Evrenimiz Bir Köpük Tanesi mi: Hiçliğin İçinden Gelen Kozmos

Evrenimiz Bir Köpük Tanesi mi: Hiçliğin İçinden Gelen Kozmos

Geceleri gökyüzüne baktığımızda gördüğümüz şey, devasa görünse de kozmik ölçekte yalnızca bir mahalle olabilir. Daha kışkırtıcı olasılık şudur: Evrenimiz, çok daha büyük bir yapının içinde oluşmuş küçük bir “kabarcık”; hatta kuantum vakumundaki bir dalgalanmanın kalıcılaşmış sonucu olabilir. Bu fikir ilk duyulduğunda bilimkurguyu andırır. Fakat modern kozmolojideki bazı modeller, özellikle kozmik enflasyon ve kuantum alan kuramı, benzer senaryoları matematiksel olarak ciddi biçimde tartışmaya açar.

Vakum, boş uzay demek değildir

İlk düğüm “hiçlik” kelimesidir. Günlük dilde hiçlik; maddenin, enerjinin, uzayın, zamanın ve hatta olasılığın bulunmadığı mutlak yokluk demektir. Fizikteki vakum ise bunun çok uzağındadır. Kuantum vakumu, parçacıkların bulunmadığı en düşük enerjili durum olarak tanımlanabilir; ama kuantum alanları hâlâ vardır. Bu alanlar sıfır değerinde bile tamamen susmaz. Belirsizlik ilkesi nedeniyle kısa ömürlü dalgalanmalar ortaya çıkabilir. Dolayısıyla fizikçinin vakumu, boş bir oda değil; görünürde sakin, derinde titreşen bir denizdir.

Boşluk Sandığın Şey Seni Yavaşlatıyorsa: Kuantum Sürtünmenin Tuhaf Hikâyesi

Boşluk dediğimiz şeyin gerçekten boş olduğunu sanmak, evrenin en zarif şakalarından birine kanmaktır. Klasik sezgimiz bize şunu söyler: Bir parçacığı uzayın bomboş bir köşesine koy, ittir, sonra da sonsuza kadar süzülmesini izle. Ne hava var, ne toz, ne duvar, ne de trafik. Sürtünme yoksa yavaşlama da yoktur, değil mi? Kuantum alan teorisi burada hafifçe öksürür ve masaya şu cümleyi bırakır: “Vakum bile kıpır kıpırdır.”

Kuantum sürtünme, en kısa hâliyle, vakumda hareket eden bir parçacığın ya da cismin, boşluğun kuantum dalgalanmalarıyla etkileşerek enerji ve momentum kaybetmesi fikridir. Bu, günlük hayattaki sürtünmeye benzemez. Burada lastik asfalta değmez, kaşık çorbaya sürtünmez, meteor atmosfere girmez. Burada parçacık, görünürde hiçbir şeye temas etmeden, vakumun görünmez titreşimleriyle hesaplaşır.

Boşluk Sandığın Şey Neden Evrenin En Kalabalık Yeri Olabilir?

“Hiçbir şey yok” cümlesi, gündelik hayatta oldukça kullanışlıdır: boş bir oda, boş bir bardak, boş bir cüzdan… Fakat fiziğin derin sularına indiğimizde “boşluk” sandığımız şeyin, evrenin en tuhaf sahnesi olduğu ortaya çıkar. Kuantum Alan Teorisi’ne göre uzay, içinde parçacıkların yüzdüğü pasif bir sahne değildir; aksine her noktası alanlarla örülü, titreşen, dalgalanan ve potansiyel enerjiyle kaynayan dinamik bir dokudur.

Klasik fiziğin dünyasında vakum basitçe “maddenin yokluğu” anlamına gelirdi. Bir kutunun içindeki tüm hava moleküllerini çekip alırsanız, geriye boşluk kalır sanırdınız. Kuantum fiziği ise bu fikre hafifçe gülümser ve şöyle der: Kutuyu ne kadar boşaltırsan boşalt, alanları dışarı atamazsın. Elektron alanı, foton alanı, kuark alanları ve diğerleri uzayın her yerindedir. Parçacık dediğimiz şeyler de bu alanların yerel uyarımlarıdır; tıpkı denizdeki dalgaların suyun kendisinden ayrı varlıklar olmaması gibi.

Belirsizlik ve Vakum

Beyaz cüceler ve nötron yıldızları bir kenara, Heisenberg belirsizlik ilkesinin ortaya koyduğu belki de en dikkate değer sonuç, boşluğun modern resmidir. Sonuç, boşluğun boş olmamasıdır!

Heisenberg belirsizlik ilkesi, bir parçacığın aynı anda hem enerjisini hem de var olduğu zaman aralığını ölçmenin imkansız olduğunu söylemek için yeniden düzenlenebilir. Dolayısıyla çok kısa bir zaman aralığında bir boşluk parçasında neler olduğunu değerlendirmeye kalkacak olursak, bu parçanın enerji içeriğine yönelik çok ciddi bir belirsizlik oluşacaktır. Diğer bir ifadeyle, enerji kendiliğinden ortaya çıkabilir!

Kütle bir enerji biçimidir. Bunun anlamı, kütlenin de kendiliğinden ortaya çıkabileceğidir. Ancak ortaya çıktıktan kısa bir süre sonra hemen yok olmak durumundadır. Genellikle herhangi bir şeyin yoktan var olmasını engelleyen doğa kanunları, çok hızlı gerçekleşen olayları görmezden geliyor gibi. Bu açıdan doğa kanunlarının durumu, sabah olmadan yeniden garaja bırakması şartıyla, oğlunun arabayı kaçırmasını görmezden gelen bir babaya benzetilebilir.

Heisenberg’in Belirsizlik İlkesi Ve Kuantum Mekaniksel Yaratılış

200 yıl kadar önce Laplace, Newton kanunlarının ne kadar başarılı olduklarını dikkate alarak, “evrende mevcut maddelerin konumları, momentumları ve onların etkileyen güçler bilinirse, geçmiş hakkında bilgi sahibi olmak ve geleceği kesinlikle bilmek mümkündür”, demiştir.

Bu sözler açıkca Laplace’in Newton’a duyduğu güvenin sonsuz olduğunu göstermektedir. Son yüzyıl içindeki gelişmeleri duysaydı, mezarında kahrolurdu herhalde Laplace. Aslında Newton’a bu kadar güvenmesi kendi hatası idi. Laplace’in bu sözleri onun kadere olan inancını da dile getiriyordu.

Eğer cisimler değişmeyen bazı yasalara uyarak hareket ediyorlar ve o yasalar her zaman geçerliklerini koruyorlarsa, geleceği tahmin etmek mümkün olduğu gibi, geleceğin değişmeyeceğini de kabul etmek zorunluğu vardır diyordu, Laplace.

Başka bir deyişle Laplace’e göre geleceğin akibeti geçmişte saptanmıştır. Bu durumda diyebiliriz ki Big Bang sırasında geleceğin akibeti, tabiri caiz ise, kaderi, saptanmış olmalıdır.
Devamını oku “Heisenberg’in Belirsizlik İlkesi Ve Kuantum Mekaniksel Yaratılış” →