Hiçbir Şey Yoktan Var Olmaz

Fizikçilerin kuantum kütleçekiminin zamanın doğuşundaki tekillik sorununu çözeceğine inanmış olmalarındaki temel sebep, kuantum fiziğinin bize zamanın diğer her şey gibi kuantize olduğunu söylemesidir. Başka bir deyişle, zamanın bölünemeyen en küçük olası bir birimi vardır. Elbette bu temel zaman birimi çok küçüktür: 10 43 saniye, yani l’e ulaşmanız için ondalık virgülü 42 sıfırın takip etmesi gereken sayı. Bu yüzden günlük yaşantımızda zamanın taneselliğini fark etmeyiz (gerçi bu taneselliği zamanın Hoyle/Deutsch tanımlamasındaki “zaman dilimleri” ile
ilişkilendirebilirsiniz). Ama bu sıfır değildir. Bu, herhangi bir tatmin edici kuantum kütleçekim teorisinin bize Evren’in sıfır zamanda sonsuz yoğunlukta ki bir tekillikten değil, çok yüksek bir yoğunluk durumunda (ama sonlu), kuantumun öncüsü Max Planck onuruna Planck zamanı olarak bilinen 10 43 saniye yaşıyla başladığını söyleyeceği anlamına gelir. Daha erken bir zaman yoktur. Buradan Planck zamanı yaşıyla başlayacak bir evren “yapmanın” çok kolay olduğu ortaya çıkar; onu akla uygun bir şekilde 10″*3’ten 0,0001 saniyeye getirmek olanaklıdır.

Şaşırtıcı bir şekilde, Evren’i bir kuantum dalgalanması o larak gören bu fikir, 1960’larm sonunda ciddiye alınmamış olmasına karşın, geleneksel Büyük Patlama modeli kadar eskiye gider. Doğrudan, birinci bölümde tanımladığım, bize eşlenik değişkenler olarak bilinen parametre çiftlerinin her birini kesin olarak aynı anda tayin etmenin imkânsız olduğunu söyleyen kuantum fiziğinin belirsizlik bağlantısından ortaya çıkar. Bunun ölçüm aletlerimizin kusurlu olmasından dolayı değil, dünyanın işleyiş şeklinin temel bir özelliği olmasından dolayı olduğunu hatırlayınız. Bu eşlenik değişken çiftlerinin en önemlilerinden biri enerji/zamandır. Kuantum belirsizliği elektron gibi bir nesnenin kesin bir enerjiye sahip olmasının imkânsız olduğunu söyler; ne kadar enerji taşıdığı hakkında hep biraz belirsizlik vardır. Bu yeteri kadar anlaşılırdır. Ama kuantum belirsizliği bize aynı zamanda boş uzayın enerjisinin bile kesin bir değere sahip olmasının imkânsız olduğunu söyler ve sıfır kesin bir değerdir.

Bu demektir ki, boş uzayın herhangi bir küçük (veya büyük) hacminde biraz enerji olabilir. Bu enerji, parçacıkların kısa ö mürlü olması şartıyla, kendini parçacık yapısında gösterebilir (burası zamanın denklemin içine girdiği yerdir). Kendini, birbirini sonra yok edip başka bir fotona dönüştürecek bir elektron/ pozitron çiftine dönüştüren bir foton yerine, belirsizlik bağıntısı tarafından belirlenen belirli bir zaman içerisinde parçacıklar birbirini yok etmek ve ortadan kaybolmak şartıyla, bir elektron/ pozitron çifti yoktan ortaya çıkabilir. Hep kuantum belirsizliği tarafından belirlenen zaman içerisinde, diğer parçacık çeşitleri ve enerji yapılan aynı şekilde ortaya çıkıp yok olabilirler.

Kuantum elektrodinamiğinde kullanılan Feynman diyagramı ile elektron/pozitron etkileşmesi.
Kuantum fiziğine göre, boş uzay, yani vakum olarak düşündüğümüz şey aslında bu şekilde oluşmuş kısa ömürlü varlıkların kaynaşmasıdır. Onlar sadece teorik bir tahmin değildirler; elektron gibi gerçek yüklü parçacıklar etrafındaki bu “sanal” parçacık bulutunun varlığı, elektrik ve manyetik güçlerin ölçülen kuvvetini açıklamada önemlidir. Ama ilgili uzunluk ve zaman ölçekleri kesinlikle çok küçüktür. Az önce verilen örnek için, dalgalanma sadece yaklaşık 1021 saniye sürer ve elektron ile pozitron arasındaki ayrım asla 10 10 cm’yi aşmaz. Daha fazla kütlenin katılması (elbette daha fazla enerji demektir) dalgalanmanın var olabileceği daha az zaman anlamına gelir.

Bu, foton, elektron ve pozitron gibi varlıklara uygulandığında oldukça iyidir. Ama 1960’ların sonlarında, genç bir araştırmacı Edward Tryon, NewYork’taki Columbia Üniversitesi’ndeki bir seminerde önerisini birdenbire söylediğinde, ki herkes kadar kendi de şaşırmıştı, bilim dünyası kesinlikle tüm evrenin bir vakum dalgalanması olabileceği ihtimalini düşünmek için hazır değildi. Tryon parçacık fiziğindeki doktora çalışmasını tamamlamamıştı ve İngiltere’den ziyarete gelen Dennis Sciama’mn kozmoloji üzerine verdiği konferansa katılan dinleyiciler arasında kıdem olarak oldukça aşağıda biriydi. Sunumdaki bir ara sırasında, Evren’in bir vakum dalgalanması olabileceği fikri kafasında uyandı ve bunu düşünmeden yüksek sesle söyledi. Ardmdan gelen kahkahayla o kadar utandı ki olayı aklından sildi ve birkaç yıl boyunca üzerine düşünmeyi bile hatırlamadı.

Ama 1970’lerin başlarında bazı yeni gelişmeler, fikri tekrar onun bilinçli bilimsel gündemine oturttu. Tryon kozmolojik incelemesine devam etti ve 1971’de, NewYork’ta Hunter College’da çalışırken, Nature dergisinde Evren’in bizim içinde olduğumuz büyük bir kara deliğe karşılık gelebileceği ihtimalini ele alan bir inceleme makalesi okudu. Bu fikir diğerlerinin arasında, Ontario’daki Waterloo Üniversitesinden R. K. Pathria tarafından ele alındı ve Tryon’m da okuduğu, Nature’da Aralık 1972’de kendisi tarafından yayınlanan bir makalede düzgün bir matematiksel çerçeveye oturtuldu. Ama olayın tekrar hatırlanması Nature okuyan başka bir meslektaşının Sciama’nm seminerindeki çıkışını hatırlattığında oldu.

Tryon, önceki bölümde ele alındığı üzere kütle enerjisi ve kütleçekimsel enerji arasındaki takas yüzünden bir karadeliğin toplam enerjisinin sıfır olduğunu biliyordu ve bu ona hatırlatıldığında, Evren’in bir kuantum dalgalanması olabileceği fikrinin tamamen çalışılmış versiyonunun ona “ani bir parlamayla” geldiğini söyler. Bilinçaltının üç yıldan beri problem üzerinde çalıştığını ve problemin tamamen çözüldüğü ve kahkahaya sebep olmayacak hale geldiğinde bilincini serbest bıraktığını söyler. Fikrinin tamamen çözülmüş versiyonu haklı olarak Aralık 1973’de Nature’da yayımlanmıştır. Hızla bir ilgi uyandırmış; ama özgün fikir hakkmdaki önemli bir sorun yüzünden bu ilgi kısa sürede azalmıştır.

Tryon bir kuantum dalgalanmasının bir protondan daha küçük bir ölçekte, ama görünür Evren kadar kütle enerjisi içermesi gerektiğini önerdi, çünkü aksi takdirde tüm bu kütleenerji, dalgalanmayla ilişkili negatif kütleçekimsel enerji tarafından yok edilirdi. Böyle bir dalgalanmanın sahip olacağı daha fazla enerji, ömrünü daha kısa kılar; ama sahip olacağı daha az enerji daha uzun yaşayabileceği anlamına gelir. Sıfır enerjiye sahip o lacağı için, kuantum kuralları böyle bir evrensel dalgalanmanın sonsuza kadar sürmesine olanak sağlayabilirdi!

Lucretius, “hiçbir şey, yoktan var olamaz.” demişti. Binlerce yıllık çıkarım, Evren’in yoktan var olamayacağıydı. Şimdi, Tryon bu deyişi tersine çevirerek demiştir ki, gerçekte, Evren hiçbir şeydir. Kendi kütleçekiminin negatifliğiyle dengelenmiş Evren’in kütle enerjisiyle “hiçbir şey”dir ve aslında yoktan var edilebilir. Ama büyük güçlük, kuantum belirsizliğinin söylediği kurallara bakmadan, devasa kütleçekimsel çekiminin böyle bir süper yoğun “hiçbir şeyi” tek bir tekilliğe çökertebileceğidir. 1973’de hiç kimse, saniyenin on binde birinde, böyle bir kozmik tohumu kuantum ölçeğinden nükleer yoğunluğa şişirmenin bir yolunu bilmiyordu. Ama 1970’lerin sonunda, her şey değişti.

Benzer Yazılar

About The Author

editor

Leave a Reply