Evrenin 3 Değil, 11 Boyutlu Olduğunu Savunan Kuram: M Teorisi
evren gerçekten çok tuhaf bir yer. insanoğlu tüm acizliğine rağmen binlerce yıldır içinde yanan merakın ateşiyle yaşadığı dünyaya dair gözlem ve deneyler yapmış teori üretmiş, spekülasyonda bulunmuş, gizemin bir kısmını çözmüş, bir kısmında da saplanıp kalmıştır. işte son zamanlarda bilim insanlarının büyük bir inanç ve azimle aradığı ve belki de ucundan yakaladığı bu büyük "gizem"in bir parçası olan “evrensel birleşik teori” nin en güçlü adayı olan süpersicim teorisi ya da bunun bir üst versiyonu olan m teorisi ve (yazının sonunda) bu teorinin felsefe (ve bir yönüyle de dinle) olan ilişkisi hakkında kısaca bir şeyler yazmak istiyorum.
öncelikle m teorisi'ne nereden varıldı, ona bakmak gerekiyor
bundan birkaç yüzyıl önce newton, kafasına düşmüş olan elmadan (efsaneye göre) yola çıkarak birkaç matematiksel denkleme ulaştı. herkesin bildiği gibi bunlardan birisi yer çekimi idi. newton'a göre uzayda bulunan iki cisim aralarındaki mesafe ile ters orantılı ve kütleleri ile doğru orantılı olacak şekilde birbirini çeker. ancak newton bu çekim kuvvetini sadece matematiksel olarak tasvir etti. çekim kuvvetinin derininde yatan “neden” sorusunun cevabını vermedi. newton, teorisini geliştirirken kendi içerisinde tutarlı olmak için uzay-zaman'ı mutlak ve sonsuz olarak kabul etti. newton'un teorisine göre güneşin etrafında dönen dünya; güneş aniden yok olsa tam o anda yörüngeden çıkacak şekilde hareket eder. fakat tam burada esasında bir sorun vardır. ışığın güneşten dünyaya ulaşması tam 8 dakikada gerçekleşiyor, bu duruma göre dünya yörüngeden çıkarken ışıktan daha hızlı bir şekilde güneşin yok olmasını haber almış gibidir. bu mümkün değildir. tam burada einstein devreye girer ve hiç bir şeyin esasında ışıktan hızlı hareket edemeyeceğini maxwell'in denklemlerine dayanarak ileri sürer. maxwell ise elektrik ve manyetizma kuvvetlerini aynı denklemlerde tanımlamıştır. einstein evrende ışık hızının mutlak olduğu kabulünden yola çıkarak hareketin, uzayın ve zamanın göreceli olduğunu ileri sürdü. ayrıca uzayın ve zamanın bir başlangıcı olduğu gerçeği onun yerçekimsel alan denklemlerinden matematiksel olarak çıkmaktadır. einstein'e göre; madde ve enerji birbirine dönüşebilmekle beraber uzay ve zaman da eğilip bükülen, yamulan, uzayan, kısalan "elastik bir branda" gibidir. einstein in özel görelilik denklemlerine göre bir cisim hızlandıkça, özellikle ışık hızına yaklaştıkça kütlesi sürekli artar öyle ki tam ışık hızına ulaşan cismin kütlesi sonsuz olur yani bir cismi ışık hızına kadar hızlandırabilmek için ona sonsuz miktarda enerji vermek gerekir.
ayrıca uzay boyutlarında hareketsiz isek zaman boyutunda ışık hızında hareket ederiz, uzay boyutlarında harekete başlarsak zaman boyutundaki hareketimiz yavaşlar, eğer mümkün olsa da ışık hızına çıksak zaman bizim için durur. yani ışık için zaman durmuştur! einstein'ın genel görelilik denklemlerine göre ise evrenin dokusunu esnek ve yumuşak bir yapı olarak reinman geometrisinin sağladığı denklemlerle ifade edilir. kütle ve hareket ise bu yumuşak yapıyı "yamultuyordu". einstein'a göre özellikle ivmeli hareket ve kütle aslında eşdeğerdi. yani ivmeli hareket ve kütle uzay zaman dokusuna aynı etkiyi gerçekleştiriyordu, yani onu eğip büküyor ve yamultuyordu.
biraz önceki soruna dönersek einstein'a göre güneş'in aniden yok olmasından dolayı dünya hemen yörüngeden çıkmaz. güneş'in yok olduğu anda uzay-zaman dokusunda meydana gelen dalgalanma ışık hızında hareket etmek suretiyle tıpkı güçlü bir deniz dalgası gibi ışık hızında hareket ederek tam 8 dakika sonra dünyaya ulaşıp, çarpıp, yörüngeden çıkarır. bu yerçekimsel dalgaların varlığı ispatlanmıştır.
genel görelilik denklemleri makro boyutta galaksilere güneş sistemlerine yıldız guruplarına ve tüm evrene uygulanabilir. ancak einstein, özel ve genel görelilik adı altında bu fikirleri ortaya attığı yıllarda diğer taraftan mikro boyutlardaki olaylarla ilgili bambaşka bir süreç işliyordu: kuantum fiziği!
bilim insanları bu yıllarda deneylerle beraber ışığın ve atomun doğasına dair yeni şeyler keşfettiler. kuantum mekaniğine göre elektron, nötron, proton, kuark, müon nötrino gibi atom altı parçacıklar ve bu parçacıklar arasında kuvvet taşıyan gluon, zayıf ayar bozonu, foton, graviton gibi haberci parçacıklar, hatta evrendeki tüm parçacıklar ve bu parçacıklardan oluşmuş maddesel yapılar belirli bir olasılık denklemine göre dalga özelliği göstererek hareket etmekteydi. bu denkleme göre tüm evren bir kuantum dalgalanması bile olabilirdi. bu denklemin adı schrodinger denklemi idi. bu denkleme göre biz bir parçacığın ilerideki bir zamandaki hızı ve konumunu tespit etmeye kalkarsak bunu ancak belirli olasılık daireleri çerçevesinde başarabiliriz.
ayrıca heisenberg'in belirsizlik ilkesine göre de bir parçacığın konum vektörünü ne kadar belirlersek lineer momentumu o kadar belirsizleşiyordu bunun tam tersi lineer momentumun belirlenmesi halinde ise konum vektörü belirsizleşiyordu, parçacık ya hızını ya da yerini bir şekilde saklıyordu işte!
bu gelişmeler birçok kişiye göre felsefi determinizmi derinden sarsmakla kalmadı, insanın hür iradesine alan açtı. kuantum mekaniği makro ve mikro dünyalarda şiddetli dalgalanmalar öngörüyordu. öyle ki makro dünyada bu dalgalanmaların büyük çoğunluğu birbirini nötrleyerek şu an gördüğümüz haliyle evreni resmetmekle beraber mikro dünyada durum farklı idi. atom altı adeta kaynayan bir cadı kazanı gibi betimleniyordu.
günümüze kadar kuantum mekaniği ile ilgili birçok deney yapılmış ve standart model adı altında tamamlanmıştır. teorinin önemli bir parçası olan ve kütleli parçacıklara kütle kazandıran higgs bozonu da (namı değer tanrı parçacığı) son yıllarda deneylerde gözlemlenmiştir. ancak ortada hala bir tuhaflık vardır... makro alemi betimleyen görelilik denklemleri ile kuantum teorisini betimleyen denklemler iki önemli yerde birbiriyle karşılaşıyordu adeta iki düşman gibi: big bang ve kara delikler!
her ikisinin keşfi de insanoğluna verilmiş akıl nimetinin ne kadar güçlü ve ilham verici olabileceğinin işareti niteliğinde. ancak hem big bang, hem de kara deliklerde mevcut olan fiziksel durum hala büyük bir oranda sırdır. görelilik denklemleri big bang anını ve kara delikleri sonsuz küçük bir "tekillik" olarak tanımlar yani bu iki alanda hacim çok küçük kütle ve yoğunluk çok fazladır. hacim çok küçük olduğundan bu alanda kuantum mekaniğinin mikroskobik dünyaya hükmeden denklemlerinin de uygulanması gerekmektedir. ancak genel göreliliğin ve kuantum denklemlerinin aynı anda çok yoğun ve çok küçük hacimli bu yerlere uygulanmasında tam bir felaket meydana gelir. tüm fizik çöker ve denklemler saçma sapan sonuçlar vermeye başlar. görelilik denklemleri ultra mikroskobik boyutlarda da düzgün ve yumuşak bir uzay zaman dokusu öngörürken kuantum mekaniğine göre bu alan adeta kaynayan cadı kazanıdır. bu ise temelden büyük bir sorunun olduğunun işaretidir; öyle ya aynı evreni resmeden iki bambaşka öngörü önemli bir sorundur. işte tam burada birleşmeye doğru son çeyrek asırda bir umut doğdu.
büyük birleşmeyi vadeden en güçlü aday; süpersicim teorisi ya da onun bir üst versiyonu olan m teorisine göre tüm atom altı parçacıklar esasında mikro boyutta bir “tane” olarak değil de bir iplikçik, ilmek ya da iki boyutlu minik bir halat ya da, d membran (zar), ya da torus gibi küçük yüzeyciklerden oluşuyordu. bu teoriye göre tüm atom altı parçacıklar ultra mikroskobik boyutlarda taneciklerden değil de bu tip yüzeye sahip olan d zarlar ya da ilmeklerden oluşur. ve bu yapılar rezonans frekansında titreşim yaparlar. sicim denilen bu yapıların titreşimi farklı farklıdır. her bir atom altı parçacığa karşılık gelen bir titreşim örüntüsü vardır. bunun yanında süper sicim kuramı bilinen üç uzay ve bir zaman boyutunun yanında tam 6 tane daha farklı boyut ön görür. m teorisinde bu fazladan boyutlar tam 7 tanedir. yani m teorisine göre biz tam 11 boyutlu bir evrende yaşamaktayız, fazladan boyutları göremiyoruz çünkü onlar ultra mikroskobik boyutlarda “calabi yau uzayları” denilen belirli bir geometrik şekle sahip bir biçimde kıvrılmışlar ve gizlenmişler. bu 7 gizli boyuttaki uzayların geometrik yapıları sicimlerin titreşimini belirlemektedir.
her titreşime, dolayısıyla her atom altı parçacığa karşılık gelen bir calabi yau geometrisi vardır. yani tüm evrendeki madde, atom altı parçacıklar ve her şey bu kıvrılmış ve gizli boyutların geometrilerine bağlıdır. işte bu noktada m teorisi kuantum fiziğini ve göreliliği birleştirir. kütle çekimini açıklayan graviton adlı haberci parçacığına karşılık gelen sicim titreşim örüntüsü bu teoriden çıkmıştır. bunun yanında m teorisi; gluon, zayıf ayar bozonu ve foton ve diğer parçacıklara karşılık gelen sicim titreşim örüntülerini de öngörür. yani evrene hükmeden dört temel kuvvet( kütleçekimi, güçlü ve zayıf nükleer kuvvetler, ve eletromanyetizma) m teorisi'yle birleşir. m teorisi son derece karmaşık ve zor matematiksel yapısına rağmen bu dört temel kuvveti birleştirerek açıklar. ayrıca bu teoriye göre atom altı boyutlarda meydana gelen korkunç kuantum dalgalarının uzay zamanda meydana getirdiği aşırı deformasyon dahi sicimler vasıtasıyla yumuşar ve göreliliğin uygulanabileceği bir forma gelir. yani görelilik ve kuantum mekaniği birleşir ve denklemler saçma sapan sonuç vermezler. bu nedenle big bang ve kara deliklere uygulanabilecek büyük birleşik teori olmaya en yakın aday m teorisidir.
ancak m teorisi'nin özü ve temeli olan sicimler şu ana kadar laboratuvar ortamında gözlenememiştir. çünkü bu sicimler plank boyutunda olup bu günkü teknolojiyle gözlem ve deney yapılması imkansızdır. yani teori bir çok spekülasyonu ve varsayımı içermektedir. ancak bu onun zerafeti ve açıklama günü küçümsemek anlamına gelmiyor.
m teorisi henüz çok gençtir
önümüzdeki yıllarda yapılacak olan çalışmalarda m teorisi bugün bildiğimizden bambaşka hallere girse de eninde sonunda 4 temel kuvveti birleştirip büyük birleşik teori tahtına oturabilir. tüm bunların yanında m teorisiyle ilgili evlere şenlik bir spekülasyon daha vardır. nasılki bizim evrenimizin içerisinde ultra mikroskobik boyutlarda “d zar”lar mevcut ise aynen öyle bizim evrenimizde başka büyük bir “mega evren” okyanusunda yüzen bir “d zar” olabilir. "paralel evrenler" ya da "çoklu evrenler", bizim evrenimiz gibi ya da çok daha farklı olup, milyarlarca, trilyonlarca evren tasavvur edilebilir. bunun herhangi bir deneysel ya da gözlemsel dayanağı olmamakla beraber yokluğu da ispat edilemez. sadece m teorisi'nin evrende başka boyutlar görmesi iddiasından yola çıkılarak ortaya atılmıştır. paralel evrenlerle ilgili olarak internette dolaşan bir yığın saçmalık, fantezi ve hayal gücünün sıra dışı ifadeleri olan birçok zırvanın dışında; çoklu evren fikri bilimsel bir teoriden ilham alır, m teorisinden (çoklu evrenlerin başka teorik dayanakları da vardır). m teorisinin verilerine göre paralel evrenler var olabilir. bu fikir deneysel değildir ve gözleme dayanmaz ve bilinen teknolojik ve kuramsal altyapıya göre de şimdilik ispatı mümkün gözükmemektedir . bunun yanında söz konusu çoklu evrenlerin var olmadığının ispatı ise hiç mümkün değildir.
nihai olarak henüz sadece teorik olsa da m teorisi her şeyin teorisi olmaya aday bir teoridir. m teorisi zarif, güçlü ve evrensel denklemlere sahiptir. simetri içerir, kuantum mekaniğini ve göreliliği birleştirir. evrenin yaratılmasında ve ultra hassas bir şekilde ayarlanmasında kullanılan 20 temel parametreyi zarif ve sade bir biçimde açıklar. tüm evreni birkaç matematiksel denklemle betimler, resmeder.
gelelim işin felsefi yönüne
tüm bunlar nedir? ne anlam ifade ediyor? nereden geliyor ? biz insanoğlu için anlamı ne ? einstein başta olmak üzere diğer tüm dünya halklarının en zeki adamlarının evreni tek bir denklem ya da denklem takımıyla ifade edebilme hayali neden dolayı kaynaklanmaktadır? evren neden her yerinde aynı yasalara uyuyor? neden bu yasalar zamanla değişmiyor? evren neden yasalara uymakta ? nasıl oluyor da bizim beynimiz evreni idrak edebiliyor ve rasyonel şekilde açıklayabiliyor? neden matematiksel zerafet evrene içkin? tüm bunların ötesinde evren neden var oldu? leibniz'in meşhur ifadesinde dediği gibi neden hiçbir şey olmaması yerine bir şeyler var ? ve bu bir şeyler neden böylesine zarif ve ultra hassas bir şekilde (20 temel parametre) ayarlanmış. bizatihi buradan iş gören işleyen matematik nedir? evren tüm bu gösteriyi bize sunmak zorunda mı? yoksa matematik bize bir şeyler ima etmeye mi çalışıyor? yoksa nasıl oluyor da matematik böylesine muhteşem bir şeyi ortaya çıkarıyor ? tüm bu sorulara bir cevap verebileceğimiz gün geldiğinde tanrı'nın evreni nasıl yarattığına dair gerçek anlamda derin ve geniş bir kavrayışa ulaşabileceğimize inanıyorum. yoksa matematiksel denklemler ve genelinde bilimsel süreç sadece evreni tasvir eder. bilim derinlerde duran "neden" sorusunu açıklamıyor, esasında buna gücü de yetmiyor.
not: 20 temel parametre; evrenin var edilmesinde kullanılan en temel 20 tane değişkenin çok hassas bir şekilde ayarlanmasıdır. bu parametreler; güçlü ve zayıf nükleer kuvvetin, elektromanyetizmanın ve yerçekimsel kuvvetlerin büyüklükleri, elektronun, protonun kütleleri ve elektrik yükleri, nötronun kütlesi, hidrojen-helyum oranı, madde-anti madde oranı, evrenin başlangıcındaki entropi, evrenin genişleme hızı vb.