İki hafta önceki Schrödinger’in kedisi videomuzda atom altı dünyanın ne kadar karmaşık olduğunu gözler önüne sermiştik. Ve o videoyu şu şekilde bitirmiştik: “İşte makro evren ne kadar karışıksa mikro evren çok daha karışıktı. Peki, bu iki evrendeki fizik kanunlarını tek çatı altında birleştiremez miydik? Cevabı iki hafta sonra yüklenecek ‘Her Şeyin Teorisi’ videomuzda sizlerle olacak.” Evet, şimdi aradan iki hafta geçti. Gelin cevap neymiş, videonun devamında hep beraber öğrenelim.
(intro)
Makro ve mikro evrenler arasında ne fark var? Aslında çok büyük bir fark var ama günümüz bilgisiyle. Yani makro evrende kullandığınız formülleri mikro evrende çöpe atmanız gerekir. Ortalama bir lise öğrencisi klasik fizikten az çok anlar. İşte kaldırma kuvvetiydi, momentumdu, optik yasalarıydı, kırılma-yansıma açılarıydı falan derken çoğunu öğrenmiştir. Bu bilgilerle elinizle dokunabildiğiniz çoğu şeyin fiziksel durumunu ve fiilini hesaplayabilirsiniz. Ancak mikro evrene dair hesaplamalar mı yapmak istiyorsunuz. O zaman bütün fizik bilginizi rafa kaldırmalısınız. Çünkü bu saatten sonra artık atom altı dünyasına girmiş bulunuyorsunuz. Artık 1/2mv2, F=ma, V=x/t, σ = 1/ρ, pV=nRT gibi formüller yok. Burada çok daha başka formüller var.
Yani atomlar hem kendi içlerinde bazı kanunlarla hareket edip ona göre davranıyorlar hem de kendi aralarında birleşerek farklı kanunlara uyuyorlar. Bir atomun içindeki elektronun momentumu farklı yolla hesaplanırken, atomların birleşerek meydana getirdiği bir elmanın momentumu bambaşka bir yolla hesaplanıyor. Yani bu iki evren için ayrı formüller var. Siz bütün bir olguyu açıklamak istediğinizde hem kuantum fiziğini hem de klasik fiziği bilmek zorundasınız. Hem atomun içindeki dünyayı hesaplamalı hem de elde ettiğiniz sonuçları kullanarak yeni bir hesaplama yapmalısınız. Ancak bu şekilde o olguyu tümüyle açıklayabilirsiniz. İyi de neden böyle olması lazım? Neden iki ayrı evren olsun ki? Neden her iki evrende de ortak olarak kullanılabilecek ortak bir formül yazamayalım? Öyle bir formül olsun ki onu kullanarak hem elektronun momentum değişimini hesaplayalım hem de bu elektronu içeren elmanın momentumunu hesaplayalım. İşte bu formülleri bulabilirseniz her şeyin teorisini bulmuş olursunuz.
Makro ve mikro evrenler arasına bir köprü kurma isteği her şeyin teorisi. Ve bu istek kuantumun keşfinden çok daha öncelere dayanıyordu. Her zaman bir makro ve mikro evren vardı. Sadece devir değiştikçe bu iki evrenin sınırı değişti. İlk defa Newton bunun için çalışmıştı. Evet, yerçekimini bulan adam olarak bildiğimiz Newton. Ama aslında yanlış biliyorduk. Newton bu kadar basit bir şeyi bulmamıştı. Onun bulduğu şey başkaydı. Onun zamanında insanlar zaten yer tarafından çekildiğimizin farkındaydı. Newton’un bulduğu şeyse Dünya üzerindeki bir elmanın düşüşüyle iki gezegenin birbirini çekmesinin aynı olguya dayanmasıydı. Yani o gezegen altı ve gezegen üstü dünyayı birleştirmişti. Gezegenin kendi içindeki çekimle birbirleri arasındaki çekimi aynı olguya dayandırmıştı. Onun makro ve mikro evrenlerinin sınırı gezegendi.
Benzer bir şeyi Maxwell de yapmıştı. Farklı gibi görünen elektrik ve manyetik kuvvetlerin aslında aynı kuvvetin farklı görünümleri olduklarını gösterdi. Zaten bu yüzden elektromanyetik kuvvet diyoruz. Eskiden elektriksel kuvvet ve manyetik kuvvet olmak üzere iki taneydi Maxwell bunları birleştirdi.
Newton’un yasaları, her gün karşılaştığımız olaylardaki hızlar için doğru sonuçlar veriyor; ancak ışık hızına yakın hızlarda, ışığın evrendeki en büyük hız olma ilkesiyle çelişiyordu. Einstein bunun üzerine Newton’ın yasalarını genelleştirerek özel görelilik kuramını oluşturdu. Ardından kütleçekim yasasına el atan Einstein bunu da genel görelilik kuramıyla açıkladı. Böylece genel görelilik kuramı özel görelilik kuramıyla birlikte, evrendeki büyük ölçekli yapıları en başarılı şekilde açıklayan kuram oldu. Aksi ortaya çıkana kadar bu da bir çeşit her şeyin teorisiydi.
Daha sonra atom altı dünyadaki farklı davranışlar tespit edildi. Burada genel göreliliğe uymayan durumlar vardı. Bu yüzden bu dünyayı açıklamak için kuantum teorisinin oluşturulması şartı ortaya çıktı. Makro evrende genel görelilik kullanılırken mikro evrende kuantum kullanılır oldu. Enrico Fermi ve çalışma arkadaşları, atomun çekirdeğinde proton ve nötronların birbirleriyle sadece kütleçekimsel ve elektromanyetik kuvvetlerle değil, aynı zamanda “zayıf” ve “güçlü” diye adlandırılan çekirdek kuvvetleriyle de etkileştiklerini öne sürdüler. Böylece mevcut temel kuvvetler 4 tane olmuş oldu. Ardından temel parçacıkların ortak özelliklerine göre sınıflandırılması çalışmaları yapıldı. Murray Gell-Mann güçlü çekirdek kuvvetini bir kuantum alan olarak tanımladı. Gell-Mann’ın bu kuramından sonra kuantum alan kuramı olarak yazılmamış yalnızca iki kuvvet kalmıştı: zayıf çekirdek kuvveti ve kütleçekim kuvveti.
Weinberg ve Salam elektromanyetik ve zayıf çekirdek kuvvetlerinin kuantum ifadelerini aynı kuramda birleştirdiler. Bu nedenle bu kurama “elektrozayıf kuramı” adı verildi. Elektrozayıf kuramı ve kuantum renk dinamiği kuramı beraberce kütleçekim dışındaki üç kuvveti ve maddeyi oluşturan temel parçacıkları başarıyla açıkladı. Bu iki kurama birlikte “standart model” deniyor. Standart model deneylerle başarıyla sınanmış ve Higgs parçacığı dışında kuramın öngördüğü bütün parçacıklar gözlenmiş durumda. Bu nedenle standart model, parçacık fiziğinde ve birleşik kuramlarda gelinen en başarılı nokta. Ancak, standart model kütleçekimi kuramını içermiyor. Bunu açıklayabilecek olgu olarak da kuantum yerçekim kuramı düşünülüyor. Böylece doğada tespit edilebilen dört temel kuvvet de birleşecek. Hawking ve Penrose bu konuda uzun süre uğraştı ancak Hawking 2018 yılında hayata gözlerini yumdu. Deneyler ve gözlemler hâlâ devam ediyor.
İşte her şeyin teorisini yazabilme konusunda şu anlık bu durumdayız. Böylece bir videomuzun daha sonuna geldik. Videolarımızdan haberdar olmak için abone olmayı ve bizlere destek olmak için videoyu beğenmeyi unutmayın.
0 Yorum