Her Şeyin Teorisi - Tanrı ve Fizik .. BÖLÜM 4

Her Şeyin Teorisi - Tanrı ve Fizik .. BÖLÜM 4

Evren, Nelerden oluşuyor? 

Evrenin karmaşıklığına ve çok yönlülüğüne rağmen, öyle görünüyor ki evreni oluşturmak için üç şeye ihtiyacımız var; madde, enerji ve uzay29. Bunlar, Büyük Patlama ile ortaya çıktı, içinde şiştiği büyük balon patladı. Büyük Patlama sonrasındaki ilk saniyede dört temel kuvvet; yerçekimi (bir kütlenin diğerine doğru çekilmesi), elektromanyetik kuvvet (elektrik ve manyetizmayı tek kuvvette birleştirerek atomları moleküllere bağlar), güçlü çekirdek kuvveti (protonları ve nötronları birbirine bağlar) ve zayıf çekirdek kuvveti (atom 
çekirdeğini parçalayarak radyoaktif bozuşmayı ortaya çıkarır) ayrıldı ve evren müthiş bir genişleme geçirdi30. 


Evren.in maddi içeriği iki kısma ayrılmaktadır31; kuarklar, elektronlar, muonlar gibi “madde parçacıklar32” ve küresel çekim, elektomanyetizm gibi “etkileşimler”. Maddenin temelini oluşturan şeyler iki gruba ayrılır; kuarklardan oluşan hadronlar ve geriye kalanı içeren leptonlar. Etkileşimler, olgusal olarak dört kategoriye ayrılır. Güçlülük sırasına göre; yalnızca hadronlarla etkileşimi olan güçlü nükleer kuvvetler, yüklü hadronlar ve leptonlar ile etkileşimde bulunan elektromanyetizm, tüm hadronlar ve leptonlar ile etkileşimde bulunan 
zayıf nükleer kuvvetler, hepsinin zayıfı olan ve her şeyle etkileşen kütlesel çekim. 

Evrende görmüş olduğumuz cisimleri ve bu cisimler arası etkileşimi sağlayan parçacıkları kısaca bütün evreni fermion ve bozon adını verdiğimiz atom altı parçacık grupları (Şekil 2) oluşmaktadır. Fermionlar, lepton ve kuarklardan meydana gelmektedir. Lepton ve kuarklar temel parçacıklar olarak kabul edilmektedir. Proton, nötron gibi ağır atom altı parçacıkları kuarklar oluşturur. Bozonlar, dört temel kuvveti oluşturan kuvvet taşıyıcı atomu bir arada tutan aynı zamanda atom ve atom altı parçacıklar arası etkileşimi sağlayan güç 
taşıyıcı parçacıklardır33. 

Şekil 2: Atomaltı Parçacıkları 
Kaynak: Serkan Kaçar, Atomaltı Parçaçıkları, Mühendis Beyinler, (27 Kasım 2018). 

 Atom, bir elementin kimyasal özelliklerini taşıyan en küçük yapı taşıdır. Atom, temel olarak bir çekirdek ve onun etrafında bulunan elektron bulutundan oluşur. Atom çekirdeği, 1911 yılında Ernest Rutherford tarafından keşfedildi. Atom çekirdeği, elektrondan kütlece büyük iki temel parçacıktan; proton ve nötrondan oluşmaktadır. Tüm atom çekirdeği çeşitleri Büyük Patlamada.dan hemen sonraki bir saat içinde yaratılmıştı. 
Merak edilen şu oldu; helyumdan daha ağır elementler  nasıl yaratıldı? 
Böyle bir mekanizma bulunamamıştı. 
Bu gizemi Fred Hoyle, atom çekirdeği sentezi ile 1940 lardan sonra çözdü. 

 Hoyle.un sentezi özetle şöyle diyordu. İlk önce yıldız birkaç milyon yıl boyunca hidrojeni helyuma dönüştürdü. Yıldızın ömrünün sonraki dönemlerinde sıcaklık ve basınç artar ve oksijen, magnezyum, silikon, demir ve diğer elementlerin çekirdekleri oluşmasına imkân tanıdı. Yıldız ölümünün son ve en yoğun saflarında daha ağır atomlar da üretildi. 
Sentezde eksik olan Helyum.un nasıl Karbona dönüştüğü idi ve bunu çözmek içinde Hoyle çok uğraş verdi. Karbonun üretilmesi çok yavaş bir süreçti, milyarlarca yıldız, milyarlarca yıl boyunca önemli ölçüde karbon üretebilirdi. 

Böylece evrendeki diğer elementlerin oluşmasını sağlayan diğer nükleer tepkimeler açıklanmış oldu. Buraya kadar anlatmışken kısaca Tanrı Parçacığı ile ilgili gelişmelere de değinelim. Her ne kadar ismi 'Tanrı Parçacığı' olarak lanse edilse de bu bir ironidir. 45 yıldır bir türlü bulunamadığı için araştırmacılar tarafından "Lanet Olası Parçacık (God Damn Particle)” olarak isimlendirilen varlık, argo içerikli olmasından dolayı daha sonra “Tanrı parçacığı” ismi ile anılmaya başlandı. Bilimsel olarak Higss Bozonu olarak bilinen bu varlık, 
adını fikir babası olan bilim insanı Peter Higgs.ten alıyor. 

Tanrı parçacığı ya da Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi'nde (CERN) gerçekleştirilen deneylerle varlığı kanıtlanan Higgs bozonu, kütleleri olmayan atomlara kütle kazandıran mekanizmadır, yani hiçliğe kütle vermektedir. Higgs bozonundan kasıt 'Higgs alanı.dır. Bu buluşla beraber evrenin başlangıcı kabul edilen Büyük Patlamanın da ötesine bakabilmek, başlangıcın da başlangıcında ne olduğunu görebilmek mümkün kılınabilecek ve bu sonsuzluk içerisinde artık rotasız olmayacağız. 

Karanlık madde, karanlık enerji ve kara delikler.. 

 Yapılan araştırmalara göre evrenin sadece yüzde 4.lik bir kısmı normal maddeden (atomlar, yıldızlar, galaksiler, gezegenler, ağaçlar ve kayalar vd.) oluşuyor. Kalan bileşimin yüzde 27.lik bir kısmını karanlık madde oluştururken, evrenin yüzde 69.luk bir kısmının ise karanlık enerjiden oluştuğu düşünülüyor. Evrendeki galaksiler ve galaksi kümelerinin oluşması için gereken maddeyi hesapladığımızda, uzayda galaksilerin oluşmasına yetecek kadar normal madde olmadığını görüyoruz. 

Karanlık madde gözle görülmüyor, ama galaksilerdeki yıldızları bir arada tutarak uzaya savrulmasını önleyen yerçekimini sağlıyor. Evrende karanlık maddenin etkisi olmasaydı yıldızlar dört bir yana savrulacak ve milyarlarca yıldız içeren galaksiler asla oluşmayacaktı. Bu yüzden de galaksilerin gizli harcını, yapı malzemesini, görünmez çimentosunu oluşturuyor. Karanlık madde, ışığa karşı saydam olan varlığını, yerçekimi aracılığıyla hissettirmektedir. Karanlık maddenin şu ana kadar keşfedilmeyen bir atom altı parçacıktan oluştuğu düşünülüyor. 

Çok büyük oranı karanlık maddeden, daha sonra ise normal maddeden ve kara deliklerden kaynaklanan kütle çekimin evrenin genişlemesini tersine döndürmesi gerekirken, evren her geçen gün hızlanarak genişlemeye devam ediyor. Bu durumu araştıran bilim insanları, bu durumdan sorumlu olan şeye „karanlık enerji. adını verdiler. Karanlık enerji, hakkında hiçbir şey bilinmiyor. Bundan sekiz milyar yıl öncesine kadar evrenin büyümesinin yavaşladığı, ancak karanlık enerjinin ağırlık kazanması ile büyümenin tekrar başladığı düşünülüyor. Henüz 1998.de keşfedilen bu enerji, tüm uzayı dolduruyor ve itici çekim kuvvetine sahiptir. 

Atomu parçaladık, Ay.a ayak bastık ve galaksimizin haritasını çıkardık ama daha keşfedilecek pek çok şey var. Bunlardan birisi de kara deliklerdir. Kara delikler, uzayda yol alan hiçbir madde veya radyasyonun kaçamayacağı kadar büyük kütleçekim alanlarıdır. Aslında kara delikler, ölü yıldızlardır; çünkü büyük kütleli bir yıldızın yakıtı bittiğinde, kendi üzerine çöker ve bir kara delik oluşturur. Ayrıca, galaksilerin merkezinde süper-kütleli kara delikler var; Güneşin kütlesinin bir milyon katı kütleye sahip karadelikler. Kendi galaksimizde yaklaşık 4 milyon güneş kitlesine sahip bir kara deliğin gizlendiğinden neredeyse eminiz34. Bir karadeliğe yaklaşıp, içine bakamayız ve bir karadelikten hiçbir şey 
kaçamaz. 

Kopernik Devrimi sonrası evrenbilim çalışmaları.. 

16. ve 17. yüzyılda ortaya çıkan Kopernikçi Devrim, önceki iki bin yıl boyunca benimsenen ve görünüşte açık olan gerçekliği nedeniyle dünyanın sabit ve güneşin hareketli oluşunun hem astronomi hem de dinde gerçek varsayıldığı bir dizi astronomi inancını terk ettirmişti. Mikolaj Kopernik (1473-1543), dünyanın kendi ekseninde günde bir kez ve güneş çevresinde ise yılda bir kez döndüğü günmerkezli bir kozmoloji ortaya atmıştı. Kopernik, dünyanın ve diğer gezegenlerin, güneş etrafında döndüklerini söylemiş; heliyosantrik yani 
güneş-merkezli bir sistem açıklamıştı. 

Johannes Kepler (1571-1630), 1609.da Kopernik.in teorisini geliştirerek gezegenlerin hareketlerinin çembersel değil eliptik olduğu sonucuna varmıştı. Galileo (1564-1642) ise teleskopu geliştirmesi, astronomi alanındaki buluşları ve düşen cisimlerin hareketiyle ilgili araştırmaları ile bilim tarihine önemli katkılar sağladı. Galileo; “Birincil nitelik, ölçülebilir şeylerdir” demiş böylece matematiği temeline oturtmuştur. Hız, ivme, ebatlar gibi kavramlar onun zamanında yerini bulmuştur. 

 İngiliz Kralı II. Charles.ın 1662.de kurduğu Kraliyet Derneği ve Paris.teki Acedemie des Sciences (Bilimler Akademisi), 17. yüzyıldaki bilimsel devrimin öncü kuruluşları idi. 
Bunlar, bilim ve bilim adamları için yeni bir kurumsal temel oluşturmuş ve sonraki yüzyılın yapılandırılmış bilimini karakterize eden yeni bir akademik çağ başlatmıştır. Bunun ardından Prusya, Rusya ve İsveç.te önemli ulusal akademiler kuruldu ve devlet akademisi ya da bilim derneği modeli Avrupa.ya ve Avrupa.nın dünyadaki sömürgelerine yayıldı. 

1895.de Wilhelm Röntgen.in X ışınları, 1898.de Marie Curie.nin atomaltı parçacıkların tespiti, 1901.de uranyum deneyleri; atomların değişmezliği ilkesini yıkmıştır. 

Önceki farklı gelenekler bugün “fizik” dediğimiz yeni bir bilimsel sentezle birleşti ve sahneyi Albert Einstein.ın başlattığı 20. yüzyıl fizik devrimi için hazırladı. Diğer yandan yaşam bilimleri özellikle biyoloji alanında hücre ve mikro kuramları gibi atılımlar yapıldı. 17. yüzyılda Newton tarafından kütlesel çekim, 19. yüzyılda ise Maxwell tarafından elektromanyetizm kuramları geliştirildi. 

Kütleçekim kuvveti diğer kuvvetlerle hala tek bir tutarlı fizik kuramı altında birleştirilebilmiş değildir. Kütleçekimle beraber doğanın dört temel kuvvetinden üçünü oluşturan zayıf, kuvvetli çekirdek etkileşimleri ve elektromanyetik kuvvet Standart Model denilen teoriyle birleştirilmiş durumdadır. Ancak, fizikçiler kütleçekimi dâhil dört temel kuvveti de içeren bir Birleşik Alan Teorisi peşindedir. Evren.deki her şeyi tanımlamak için Einstein.ın genel görecelik teorisi ile kuantum fiziği birleştirilerek birleşik bir teori yaratılmaya çalışılmaktadır. 

20. yüzyılın başında atomun yapısı ve kuantum mekaniği (en küçüğün teorisi) ile ilgili keşifler evrenin işleyişi ve içeriği ile ilgili çalışmalar için önemli bir çığır açtı. Bu dönemde fizik ve gerçekliğin kendisine ilişkin görüşlerimizi köklü olarak değiştiren üç önemli teori ortaya çıktı; özel görecelik teorisi (1905), genel görecelik teorisi35 (1915) ve kuantum mekaniği. Albert Einstein, bunlardan ilkini büyük ölçüde, ikincisini tam olarak kendisi geliştirmişti. Üçüncünün gelişiminde ise önemli ölçüde rol oynadı. 

Bilim bir kez daha düzenlenmeye başladı. 1920.lerde Amerikalı astronom Edwin Hubble, evrenin görünürdeki genişlemesi kuramını, 1940 ve 50.lerde Georges Lemaitre ve George Gamow “Büyük Patlama” kuramı izledi. 

Özellikle 1960.lı yıllardan başlayarak uzay ile ilgili çalışmalar sadece uzaya dayalı kabiliyetler bakımından haberleşme, görüntü alma ve yönlendirme gibi kabiliyetlerde çığır açmadı, uzayın derinliklerine gönderilen vasıtalar aracılığı ile evrenin sırları ile ilgili önemli bulguların ortaya çıkmasına ya da eskilerinin sorgulanmasına imkân sağladı. 

Alan Guth (1947-), şişme senaryosu (kozmik enflasyon) ile gözlemlenebilir evrenimizin neden pürüzsüz ve düz olmaya yakın olduğunu açıklamaya yardımcı oldu. Şişme kuramına göre; şişme, uzayın minik bir bölgesini alır ve onu muazzam bir boyuta genişletir. Böylece geçici bir süper kara enerji ile şişerken önceki bozunan madde ve ışınmalar ortadan kalkmış olur. 

Soğuk Savaş sonrasında uzay programlarına ilgi azaldı. Bunun temel nedeni bir yandan insan hayatı özellikle haberleşme teknolojisi bakımından gittikçe daha fazla uzayda konuşlu kabiliyetlere bağımlı hale gelirken, çok pahalı olması nedeni ile kamuoyunun bu tür programlara sempatisinin azalması oldu36. Artık beklentiler uzayda koloniler kurmak yerine haberleşme, hava tahmini ya da askeri alanda daha isabetli zamanlama yönündeki çalışmalara döndü. Bu da evren ile ilgili çalışmaların daha çok teleskoplara ve sınırlı uzay uçuşlarına 
bağımlı kalmasına neden oluyor. 

5. Cİ BÖLÜM İLE DEVAM EDECEKTİR.,

***