Doğa bizlere ipuçları sunuyor; onlara bakarak her şeyin bizim düşündüğümüzden daha sistematik olduğunu anlıyoruz.
Bu ipuçlarını izleyerek 1960'larda anlaşılması imkansız denilen birçok şeyi bugün bilir ve anlar olduk. Birçok sorumuza yanıt bulduk ama önümüzde yanıt bekleyen çok daha fazlası var.
Sorularımıza yanıt sunan iki temel kuram bulunuyor: Görelilik ve Kuantum Kuramları. Ancak bunlar iki düşman kardeş gibiler, birinin kuralları diğerinde geçmiyor. Birisi makro dünyaya, diğeri ise mikro dünyaya hakim.
Bilim insanları, nihai çözümün birbiri ile çelişik bu iki kuramın birleşmesinde yattığını düşünüyorlar; ama nasıl?
Bugün doğayı ve evreni şekillendiren dört temel kuvvet olduğunu biliyoruz. 1600'lere gelene kadar deneyimlediğimiz bu kuvvetlerin varlığından haberdar değildik.
1665 yılında Isaac Newton, düşen cisimleri çeken gücün yerkürenin merkezi ile ilintili olduğunu anlamış ve buna yerçekimi kuvveti demişti. Daha sonra gök cisimlerini yöneten gücün kaynağının da aynı olduğu fark edildi ve bu çekim gücü, daha genel bir tanımla kütlesel çekim kuvveti olarak adlandırıldı.
Newton, kütlesel çekim için bir "kuvvet" tanımı yapmıştı ama kuvvetin gerçekte ne olduğu ve nasıl ortaya çıktığını kimse bilmiyordu.
Bu kuvvet gezegenlerin hareketlerini, dahası evreni yönetiyordu.
Benzer bir durum elektromanyetik kuvvet için de geçerliydi. Newton'dan yaklaşık iki yüzyıl sonra Maxwell, manyetizma ve elektriğin ilişkisini keşfederek bir başka kuvvetin varlığını kanıtladı ve onu "elektromanyetik kuvvet" olarak adlandırdı.
Ancak bu etkileşim gücünü de klasik fizik kuralları ile açıklamak yeterli değildi.
1915 yılında Einstein, "Genel Görelilik Kuramı" ile kütlesel çekimi bir kuvvet olarak değil, uzay-zaman dokusunda meydana gelen bükülmeler olarak tanımladı ve gök cisimlerinin hareketleri de bu bükülmeler tarafından kontrol edilmekteydi.
Bu devrimsel bir bakıştı ama hâlâ birçok soru da yanıtsızdı.
Ve Kuantum Kuramı imdada yetişti
Maddenin en küçük yapı taşının atom olduğu antik çağdan bu yana biliniyordu ama 19. yüzyıla gelene değin onun içindeki gizemden kimsenin haberi yoktu.
Görüldü ki, atom maddenin en küçük yapı taşı değil; proton, nötron ve elektron gibi daha minik yapıtaşlarından oluşmakta ve dahası onların da altında daha minikleri bulunmaktaydı; kuarklar gibi.
Atomik yapının keşfiyle elektromanyetik kuvvetin, atomların içinde çekirdek ve elektronları bağlayan güç olduğu anlaşıldı ama bu kuvvet, atomun tüm doğasını tek başına izah etmeye yetmiyordu. Çünkü atom çekirdeğini oluşturan protonların tümü pozitif yüklüydüler ve onların itici gücünü yenerek onları bir arada olmalarını sağlayan başka bir güç daha olmalıydı. Bu güç, kısa menzilli ve elektromanyetik kuvvetten çok daha güçlü etkiye sahipti. Bu nedenle ona "güçlü nükleer kuvvet" adı verildi.
Evreni şekillendiren kuvvetler ve etki alanları
Hemen ardından, radyoaktif maddelerde gözlenen ve çekirdeğin parçacık bozunumuna neden olan bir başka gücün varlığı ortaya çıktı. Elektromanyetik kuvvetten daha zayıf olan bu etki "zayıf nükleer kuvvet" idi ve doğayı şekillendiren dördüncü kuvvet olarak tanımlandı.
Ve çok geçmedem kütle çekim dışında bu üç temel kuvvetin alt parçacıkları da bulundu ve bunlara "kuvvet taşıyıcı parçacıklar" denildi.
Kuvvet, madde parçacıkları ile bu kuvvet taşıyıcı parçacıkların etkileşimi ile ortaya çıkıyordu.
Elektromanyetik kuvvet, elektrik yükü taşıyan parçacıkların çekim ya da itmeye neden olan bir foton etkileşimi ile açıklanıyor; güçlü nükleer kuvvet, gluon adı verilen parçacıkların etkileşimi ile, zayıf nükleer kuvvet ise W ve Z bozonlarının madde parçacıkları etkileşimi ile ortaya çıkmaktaydı.
Kuantum Dünyası ve Standard Model
Parçacıklarla ilintili bilinenlere Higgs bozonunun da katılmasıyla görünür evrenin yapısını anlama yolunda bir model geliştirildi: Standart Model ya da kısa gösterimle SM.
Standart Model, görünür maddeyi oluşturan, şimdiye dek bulunmuş temel parçacıkları ve bunların etkileşmesinden doğan 3 temel kuvveti açıklayan kuramdır. Sözü geçen 3 temel kuvvet: Elektromanyetik kuvvet, zayıf nükleer kuvvet ve güçlü nükleer kuvvet.
Higgs parçacığı ile birlikte tam 17 parçacık bulunuyor.
Standart Model ve alt parçacıklar
Görünür evrenin atom altı yapısı ile ilgili bildiğimiz her şey Standart Model içerisinde yer alıyor. Bu model, hem dünyayı meydana getiren temel yapı taşlarını hem de bunların birbirleriyle hangi güçler yoluyla etkileşime girdiklerini tanımlamakta.
Modelde, madde yapıtaşı olarak kuarkları görüyoruz; üç kuarkın farklı dizilimleri bir üst parçacıkları (proton ve nötronlar) oluşturuyor.
Gelinen noktada bilim insanları karışık duygular içindeler. Bir taraftan tüm her şeyi olağanüstü ve büyüleyici bulurken diğer yandan bu sıralamayı ve birbiri ile hiç örtüşmeyen iki kuramı sorgulamaktalar.
Kuantum Kuramı ile mikro dünyanın kapıları aralanmış ve üç temel kuvvetin alt parçacıkları da bulunmuştu ama kuramın kütlesel çekim kuvveti için hâlâ bir açıklaması yok.
Genel Görelilik Kuramı, evrenin evrimini, gezegenleri ve ışığın eğrilmesi gibi alanlarda birçok sorumuzu yanıtlarken küçük ölçeklere inildiğinde, örneğin büyük patlama anına gelindiğinde çalışmıyor. Öte yandan Kuantum Kuramı'nın kendine özgü kuralları klasik gerçekliğimizle çelişmekte.
Her iki kuram, birbirleri ile daima uyumsuz ama her biri kendi alanlarında çeşitli kereler doğrulandılar.
Bilim dünyasına göre yanıt bu iki kuramın birleşmesinde, yeni birleşik kuramın adı ise "TOE- Theory of Everything" yani "Her Şeyin Kuramı".
Modern bilimin bu iki ayağı kendi alanlarında muhteşem, ama ortak bir kural sistemi nasıl bir şey olacak?
Tüm teorik fizikçiler 1970 lerden bu yana bu konuya odaklanmış durumda.
Biliyorsunuz başlangıçta yalnızca enerji vardı, sonra temel parçacıklar oluştu ve hepsi bir araya gelerek uzay-zamanı oluşturdular. Yani makro yapı sonuçta mikro yapının bir ürünü. Bu nedenle küçük ölçeklerde (Planck ölçeğinde) çalışmak gerekir düşüncesi hakim.
Bu anlamda Sicim Kuramı, "Her Şeyin Kuramı"na giden yolda en umut verici kuram olarak ortaya çıktı.
Evreni tek bir matematik denklemle açıklayacak bir kuram henüz yok. Stephen Hawking, bunun içinde bulunduğumuz yüzyılın sonuna doğru gerçekleşebileceğini söylüyordu. Belki de o zaman büyük tasarımı anlayabilecektik.
O şimdi yok.
Biliyorsunuz bu muhteşem akıl, iki yıl önce 14 Mart 2018'de aramızdan ayrıldı.
Ona göre insanlığı tehdit eden olaylardan kaçmak mümkün değil: "İnsanlığı tehdit eden olaylar arasında göktaşı çarpması gibi kozmik olanlar olduğu gibi yapay zeka, iklim değişikliği, genetiği değiştirilmiş virüsler veya nükleer savaş gibi insanın kendi yarattığı tehditler de bulunuyor."
İlginçtir, 2018 yılında aramızdan ayrılan Stephen Hawking bunları söylerken 2020 yılını adresliyor olabilir miydi?!
Kaynakça
