kimsenin aklina gelmemis olabilecegini tahmin ettigi konu yada ayrintilarla ilgili yorum yapacagi anda) biraz cimri yapiyor. Cunki her insanin gercekten bilimsel (mesela bi universitenin verdigi ve bir insanin “arastirma gorevlisi” oldugunu gosteren kimlik karti gibi) bi huviyete sahip olan bi insanla paylasmak icin sakladigi gizli bi fikri olabilir. Yani boyle olmasi sart degildir, ama imkansiz da degildir. Boyle insanlar cok az sayida da olsa vardir. Bu turden insanlar “Bu fikir gercekten “nobellik” ise bundan bir “ulkem insani” faydalamalidir” seklinde dusunurler. Cok kiskanc olurlar. En yakini olan aile bireylerinin bile haberi yoktur kafasinin icindekilerden.
    Peki ne zamana kadar bu boyle surecektir. Sehirler arasi bi trende veya otobuste tesadufen yanina oturan bir bilim insaniyla (mesela ODTU fizik anabilim dalinda anabilim dali baskan vekili olan birisiyle) tesadufen tanisamazsa ne olacaktir. Boyle bi tesaduf hic vuku bulmazsa mezara mi gidecektir o gul gibi fikirler. Oyle olmamasini ummaktan baska care yok.
    Bu gibi nedenlerle buradaki yorumlara kozmik isinlarla ilgili dusuncelerimi yazamamaktan korkuyorum. Onun disinda bir suru seyi (seyleri) yazabilirim. Bu “seyler”in icine depremin olacagi gunu haber veren cihazi, atimaddenin evrenin hangi bolgesinde gizlendigini, karanlik maddenin ne oldugunu, karanlik maddenin ne ise yaradigini ve hangi mekanizmayla bu gorevini yaptigini (bunun gibi onlarca sayida cevabi) bu yorumlarda yazabilirim.
    Karanlik maddenin ne oldugu ile ilgili getirdigim sentez cok daha iddiali oldugu halde burada yukaridaki yazida anlatilan (birinci madde olarak ele alinan) kutle cekimi – kuantum mekanigi problemi ile ilgili yorumlarda bulunacagim:
    [Not: “Cok guzel bir yazi olmus. Tebrik ederim” demek yerine yorum yapiyorum bahanesine sarilip, “Rebbena, Rebbena, hep bena, hep bena” seklinde bir seyler yazmamin da kusuruna bakmayin. Yazmak bi ihtiyac. Yazacak yer ise son derece kit. Bu nedenle.]

    ReplyCancel
  4. ilkererkut
    13 Nisan 2021 at 15:44

    Bu makalede bes tane muamma alanindan bahsediliyor. Bunlardan birisi “Kuantum Kutlecekimi Sorunu” adiyla anilmakta.
    Burada problemin esas sebebi bizlerin olaya bakisimizdan kaynaklaniyor olabilir. Mesela yildizlara bakmak icin mikroskop kullanmaya calismakta olmamiza benziyor olabilir durumumuz. Ya da buyuk bir inatcilikla teleskop kullanarak mikroplari gormeye calisiyor olabiliriz. Su ornekle aciklamaya calismak ne durumda oldugumuzu daha iyi izah edebilir belki:
    Ortada bi genis cadde var. Bu cadde genis olmakla kalmiyor , bir o kadar da uzun. Oyle uzun ki neresinde olursaniz olun iki ucunun en azindan bir tanesi gorulemeyecek kadar uzakta kaliyor. Bu caddenin ismine “Fizik Dersi (ya da Bilimi)” diyelim.
    Caddenin iki yaninda yirmiser santimetre yuksekliginde birer kaldirim var. Bu ikisi caddenin iki yaninda kesintisiz uzaniyor.
    Yagmur yagmis. Ustelik bayagi cok yagmis bu yagmur. Cadde sanki bi havuz imis gibi suyla dolmus. Su bulanik. Dibinde caddenin tabani gorulemiyor. Tam anlamiyla bir camur deryasi. Bu camur deryasinin ismine de “Fizik Bilimi Aski” diyelim.
    Bu camur deryasini goren her bilim insani kendisinin kontrolunu kaybediyor. Sanki buyulenmis gibi harekete geciyor. Pacalarini siviyor. Ayakkabilarini cikartip islanmasinlar diye koltugunun altina aliyor. Camur deryasina girerek karsi kaldirima gecmek amaciyla yurumeye basliyor. Camur deryasinin cekiciligine kendini kaptiran bu insanlar esas amaclarini unutuyorlar. Cadde uzerinde bir oraya bir buraya turlamaya basliyorlar.
    Caddenin herhangi bir yerinde logar kapagi acik olan bi cukur var. Logar kapagi kaybolmus bir cukur. Camur deryasinin koyu renkli ve mat olusu bu cukurun nerede oldugunun anlasilmasini imkansiz hale getiriyor. Hatta cukurun her yeni ziyaretci icin kendi yerini yeni bastan belirlemekte olmasi dahi mumkun. Tam anlamiyla bir “Tuzak ! “. Biz bu cukurun ismine de “Fizik Dersi Fenomenlerinin Hepsini Bir Tek Teoriyle Aciklayabilme Umudu” dedigimizi farzedelim.
    İste bu soz konusu cukura bir cok bilim insani dusebiliyor. Her birisi de sucuk gibi islanmis bir vaziyette solugu karsi kaldirimda aliyor. İslanmasinlar diye koltugunun altina kistirmis oldugu ayakkabilarinin icine kadar islanmis bir vaziyetteler. Bir daha da dibini gormedikleri suya girmemeye yemin ediyorlar.
    Bu tuzaga bir tek pirimiz olduguna inandigimiz Newton (kendisinin İQ=230 olduguna dair soylentiler olan insan) dusmedi. Onun disinda hemen hemen her fizik dersi tutkunu bundan nasibine duseni aldi.
    Einstein bile dustu. Sonunda “Kutle uzayi cukurlastiriyor” diyerek topu taca atmak mecburiyetinde kaldi. Aciklamasinin adina “Genel Gorecelilik (ya da Gorecelik = Relativity) Teorisi” dedi. Canini zor kurtardi.
    Stephen Hawking de dustu. Fizik bilimini tek teoride birlestirmenin zorluk derecesini o da gordu. “Paralel Evren” ve “Sicim Teorisi” diyerek bir iki kulac calismasi yapti. Sonrasinda can havliyle kendini karsi kaldirima atti.
    Bendeniz de bu cukura dusmekten kendimi kurtaramadim. Aranizda bu iki buyuk insanla ayni “Kara Tahta” ya kendi ismimi de yazmis olmamdan dolayi bana kizanlar olacaktir. En azindan birazcik densizlik yaptigimi dusuneceksinizdir. Ama o camur deryasi o kadar guzel ki insanin aklini basindan aliyor. Oyle bir tuzak hazirliyor ki gozleriniz kor, kulaklariniz sagir gibi oluyor. Bir gun siz de benim yaptigima benzer bir hataya dusebilirsiniz:
    (NOT: Buradan baslayarak bir dahaki “NOT” yazili noktaya kadar olan bolumu istemeyenler cok uzun olmasi nedeniyle okumadan atlayarak gecebilirler. Oradan baslayarak devam edebilirler.)
    Universite birinci sinif caglarinizdasinizdir. Elinize bi yerden bir kitap gecmistir. Kitabin adi “Kuantum Fizigi” yada icinde “kuantum” kelimesinin bulundugu baska bi isim olabilir. Orasini burasini karistirirken “Berkeley Fizik Laboratuari” seklinde bir isim gozunuze carpabilir. Ancak kitap B.F.L. calisanlarinca yazilmis oldugu halde tamamen guzel, berrak bir Turkce’ye sahiptir. Bir Turkiye universitesi calisanlari tarafindan (resim ve semalarin altlarindaki aciklamalar da dahil olmak uzere) tam bir ceviri yapilmistir. İkibucuk santimetre kalinliginda ve her sayfasi dolu doludur. Basit bi tanitici brosur degil tam anlamiyla ders kitabina benzemektedir. Parayla (ve ustelik ucuza da) satin aldiginizdan aceleniz yoktur.
    Kendi bransiniza ait okul dersleriniz de cok agirdir. Oturup bastan sona okunabilecek bir kitap degildir. Ya da siz buna cok uygun bi durumda degilsinizdir. Ancak eglence icin karistirmaya gucunuz yeter.
    Bu sirada bir sekil gorup altindaki aciklamayi okursunuz. Ya da okudugunuz bir sayfa aklinizda el cizimi imis gibi kalacak bir resim goruntusunu canlandirmistir. Ustunden kirk seneden fazla zaman gectinde hangisinin dogru oldugunu net olarak hatirlayamayabileceksinizdir.
    Artik bir gama isininin cok agir bi atom cekirdegine teget derecesinde yakin gectiginde enerjisinin bi kismini kaybettigini biliyorsunuzdur. Kaybolan enerji maddeye donusmektedir.
    Gama fotonunun bir parcasi kopup saga dogru gitmektedir. Ayni buyuklukte bir baska parcasi da koptuktan sonra ters yone dogru (mesela sola dogru gitmektedir.
    Birincisi magnetik enerji komponentini olusturan duzlemini sola dogru kivirarak bir kac kat kendi uzerine tutunmaktadir. Ortaya bir silindire benzeyen yapi cikmaktadir. Kendi kuyrugunu yiyerek donme hareketi yapan efsanevi bi yilana benzeyen bi varlik olusmustur. Bu varligin adi elektrondur.
    “Sola” dogru giden foton parcasi o da kendini engelleyemeyerek baska bir cesit yaratiga donusmektedir. O ise titresiminin manyetik komponentini olusturan serit seklindeki duzlemini diger varlikta oldugunun tersine dogru bukmektedir. Mesela “saga” dogru bukulerek ve birkac tur ustuste bindirerek (digerinde de oldugu gibi kagit rulosuna benzeyen) farkli bir yaratik olusturmaktadir. Bunun adina da pozitron denilmesi gerekmektedir.
    Hem protonun hem de pozitronun rulo seklindeki yapisini koruyan etken laser isinlarinin fotonlarini bir arada tutan etkenle ayni mekanizmaya sahip olmaliydi. Birinin elektriksel komponentinin pozitif pikinin yanina digerinin negatif pikinin gelerek birbirine cekim uygulamalari. Bunu baska bir sekilde soylememiz gerekirse “cok kucuk bi faz farkiyla yanyana durduklarinda birbirlerinden memnun olmalari” seklinde de aciklayabilirsiniz.
    Bu sekilde basi ile kuyrugu tam ustuste cakisamayip en iyi faz farki sartlarinda bile bir miktar aralikla kendi ustune sarilan bi rulonun kusursuz bir denge icinde olmasi mumkun olmayacaktir. Bu ozelligiyle kusursuz bir seloteyp rulosuna benzemekten cok heliksleri fazlaca genis olan ve helikslerin arasindaki araligin cok dar oldugu bi helezon yaya benzeyecektir. Bu durum bir cesit dengesiz jiroskop fenomeni olusumuna yol acacaktir. Jiroskobun ekseni cesitli cesitli prosesyon hareketleri yapacaktir.Mesela prosesyon hareketinin ekseninin de bir ikincil prosesyona girmesi soz konusu olabilir. Bu da silindirik yapida olmasi gereken elektronumuzun (ya da pozitron) kuresel yapidaymis gibi algilanmasini saglayacaktir.
    Ve artik sonunda ansiklopedilerdeki cizim sekillerde gordugumuz mavi renkli kuresel elektronlara ulasilmistir sonunda.
    Buradan sonraki asamada protonlarin ic yapisinin buna benzer ama daha karisik olmasi gerektigini dusunebilirsiniz. Notronlar icin de birseyler soyleyebilirsiniz. Ama bu ikisine elektronla pozitronun yapisina baglandiginiz oranda (belki de kafanizda canlandiramadiginiz icin) bir tutkuyla baglanamazsiniz.
    (NOT: Buradan sonra devam edebilirsinz. Cunki buraya kadar olan bolum biraz uzun ve biraz konu disi olabilir. Burdan sonrasi tekrar teorilerin birlestirilmesiyle ilgili maceramiz uzerinden devam ediyor olabilir:)
    Baska bir gun aniden akliniza yer cekiminin (Kutle Cekimi) tamaminin (??!!) ektronlarin hareketlerinin yan etkisi uzerinden aciklanabilecegi geliverir.
    Aslinda tam olarak oyle de degildir bu durum. Cunki birseyleri birlestirip yeni bi teori ortaya atma fikri arasira kafanizin bi kosesini mesgul edebilmektedir. Bu fikir ara sira kendiliginden gelmektedir. Bir kac dakika kaldiktan sonra da geldigi gibi gitmektedir.
    Elektrostatik cekimler sadece itme veya sadece cekme seklinde degillerdir. Kutle cekimi ise tek taraflidir. Sadece cekme vardir. Bir cekmeden baslayarak bunun bileskesi ile baska bi cekme kuvveti cesidine ulasabilrsiniz. Ama ayni kutuplu taneciklerin birbirini itmesini nasi bir cekme kuvvetinden yola cikarak aciklayacaksiniz. Bu pek mumkun gorunmuyor.
    Bir de buna ek olarak kutle cekiminin ayni sayida proton ve/veya elektronla olusturulan elektrostatik cekim ve/veya itme kuvvetleriyle karsilastirildiginda cok mikroskopik boyutta kalmasini hesaba katmaniz gerekecekti.
    En akla yatkin olani kutle cekimini aciklamak amaciyla proton ve elektronlarin surekli hareket halinde olmalarinin ortaya cikaracagi cekim veya itme kuvvetlerine ait kirintilarin bileskelerinin kullanilmasi olacakti.
    İten kuvvetciklerin bileskesini ceken kuvvetciklerin bileskesinden matematiksel cikartma islemi yoluyla cikartacaktim.
    Buldugum sonuc tam olarak sifira esit olmazsa (yani pozitif herhangi bir reel sayi olursa) kutle cekimini iki atomun arasinda olusan atomik-elektro-stato-dinamik bir etkilesimin sonucunda olusan bi fenomen olarak aciklamis olacaktim. Sifir olursa ise o zaman rahatlikla “kutle cekiminin elektronlarin hareketleriyle hicbir alakasinin olmadigini” soyleyebilecektim.
    En basite indirgenmis haliyle bile cok karisik olmasini bekledigim hesaplamanin mumkun oldugu kadar kolay olmasi icin iki hidrojen atomunu bu hesaplamaya katmaya karar verdim. Butun evrenin tamaminin sadece ve sadece iki tanecik hidrojen atomundan olustugunu kabul ederek ise basladim.
    Sizin de birazdan itiraz edeceginiz gibi elektrik akimiyla ilgili olarak butun Dunya insanlarinin yapmaya halen devam ettigi hatanin benzerini ben de yaptim.
    Bilindigi uzere metal tellerde akan elektronlarin yukunu el birligiyle bir gunde (-1)’den —–> (+1)’e cevirmeleri gerekiyordu insanlarin. Yazilmis bir suru kitabi yeniden yazmamak icin bunu yapmaktan kacindilar. Bunun sonucu o tarihten sonra gunumuze kadar yazilan butun kitaplarda olmayan (+)yuklu bir “elektrigin” aktigina inanilmak zorunda kalindi. Kimse de cikip bu “elektrik” denilen kralin biraz ciplak oldugunu soylemedi. Cunki hic kimse sorun yapmadi. Yapilmayan sorun da var olmamaya devam etti.
    Cekme kuvvetini uzerinde durdugum “onemsedigim” icin onun onundeki [(+q)×(-q)=(-q^2) seklinde] (-) olmasi gereken isaretini (+) kabul ettim. Dolayisiyla da [(+q)×((+q)=(-q)×(-q)=(+q^2) seklinde] (+)olmasi gereken itme kuvvetciklerinin isaretleri de (-) olmus oldu. Ancak taraf tarafa dogru toplayip dogru sekilde birbirinden cikarttigim icin elektron – elektrik akimi olayindaki gibi pratik hataya yol acmadi.
    Hayali bi kagidin ust tarafini kuzey kabul ederek hayali bi hidrojen atomunun dogusuna ayni boyda bir baska hidrojen atomunu yerlestirdim. Hidrojen atomlarinin ekektronlarinin yorungesini kuresel kabul ettim. Protonlarin yuklerinin tam merkezlerinde oldugunu farzettim. Protonlarin merkezleri arasindaki mesafeyi atom yaricaplarinin bir milyar kati olarak kabul ettim.
    Erkut fonksiyonu adiyla yeni bi fonksiyon tanimlamaya calistim:
    1.) İki protonun arasindaki mesafenin itmesini hesaplayip (00)×(00) ile carpmak,
    2.) Birinci atomun protonunun tek ve sabit olapozisyonunu ikinci atomun elektronunun pozisyonlari [(00) sayida pozisyon] uzerine dagitip hesaplanan toplami sonsuz (00) ile carpmak,
    3.) İkinci atomun protonunun sabit pozisyonunu da birinci atomun kure yuzeyine dagilmis olan sonsuz sayidaki elektron pozisyonlarina dagitarak hesaplanan toplami sonsuz (00) ile carpmak,
    4.) En son olarak da birinci atomun sonsuz (00) sayida olan elektron pozisyonlarinin, ikinci atomun elektronlarinin sonsuz (00) sayidaki pozisyonlarinin uzerine dagitilarak (sonsuz kere sonsuz sayida) hesaplama yapilip hepsinin toplanmasi islemini yapmak,
    5.) Bundan sonra da bunlarin herbirisini [(00)×(00) ile bolerek herbirisininsonucunda cikan dort cesit kuvvet ortalamalari alinmis olacakti,
    6.) En son olarak da cekenlerin ortalamakarinin toplamindan itenlerin ortalamalarinin toplamini cikartip sonucun sifira esit olup olmadigina bakilmasi gerekecekti.
    Bunu yapamadim. Belki integralli ve/veya determinantli bir hesapla mumkundu ama benim matematik bilgim yetmiyordu.
    Bunun yerine once kure yuzeylerini kagit uzerinde (duzlem) iki adet cembere indirdim. Sonra cok kucuk acilarda kosinusun (cos a=1) bire esit oldugunu kabul ederek bunlarin atom cekirdeklerini birlestiren dogru uzerindeki izdusumlerini esas aldim.
    Sonra cemberin cevresindeki poziyonlarin sonsuz sayida olmasindan da kurtulmak gerekti. Her iki atomun elektronunu kuzey, guney, dogu, bati ve bunlara ait dorder adet ara yon olmak uzere sekiz pozisyona yerlestirdim.
    Ortada altmisdort adet pozisyon iceren bi kompozisyon kalmisti. Bunardan herbir pozisyon icin iki adet itme ve iki adet de cekme kuvveti hesaplamak gerekiyordu.
    Yani ikiyuzelialti adet hesaplama gerekiyordu. Her satiri hesaplayip karsisina yazmak gerekiyordu. Ancak sevindirici olan bazi kolayliklar da mevcuttu. Eger bir tane ceken kuvete karsilik ayni mesafenin karesini iten bir kuvvetin hesabinda da gorebilirsek hemen ikisinin de karsisina sifir (F=0) yazabiliyordunuz. Daha da ileri giiderek her iki satiri da tamamen karalayabiliyordunuz. En azindan integralden, determinantttan kurtulmus olmak bile sevindiriciydi.
    Uzun ve yorucu bir calismanin sonunda sonuca ulastim. Ben sonucun pozitif reel bi sayi olacagini umuyordum. Sifiri olmasini bile zor da olsa kabul edebilirdim. Yani iki adet hidrojen atomu bu mesafeden birbirlerini cekiyor olmaliydilar. Hicbir suretle cekmiyor olmalarina da razi olabilirdim.
    Buldugum sayi sifir degildi. Reel bi sayiydi. Ancak sifirin altinda idi. Onunde eksi isareti vardi. Bu mesafeden iki hidrojen atomu birbirlerini itmekteydiler.
    İki atomun birbirlerine degmeleri icin dis katmanlarindaki elektronlarinin birbirlerine carpmalari gerekmiyordu. Birbirine degen iki hidrojen atomunun arasinda hala yaricaplarinin bir milyar kati kadar bir mesafe vardi.
    Ben o kadar ugrasmanin sonucunda bula bula ancak bunu bulabilmistim. Bi de ustelik hic hata yapmamis olmam da gerekiyordu bunu soyleyebilmem icin.
    Evrenin kanunlarina niyet, termodinamigin bilmem kacinci yasasina kismet. Bununla da kalmayip, daha o gunun aksami daha da buyuk bir mahcubiyetin icine de dusecektim. Yukaridaki (??!!) seklindeki parantezi hatirliyorsunuzdur:
    Eger evrendeki kutle cekiminin tamamini ben elektrodinamikle aciklamayi basarsaydim durum daha kotu olmayacak miydi? Evrendeki karadeliklerin icerilerine protonlarin cevresinde donmekte olan elektronlari nasil sigdiracaktim? O kadar cok futtbol sahasi var mi karadeliklerin icinde demezler mi adama?
    Cevap: “(??!!)”.

    ReplyCancel

You must be logged in to post a comment. - Log in

Gökhan Atmaca

Kuark Bilim Topluluğu'nun kurucusu yazarımız,
2018'de Gazi Üniversitesi'nde Katıhal Fiziği Anabilim dalında doktorasını almıştır.
2008'den bu yana Lisesivdin Araştırma Grubu'nda araştırmacı olarak çalışmaktadır.
2015'te Polonya'da ve 2016'da Güney Kore'de misafir araştırmacı olarak çalışmıştır.
Yarıiletken malzemeleri ve teknolojileri, nanomalzemeler konularında uluslararası hakemli dergilerde 18 yayını bulunmaktadır. Çeşitli bilimsel dergilerde hakemlik yapmıştır.
2006-2012 yılları arasında NetBilim Dergisi'nin editörlüğünü yapmıştır.
KBT Bilim Sitesi'nde 950'den fazla haber ve makale yayınlamıştır.
Diğer yazıları | Blog Sayfası | Twitter

11 Nisan 2015 4 Comments Fizik, Teorik Fizik, , , , , , , , , , , ,
Copy Protected by Chetan's WP-Copyprotect.