Evrendeki Büyük Hareketliliğe Dair Fikir Veren Olay: Fizik Yasalarının Değişimi

Kesin kurallar olarak addettiğimiz fizik yasaları da değişebilir. İşte buna dair düşündürücü bir yazı.
Evrendeki Büyük Hareketliliğe Dair Fikir Veren Olay: Fizik Yasalarının Değişimi
iStock

fizik yasalarının süreçler içinde geliştiğini düşünmek demek, evrenin oluşumundan bu yana yasaların değişmesi ve halen değişiyor olması demek. elbetteki bizim gibi canlıların ömrü nispetinde bu değişimleri görebilmek mümkün değil. bugün görünen o ki değişim, heryerde karşımıza çıkıyor. canlılarda, toplumlarda, toplumsal yapılarda, kozmos, galaksi ve yıldızlarda, beynin gelişiminde, kültürde vs. nispeten fizik yasalarına uğramadığını düşünüyoruz. sabit görüyoruz onları. peki gerçekten öyle mi?

richard feynmann’ın şu sözüne bir bakalım: “evrim olasılığını dikkate almayan tek alan fiziktir. yasalar işte şunlar deriz. ama zaman içerisinde bu yasalar nasıl o şekli almıştır? yani her zaman aynı yasalar olmadıkları ve tarihsel, evrimsel süreçlerin söz konusu olduğu ortaya çıkabilir.”

benzer şekilde dirac ve wheeler’in de sözleri bulunur.

konuyla ilgili ilk ciddi iddia, 1980'lerde kuramsal fizikçi lee smolin tarafından ortaya atılmış.
smolin demiş ki: birçok fizik yasasına göre yasalar değişmezdir, tutarlıdır. zaten bu yüzden güvenilirdir ve tutarlı oldukları için sınanabilirdir. ne var ki tüm bu yasalar (genel görelilik, newton fiziği, kuantum fiziği ve diğerleri) evrenin alt sistem seviyesinde veya ölçeğinde işlerler. bu ölçeklerde yalıtılmış bir ortamda (veya cern gibi laboratuvarlarda) deneysel olarak sınanırlar ve başarılıdırlar. bildiğimiz bu fizik yasaları, evrene dair yaklaşım kuramlardır ve bazıları diğerlerini daha kapsayıcıdır. bilgi düzeyimiz arttıkça ortaya atılan yasalar da gerçeğe daha yakın sonuçlar verirler.

bu yasaları kozmolojik seviyede evrene uyguladığımızda ise tekillikgibi bazı sıkıntılar ile karşılaşılır. bu yüzden gut dediğimiz grand unified theory gibi bir teori arayışı her daim geçerlidir.

evren seviyesi bir yasanın bir diğer problemi ise sınanabilir olamamasıdır. gottfried wilhelm leibniz’in sorduğu neden bu yasalar? sorusuna da haliyle bir cevap veremez. evrenimizde neden bazı yasalar vardır, seçilmiştir sorularına deneysel olarak bir cevap veremeyiz. önümüzde tek bir örnek var ise hiçbir zaman yeterli bir açıklama olamayacaktır. seçimin hangi ilkelere göre yapıldığını belirleyen istatistiki veriler elde edilemeyecektir. çoklu evrenler fikri bu anlamda diğer evrenler ile bizim evrenimizde hangi farklı yasaların ve değişkenlerin olduğunu açıklayabilmekle birlikte teknolojik seviyede henüz sınanabilir değil.


yeterli bir açıklama yapılamaz demiştik

bunu yapabilmek için başlangıç anında yasaların oluştuğu başka evrenler de olmalıdır. yani doğa yasalarını seçen big bang benzeri birden fazla olay gerçekleşmiş olmalı. big bang'lerin yani yasaların seçildiği olayların nasıl meydana geldiği sorusu ise ayrı bir kalem sorulması gereken sorudur. dolayısıyla geçmişte süregelen big bang dizisi olduğu kabulünü yaparsak, birçok big bang öncesine gidip, keyfi bir başlangıç noktası belirleyip, yasa seçimlerini geleceğe dönük takip edebiliriz. şimdiki evrene yaklaştıkça mantıken yasaların da “geliştiği” görülecektir. evrenimizde big bang kalıntılarından diğer evrenlerin yasaları veya big bang'lerine dair bir kalıntı gözlenebilirse mantıklı bir açıklama getirilebilir hale gelir. eğer big bang'in bir geçmişi yok ise yasalar ile başlangıç koşullarının seçimi keyfi olur ve sınanamaz hale gelir. kozmolojik evrim kuramı aynı zamanda neden bu başlangıç koşulları? sorusuna da bir yanıt verebilir.

öte yandan yasalar zamanla gelişiyorlarsa çürütülebilir öngörülerde bulunabilir bir kozmolojik kuram üretilebilir hale gelir.

bunun yanında bu kozmolojik kurama göre evren de içindeki herşey gibi etkilenmelidir. tıpkı genel görelilik yasasının önerdiği gibi bir nesneye ait kütle, evrenin içindeki herhangi bir etkileşimden etkileniyorsa, kendisi de uzayzamanı etkileyebilir. diğer tarafta
newton'un yasaları zamanın ve uzayın mutlak olduğunu söyler. mutlak uzay, cisimlere nasıl hareket edeceğini söylerken; evrendeki cisimler uzayı etkileyemezler. bu da aslında bir anlamda newtonun etki-tepki yasasına ters düşmez mi? evrendeki her şey evrenin kendisi de dahil bir ilişkiler ağı içindedir ve birbirlerini etkilerler. benzer şekilde biyolojik evrime göre canlıların bulunduğu çevreden etkilenip aynı zamanda bulunduğu çevreyi de düzenleyebilmesi gibi.

kuramın mantıksal gerekliliğinden gelelim smolin’in kozmolojik evrim kuramının detaylarına

bu kozmolojik doğal seçilimin ana hipotezi evrenlerin kara delikler içerisinde yeni evrenler yaratarak çoğalmasıdır. dolayısıyla bizim evrenimiz de başka bir evrenin içindeki bir kara delikten doğmuştur. burada popülasyon biyolojisinden esinlenilmiş bir mekanizma bulunmaktadır. 

buna göre kuramın mekanizması şu ilkeleri açıklar:

bir popülasyon içerisinde çeşitlilik gösteren parametre uzayı: biyolojideki genler gibi temel parçacıkların ve kuvvetlerin kütle ve büyüklükleri bu görevi yürütür. bu parametreler doğa yasaları için bir tür konfigürasyon uzayı oluştururlar.

bir çoğalma mekanizması: karadelikler bu görevi yürütebilirler. kuantum kütleçekimi zamanın başladığı ve sona erdiği tekillikleri ortadan kaldırır. evrende trilyonlarca karadelik olduğu sanılmaktadır. bu da yüksek bir çoğalma nüfusuna tekabül edebilir.

çeşitlilik: doğal seçilim, üreme sırasında oluşan mutasyonlar ile sağlanır. bu sayede yeni doğan yavrunun genomu ebeveynlerinden farklı olur ve çeşitlilik sağlanır. benzer şekilde, her evren yaratıldığında yasa parametrelerinde bazı rastlantısal değişiklikler olur. bu da evrenlerin farklılaşmasını sağlar.

uyumluluk farkları: biyolojide bir bireyin uyumluluk seviyesi üreme başarısının bir ölçütüdür. bu da kara delikler ile yasa parametreleri arasında bir ilişki olması gerektiğini söyler. yani karadelikler bu parametrelere göre oluşurlar.

sıradanlık: çoğu evren tarafından paylaşılan özellikler bizin evrenimiz için de geçerlidir.


doğal seçilim ile birçok nesil geçtikten sonra (karadelikler ile doğan evrenler) evrendeki parametreler yüksek üretkenlikteki bölgelerde yer almalıdır. yani sıradan bir evrenin parametrelerini değiştirirsek daha az sayıda karadelik oluşabilir. bu açıklama standart modeldeki yapılacak bir parametre değişikliği ile uzun ömürlü yıldızların oluşumu için gerekli materyalleri barındırmayan evrenler oluşturması bakımından açıklanabilirdir. bu da yıldızlar için gerekli maddelerin neden o maddeler olduğuna açıklama getirebilir.

kuramı çürütebilmek için ortaya atılabilecek yöntemlerden biri nötron yıldızlarının kütleleridir. eğer karadeliklerde oluşan evrenler ile yasa parametreleri zamana ve geçen nesil sayısına göre evriliyor ve gelişiyorsa bu da karadeliğe dönüşen yıldızların özellikleri hakkında sınırlamalar getirecektir. benzer şekilde kozmik arka plan ışıması sayesinde erken evrendeki madde dağılımının bir yerden diğerine gidildiğinde çok az değiştirdiğine dair bilgimiz büyük yoğunluk farkları olması halinde evrenin ilk başlarında çok sayıda ilkel karadelik oluşumuna sebep olacak (yoğun bölgelerin çökmesi sebebiyle) bu da evrenimizin mevcut karadelik sayısını etkileyecek ve kuramı sınanabilir hale getirecektir. son olarak big bang sonrası evrende bulunabilecek diğer big banglere ait veya diğer big bangler ile bizim evrenimize ait big bange ait ortak bir kalıntı, yasaların evrenler ile ilişkili olduğu, nesilden nesile (evrenden yeni evrene) aktarılıp, değişip, gelişip, karmaşıklaşıp, ortaklıklar bulundurduğuna dair bir kanıt bulunabilir.

dünya ekosistemimize baktığımızda onun ve içindeki canlıların halen gelişmekte olduğunu görürüz. sonsuza kadar yaşabilen uyumlu bir tür yoktur. her döneme ait uyumlu türler vardır. yaşam hiçbir zaman dengeye veya ideale ulaşmaz, nihai haline gelmez. hep bir evrim ve gelişim vardır. bu kurama göre de evren popülasyonlarında görülen yasa parametreleri evrenlerin gelişmesi veya nesillerin geçişi ile evrilmeye devam edecektir. 

90'lı yıllardan sonra ortaya atılan sicim teorisinin sonsuz sayıda olabileceği ve buna paralel sonsuz sayıda kozmolojik sabit bulunabileceği hipotezleri evrenlerin de çoklu olabileceğini destekler. bunun yanında birçok iddialı ve evrenimizle uyumlu bir gut (her şeyin teorisi) olması bizi şu sonuca götürür: bir kuram ne kadar başarılı ise bu başarıyı o kadar çok çeşitli yoldan kazanabilir. bu da geniş bir parçacık ve temel kuvvet aralığına izin verir ki bugün standart modelde tespit edilen parçacık sayısının fazla sayıda olduğu görülecektir. gut adayı olan sicim teorisinin de sonsuz sayıda olabilmesi (ki buna dair kanıtlar olduğu sanılmakta) geniş bir parametreler dizisine sahip olabileceğimizi söyler.

yine de kuram teknolojik kısıtlarımız yüzünden tam anlamıyla test edilebilir olmasa da bazı yönlerden sınanabilirdir.

kaynak: time reborn - lee smolin (2014)

Sicim Teorisine Son Yıllarda Eskisi Gibi Güvenle Bakılmamasının Sebepleri