Bu bölümde, 20. yüzyılın
büyük kuramlarından özel ve genel görelilik kuramlarını inceleyeceğiz.
Özel Görelilik 1905'te,Genel Görelilik ise 1916'da yayımlandı.
Einstein, yirminci yüzyılın
en büyüklerindendi. O, sağduyuya dayanan köhne inançlarımıza, insan
aklının en kapsamlı saldırısını yöneltti. Bize,uzaklığın ve zamanın
göreli olduğunu gösterdi. Işığın, paket paket yayıldığını, yani kuantum
denen enerji paketçiklerinin varlığını gösterdi. Bizi düşsel yerlere
bilimsel gezilere çıkardı. Kimi zaman Güneş' e götürdü bizi, kimi zaman
asansörde tehlikeli deneylerin kobayı yaptı . Ama onun büyük öngörüleri
doğrulandı.O, önce deney ve gözlem, sonra kuram diyen eski bilimsel
çalışma yöntemine’ son ve büyük darbeyi indirdi. Önce hesap yaptı,
tahminde bulundu. Deney arkadan geldi. Ve deney, Einstein’i destekledi.
Ne büyük bir onur: O gerçek bir deha idi.
Özel görelilik
iki temel önermeye dayanır:
1. Hareket görelidir.
2. Evrendeki en yüksek ve mutlak hız,
ışığın hızıdır...
Bizler,gündelik yaşamda düşük hızlar
dünyasında yaşarız.Einstein,bizi yüksek hızlar dünyasına götürür. Işık
ışınına bindirir ve gezdirir. O zaman anlarız ki yüksek hızlarda zaman "yavaşlar"ve
de uzunluklar "kısalır".Böylece uzayın ve zamanın mutlak olmadığını
öğreniriz.
Ama öyle bir an geldi ki, artık Einstein dünün insanı
olmaya başladı.
Kuantum etkilerinin belirsizliği, çok küçük
ölçeklerde anlamlıdır; genel görecelik ise çok büyük ölçeklerdeki
uzay-zaman yapısıyla ilgilidir.
Einstein 1905'te, özel görelilik kuramı üzerine
yazdığı yıl, aynı zamanda, fotoelektirik etki denen bir olay hakkında da
yazmıştı. Belli metallere ışık düştüğünde yüklü parçacıklar yayıldığı
gözlenmişti. Çok şaşırtıcı olan şey, eğer ışığın yoğunluğu azaltılırsa
yayılan parçacık sayısının azalması fakat her parçacığın yayılma hızının
aynı kalmasıydı. Einstein, ışığın herkesin varsaydığı gibi sürekli
olarak değişken miktarlarda yayılmayıp belli büyüklüklerde paketler
halinde yayılması durumunda bunun açıklanabileceğini gösterdi. Işığın
yalnızca kuanta denen paketler halinde yayılması fikri bir kaç yıl önce
Alman fizikçi Max Planck tarafından ileri sürülmüştü. Bu biraz,
süpermarketten şekerin tek tek alınamayacağını, yalnızca kilogramlık
paketler halinde alınabileceğini söylemeye benzer. Planck kuanta fikrini
kızarmış bir metal parçasının neden sonsuz miktarda ısı vermediğini
açıklamak üzere kullandı; fakat kuantayı basitçe teorik bir hile olarak,
fiziksel gerçeklikte herhangi bir şeye karşılık gelmeyen bir şey olarak
düşündü.Einstein’in yazısı tek tek kuantları doğrudan
gözlemleyebileceğimizi gösterdi. Yayılan her parçacık metale çarpan bir
ışık kuantumuna karşılık geliyordu. Bu yaygın şekilde kuantum kuramına
çok önemli bir katkı olarak değerlendirilmektedir ve ona 1922 Nobel
ödülü getirmiştir(Einstein genel görecelik kuramıyla bir Nobel ödülü
kazanmış olmalıydı, fakat uzay ve zamanın eğrilmiş olduğu fikri hâlâ
spekülatif ve tartışmalı sayılıyordu; bu yüzden ona, onun yerine
fotoelektrik etki için bir ödül verdiler-o kendi başına ödüle layık
olmayan bir iş olduğundan değil)
Fotoelektrik etkinin tam sonuçları, 1925 yılında
Werner Heisenberg’in onun bir parçacığın konumunu tam olarak ölçme
olanağı sağladığına işaret edişine dek kavranamamıştı. Bir parçacığın ne
olduğunu anlamak için onu ışığa tutmanız gerekir. Fakat Einstein çok
küçük bir miktarda ışık kulanamayacağımızı, en azından bir paket veya
kuantum kullanılması gerektiğini göstermişti. Bu ışık paketi parçacığı
etkiler ve onun herhangi bir yönde bir hızla hareket etmesine yol açar.
Parçacığın konumunu ne kadar duyarlı ölçmek isterseniz, kullanmak
zorunda kalacağınız paketin enerjisi o kadar büyük olur ve böylece o
parçacığı daha fazla etkiler. Ancak siz parçacığın konumunu nasıl
ölçmeye çalışırsanız çalışın, konumundaki belirsizlik ile hıszındaki
belirsizliğin çarpımı her zamana belirli bir minimum miktardan büyük
olur.
Heisenberg’in belirsizlik ilkesi bir sistemin
durumunun tam olarak ölçülemeyeceğini, bu yüzden onun gelecete tam
olarak ne yapacağı konusunda kestirimde bulunulamayacağını göstermiştir.
Tüm yapılabelcek şey, farklı sonuçların olasılıkları hakkında kestirimde
bulunmaktır. Einstein’i o kadar huzursuz eden şey bu şans ya da
rasgelelik unsuru idi. Einstein, fiziksel yasaların, gelecekte ne
olacağına ilişkin belirli, muğlak olmayan bir kestirimde bulunmamasına
inanmayı reddetti. Fakat nasıl ifade edilirse edilsin, kuantum olayı ve
belirsizlik ilkesinin kaçılınılmaz oldukları ve fiziğin her dalında
onlarla karşılaşıldığı konusunda her tür kanıt vardır.
Genel görelilik
ise her şeyden önce bir çekim kuramıdır;ama uzayın eğriliğinden ileri
gelen bir çekim...Uzay,zamanı da içine alan bir dört boyutludur ve yoğun
kütle tarafından bükülmüş,eğrilmiştir...
Öyle görünüyor ki, atomların tek tek bireysel
davranışları katı yasalara boyun eğmiyor. Yığın halindeki maddelerde
gözlenen düzenlilikler, yalnızca istatistikseldir. Einstein işte bu
görüşü hiçbir zaman kabul etmedi. Henüz açığa çıkarılmamış da olsa
atomların bireysel davranışlarını belirleyen yasaların varlığına
inanmaya devam etti.
Kuantum kuramı, görelilik kuramına göre daha devrimci
görüşler içerir. B. Russell' den
dinleyelim:
"Onun fiziksel dünya hakkındaki kavramlarımızı
kökünden değiştiren etkisinin henüz tamamlanmadığını düşünüyorum. Onun
yaratıcı etkisi çok tuhaftır. Bize, atom ve hidrojen bombalarında
sergilenen uğursuz güç dahil, maddeyi yönetmek için yeni güçler verdiği
halde, bildiğimizi düşündüğümüz birçok şeyi bilmediğimizi gösterdi.
Kuantum kuramından önce hiçkimse verili bir anda bir parçacığın herhangi
bir belirli yerde ve herhangi bir belirli hızla hareket ettiğinden şüphe
etmedi. Bu, artık sorun değildir. Bir parçacığın konumunu daha tam
olarak belirlediğinizde, hızı daha az doğru olacak; hızını daha tam
olarak belirlediğinizde ise kdonumu daha az doğru olacaktır. Ve
parçacığın kendisi oldukça belirsiz bir şey olur, eskiden olduğu gibi
sevimli bilardo topu değildir. Onu yakaladığınızı düşündüğünüzde,
parçacık değil bir dalga olduğunu gösteren inandırıcı kanıtlar çıkarır.
Gerçekte bilebileceğimiz tek şey, bazı denklemlerdir; ve bunların da
yorumu karışıktır. Klasik fiziğe daha yakın kalarak mücadele eden
Einstein için bu bakış açısı tatsızdı. Buna rağmen o, bu yüzyıl
sırasında bilimde devrim yapan, yaratıcı kanallar açan ilk kişi oldu.
Başladığım gibi bitireceğim: Einstein, büyük bir adamdı, belki çağımızın
en büyüğü."
(İzafiyet Teorisi Nedir? s:27)
Einstein’in genel göreliliği, klasik teori olarak
isimlendirilen bir şeydir; yani belirsizlik ilkesini kapsamaz. Bu
nedenle genel göreceliği, belirsizlik ilkesiyle bileştiren yeni bir
kuram bulunması gerekir. Çoğu durumda, bu yeni kuramla klasik genel
görecelik arasındaki fark çok küçük olacaktır. bunun nedeni, daha önce
belirtildiği gibi, kuantum etkilerinin kestirimde bulunduğu
belirsizliğin yalnızca çok küçük ölçeklerde olması, genel göreceiğin ise
çok büyük ölçeklerde uzay-zalmaın yapısıyla ilgilenmesidir. Ancak
Penrose ve benim kanıtladğımız tekillik teoremleri uzay zamanın çok
küçük ölçeklerde son derece eğrilmiş olacağını gösteriyor. O zaman
belirsizlik ilkesinin etkileri çok önemli olacaktır ve bazı dikkate
değer sonuçlara işaret eder görünmektedir.
Einstein’in kuantum mekaniği ve belisizlik ilkesi ile
problemlerinin bir kısmı, onun, bir sistemin belirli bir geçmişi olduğu
şeklinde sağduyuya dayanan düşünceyi kullanmasından ileri gelmektedir.
Bir parçacık ya bir yerdedir ya da başka bir yerde. Yarısı bir yerde,
yarısı diğer yerde olamaz. Benzer şekilde astronotların Ay’a ayak
basması gibi bir olay ya olmuştur ya olmamıştır. Yarı olmuş olamaz. Bu
insanın biraz ölü veya biraz hamile olmaması gibidir. Ya öylesiniz ya da
değilsiniz. Fakat eğer bir sistemin belirli t ek bir geçmişi varsa
belirsizlik ilkesi parçacıkların bir defada iki yerde olması veya
astronotların yalnızca yarı Ay’da olmaları gibi her türlü paradoksa yol
açar.
(S. Hawking, KDV Bebek Evrenler S: 81-82)
Bilim
Adamları da Bilime İtiraz Etmediler mi?
Bilim adamlarının da aslında sıradan insanların
yaptığı hatalara düştüğünün tarihsel kanıtları vardır:
Newton
girişim halkaları deneyini gerçekleştirdi; çeşitli renklerin dalga boyu
oranlarını doğru olarak hesapladı; ama ışığın dalga kuramını eleştirdi.
Faraday,
kısmen de olsa kendi deneylerinden esinlenen Maxwell denklemlerini fazla
müatematiksel bulmuştu. Maxwell ise türettiği denklemlerden çıkan
dalgaları illa da mekanık bir modelle açıklamaya çalışmıştı.
Mucitlerin itirazları, Kutantum mekaniği için de
olmuştur: Kuantum Mekaniğine temel katkılar yapmış çok sayıda önemli
bilim adamının sonradan teoriye çeşitli şekillerde cephe almaları
özellikle dikkat çekicidir.Einstein ve Schrödinger,bunun en ünlü iki
örneğidir.
Enerjinin kuantumlu olduğu fikrini 1900 senesinde ilk
ortaya atan ve kendi adını taşıyan sabiti ölçerek fiziğe sokan
Max
Planck ,
Einstein’in bu fikri bir adım daha ileri götürerek fotonları ortaya
atmasını 1913 senesinde bile kabul edememişti. Teorinin sonraki
gelişmeleriyle de fazla ilgisi olmadı.
Atomda bir çekirdek bulunduğunu keşfeden,radyoaktif
maddelerden yayılan alfa,beta,gamma ışınlarının özelliklerini inceleyen
Rutherford
1930'ların başında çekirdek
enerjisinin (nükleer enerjinin) kullanılır hale getirilmesinin hayal
olduğunu söylemişti.1936 yılında şöyle diyordu: "...Atom çekirdeklerinde
deney yapmak boşunadır.Kim,atom çekirdeği enerjisinden yararlanmaktan
söz ederse saçmalıyor demektir" Bu düşüncede hepimiz (Bohr,Rutherford ve
Heisenberg) birleştik ve içimizden hiçbiri o zamanlar birkaç yıl sonra
Otto Hahn tarafından uranyumun parçalanmasıyla durumunun kökten
değişeceğini görememişti(W.Heisenberg,Parça ve Bütün,s:184)
Einstein’in kunatum kuramının şekil almasına son
derece önemli katkıları oldu: Foton kavramını ortaya attı.
Louis de Broglie’nin
parçacık-dalga ikiliği fikrini destekledi, kuantum kuramı ile katıların
özgül ısılarını hesapladı, Bose-Einstein özdeş parçacıklar istatistiğini
geliştirdi, kuantum geçişlerine dayanan ve lazerlerin temel ilkelerini
ortaya koyan bir makale yazdı ve hatta Max Born’a göre kunatum kuramının
olasılıklar cinsinden yorumunu bile ilk öneren kişi oldu. Buna karşın
1928'den itibaren kuramın aldığı son biçimi eleştirmeye başladı.
Eleştirisi ilkönce kuramda bir iç tutarsızlık bulmaya yönelikti; bu
yöndeki eleştirilerini özellikle Niels Bohr doyurucu şekildeyanıtladı.
Bundan sonra kuantum kuramının deneysel yönden başarısızlığı bulunmasa
da veya bir iç tutarsızlığı olmasa da eksik bir kuram olduğunu ve
“nesnel gerçeklik” felsefi görüşüne uyan başka bir kuram içinde yer
alacağını iddia etti. Böyle yeni bir kuram bulma çabaları sonuç vermese
de eleştirileri, özellikle de ünlü
Einstein,
Podolsky
ve
Rosen (EPR)
makalesi, kuantum kuramının şaşırtıcı yanlarını açıkça sergilemek
bakımından çok yararlı oldu.
1924 yılında Louis de Broglie, enerjisi ve momentumu
belli olan elektron gibi paraçacıklara bir frekans ve dalga boyuna sahip
dalgalar bağladı.
Davisson ve
Germer’in
deneyleri bu dalgaların girişim yapacak kadar gerçek olduğunu
gösterdi.Bu dalgalar, kuantum kuramının Kopenhag yorumunda da yer aldığı
halde, de Broglie farklı, “pilot dalga” dediği bir yorum ileri sürdü.
Bunun ilk şekli Wolfgang Pauli ve başkaları tarafından şiddetle
eleştirildi; ama David Bohm 1950'lerde pilot dalga kavramını içeren, ama
aynı zamanda yerel olmayan etkileşmeler içeren bir kuram geliştirebildi.
Bu kuram şu anda fizikçilerin büyük çoğunluğunca kabul görmüş değil.
(Cihan Saçlıoğlu, Bilim ve Teknik 325. sayı)
Albert
Einstein ve Bilimsel Safdillik
TIME dergisinin yüzyılın adamı olarak
Einstein’seçmesine çok sevindiğini belirten A.M.C.Şengör,CBT’te
şöyle yazdı:"Bilimin, yeniliğin meleği Albert Einstein, ömrü boyu insan
düşüncesine pranga vurmaya kalkan herşeyle savaştı. İnsanı kainatın
sırlarına götüren o zorlu yolda en büyük adımlardan birini atan bu
sevimli ve iyi insan hiç kuşkusuz 20.yy’ın adamı olmaya layıktır. Onun
aziz anısı o talihsiz yüzyılın acılarını örtecek,1900'lü yıllardaki
insan aklının zaferini gelecek nesillere taşıyacaktır.
Gelgelelim bu zeka abidesi çok da saf bir ardamdı.
Biyografisini yazan Ronald Clark
(1971),bilim adına, insanlık adına dendi mi kendisine herşeyi yaptırmak
mümkündü diyor. Birisi yaptıklarının bilim için, insanlık için olduğunu
söyledi mi, Einstein dönüp bakmaz bile, derhal yardıma koşardı. Fizikte
acımasız eleştirmen olan Einstein, bu durumlarda söylenenleri eleştiri
süzgecinden sanki başka türlü geçiriyordu. Bir örnek 1958 yılında
Charles H. Hapgood, Dünya’nın Kayan Kabuğu adlı bir kitap yayımladı.
Kitap kutuplardaki buz birikimin dönen dünyanın merkezkaç kuvveti
nedeniyle kutupları ekvatora taşıyacağı,böylece tüm kabuğun 90 derecelik
bir kaymaya uğrayacağı tezini savunuyordu. Bu zamanın tüm iyi
temellendirilmiş bilgileriyle çelişene,jeofiziğin bir yığın gözlemini
açıklayamayan,jeolojiyle hiç mi hiç bağdaşmayan,yerbilimci olmayan bir
amatör tarafından uydurulmuş tam zıra bir teoriydi.Ancak Einstein
ölümünden hemen önce bu kitaba uzun bir önsöz yazarak “Kanımca bu
şaşırtıcı,hatta cazip teori dünyanın gelişmesiyle ilgili herkesin ciddi
ilgisini çekmelidir.” demişti! Bu Hapgood’un ne tür bir “araştırıcı”
olduğunu anlamak için 1966 yılında ilk baskısı yahpılan Eski Deniz
Krallarının Haritaları adlı eserinde(2. baskı, 1979) Piri Reis’in
haritasının aslında Antartika’da buzullardan önce varolmuş büyük bir
uygarlığın hazırladığı bir haritanın kopyası olduğunu(!) ileri sürdüğünü
hatırlamak, sanırım yeter. Bu uygarlık yer kabuğu son 90 derecelik
kaymasın yapınca buzlar altında kalmıştı! Bu zırva kitabın 3. baskısı
1990'larda (tarihsiz olarak) “bilimsel bir eser” reklamıyla ve tabii,
okuyuculara, Einstein’in yazarın bir başka kitabına methiye dolu bir
önsöz yazdığı hatırlatılarak yapıldı.
Bu safdilliğin nedeni nedir? Einstein çapında bir
adam bu kadar kolay kandırılabilir mi? Bunun cevabı-ilk bakışta garip
görünse de- evettir. Hem de kanımca çok doğal bir evet. Einstein çok zor
bir konuda geliştirdiği sezgisi ile hiç kimsenin aklına gelemeyecek bir
yeniliği yakalamış bir insan olarak,sezgilerine çok güvenen bir adamdı.
Jeofizikçi Walter Elsäser kendisini ilk kez Princeton’daki ofisinde yer
mantosunda konveksiyon fikrini anlattığı zaman Einstein’in yüzündeki
ifadeden anlattıklarına inanmadığını anlamıştı: “İnanmadın değil mi”
diye sordu. Einstein’in cevabı kısa ve karakteristikti: “Fazla
karmaşık!” Einstein her şeyin kendi bildiği (ve yarattığı) fizik gibi
basit bir yapısı olması gerektiğini düşünüyordu. Sezgisi buydu. Bu
sezgiyi jeolojiye uygulayınca Hapgood’un zırvalıklarına yazdığı methiye
ve Elsasser’e verdiği cevap çıkıyordu ortaya. Einstein bunların
gerektirdiği temel bilgiyi öğrenip,onun üzerinde düşünmek gereğini
görmüyordu-zaten buna vakti de yoktu. Sosyal alanda da insanlık, eşitlik
ve barış adına kendi politik ideallerine zıt gruplara bunaların
esaslarını öğrenmeden sırf adlarına bakarak destek verdiği-sonra pişman
olduğu-görülüyordu.
Eleştirel akıl, Einstein için bile kullanması zor bir
silahtır. Bir görkemli başarının sahibi, dolaysıyla her işte otomatikman
başarılı olacak diye bir kural yoktur. her iş, her fikir kendi ayakları
üzerinde değerlindrilmeli, kendi ilgili oldiuğu gözlemlerle
sınanmalıdır. Büyük adamlara saygı duymak onların her dediğine inanmak
demek olmamalıdır”
(A.M.C.Şengör, CBT- Zümrüt’ten Akisler, 22 Ocak 2000,
Sayı: 670)
Evren deyince...
Evren, tüm uzay demek. Yeryüzü ve gökyüzününün tümü.
En büyük küme. Evrenin 15 milyar yaşında olduğu düşünülüyor. Bir büyük
patlamayla (Big Bang) doğduğu görüşü var.
Galaksi deyince...
Yıldızlar kümesi. Yani Güneş gibi milyarlarca
yıldızın oluşturduğu küme. Bizim, yani Güneş sistemimizin içinde
bulunduğu galaksinin adı Samanyolu. Evrenin milyarlarca galaksiden
oluştuğu sanılıyor.Çünkü bilimciler, bize milyonlarca "ışık yılı"
uzaklıktan ışık gönderen galaksiler olduğunu bildiriyor. Yıldızlar,
sıcak hidrojen toplarıdır. Yaşamak ve parlamak için bu hidrojen
çekirdeklerini helyuma dönüştürürler. Bizim galaksimiz bir spinal
şeklinde. Evrenimizde yirmi kadar galaksi olduğu düşünülüyor.
Işık yılı...
Işık, saniyede 300 bin kilometre yol alır. Işık yılı
olarak belirtilen uzaklık ise adının da çağrıştırdığı gibi ışığın bir
yılda katettiği yoldur. Bunu iyi düşünmenizi öneriyorum.Bizler
teleskopla bir galaksiyi gözlediğimizde gördüğümüz, galaksinin bize
milyonlarca yıl önce gönderdiği ışıktır. Bir ışık, bize ulaşana dek o
ışık görünmez. Bunun için gördük dediğimiz ışık, aslında galaksiden
yıllarca önce yolculuğa çıkmış ışıktır.Uzayda ne kadar uzağı görüyorsak
o kadar eskiyi görüyoruz. Çünkü ışıkla görmekteyiz. Bundan 170 bin yıl
önce patlamış bir yıldızın ışınları Dünya' mıza ancak 1987 yılında
ulaşabilmiştir. Bilginiz olsun!
Yıldızlar...
Öptü beni: " Bunlar, kainat gibi gerçek dudaklardır"
dedi.
"Bu ıtır senin icadın değil, saçlarımdan uçan
bahardır" dedi.
"İster gökyüzünde seyret, ister gözlerimde:
Körler onları görmese de yıldızlar vardır" dedi.
( Nazım Hikmet, Rubailer, 1966)
Bulutsuz bir gecede başımızı gökyüzüne çevirdiğimizde
gümüşten çivilerin gökyüzüne çakılmış gibi göründüğü Samanyolu
yıldızlarını görürüz. Gördüklerimizin sayısı 3 bin kadardır.Yılıldızların
her biri birer Güneş' tir. Güneşimiz nasıl gezegenlerle sarılıysa, her
yıldız da gezegenleri olan bir kümedir. Güneş dışındaki yıldızların
gezegenleri bize çok uzak. bunun için onlar görülmez. Güneş' ten sonra
bize en yakın yıldızdan çıkan ışık bize ancak 4 yılda ulaşır.
En yaşlı yıldızlar 15 milyar yaşında. En küçük
yıldızlar nötron yıldızları diye anılır. En büyükleri ise kırmızı
devlerdir (Güneş' ten 1000 kez büyük). En sıcak yıldızlar mavi devler
diye anılır. Bunların yüzey sıcaklıkları 30 bin derece dolayındadır
(Güneş' in yüzey sıcaklığının 5 katı). Yıldızlar mezarlığında üç sıra
kabir (mezar) yer alır: beyaz cüceler, nötron yıldızları ve karadelikler.
Güneş...
Güneş, ortalama bir yıldızdır. Bizim yıldızımız; yani
dünyamıza en yakın yıldız. Yaklaşık 150 milyon kilometrelik alan
içindeki tek temel yıldız.O, yeryüzündeki yaşamın kaynağı olan ısıyı ve
ışığı verdiği için "bizimdir". Yapısında en bol olanatomlar, hidrojen ve
helyum atomlarıdır.
Güneş,4.6 milyar yaşındaki ortalama bir yıldız. Yani
yarı ömrünü tamamlamış gibi. Önümüzdeki 5 milyar içinde hidrojenini
(yani yakıtını) tüketecek ve bugünkünden 100 kat büyüyerek kırmızı dev
olacak. Birkaç milyon yıl sonra da küçülecek ve beyaz cüceye dönüşecek.
Bir kuyruklu yıldız, kendi etrafında dönen devasa bir
bir buz tozdan oluşan bir topa benzer.Kirli bir kartopu gibi. Su buharı
ve birtakım donmuş maddeler Güneş' e yaklaşmalarıyla buharlaşır.
Buharlaşan gazlarla birlikte kartopu içindeki tozlar da ortaya çıkar ve
çekirdeğin etrafında bir gaz ve toz bulutu oluştururlar.Kuyruklu
yıldızlar eski çağlardar beri insanların ilgisini çekmiş. Çinlilerin
İ.Ö. 240 yılındaki kayıtlarında Halley Kuyrukluyıldızı' yla ilgili bazı
bilgiler yer alıyor.( Bilim ve Teknik , 344. sayı7 Güneş' in ısısı,
hergün Halley kuyruklu yıldızından 7 milyon ton kadar toz halinde buz
kopartır, bu buz parçalmarı buharlaşır, kuyruklu yılrdızını parlak, göz
alıcı 'kuyruğunu oluşturur. Bir kuyruklu yıldızın kuyruğu birkaç yüz
milyon kilometre uzunluğunda olabilir.(Son cümleler Junior Larousse, 1.cilti)
Gezegenler...Güneş ' in Uyduları
Gezegenler kendi ışıklarıyla parıldamaz; Güneş' in
ışınarını yansıtarak parıldar.
Dünya, bir gezegen. Güneş çevresende dolanan 9
gezegenden biri. Her yıldızın gezegenleri var. Gezegenler, başlıca
kayalardan, metallerden ve gazlardan oluşmuş yuvarlak küreler. Güneş
Sistemi' nin gezegenleri Şunlar : merkür, Venüs, dünya, mars, Jüpiter,
satürn, Uranüs, Neptün ve Pluton. Bunlardan Merkür, Venüs ve Mars,
Güneş' e yakın, Dünya' ya benzeyen boyutlarına göre yoğunlukları yüksek
gezegenlerdir. Kendi çevrelerinde dönüşleri oldukça yavaş, uydularının
sayısı azdır. Daha uzakta olan Satürn, İUranüs ve Neptün. Jüpiter' e
benzeyen gezgenlerdir. Boyutlarıdaha geniş, yoğunlukları daha az,
atmosferleri daha zengindir. Kendi çevrelerinde daha hızılı dönerler ve
daha çok uyduları vardır. Plüton, Güneş' e en uzakta dolanan gezegendir.
O, Neptün' ün çekiminden kurtulmuş bir uydu da olabilir.
Mars ve Jüpiter arasında bir çok gök taşı dolaşır.
Bunlar, belki patlamış bir gezegenin kalıntıları olabıleceği gibi hiçbir
zaman oluşamamış bir gezengenin kalıntıları da olabilir.( Junior
Larousse s:19-23)
Dünya... Güneş' in canlı yaşayan tek gezegeni. Başka
yerlerde canlı var mı sorusu sizi hiç rahatsız etmesin. Çünkü
olabilir!... Ama olmayabilir!..
Dünya, tipik bir gezegen, evrendeki evimiz.. Dünya,
geometrik olarak tam bir küre değil. Kutuplar basık, ekvator bölgesi
şişkin. Dünya yüzeyinin yüzde 70' i suyla kaplı. Dünya, yüzeyinde sıvı
su bulunan tek gezegen. Atmosferinde yaşam için gerekli oksijen gazı
bulunuyor. Atmosfer, hacimce % 77 azot , % 21 oksijen; az miktarda
argon, karbon dioksit ve su buharı içeriyor. Dünya’nın ilk oluşumu
sırasında büyük olasılıkla atmosferde daha çok karbon dioksit vardı; ama
o zamandan bu yana mevcut karbon dioksit, okyanuslara karıştı ve
bitkilerce tüketildiğinden dolayı azaldı.
, Ay: Dünyanın Uydusu
Ay, belki de Dünya' ya bir cismin çarpması sonucunda
oluşmuş bir parça. Ay yüzeyindeki kayaların çoğu 3 - 4.6 milyar yaşında.
Ay' ın evreleri doğup büyüyen ve ölenlerin simgesi olmuştur. Dünya' ya
yakınlığı ve değişken yüzü, türlü inanışlara ve yolculuk hayallerine
temel oldu. Jules Verne, "Dünya' da Ay'a Seyahat" adlı kitabını 1865
yılında yayınladı. Jules Verne, bir büyük topun fırlattığı füzenin dört
gün sonra Ay' a ulaşması gerektiğini yazar. Ama füze, önceden tahmin
edilemeyen bir göktaşına çarpar ve yolculuk yarım kalır. Uzay
yolculuğunun tarihi, Rus uzay gemisi Luna 2' nin 1959' da Ay ziyareti
ile başlıyor. Ay, insanoğlunun ziyaret ettiği ilk gök cismi. İlki 20
Temmuz 1969 tarihinde insanoğlu Ayak bastı!
Sonuncusu ise 1972 tarihinde gerçekleştirildi.
Ay, Dünya' nın gölgesi altında kalınca Ay Tutulması
denen olay gözlenir. Bu sırada Ay görülmez. Eskiden insanlar, bir
ejderhanın Ay' ı yuttuğunu düşünürlerdi.Bazen Ay, Dünya ile Güneş
arasına girer. Böylece de Güneş Tutulması olur.(Junior Larousse 1. cilt)
Galileo uzay aracı, Jüpiteri' in en büyük uydusuna(
Ganymed) 840 km yaklaştı. Oradan çok net resimler gönderdi. Dana önce
Voyager uzay araçları bu uyduya ancak 100 bin km yaklaşabilmişti.
Galileo' nun gönderdiği fotoğraflara göre uydu buzla kaplı. Tektonik
süreçler sonucu yüzeyde buz dağları oluşmuş.(Cumhuriyet Bilim Teknik
sayı 491, 17 Ağustos 1996)
Uzay yarışında ilkin Sovyetler, Amerikalıları
geçmişti: 14 Ekim 1957' de Sovyetler Sputnik' i uzaya fırlattılar.
Amerikalılar da 31 Ocak 1958' de Explorer-1 i uzaya fırlatmışlarıdı.Yalnızca
14 kilogram kütleli bu uydu, yeryüzünü saran radyasyon kuşaklarını
keşfetmişti. Uydular çıplak gözle görülemeyen ve yıldızlardan gelen
gama, morötesi, kızılaltı ve kızılötesi gibi ışınları gözlemler.
İlk teleskopu 1671 yılında Newton yapmıştı.
Uzay teleskopu Hubble, Dünya' dan 593 kilometre
ötelerde uzayı bizim için gözetliyor.
Diğer Güneş Sistemleri:
21 Ekim 1995 tarihinde Dünya' dan 40 ışık yılı
uzaklıktaki bir yıldızın gezegeni gözlendi. Bu gezegenin kütlesi
Jüpiter' in kütlesinin yarısı kadardı. Bize en yakın olan yıldızın en
önemli özelliği ise Güneş' e çok benziyor olması.
Güneş Sistemiyle Ne Zaman Tanıştık?
1600 yılının öncesinde Evren' in 8 cisim içerdiği
sanılıyordu: Güneş, Dünya, Ay, Merkür, Venüs, Mars, Jüpiter, Satürn.
Avrupa' da Batlamyus' un geliştirdiği Dünya merkezli evren modeli
yaygındı. Galileo, 1610 ylında kendi yaptığı teleskopu gökyüzüne
yöneltti. Bu gelişme sayesinde 17. yüzyılın sonlarında 9 yeni gökcismi
daha bulundu. Bunlar arasında Europa, Io, Titan, Tetis de vardı.
18. yüzyılda yalnızca 5 gök cismi daha saptandı ve
böylece bilinenlerin sayısı 22' ye çıktı. Bunlardan Venüs ve Titania
1787' de, Mimas 1789' da bulundu.
19. yüzyılda Güneş Sistemindeki gözlenen cisimilerin
sayısı hızla artmaya başlandı. Bunda en önemli rolü asteroit lenrin
bulunuşu rol oynadı. Bu yüzyılda 9 büyük cisim bulunmuştur. 1846 yılında
bulunan Neptün ve 1851' de buuna Ariel bunlar arasındadır.
20. yüzyılda ise 40 yeni "büyük" gök cismi bulundu.
Ayrıca binlerce kuyruklu yıldız ve asteroit saptandı. 1930' da Pluton,
1979' da Metis, 1980' de Atlas, 1986' da Juliet, 1990' da Ian bulundu.
( Bilim ve Teknik 337. sayı, Aralık 1995)
Hareket kavramıyla birlikte tartışılan çok önemli bir
şey de vakumun varlığı ya da yokluğuydu. Vakum, kabaca maddenin
bulunmadığı boşluk demekti. Bu bağlamda Ela ' cılar "Vakum olmadan
hareket olmaz. Vakum yoktur; o halde harekt de yoktur" derken Leucippus
" Vakum olmadan hareket olmaz. Vakum vardır; o halde hareket de vardır."
diyordu. (Z.Tez, Kimya Tarihi, s:39)
Geog Cantor' un kümeler teorisi: Madde ve İnsan s:174
ve sonrası
GÜNEŞ ve AY TUTULMALARI
Giriş: GDBY s: 37
Eski çağların tarıma dayalı uygarlıklarında takvimin
geliştirilmesi ve gökyüzüne duyulan ilgi elbette boşuna değildi. Her yıl
aynı dönemde taşan ve çevresindeki ekili arazileri yerle bir eden Nil,
Mısırlılılara önümüzdeki yıl aynı zamanda yine geleceğim der gibiydi.
Toprak belli zamanlarda sürülme istiyor, ürünler belli zamanlarda
toplanma bekliyordu. Bu toplumlarda doğal olarak toplumu ya da ülkeyi
yönetenler rahip-kral karışımı bir tipti. Eski Çin belgelerinde böylesi
örnekler çoktur. Bu belgelerden öğrendiğimize göre İmparator, her sabah
saat dörtte yataktan kalkmak zorundaymış. Neden mi ? Güneş' in doğmasını
sağlamak için. Hele bir düşünün zavallı İmparatorun durumunu! Bir gün
kazara uyuya kalsa Güneş doğmayacak Çin'e...Çinliler Güneş ve Ay
tutulmaları ile de yakından ilgileniyorlardı.(MÇÖF s:67 ..)
Çinliler, Güneş tutulmasını bir canavarın Güneş' i
yutma çabası olarak düşünürmüş. Dolaysıyla canavarı korkutmak için
dinsel törenler düzenlenirmiş. İmparator sarayda sırf bu işi için Hsi ve
Ho adında iki astronom (gökbilimci) görevlendirmiş. Eski Çin belgeleri
kitabı Shu King' e göre, Hsi ile Ho, çok fazla pirinç rakısı içmişler ve
bir Güneş tutulmasını önceden haber veremedikleri için idam
edilmişlerdi.
( GDBY s:40)
Herkes kara delikleri duymuştur. Haşmetli bir yılıdız
ölünce uzayla zamanın birleştiği ölü bir ana hoş geldiniz.
.
EİNSTEİN: "Karadeliğin Gönülsüz Babası"
Jeremy Bernstein' in yazısından (çoğu aynen.)..
Einstein' in kütle çekim denklemleri karadelik
anlayışının temelini oluşturur; ancak ilginç olan Einstein' in bu
denklemleri, karadeliklerin varolamayacağını kanıtlamak için
kullanmasıdır.
Einstein 1939' da "Annals of mathematics" adlı
dergide Çok Sayıda kütleden Oluşan Küresel Simetrik Durağan Bir Sistem
Üzerine adlı bir makale yayınladı. Einstein bu makalesinde
karadeliklerin, yani çok yoğun olduğu için içinden ışığın bile kaçmasını
öneleyen göksel cisimlerin bulunamayacağını belirtiyordu. Bunun için de
kendisinin 1916' da yayınladığı genel görecelilik ve kütleçekim kuramını
kullandı. İlginç olan şu: Bu kuram, karadeliklerin yalnızca olası değil,
aynı zamanda birçok gökcismi için kaçınılmaz olduğunu göstermek için
kullanılan kuramdır. Einstein' in karadelikleri reddinden birkaç ay
sonra, ona atıfta bulunmadan J. Robert Oppenheimer ve öğrencisi Snyder
Sürekli Kütleçekimsel Büzülme adlı bir makale yayınladılar. Bu çalışma,
Einstein' in görelilik kuramını modern fizikte ilk kez karadeliklerin
nasıl oluştuğunu göstermek için kullanıyordu. Eğer basınç, çöküşe
dayanacak kadar güçlü değilse, yıldızın yarıçapının yavaş yavaş
küçülmesi beklenir. 1939' da Oppenheimer ve Snyder' in yaptıkları
kuramsal hesapların söylediği de işte buydu.Einstein denklemlerinin
çözümlerinin bir karadeliği belirten ilk açık örneği bu çalışmaydı.
Burada örnek çöken bir toz bulutuyla ilgili olarak verilmişti. İçeride
bir tekllik bulunmakla birlikte bu, olay ufku ile çevrili olduğu için
dışarıdan görülemez. Bu ufuk, kendi içerisindeki olayların, dışarıdaki
sonsuza sinyal gönderemediği bir yüzeydir.
(Son cümleler R. Penrose s:37-36, Uzay ve Zamanın
Doğası)
Einstein, kuantum istatistiğini yaratırken, o
zamanlar pek tanınmayan Hintli fizikçiSatyendra Nath Bose’ den Haziran
1924' te aldığı bir mektuptan etkilendi. Bose' nin mektubuyla birlikte,
bir İngiliz bilim dergisinin reddettiği bir makale metni de geldi.
Einstein, makaleyi okuduktan sonra, Almanca'ya çevirdi veprestijli bir
fizik dergisine postaladı. Einstein neden makalenin önemli olduğunu
düşündü?20 yıl boyunca elektromanyetik ışımanın doğasıyla uğraşıyordu,
özellikle çeperiyle aynı sıcaklıktaki bir kabın içine sıkıştırılmış
ışımayla.Yüzyılın başında Alman fizikçi Max Planck, bu "siyah cisim"
ışımasının farklı dalga boylarının ya da renklerinin genlikle nasıl
değiştiğini tanımlayan matematiksel bağıntıyı bulmuştu. Işıma
sektrumunun (tayfının) biçiminin, kabın çeperlerinin yapıldığı maddeden
bağımsız olduğu anlaşıldı. Işımanın sadece sıcaklığa bağlı( siyah cisim
ışımasının bir örneği bütün evrenin kabın yerine geçtiği bir durumda
büyük patlamadan arta kalan fotonlardır. Bu fotonların sıcaklığı 2.
7260002 Kellvin olarak ölçülmüştür).
Bose, az çok raslantıyla siyah cisim ışımasının
istatistiksel mekaniğini hesap etmiş oluyordu. Yani Bose, Planck
yasasını, matemaktiksel olarak kuantum mekaniğinden çıkarmıştı. İşte bu
çıkarım Einstein' in ilgisini çekişti. Ancak o, Einstein olarak olayı
bir adım ileri götürdü. Bose' nin fotonlar için kullandığı yönteme
benzer bir yolla, ağır moleküllerin gazının istatistiksel mekaniğini
incelemede kullandı. Planck yasasının benzerini bu durum için türetti.
Böylece ilginç bir şey buldu: parçacık gazı, Bose-Einstein istatistiğine
uygun olarak soğutulursa, belli bir kritik sıcaklıkta bütün moleküller,
aniden kendilerini dejenere ya da tekil duruma toplarlar. Bu durum Bose-
Einstein yoğunlaşması diye anılır( Bose' un bununla bir ilgisi olmasa
da).
İlginç bir örnek helyum gazıdır. Helyum gazı, 2.18
Kelvinde acaip özellikler gösteren süper akışkan (sürtünmesiz
akışkanlık) sıvıya dönüşür. 1995 yılında Amerikalı araştırmacılar, başka
atom çeşitlerini 1 kelvin derecenin birkaç milyarda birine kadar
soğutmayı başardılar. Buna karşın her gaz, bu yoğunlaşmayı göstermiyor.
1925' te Einstein, yoğunlaşma üstüne makalelerini yayımladıktan hemen
sonra, Avusturyalı fizikçi Wolfgang Pauli, proton, nötron, elektron gibi
ikinci parçacık sınıfının aynı nitelikleri taşımadıklarını gösterdi. Bu
sınıftan özdeş iki parçacığın, örneğin iki elektronun aynı kuantum
durumunda bulunamayacağını keşfetti. 1926' da Enrico Fermi ve P.A.M.
Dirac, Bose- Einstein istatistiğinin benzerini yaratarak parçacıkların
kuantum istatistiğini buldular. Pauli ilkesine göre bu parçacıklar düşük
sıcaklıkta en çok yoğunlaşmalıydılar. Eğer elektron gazını sıkıştırıp
düşük sıcaklığa kadar soğutursanız ve hacmini küçültürseniz, elektronlar
birbirlerinin yerlerini istila etmeye başlar. Ancak Pauli' nin ilkesi
bunu yasaklamıştır, dolaysıyla ışık hızına yaklaşan hızlarla
birbirlerinden uzaklaşırlar. Elektronlar ve diğer Pauli parçacıkları
için bu kaçan parçacıklar tarafından yaratılan basınç- dejenereyik
basıncı- gaz, mutlak sıfıra kadar soğutulsa da devam eder. Bunun
elektronların birbirlerini elektriksel olarak itmeleriyle bir ilgisi
yoktur. Çünkü hiçbir yükü olmayan nötronlar için de aynı şey geçerlidir.
Bu, saf kuantum fiziğidir.
Peki kuantum istatistiğinin yıldızlarla ilgisi ne?
Yüzyılın başında gökbilimciler, küçük ve belirsiz olan tuhaf bir yıldız
sınıfı tanımlamaya başladı: Beyaz Cüceler. Bunlar Güneş' le aynı kütleye
sahipti; ışığının 360 da birini yayan en parlak yıldız olan Sirius' a
eşlik eden yıldızlardı. Beyaz cüceler muazzam derecede yoğun olmalıydı.
Sirius' un eşi sudan 61 bin kat daha yoğundu. neydi bu garip gök
cisimleri? İşte burada Sir Arthur Eddington devreye giriyor. Sir
Eddington, kimileri için yanlış sebeplerle kahramandı. 1944' te ölen
Eddington, evren hakkındaki önemli her şeyin insanın kafasında neler
döndüğü araştırılarak anlaşılabileceğine inanan bir yeni- Kantçıydı ve
bunula ilgili popüler kitapları vardı. Eddington, Einstein' in uzak
yıldızlardan gelen ışığı Güneş' in eğdiği yolundaki görüşünü doğrulayan
iki araştırmacıdan biriydi. 1926' da yayınladığı klasik kitabının
başlığı olan Yıldızların İç Yapısı konusunun anlaşılmasını sağlayan
araştırmalara öncülük etti.
Eddington 1924' te beyaz cüceyi sıkıştıran kütleçekim
basınıcının elektronları protonlardan ayırdığını öne sürmüştü. Atomlar
bu şekilde "sınırlarını" kaybedecekler ve belki de küçük, yoğun bir
pakete sıkıştırılacaklar. Böylece Pauli dışarlama ilkesine göre
elektronların birbirini geri tepmesiyle oluşan, Fermi- Dirac dejenerelik
basıncının etkisiyle cücenin çökmesi duracak. Beyaz cücelerini
anlaşılması 1930' da henüz 19 yaşındaki bir gencin Subrahman
Chandraekhar ' ın çalışmalarıyla ilerledi. Chandrasekhar, İngiliz
fizikçi R.H.Fowler’ in kuantum istatistiği, Eddington' un yıldızlar
üzerine kitaplarını okumuş, beyaz cücelerden büyülenmişti. Fowler ile
çalışmak üzere Cambridge Üniversitesi' ne gidiyordu. Eddington da
oradaydı. Yolda giderken zaman geçirmek için kendi kendine sordu: Bir
cüce kendi kütleçekiminin etkisiyle çökmeden önce ne kadar ağır
olabilirdi; bu ağırlığın bir üst sınır var mıydı. Yanıtı bir devrim
başlattı.
Bir beyaz cüce, elektriksel olarak yüksüzdür. Öyleyse
herbir elektronu için ondan yaklaşık iki bin kat ağırbir de proton
bulunması gerekir. Sonuç olarak, protonlar kütleçekim basıncının yükünü
karşılamalıdır. Eğer beyaz cüce çökmüyorsa, elektronların dejenerelik
basıncı ile protonların kütleçekimi dengelenmelidir. Bu denge, proton
sayısını ve bu nedenle de cücenin kütlesini sınırlar. Bu maksimum kütle
değeri Chandrasekhar limiti olarak bilinir ve Güneş' in kütlesinin 1.4
katına eşittir. Bundan daha büyük kütleli bir cüce, durağan olamaz.
Chandrasekhar' ın buluşu Eddington' u tedirgin etti. Yıldızın kütlesi,
Güneş kütlesinin 1.4 katından büyük olursa ne olur? Yanıttan hoşnut
kalmadı. Yıldızın yoğunlaşarak cüceye dönüşmesini önleyen bir mekanizma
yoksa ya da Chandrasekhar' ın sonucu doğruysa, büyük kütleli yıldızlar
kütle çekimi olarak bir bilinmeyene düşüp siliniyorlar. Eddington bunu
dayanılmaz buldu ve Chandrasekhar' ın kuantum istatistiğini kullanışını
eleştirmeye ve değiştirmeye karar verdi. Bu eleştiri Chandrasekhar' ı
yıktı. Ancak onun imdadına Danimarkalı fizikçi Niels Bohr yetişti. Bohr,
Eddington' un yanlış olduğunu söyledi ve dikkate almamasını iste.
Einstein, kendi denklemlerinin çözümlerini bulmak
için cok da çaba harcamamıştı. Maddenin etrafındaki kütle çekimini ele
alan bölüm tamamlanmıştı. Çünkü kütle çekimi bir parçacığın bir eğri
boyunca bir noktadan başka bir noktaya gitmesini sağlayarak zaman ve
uzay geometrisini değiştirmekteydi. Einstein için daha önemli olan şey,
kütleçekiminin kaynağı olan maddenin sadece kütle çekim denklemleriyle
açıklanamamasıydı. Einstein bulduğu denklemlerin tamamlanmamış olduğunu
düşünüyordu. Yine de yıldızlardan gelen ışığın bükülmesi gibi etkileri
yaklaşık hesaplayabiliyordu. 1916' da Alman gökbilimci Karl
Schwarzschild’ in bir yıldızın yörüngesindeki bir gezgen gibi gerçek bir
duruma uyarlanabilen kesin bir çözüm bulması Einstein' i etkilemişti.
İşlemler sırasında Schwarzschild rahatsız edici bir şey farketmişti.
Yıldızın merkezinden belli bir mesafede matematik anlamsızlaşıyordu.
Şimdi Schwarzschild yarıçapı denen bu uzaklıkta zaman siliniyor ve uzay
sonsuz oluyordu. Yani denklem matematikçilerin deyişiyle tekil oluyordu.
Bu yarıçap, çoğunlukla cismin yarıçapından küçüktür. Örneğin Güneş için
bu yarıçap 3 km. Bunun yanında 1 gramlık bir bilye içinse 10-28 cm.
Schwarzschild, yılmadı. Bir yıldızın basitleştirilmiş bir modelini yaptı
ve kritik yarıçapa kadar çökmesi için sonsuz bir basınç gradyanı
gerektiğini gösterdi. Böylece, bulduğu tekilliğin pratik bir sonucunun
olmadığını söyledi. Ancak bu tartışma herkesi yatıştırmadı. Einstein çok
rahatsız oldu. Çünkü yıldız modeli görecelik kuramının belli teknik
gereksinimlerini karşılamıyordu. Ta ki 1939 yılına dek konu küllenmiş
olarak kaldı.
Einstein' in 1939'da yayınladığı makale şöyle
diyordu: " Bu makalenin temel sonucu, Schwarzschild tekilliğinin neden
fiziksel gerçeklikte yerinin olmadığının anlaşılması olmuştur."
Başka bir deyişle karadelikler varolamaz.
Einstein, küresel yıldız kümesine benzer, birbirinin
çekimi etkisinde dairesel yörüngelerde hareket eden küçük parçacıklar
toplamına dikkatini verdi. Sonra böyle bir şekillenmede yıldızın kritik
yarıçapla kendi çekimi altında durağan bir yıldıza çöküp çökmeyeceğini
sordu. Sonuç olarak bunun olamayacağına karar verdi; çünkü yıldızlar
böyle bir büyük çaplı şekillenmelerini durağan tutmak için ışık hızından
daha hızlı hareket etmek zorunda kalacaklardı. Aslında Einstein' in
açıklaması doğru olsa bile konuyla ilgili değildir Çünkü kritik yarıçapa
çöken bir yıldızın durağan olup olmaması farketmez. Yıldız nasıl olsa
yarıçaptan daha küçük mesafelere çökmekte.
Einstein bu araştırmalarını yaparken Kaliforniya' da
tamamiyle farklı bir girişim ilerlemekteydi.
Oppenheimer ve öğrencileri karadeliklerin çağdaş
kuramını yaratmaktaydılar. Karadelik araştırmalarıyla ilgili garip olan
şey, tümüyle yanlış olduğu anlaşılan bir fikirden esinlenmesiydi. 1932'
de İngiliz fizikçi James Chadwick, atom çekirdeğinin elektrikçe yüksüz
bileşeni olan nötronu buldu. Ardından nötronların beyaz cücelere
alternatif olabileceği spekülasyonları başladı. Özellikle Kaliforniya
teknoloji Enstitüsü' nden Fritz Zwicky ve parlak Sovyet teorik fizikçisi
Lev Landau başta olmak üzere. tartışmalarına göre, yıldızın kütle çekimi
basıncı yeterli derecede artınca, nötron oluşturmak üzere bir elektronla
bir proton reaksiyona girebiliyor. Zwicky haklı olarak bu işlemin
süpernova patlamalarında gerçekleştiğini tahmin etti; sonuç olarak
nötron yıldızları bugün pulsar olarak tanımlanıyor. O sıralarda, olağan
yıldızlarda enerji üretmek için bugün bilinen mekanizma bilinmiyordu.
Bir çözüm, nötron yıldızını olağan bir yıldızın ortasına yerleştirmekti.
Günümüzde pekçok astrofizikçi, karadeliklerin kuasarları güçlendirdiğini
benzer olarak tahmin ediyorlar. Bu durumda akla şu soru geliyor:
Chandrasekhar kütle limitinin bu yıldızlar için karşılığı nedir? Bu
yanıtı belirlemek beyaz cüceler için bir limit bulmaktan daha zor. Bunun
nedeni ise nötronların hala tamamıyla anlayamadığımız nitelikte bir
kuvvet aracığlığıyla etkileşmeleri. Kütleçekimi bu kuvvetin üstesinden
gelebiliyor ancak kesin bir kütle limiti ayırıntılara duyarlı.
Oppenheimer, öğrencileri Robert Serber ve Geogre M. Volkoff' la birlikte
bu konuda iki makale yayımladı ve nötron yıldızları için bulunan kütle
limitinin Chandrasekhar' ın beyaz cüceler için olan limitiyle
karşılaştırılabilir olabileceği sonucuna vardı. Bu makalelerden ilki
1938' de, ikincisi 1939' da yayımlandı. Oppenheimer tam olarak,
Eddington' unun beyaz cüceler hakkında düşündüğü şeyi sorgulamaktaydı:
Eğer kütle limitini aşan kütleye sahip bir yıldız çökerse ne olur?
Oppenheimer ve öğrencileri, 5000 km uzakta oldukları için Einstein' in
1939' ka karadelikleri reddeden çalışmasından haberdar değillerdi. Ancak
Oppenheimer, kritik yarıçaptaki durağan bir yıldızla uğraşmak istemedi.
Eğer yıldızın yarıçapı kritik yarıçapın altına düşerse ne olacağını
görmek istedi. Snyder' e bu problem üstünde daha ayrıntılı çalışmasını
önerdi. Snyder' e belirli varsayımlar yapmasını, dejenerelik basıncı
veya yıldızın dönmesi gibi teknik ayrıntıları gözardı etmesini söyledi.
Snyder, çöken bir yıldıza ne olacağının olaya bakan bir gözlemcinin
konumuna bağlı olduğunu buldu.
Şimdi bir yıldızdan yeterince uzakta duran bir
gözlemciden başlayalım. Başka bir gözlemcinin de yıldızın yüzeyi üstünde
durduğunu varsayalım. Bu gözlemci, yıldızla birlikte hareket ederken
diğer sabit gözlemciye ışık sinyali göndersin.
Sabit gözlemci, hareket halindeki diğer gözlemciden
gelen sinyalin elektromanyetik spektrumun kızıl ucuna doğru kaydığını
gözlemleyecektir. Eğer sinyallerin frekansı bir saat gibi düşünülecek
olursa, sabit gözlemci hareket halindeki gözlemcinin saatinin
yavaşladığı kanısına varacaktır.
Gerçekten kritik yarıçapta saat yavaşlayarak duracak;
sabit bir gözlemci yıldızın kiritik yarıçapa çökme sürecinin sonsuz
zaman alacağını düşünecekti. Bundan sonra ne olacağını söyleyemeyiz,
çünkü, sabit gözlemciye göre "sonrası" yoktur. Sabit gözlemciye göre
yıldız kritik yarıçapta donup kalacaktır. Fizikçi John A. Wheeler , 1967
Aralığında verdiği derste karadelik ismini kulanana dek, bu nesnelere
donmuş yıldızlar deniyordu. Schwarzschild geometrisindeki tekilliğin
gerçek önemi bu donup kalmadır. Oppenheimer ve Snyder' in makalelerinde
gözlemledikleri gibi, bu çöken yıldız " kendini " uzaktaki gözlemcilerle
herhangi bir iletişime kapatıp, kütle çekim alanıyla başbaşa kalır.
Diğer bir deyişle karadelik oluşmuştur. İyi de çöken yıldız üzerindeki
gözlemciye ne olacak?Oppenheimer ve Snyder ’a göre göre bu gözlemci,
olayı tamamen değişik biçimde algılayacaktır. Yıl 1939' du; Dünya
ateşler içindeydi; dünya parçalanmak üzereydi. Oppenheimer de savaşa
girdi; insanı yapabileceği en yıkıcı silahı yaptı. Einstein de
çalışmadı. Barış geldiğinde 1947' de Oppenheimer, Princeton' da İleri
Araştırmalar Enstitüsü' nün direktörü oldu. Einstein de aynı enstitüde
profesördü. Onların karadelikler hakkında konuşup konuşmadığı hakkında
kayıt yok. Yıldızların gizemli kaderini öğrenmek isteği 1960' ları
bekledi.
(Jeremy Bernstein,1996- Çevirenler: Tekin Dereli-
Selda Arıt; Bilim ve Teknik, Eylül 1996 346. sayı)
Elementin atomu, Işığın fotonu var da kütle çekiminin
gravitonu yok mu?
Gravitonlar
Kütle çekimi, insanoğlunun çok önceden tanıdığı bir
olgu. Elma, bulunduğu daldan aşağı doğru düşer. Irmaklar, yukardan aşağı
doğru akar. Dünya, Güneş' ten kurtulmak için çırpınır gibi yapar; ama
Güneş onu hep kendisine doğru çeker.Hareket kavramıyla birlikte
tartışılan çok önemli bir şey de vakumun varlığı ya da yokluğuydu.
Vakum, kabaca maddenin bulunmadığı boşluk demekti. Bu bağlamda Ela '
cılar "Vakum olmadan hareket olmaz. Vakum yoktur; o halde harekt de
yoktur" derken Leucippus " Vakum olmadan hareket olmaz. Vakum vardır; o
halde hareket de vardır." diyordu. (Z.Tez, Kimya Tarihi, s:39)
Geog Cantor' un kümeler teorisi: Madde ve İnsan s:174
ve sonrası
GÜNEŞ ve AY TUTULMALARI
Giriş: GDBY s: 37
Eski çağların tarıma dayalı uygarlıklarında takvimin
geliştirilmesi ve gökyüzüne duyulan ilgi elbette boşuna değildi. Her yıl
aynı dönemde taşan ve çevresindeki ekili arazileri yerle bir eden Nil,
Mısırlılılara önümüzdeki yıl aynı zamanda yine geleceğim der gibiydi.
Toprak belli zamanlarda sürülme istiyor, ürünler belli zamanlarda
toplanma bekliyordu. Bu toplumlarda doğal olarak toplumu ya da ülkeyi
yönetenler rahip-kral karışımı bir tipti. Eski Çin belgelerinde böylesi
örnekler çoktur. Bu belgelerden öğrendiğimize göre İmparator, her sabah
saat dörtte yataktan kalkmak zorundaymış. Neden mi ? Güneş' in doğmasını
sağlamak için. Hele bir düşünün zavallı İmparatorun durumunu! Bir gün
kazara uyuya kalsa Güneş doğmayacak Çin'e...Çinliler Güneş ve Ay
tutulmaları ile de yakından ilgileniyorlardı.(MÇÖF s:67 ..)
Çinliler, Güneş tutulmasını bir canavarın Güneş' i
yutma çabası olarak düşünürmüş.Dolaysıyla canavarı korkutmak için dinsel
törenler düzenlenirmiş. İmparator sarayda sırf bu işi için Hsi ve Ho
adında iki astronom (gökbilimci) görevlendirmiş. Eski Çin belgeleri
kitabı Shu King' e göre, Hsi ile Ho, çok fazla pirinç rakısı içmişler ve
bir Güneş tutulmasını önceden haber veremedikleri için idam
edilmişlerdi.
( GDBY s:40)
Newton' un dehası, kütle çekim yasalarını bulmaya
yetti. İki madde, birbirlerini kütleleriyle doğru, aralaındaki uzaklığın
karesiyle ters orantılı olarak çeker. Einstein, bunlarda düzeltmeler
yapılmasını sağladı. İlginçtir çok eski zamanlardan bu yana tanınan yer
çekimi (daha genel olarak her kütlenin birbirini şu ya da bu kuvvetle
çekmesi) insanoğlunun hâlâ açıklayamadığı bir olgu olarak duruyor.
Cisimlerin yere doğru düşmesini nasıl açıklayabiliriz?
İki açık uçlu boruyu, aynı doğrultuda yan yana
koyalım. Borular içinde aynı anda bir patlama tepkimesi
gerçekleştirelim. Oluşan gazlar her borunun uçlarından dışarıya doğru
püskürür. Bu durumda borular, nasıl hareket eder? Borular biribirini
çeker. Bunu nasıl açıklayabiliriz? Patlamayla birlikte borular arasında
bir yüksek basınç bölgesi oluşur, buna bağlı olarak bölgeye gaz akışı
azalır. Boruların karşıt uçlarındaki püskürmelerin tepmeleri sonucu
borular birbirine doğru itilir. Tıpkı bir silah namlusundan çıkan
merminin yarattığı geri tepme gibi.
Şimdi bütün yönlerde graviton denen mermiler atan iki
cisim düşünelim. "Bütün yönlerde" açıklamasına dikkat ediniz. Çünkü
kütle çekim yasası, küre yüzeyinin her noktasından çıkan her doğrultuda
etkilidir. Öte yandan kütlesel çekim, iki cismin merkezini birleştiren
doğrultuda en yüksektir. Çünkü kütlesel çekim, uzaklığa bağlıdır. Ters
yönlerde dışarı atılan gravitonların geri tepmesi iki cismi birbirine
doğru yaklaştırır.
Eğer bu anlattığımız model doğruysa gravitonlar, yani
kütle çekim alanının kuantumları bir kütleye ve enerjiye sahip olmalı;
yani graviton salan her cisim, kütle ve enerji kaybetmelidir. Bu konuda
ilk olarak Prof. D. İvanenko bir şeyler söyledi. Çarpışan iki graviton
nasıl bir sonuç verir? Belki de elektron ve pozitron gibi bir parçacık
ve anti-parçacık çifti oluşturabilir. Bu varsayıma göre bu parçacık
çiftleri bir yerlerde buluşarak gravitonlara da dönüşebilir. Ama bu iki
dönüşüm çok büyük enerjilerle olabilir.Bu nedenle bu dönüşüm olasılığı
pek zayıftır. Peki bir cisim, kendiliğinden gravitonlar yayıyor olmasın?
Evet bu daha olası. Her bir graviton, bulunduğu parçacık kütlesinden bir
kısmını alıp götürür. Gravitonların enerjileri bilinirse, bir parçacığın
yarıya kadar küçülmesi için geçecek zaman hesaplanabilir. Bir başka
deyişle maddenin kütlesel çekim alanına bozunması sırasındaki yarı-ömrü
hesaplanabilir. Böyle hesaplar yapılmış milyarlarca yıl değerleri elde
edilmiştir.
Diğer hesaplar, gravitonun kütlesini 5x 10-66 gram ve
enerejisini 5x10-45 erg değerinde vermektedir. Bir protonun kütlesel
çekim alanıına bozulması yarı-ömrü 10 milyar dolayındadır. Gravitonun
yoğunluğu ile protonunki aynı sayılırsa gravitonun yarıçapı 2x10-27
santimetre kadardır. Protonun yanrıçapı 1.5x10 -13 santimetre olduğundan
proton yanında graviton, Dünya üzerindeki bir toz zerresi gibidir.
Özel görecelik kuramının sonuçları arasında hiç bir
fiziksel etkinin ışıktan daha hızlı yayılamayacağı saptaması vardır.
Işık, Dünya' dan Ay' a gitmek için bir saniye, Güneş' e gitmek için
sekiz dakika, bir galaksiden diğerine gitmek için milyonlarca yıl
katetmektedir. Böyle olunca kütle çekim kuvveti denen şey nedir? Dünya'
nın Ay üzerinde yaptığı etki, ışık hızıyla yayılıyorsa kuvveti
belirleyen uzaklık, etkinin çıkış anında Dünya' yı Ay' dan ayıran
uzaklık mıdır; yoksa etkinin Ay' a varış anıdaki uzaklık mıdır?
Her şey bir yana bu etki nedir?
Özel görecelik kuramı, ışığın hızını, birbirine göre
düzgün bir hareketle yer değiştiren bir gözlemciler takımı için aynı
olduğunu kabul etmişti. Gözlemcinin hareketindeki herhangi bir ivme,
önsel olarak gözlemcinin evreni tanıma biçimine etki yapabilir. Bu ivme
acaba nasıl işe karışacaktır? Bu soruyu yanıtlamak için, yalnızca
mantığa dayanmak gerekir. Çünkü bu türlü etkileri deneysel biçimde açığa
çıkarmak çok güçtür. Einstein soruna en kestirme yönden yaklaştı. Sonsuz
sayıda olanaklar içinde bir ivmenin etkisinin ne olabileceğini
araştırmak yerine o asıl ivme yokluğunun nasıl belirtilebileceğini
aramaya koyuldu. Ama olanaklı gözlemcilerden bir tanesinin hangisi
olduğunu belirtecek güçte miyiz? Yeryüzünde bulunan bir gözlemci
kuşkusuz işimize yaramaz, çünkü Dünya' nın Güneş' e göre hareketi
ivmelidir. Güneş' in de Samanyolu galaksisine, onun da öteki galaksilere
göre ivmeli hareketi vardır.
(Madde ve İnsan s :80-82 ve devam et)
Zaman
Keyif aldığımız bir olay, bir film, bir sohbet, bir
yemek ya da bilimsel, sanatsal çalışma sonunda " zaman ne çabuk geçti!!
" deriz. Gerçekten bu sezgi doğru mudur?Zaman göreli midir? Zaman
sürekli midir; kuantumlu mudur? Evet zaman, hareketliye göre değişen bir
özellik gösterir.
Işık, Ay' dan Dünya' ya bir saniyede, Güneşten ise
sekiz dakikada ulaşır. Bir galaksiden başkasına gitmek ise ışığın
milyonlarca yılını alır. Bir ışık ışını yani bir foton, Dünya'yı ne
kadar sürede dolaşır? Saniyenin onda biri kadar (0.1 saniye) sürede..
Bir saniye deyince gözaçıp kapayıncaya kadar geçen süre anlaşılır. Işık
işte bu sürede 300 bin kilometre gibi inanılmaz bir yol kat eder. En
hızlı yol alan ışığın bile Güneş' ten sonra en yakın yıldızdan bize
ulaşması 4 yıl alır. Bizler biz galaksiyi gözlediğimizde gördüğümüz,
aslında galaksinin milyonlarca yıl önce saldığı ışıktır. Bize uluşana
dek ışığı göremeyiz. Dünyanın kendi ekseni etrafında dönüşünün referans
alındığı bir zaman birimi, evrensel zaman olarak isimlendirilmişti.
Şimdilerde, dünyanın dönüşünün zamanla değiştiğini biliyoruz.
1967 yılında saniye, yeniden daha doğru bir şekildi
tanımlandı. Tanımlamada kullanılan alet atomik saat olarak bilinir. Bu
yeni alette, belli atomik geçişlerle ilgili frekanslar onüzeri oniki de
bir duyarlılıkla ölçülebilir.bu atomik geçişler oldukça kararlı ve saat
ortamından bağımsızdır. Bununu anlamı, her 30.000 yılda bir saniyleden
daha az olan sapmaya karşılık gelmesidir. Böyle frekanslar saatin
çevresindeki değişmelerden etkilenmez. Böylece zaman birimi saniye, 1967
yılında sezyum atomunun (referans saat) karakteristik frekansı
kullanılarak tekrar belirlendi.
Bir saniye , sezyum-133 atomunun 9 192 631 770 defa
titreşim yapması için geçen zamandır.
En Dakik Saat Nedir? Ve yine bu süre içinde yani bir
saniyede sezyum-133 izotopu daha inanılmaz sayıda ışıma yapar:Tam 9
milyar 192 milyon 631 bin 770 ışıma (Bilim ve Teknik, 337. sayı) Peki
yıl nedir? Onu belirtmeye alıştık. Bir yıl, 365 gündür; Dünya'nın Güneş
çevresindeki bir dönüşünün zamanıdır. (Evren ve Dönüşümleri s: 54)
Zaman. Önce ne soyut bir terim diyeceksiniz. Oysa
bizleri onu çok somut ve üstelik sorun çözücü güç gibi sıkça kullanırız:
Zamanla her şey yoluna girer. Zamanla alışırlar .
.Zamanın Kısa Tarihi . Zaman Makinesi. Geçmiş Zaman
Olur ki.
Felsefe Yazılarından Seçilmiş Metinler s:171- sonrası
Zamandaki görelilik, uzaklık kavramında da görelilik
olduğunu bildirir. Hızların eklenmesi ilkesi, düşük hızlardaki
sistemlerde anlam taşır. Uzaklık da zaman gibi göreceli bir kavramdır;
ilişki kurulan sistemden bağımsız bir uzaklık yoktur. Çünkü, zaman ve
uzaklık ölçüleri, ilgi kurulan sistemin hızına göre değişiyor. Zaman ve
uzaklık ölçülerinin mutlak büyüklükler olduğu kanısının yanlış olduğunu
görüyoruz. Özel görecelik kuramının bu sonuçları kuşkusuz sağ duyumuza
aykırı geliyor. Neden? Sağduyumuz bize evrenin homojen (türdeş) ve düz
bir uzay sunar. Bu uzayda doğruların egemenliği vardır. Bir odanın
ölçülerini düşünün. En, boy ve yükseklik (şu x,y ve z eksenleri). Klasik
fiziğe bakıldığında olaylar, üç boyutlu bir uzay süreklisi ve tek
boyutulu bir zaman süreklisi içinde tasvir edilir. Bu dört boyutlu
süreklide zaman, asimetriktir. Bir yönde akar zaman. Önceden sonraya;
geçmişten geleceğe... Bu uzay-zaman tasarımı dört boyutludur. İşte dört
boyutun yanyana durduğu bu "sağduyulu uzay", Öklid (Euclides) uzayıdır.
" Küçük ölçüde, nisbeten küçük uzaklıklar araştırıldığı sürece, uzayın
pratikteki özellikleri, Öklid uzayının özellikleridir. Burada paralel
doğrular var gibi görülür; doğru çizgi çok yaklaşık olarak en kısa
yoldur; bir üçgenin iç açılarının toplamı 180 dereceye son derece
yakındır. Bununla birlikte daha büyük uzaklıklar için, yani uzayın
milyarlarca ışık yılı düzeyindeki uzaklıklarla ilgilendiğimiz zaman,
uzay artık Öklid uzayı değildir.
(Evren ve Dönüşümleri s:61; Bilim ve mühendislik S:
120 )
“Fakat Einstein, sağduyunun 18 yaşından önce zihinde
yerleşen önyargılardan başka bir şey olmadığını gösterdi.Sonraki
yıllarda karşılaşılan her yeni düşünce “tartışılmadan kabul edilen bu
kavramlar savaşmalıdır. Einstein, tantıtlanmamış hiçbir ilkeyi açık ve
bellidir diye kabul etmek istemediği içindir ki, derinlerde yatan doğa
gerçeklerine kendinden önce gelen bilim adamlarından daha iyi inebilmiş
ve daha çok yaklaşyabiyliştir. Hareketli saatlerin yavaşladığını,
hareteli çubukların küçüldüğünü varsaymak, bunların yavaşlamadığını ve
küçülmediğin varsaymaktan daha mı gariptir diye sordu Einstein. Klasik
fizikçilmerin ikinci varsayımı doğrudan kabul etmelerinin nedeni,
insanın günlük yaşamında bu değişiklikleri gösterecek hızlarla
karşılaşmamasıdır. Bi otomobilde, uçakta ve V-2 roketinde bile bir
saatin yavaşlaması ölçülemeyecek kadar küçüktür. Ancak hızlarışık hızına
yakylaştığı zaman görelilik etkileri görülebilir."
(l. Barnett, Evren ve Einstein, Varlık Yayınları s:
66-67 devam et)
Özel görelilik kuramında ise uzay-zaman ayrılığı ya
da bunların birbirinden bağımsızlığı ortadan kalkar.
Görecelilik Doğarken Ölmek: Ne Yazık!
Einstein, Zürich Teknik Üniverstesine girdiğinde
Hermann Minkowski gibi büyük bir matematikçi o üniversitede ders
veriyordu. Einstein, onun derslerini sıkıcı buluyordu gerçi ; ama
kendisi matematik özünü Minkowski' den aldı.
Uzayın iki noktası arasındaki uzaklık dendiğinde
zihnimizde canlanan ilk şey, Öklid uzayı için geçerli tanımdır. Öklid
uzayı ve bu uzay için geçerli olan uzaklık tanımı, aynı zamanda günlük
deneyimlerimizin ve sağ duyumuzun bizi tereddütsüz kabul etmeye
zorladığı, bize son derece "doğal" gelen kavramlardır.Hatta bu kavramlar
bizim için o kadar " doğal" dır ki, fiziğin daha farklı özellikleri olan
ve daha farklı bir uzaklık temelinde yeniden inşa edilmesi düşüncesini
belirli bir direnç göstermeden kabul edemeyiz. Oysa özel görelilik
kuramı tam da böyle bir gerçekliği bize sunmaktadır. Sağ duyunun yeterli
olmadığını, en azından Güneş' in Dünya etrafında değil, Dünya'nın Güneş
etrafında döndüğünü biliyoruz.Öklid uzayı, homojen, izotrop ve düz bir
uzaydır. Özel görelilik kuramının ortaya atılmasından üç yıl sonra,
1908'de, H. Minkowski, uzay ve zamanın yanyana konduğu değil, kaynaşıp
bir bütün oluşturduğu bir yapı ortaya koydu. Ve o Minkowski ki, ölüm
döşeğinde "Rölativite (görelilik) doğarken ölmek. Ne yazık ! " diyecekti
(Enerji Ansiklopedisi s: 135)
Zamanın bağımsız bir değişken olarak uzay
eksenlerinin yanında ayrı bir eksenle gösterilmeye başlamasının tarihi,
Galile' ye kadar uzanır. Bilindiği gibi zamanın uzaydan farklı bir
karakteri vardır. Uzayın noktaları aynı anda hep birlikte varolurken,
zamanın noktaları birbirinin ardısıra vardır. Yani uzayın noktaları
arasında bir "eşanlı bitişiklik" ilişkisi, zamanın noktaları arasında
ise bir " ardışıklık" ilişkisi vardır. Zamanın bu özelliği göz önünde
bulundurulduğu sürece bir doğruyla gösterilmesinin sakıncası yoktur.
Fakat zamanın bu özelliğinin unutulması ve zamana kendini temsil etmekte
kullanılan bir uzay doğrunun özelliklerinin atfedilmesi tehlikesi her
zaman vardır.( Bilim ve Mühendislik s: 127-128) Zamanın uzayla
kaynaştırılması zamanın uzaysallaştırılması anlamına gelemez; zaman
mutlaklığını kaybetse de, zamanın temelinde yer alan ardışıklık
ilişkisinin kendisi mutlak karakterini korur.(age s:131)
Einstein' den önce evren, genellikle, sonsuz bir uzay
denizinde yüzen madde adası olarak düşünülürdü. Uzay, bitimsizdi. Oysa
Newton yasası, maddenin düzenli olarak dağıldığı sınırsız bir evreni
yasaklıyordu; çünkü evren sınırsız olursa, sonsuza dek uzanan madde
kütlelerinin toplam çekim gücü de sonsuz olacaktı. Bundan başka, insanın
güçsüz gözüne, Samanyolu' nun ötesinde uzay ışıkları gittikçe
seyrekleşiyor, dipsiz boşluğun uzak sınırlarında tektük dağılmış deniz
fenerleri gibi görünüyordu. Fakat evreni bir madde adası gibi düşünmek
de zorluklar çıkarıyordu. Böyle bir evrenin içindeki madde miktarı
uzayın sonsuzluğuna oranla o kadar küçük kalıyordu ki, galaksinlerin
hareketini yöneten dinamik yasaları bu maddeyi bulut damlacıkları gibi
dağıtır, evren bomboş kalırdı.
Uzay
Uzay nedir? Uzay, boşluk mudur? Uzay nasıl
eğrilebilir? Uzayın eğriliği ile kastedilen nedir?
Einstein, evrenin geometrisinde yanıldığımızı anladı.
Örneğin iki paralel ışığın uzayda hiç kesişmeden gideceğini sanırız.
Çünkü Öklid geometrisinin sonsuz düzleminde paralel çizgiler kesişmez.
Doğrunun iki nokta arasındaki en küçük uzaklık olduğunu söyleriz.
Bir zamanlar insanoğlu, Dünya' nın düz olduğunu
düşünürdü. Bugün Dünya' nın yuvarlak olduğunu biliyoruz. İzmir ile New
York arasındaki uzaklık düz bir yol değil, bir çember yayıdır. Dünya
sözkonusu edildiğinde bile Öklid geometrisi geçerli değildir. Ekvator'
un iki noktasından Kuzey Kutbu' na çizilen dev üçgenin iç açıları
toplamı 180 derece değildir; daha büyük bir derecedir. Dünya üzerinde
dev bir çember çizilse, çevresi ile yarıçapı arasındaki oran klasik
değer "pi sayısı"ndan küçük çıkar. Çünkü bu dev çember bir düzlemde
değildir. Dünya' nın yuvarlaklığından kimse şüphe etmez. Fakat insanoğlu
bu gerçeği, Dünya' dan ayrılıp ona uzaktan bakarak bulmamıştır. Bu,
Dünya' da dururken de, kolayca gözlenen olayların uygun matematiksel
açıklaması ile rahatça anlaşılabilir. Einstein de astronomik gerçekleri
dikkate alarak yeni bir evren modeli ortaya attı.
Öklid geometrisi, bir çekim alanı içinde geçerli
değildir. Çekim alanında doğruların, düzlemlerin anlamı olsa bile pek
basittir. Işık bile çekim alanı içinden geçerken düz bir çizgi üzerinde
gitmez. Çünkü çekim alanının geometrisi, içinde doğru bulunmayan bir
geometridir. Işığın çizebileceği en kısa yol bir eğri, ya da alanın
geotrik yapısının belirlediği büyük bir çemberdir. Bir çekim alanının
yapısını düşen cismin kütlesi ve hızı belirler. Bir bütün olarak evrenin
geometrik yapısına biçim veren de evrende bulunan maddelerin toplamı
olmalıdır.Evrende her madde toplanmasına karşılık uzay-zaman
sürekliliğinde bir biçim bozulması vardır. Her gök cismi, her galaksi
uzay-zamanda, bölgesel bozukluklar meydana getirir; denizdeki adaların
çevresinde görülen çalkantılar gibi. Maddde toplanması ne kadar yoğun
olursa, bunun sonucu olan uzay-zaman eğrilmesi o kadar büyük olur. Sonuç
olarak tüm uzay-zaman süreklisi bir bütün eğridir. Evrendeki
hesaplanamaz madde kütlelerinin oluşturduğu biçim bozukluklarının
yerleşmesi, sürekliliğin büyük bir kozmik eğri halinde kendi üzerine
kapanmasına yol açar. Bu nedenle Einstein evreni Öklid' inkinden ayrıdır
ve sonsuz değildir.Yerde sürünen bir solucan Dünya' yı düz ve sonsuz
görür. Bunun gibi yerdeki bir insana bir ışın düz çizgi üzerinde sonsuza
gidiyormuş gibi görünebilir. Einstein evreninde doğrular yoktur; yalnız
büyük çemberler vardır. Uzay sonsuz değildir, fakat sınırsızdır.
( Evren ve Einstein s: 110-115)
Einstein evreninde yüzmilyonlarca ateş halinde
yıldızı ve hesaplanamayacak ölçüde seyrek gaz, soğuk demir, taş ve
kozmik toz sistemlerini tutan milyarlarca galaksiyi içine alacak
büyüklüktedir. Bu evrende, saniyede 300 bin kilometre hızla uzayda yola
çıkan bir Güneş ışını, büyük bir kozmik çember çizecek ve 200 milyar
yıldan biraz sonra kaynağına dönecektir.( Evren ve Einstein s:117)
Bununla birlikte Einstein, kendi evren bilimini
geliştirirken, yıllarca sonra açıklanan astronomi olayını bilmiyordu.
Yıldızların ve galaksilerin hareketlerini rasgele sayıyordu. Einstein,
evreni durgun saydı. Oysa evren genişliyordu. Bütün galaksiler, sistemli
olarak bizimkinden uzaklaşıyor.Bu sonuç o kadar önemlidir ki, bunun
nasıl ortaya konulabildiğini göstermek yararlı olacaktır.
Oldukça yakın galaksilerin uzaklığının
belirtilebilmesi onların içinde iyi bilinen çeşitli örnek yıldızların
tanınması yolu ile olur. Bu yıldızlar için değişme devrelerinin, onların
kendi öz aydınlatma miktarı ile belli olduğu bilinmemektedir. Bu
uzaklıkların, elverişli bir yşekilde bulunabildiğini söylememize olanak
sağlayan başka yöntemler de vardır ki, bunların sonuçları, oldukça iyi
sayılabilecek derecede diğer yöntemlerin sonuçları ile çakışırlar.
Galaksilerin hızlarını, bunların görünür ışıktaki
ışımalarını çözümleyerek de belirlemek olanaklıdır.
(Evren ve Dönüşümleri S:29 devam et)
Gravitasyon Ve Kuantum Kuramı
Gravitasyon (kütle çekimi), diğer alanlardan tümüyle
farklı. Birincisi, bu alan, yalnızça çekim olarak kendini gösteriyor.
Elma, hep Newton’un başına düşüyor. Irmaklar hep yukarıdan aşağıya doğru
akıyor. Masanın kenarından düşen bardak hep aşağıya doğru düşüyor.
İkincisi, belirli bir uzay-zaman içinde etkiyen diğer alanların tersine
içinde etki yaptığı uzayı da şekillendiriyor. Kütle çekimi, çevresindeki
uzayı, çekim gücü ölçüsünde büküyor. Zamana, bir başlangıca sahip olma
olasılığını veren de bu olgudur. Hareket kavramıyla birlikte tartışılan
çok önemli bir şey de vakumun varlığı ya da yokluğuydu. Vakum, kabaca
maddenin bulunmadığı boşluk demekti. Bu bağlamda Ela ' cılar "Vakum
olmadan hareket olmaz. Vakum yoktur; o halde harekt de yoktur" derken
Leucippus " Vakum olmadan hareket olmaz. Vakum vardır; o halde hareket
de vardır." diyordu. (Z.Tez, Kimya Tarihi, s:39)
GÜNEŞ ve AY TUTULMALARI
Giriş: GDBY s: 37
Eski çağların tarıma dayalı uygarlıklarında takvimin
geliştirilmesi ve gökyüzüne duyulan ilgi elbette boşuna değildi. Her yıl
aynı dönemde taşan ve çevresindeki ekili arazileri yerle bir eden Nil,
Mısırlılılara önümüzdeki yıl aynı zamanda yine geleceğim der gibiydi.
Toprak belli zamanlarda sürülme istiyor, ürünler belli zamanlarda
toplanma bekliyordu. Bu toplumlarda doğal olarak toplumu ya da ülkeyi
yönetenler rahip-kral karışımı bir tipti. Eski Çin belgelerinde böylesi
örnekler çoktur. Bu belgelerden öğrendiğimize göre İmparator, her sabah
saat dörtte yataktan kalkmak zorundaymış. Neden mi ? Güneş' in doğmasını
sağlamak için. Hele bir düşünün zavallı İmparatorun durumunu! Bir gün
kazara uyuya kalsa Güneş doğmayacak Çin'e...Çinliler Güneş ve Ay
tutulmaları ile de yakından ilgileniyorlardı.(MÇÖF s:67 ..)
Çinliler, Güneş tutulmasını bir canavarın Güneş' i
yutma çabası olarak düşünürmüş.Dolaysıyla canavarı korkutmak için dinsel
törenler düzenlenirmiş. İmparator sarayda sırf bu işi için Hsi ve Ho
adında iki astronom (gökbilimci) görevlendirmiş. Eski Çin belgeleri
kitabı Shu King' e göre, Hsi ile Ho, çok fazla pirinç rakısı içmişler ve
bir Güneş tutulmasını önceden haber veremedikleri için idam
edilmişlerdi.
( GDBY s:40)
(Uzay ve Zamanın Doğası, S. Hawking-R. Penrose,
Sarmal Yayınevi s: 12)
Şimdi herkes, evren ve zamanın kendisinin, büyük
patlamada bir başlangıcı olduğunu düşünüyor. Ve Hawking, sitemini şöyle
dile getiriyor: "Bu , birkaç değişik kararsız taneceğin keşfinden çok
daha önemli olmakla birlikte, Nobel Ödülleri ile değerlendirilebilmiş
bir buluş değildir" (s: 28)
İki karadelik çarpışır ve birleşirse, sonunda ortaya
çıkan karadeğliğin alanı, baştaki karadeliklerin alanlarının toplamından
daha büyüktür. Bu durum, termodinamiğin ikinci yasasına göre, entropinin
davranışına çok benzemektedir. Entropi, hiç azalmaz ve tüm sistemin
entropisi, onu oluşturan parçaların entropileri toplamından büyüktür.
Bir karadeliğin kütlesindeki değişme, onun olay ufkunun alanıda
değişmeye, açısal momentimindeaki değişmeye ve eylektrik yükündeki
değişmeye bağllıdır. Bir karadeliğin ulay ufkunun her yerinde yüzey
gravitesi aynıdır. Bu benzerlikten cesaret alan Bekenstein 1972' de olay
ufku alanının belli bir katının karadeliğin entropisi olduğunu ileri
sürdü. "Lakin bu teklif tuarlı değildi. Eğer karadelikler, olay ufkuyla
orantılı bir entropiye sahip olsalardı, yüzey gravitesiyle de orantılı,
sıfırdan farklı bir sıcaklıkları olurdu. Karadeliğin, kendi sıcaklıından
daha düşük sıcaklıktaki bir termal ışınımla temasta olduğunu düşünelim.
karadelik, ışınımın bir kısmını yutarken dışarıya birşey
gönderemeyceketir. Zira klasik kurama göre, karadelikten bir şey
çıkamaz.Bu drumda, alçak sıcaklıktaki termal ışınımdan, yüksek
sıcaklıktaki karadeliğe ısı iletilmiş olacaktır. Bu ise,
genellleştirilmiş ikinci yasaya aykırıdır. Çünkü termal ışınımdan
entropi kaybı, karadelik entropisindeki artmadan daha büyük olurdu.
Lakin, bundan sonraki konuşmamda göreceğimiz gibi, karadeliklerin, tama
da termal özellikte bir ışınım yaydıkları keşfedilince, tutarlılık
yeniden sağlandı. Bu sırf bir tesadüf veya bir yaklaşım sonucu
olamayacak kadar güzel bir sonuçtur. Böylece karadeliklerin gerçekten
bir iç gravitasyonal entropisi olduğu anlaşılıyor. Göstereceğimiz gibi
bu, bir karadeliğin basit olmayan topoljisi ile ilgildir. İç entropinin
anlamı, graviteni çoğunlukla kuantum kuramıyla ilgili olanın dışında, ek
bir belirsizlik düzei ortaya çıkarmasıdır. Bu nedenle, "Tanrı zar atmaz"
dediğinde, Einstein yanılıyordu. karadelikler dikkate alındığında,
Tanrının zar atmakla kalmayıp, bazan zarları görülemeyecek yerlere de
atarak bizi şaşırtığı görülmektedir." (Uzay ve Zamanın Doğası s: 34-35 )
Gravitenin hiç olmazsa normal durumlarda, daima
çekici olduğunu gördük. Eğer gravite elektrodinamikteki gibi bazen
çekici, bazen de itici olsaydı, on üzeri kırk kere(10 40) daha zayıf
olduğu için onu hiç farkedemezdik.Ancak, gravitenin daima aynı işareti
taşıması nedeniyle, bizimle Dünya gibi iki makroskopik cismin
taneciklerinin arasındaki gravitasyonal kuvvetler, bizim hisssedeceğimiz
ölçüde bir kuvvet toplamına yol açar. Gravittenin çekici olması, onun
evrendeki maddeyi yıldız ve galaksi gibi cisimler oluşturmak üzere bir
araya getirecek şekilde davranacağı manasına gelir. Daha fazla sıkışmaya
karşı madde, yıldızlarda termal basınç ile galaksilerde de iç hareketler
ve dönmelerle bir süre direnir. Ama en sonunda ısı veya açısal momentum
dışarı taşınacak ve cisim büzülmeye başlaycaktır. Eğer kütle, Güneş' in
kütlesinin bir buçuk katından küçükse, elektron veya nötronların
dejenerasyon basıncı nedeyle büzülme durabilir. Cisim de buna göre bir
beyaz cüce veya bir nötron yıldızı haline yerleşir. Fakat, kütle bu
limitten büyükse, büzülmeyi durudurabilecek bir şey yoktur. Belirli bir
kritik büyüklüğe kadar küçülünce, onun yüzeyindeki gravitasyonal alan o
kadar kuvvetli olacaktır ki, ışık konileri içeri doğru kıvrılacaktır.
Bunun size dört boyutlu bir resimini çizmek isterdim. Fakat, hükümet
tasarrufları. Cambridge Üniversitesini ancak iki boyutlu ekranlarla
yetinmeye zorluyor. Bu nedenle zamanı düşey doğrultuda üç uzay
doğrultusunun ikisini perspektif olarak gösterdim.(s:51)
"Uzay-zamanın, içinden sonsuza kaçmanın mümkün
olmadığı bölgesine karadelek denir. Bunun sınırı olay ufku adını alır.
Olay ufku, sonsuza kaçamayan ışık ışınlarının oluşturduğu bir boş
yüzeydir. Saçsızlık teoremleri, bir cisim karadelik oluşturacak şekilde
çökerken büyük miktarda enfomasyonun kaybolduğunu gösetiriyor. Daha
önceleri, bu enformasoyon kaybı önem taşılmıyordu. Çünkü Çökmekte olan
bir cisimle ilgili bilgilerin karadelik içinde kaldığı düşünülüyordu.
karadelek dışında bulunan bir gözlemci için çöken cismin nasıl bir şey
olduğunu belirlemek çık zordur. Ama klasik kuramda bu ilke olarak
olanaklı görülüyordu. Gözlemci, çökmekte olanr cismi gerçekte hiç gözden
kaybetmeyecektir. Buna rağmen o yavaşlayacak ve olay ufkuna yaklaştıkça
daha da kararacaktır. Fakat gözlemci hala onun hangi maddeden
yapıldığını ve kütlesinin nasıl dağıldığını görebilecektir. Kuantum
kuramı bunun hepsini değiştirmiştir. Önce, çöken cisim olay ufkunu
geçmedden önce sadece sınırlı bir miktarda foton gönderecektir. Bunlar,
çöken cisim hakkında tüm bilgiyi taşımaya yetmeyecektir. Bunun anlamı,
kuantum kuramına göre, dışardaki bir gözlemci için, çöken cismin
durumunu ölçmenin mümkün olmadığıdır. Bunun çok önemli olmkadığı, çünkü
dışardaki bir kişi ölçemese de enformasyonun hala karadelik içinde
olduğu düşünülebilir. Fakat işte burada, kuantum kuramının ikinci etkisi
ortaya çıkıyor. Göstereceğim gibi, kuantum kuramı karadelikleri ışıtır
ve kütle kaybettirir. En sonunda bunlar tamamen yok olurken, içlerindeki
tüm enformasyonu da birlikte götürürler. Bu enformasyonun gerçekten de
kaybolduğu ve başka bir şekilde geri gelemeyeceği lehinde argümanlar
vereceğim. Göstereceğim gibi, bu enformasyon kaybı, fiziğe, kuantum
mekaniği ile ilgili olanın dışında ve onun üzerinde, yeni belirsizlik
düzeyi katmaktadır."(s:53)
1973 yılında bu olayı ilk defa incelediğim zaman,
çökme sırasında bir emisyon patlaması olacağını, fakat ondan sonra
tanecik yaratılmasının duracağını ve geride gerçekten siyah bir kara
cisim kalacağını bulmayı umuyordum. Fakat büyü şaşkınlımkla, çökme
sırasındaki bir patlamadan sonra geriye, sabit hızda bir tanecik
yaratımı ve emisyon kaldığını buldum.(s:56) Bir süredir, kuvvetli bir
elektrik alanında pozitif ve negatif elektrik yükü taşıyan tanecik çifti
yaratıldığı bilinmektedir.(s:67) Karadelikler, elektrik yükü de
taşıyabildiği için, bunların da çift yaratılabileceği düşününlebilir.
Lakin bunun miktarı, elekton-pozitron çiftleri ile karşılaştırıldığında
çok küçük bulnacaktır. Zira, kütle bölü yük oranı on üzeri yirmi defa
daha büyüktür.Bu şu demetri: karadelik çiftleri oluşturmak üzere önemli
bir ihtimal belirmesinden çok daha önce, herhangi bir elektrik alanı,
elektron-pozitron çiftleri yaratımı ile nötralize olacaktır. Bunun
yanında, magnetik yüklü karadelik çözümleri de vardır. Magnetik yüklü
tanecik olmadığı için, böylekaradelikler, gravitasyonel çökme ile
yaratılamazlar. Fatak bunların, kuvvetli bir magenetik alanda çiftler
şeklinde yaratılabileceği düşünülebilir. Bu durumda adi tanecikler
magnetik yük taşımadıı için, adi tanecik yaratılmması ile arada bir
rekabet yoktur. ?Bu nedenle, magnetik yüktlü bir karadelik çifti
yaratabilecek kadar büyük bir ihtimal olabilmesi için, magnetik alan
yeter derecede kuvvetli olabilir.(Uzay ve Zamanın Doğası, 69)
Normal olarak, saf bir kuantum durumunda bulunan bir
sistem, üniter bir şekilde, bir saf kuantum durumları dizisinden geçerek
sonuçlanır. Fakat karadeliklerin ortaya çıkması ve ortadan kaybolmasıyla
enformasyon kaybı olursa, üniter bir evrim olamaz. Onun yerine,
enfomayon kaybı, kardelikler ortadan kaybolduktan sonraki nihai duruma,
karışık kuantum durumu denebileceği anlamına gelecekttir. Buna, her biri
kendi olasılığı ile farklı, saf kuantumdurumlarının toplululğu olarak
bakılabilir. Fakat o kesinlikle belirli bir durumda olamayacağı için,
nihai durumun olasığlığı, herhangi bir kuantum durumuna müdahale ile
sıfıra düşürülemez.Bu demektir ki, gravite, fizikte ekseri kuantum
kuramı ile ilişkilendirilenr belirsizliğin dışında ve onun üzerinde,
yeni bir önceden bilinemezlik düzeyi getirmektedir.Gelecek konuşmamda,
bu ek belirsizliği zaten gözlemiş olabeileceğikmizi göstereceğim.
Geleceğin kesin olarak öngörülebileceğine dair bilmsel determinizmin
ümidenie, bununla bir sdn verilmektedir. Tanrının hala yeninde saktadığı
birkaç sürprizi olduğu anlaşılmaktadır.(Uzay ve Zamanın Doğası s:74)
Sözü R. Penrose alıyor. Konusu: Kuantum Teorisi ve
Uzayzaman:
“20 .yüzyılın büyük fizik kuramlarını, kuantum
kuramı, özel görelilik, genel görelilik ve kuantum alan kuramı
oluşturmaktadır. Bu kuramlar birbirinden bağımsız değiller. Genel
görelilik, özel görelilik üzerine kurulduğu gibi, kuantum alan kuramı da
özel görelilik ve kuantum kuramına dayanmaktadır.” Roger Penrose, böyle
giriyor konuşmasına.
“Kuantum alan kuramının, ‘on üzeri on bir’de ‘bir’
ölçüsünde doğru olan, şimdiye kadar yapılmış en duyarlı fiziksel kuram
olduğu söylenir.Lakin, genel rölativitenin belirli ve açık anlamda ‘on
üzeri on dört’te bir ölçüsünde doğru olduğu test edilmiş bulunmaktadır(
ve bu duyarlık, görünüşe göre, sadec yeryüzündeki saatlerin duyarlığı
ile sınırlanmıştır). PSR 1913+16 Hulse-Taylor çift pulsarından söz
ediyorum. Bu, birbiri etrafında dönen ve biri pulsar olan bir nötron
yıldızı çiftidir. Genel Röleativite(GR), çiftin yörengesinin yavaş yavaş
küçüleceğini (ve periyodun kısalacağını) öngörmektedir, zira
gravitasyonal dalgaların emisyonu ile enerji azalmaktadır. Bu, gerçekten
de gözlenmiş bulunmaktadır. Skalananı bir yanında Newtonyen yörüüngelere
orta bölgede GR düzeltmelere ve diğer uçta ise gravitasyonel ışınım
dolaysıyla yörünge hızının artmasına kadar, haretein tüm tarifi, GR ile
(Newton kuramını da bunun içine alarak kullanıyorum) uyum içindedir. Bu
uyum, yukarıda belirttiğim dikkate değer duyarlılık içinde, yirmi yıllık
bir toplam süraede belirlenmiş bulunmaktadır. Bu sistemin kaşifleri,
çalışmaları dolaysıyla şimdi haklı olarak Nobel Ödüllerini almış
bulunuyorlar. Kuantum kuramcıları, teorilerinin duyarlığı nedeniyle
daima GR’nin kendi kalıplarına dökülmmesi gereğini iddia etmişlerdir.
Fakat şimdi sanırım, arkadan yetişmek zorunda olan KAK (kuantum alan
kuramı)dır.
Gerçi bu dört teori olağanüstü başarılı olmuşlarsa
da, problemleri yok değildir. KAK’ın problemi, çok-bağlı bir Feynman
diyagramından genlik hesaplandığında sonucun sonsuz çıkmasıdır. Bu
sonsuzluklar ya çıkarılarak yok edilmeli veya kuramın yeniden normalize
edilmesi işleminin bir parçası olarak, ölçek dışına atılmalıdır.GR
uzayzaman tekilliklerinin varlığını öngörmektedir. KK’da da “ölçü
problemi” bulunmaktadır ki bundan daha sonra söz edeceğim. Bu teorilerin
çeşitli problemlerinin çözümünün, bu teorilerden hiçbirinin kendi
başlarına tam olmadığı gerçeığinde yattığı kabul edilebilir. Örneğin
birçokları, KAK’ın GR’de çıkan tekillikleri bir şeklide
“sıvayabeleceğini” ummaktadır. KAK’ın ıraksama probleminin, kısmen
GR’den morötesinde yapılacak bir kesme ile çözüleçceği düşünülmektedir.
Benzer şekilde ölçme probleminin de GR ve KK yeni bir kuram içinde uygun
şekilde birleştirildiği zaman çözülebileceğini sanıyorum.
Şimdi de bu son andığım konu ile ilgili olduğunu
iddia ettiğim karadeliklerdeki enformasyon kaybından söz etmek
istiyorum.Stephen’in bu konuda söylediklerinin tümüne katılıyorum.Lakin,
Stephen karadelikler yüzünden çıkan bu enformasyon kaybına, fizikte,
KK’nın getirdiğinin de üstünde ve ötesinde, yeni bir belirsizlik olarak
bakarken, ben bunu “tümleyici” bir belirsizlik olarak görüyorum. Yok
olanın enformasyonun, karadeliğin ufku içinden geçerken kaybolduğu
söylenebilir.Fakat ben enformasyonun tekillikle karşılaştığı zaman
kaybolduğunu söylemeyi tercih edeceğim. Şimdi, bir maddesel cismin bir
karadeliğe düştüğünü ve sonra karadeliğin Hawking radyasyonu ile
buharlaştığını düşünelim.(Herhalde bunun olması için çok uzunn bir süre
beklemek gerekecektir- belki de evrenin ömründen bile daha uzun bir
süre!) Çökme ve buharlaşma sürecinde enformasyonun kaybolduğuna dair
Stephen’in görüşüne katılıyorum... karadeliklerde enformasyon kaybından
kaynaklanan belirsizliğe, ben, kuantum kuramındaki belriszliğin
“tümleyicisi” olarak bakıyorum. Paranın bir yüzü ile öteki tarafı gibi.
Geçmiş tekilliklerin az enformasyon taşıdığı
söylenebilir. Halbuki, gelecek teklilkler çok taşır.Termodinamiğin
ikinci yasasının altında yatan da budur. bu tekilliklerdeki asimetri,
ölçüm işleminin asimetrisi ile ilişkilidir. Öyleyse, şimdi kuantum
kuramındaki ölçme problemine dönelim.
Çift-aralık problemi, kuantum kuramınınıni ilkelerini
aydınlatmakta kullanılabilir. Bu durumda, bir ışık demeti A ve B
aralıklarını taşıyan, ışık geçirmez birr engel üzerine düşürülür. Bu,
arkadaki perde üzerinde, aydınlık ve karanlık saçaklardan oluşan bir
girişim resmi oluşturur. tek tek fotonlar, perdeye ayrık noktalarda
varırlar; ama girişim saçakları dolaysıyla, perdede ulaşamadıkları
noktalar vardır. Alternatif olasılıkların bazan birbirini yok ettiği bu
cins, yok edici girişimler, kuantum mekaniğinin en şaşırtıcı
özellikleridir.
Schrodingerin Kedisi
Kedi, “Beni orada görecekisiniz” dedi ve kayboldu.
Alis buna fazla şaşırmadı, tuhaf şeylerin oluşmasına o kadar alışmıştı
ki.
Lewis Carrol(Alice in the Wonderland)
1980'de elektrik bileşenlerinde büyüklük olarak
molekülsel mikrodünyaya yaklaşan küçük anahtarlama cihazları olan yeni
nesil yüksek hızlı bilgisayarlar ortaya çıkacaktır. ski bilgisayarlarda
donanım hatası denen, bilgisayarın doğru şekilde çalışabilmesi için
değiştirilmesi gereken bir parcçanın bozulması-bir devrenin yanması veya
telin kopması gibi- anlamına gelen hatalar oluşabiliyordu. Ama yeni
bilgisayarlar yazılım hatası denen, yalnızca bir operasyon sırasında
küçük bir anahtarın çalışmadığı-bir sonraki operasyonda yine çalıştığı-
nitelik oylarak farklı hatalara maruz kalıyordu. Mühendisler bu tür
bozzukluk gösteren bilgisayarları onaramazlar, çünkü aslında hiçbir şey
bozulmamıştır.
Yazılım hatalarına “Soft error”sebep olan şey nedir?
Bunların oluşması, oldukça yüksek enerjili bir kuantum parçacığının
mikroskopik anahtarların birinden geçip ve onun hatalı çalışmasına neden
olabilmesi gibi durumlarda görülür- bilgisayar parçacıkları o kadar
küçüktür ki daha büyük elektronik bileşyenyere zarar vermeyen bu
parçacıklardan etkilenebilirler.Bu kuantum parçacıklarının kaynağı
mikroyongaların yapıldığı maddedieki doğal raktiflik veya yeryüzüne
yağan kozmik ışınlardır. “Soft error” denen arızalan önceden belirlenmiş
olmayan evrenin bir parçasıdır, yer e etkileri tümüyle rastgeledir. zar
atan tanrı askeri bir bilgisayarda rasgele bir hata ile nükleer bir
yangna sesep olabilir mi? Yeni bilgisayarları zırhlayarak ve doğal (s:
149) radyoaktifliklerini azaltarak boyle bir olayın olazılığı son derece
küçük hale getirilebilir. Fakat bu örnek, mikroskopik dünyanını kuantum
tekinsizliğinin makroskopik dünyamıza sızıp bizi etkilemesenin mümkün
olup olmadığı sorusunu gündeme getirir. Kuantum berlenemezliği
yaşantımızı etkileyebilir mi?
Bu sorunun yanıtı evettir-bilisayardaki “soft
error”lar örneğini gösterdiği gibi. Bir başka örnek, bir çocuğun ana
rahmine düşüşü anında DNA moleküllerinin rastgele birleşimidir, bu
olayda kimyasal bağın kuantum özelliklerinin rolü vardır. Tamamen
önceden kestirilemez olan atomik olaylar yaşamımızı derin şekilde
etkiler-zar atan Tanrının elindeyiz.
Şüphe yok ki kuantum belirsizliği yaşamımızı
etkileyebilir. Fakat şimdi iki delik deneyinin uygulamalarını düşünürsek
birbilmece ortaya çıkar. Bu deneyin standart Kopnhag yorumu,
belirsizliğin-Born’un olasılık dalgaları- dünyanın nesnelliğini,
dünyanın bizim onu gözlemleyişimizden bağımsız olarak varlığı fikrini
reddetmek zorunda olduğumuz anlamına geldiğini göstermiştir. Örneğin,
elektron uzayda bir noktada gerçek bir parçacık olarak ancak biz onu
doğrudan gözlemlersek vardır. Bilmece şu ki, eğer belirsizlik nesnel
olmama anlamına gelirse ve makroskopik insan dünyası önceden belli
olmayan olaylardan etkileniyorsa bu duru., insan ölçüsündeki olaylarda
nesnellik olmadığı- anlamına gelir mi? yalnızca bir delikten geçen
elektronun değil, fakat aynı zamanda tüm insan türlerinin tükenmesinin
nesnelliğini de reddetmek zorunda mıyız?
Dikkat edilmelidir ki kuantum kuramının Kopenhag
Yorumuna sıkı sıkıya bağlı kalırsak, o zaman, kuantum dünyasının
tekinsizliği her günkü gerçekliğe sızabilir-yalnızca atomik dünya değil,
tüm dünya nesnelliğini kaybeder. Erwin Schrödinger gerçekte Kopenhag
yorumunun ne kadar delice bir şey olduğunu ve onun tüm dünyanın kuantum
tekinsizliğine sahip olmasını gerektirdiğini göstermek üzere, kutudaki
kedi diye adladırdığı zekice bir düşünce deneyi geliştirdi. Maalesef,
Kopenhag (Kozmik Kod s: 150) yorumunu eleştirmek olan bu deneydeki
niyeti anlaşılmak yerine, çoğu zaman yanlış anlaşılmıştır. Kuantum
nesnelerinin tekinsiz gerçekliğinin alışılmış dünyada sergilendiğini
görmek isteyen bazı kişiler, Schrodinger’in deneyini durumun öyle olması
gerektiğini göstermek üzere kullanmışlardır. Fakat yanılmışlardır.
Matematiksel fizikçiler kutudaki kedi deneyini, özellikle de gözlemin
fiziksel yapısını dikkatli şekilde analiz etmişler ve mkarodünyanın
önceden belirlenemez olmasına rağmen, mikrodünyanın tersine, nesnel
olmamak zorunda olmadığığı sonucuna varmışlardır.Bunun nasıl mümkün
olduğunu anlamak için, ilk olarak, Schrodinger’in kutudaki kedi
deneyinin bir versiyonunu tanımylayacağız ve bunu aslında nasıl,
alışılmış dünyanın nesneliğinin sonu anlamına geliyor göründüğünü
göreceğiz. Daha sonra fiziksil gözlemleme işini daha yakından analiz
edeceğiz ve Kopenhag yorumunu makrodünyaya uygulamak zorunda
olmadığımız-kuantum tekinsizliği yalnızca mikrodünyadadır- şeklindeki
alternatif görüşe varacağız.
Schrodinger, bir kedinin zayıf radyoaktif bir kaynak
ve bir radyoaktif parçacık dedektörü ile birlikte bir kutuya
kapatıldığını düşünmemizi önerdi. Dedektör bir dakikada yalnızca bir
kere çalıştırılır, radyoaktif kaynağın bu bir dakika içinde saptanabilir
bir parçacık yayama olasılığının iki de bir (162) olduğunu varsayalım.
Kuantum kuramı bu radyoaktif olayın tesbiti konusunda kestirimde
bulunmaz; yalnızca olasılığı 1/2 olarak verir.Eğer bir parçacık tesbit
edilirse, kutuda zehirli bir gaz çıkar ve kediyi öldürür.İyi kapatılmış
olan kutu çok uzakta, dünyanın bir uydusundadırd, bu nedenle kedinin
canlı olup olmadınğını bilmeyiz.
Katı Kopenhag yorumuna göre, kritik dakika geçkitten
sonra bile kedinin bielli bir durumda-canlı ya da ölü-olduğunoan söz
edemeyiz, çünkü maddi kişiler olarak gerçekte kedinin canıl ya da ölü
olduğunu gözlemlemiş değiliz. Durumu tanımlamanın bir yolu, ölü kedinin
fiziksel durumuna bir olasılık dalgası, canı kedinin fiziksel durumuna
da bir başka olasılık dalgası vermektir. O zaman kedi, canlı kedinin ve
ölü kedinin (s: 151) dalgasının eşit ölçümünden oluyşan üst üste koyma
durumu olmarak doğru şekilde tanımlanmış olur. Kutudaki kedi için bu üst
üste koyma durumu gerçekler tarafından değil, olasılıklar tarafından
belirlenir.-makroskopik kuantum tekinsizliği. Kedinin canlı ya da ölü
olduğundan söz etmek, iki delik deneyinde elektronların hangi delikten
geçtiğinedn söz etmek kadar anlamsızdır. “Elektron ya 1 numaralı ya da 2
numaralı delekten geçer” ifadesi de anlamsızdır. Eğer hangi delekten
geçtiğini gözlemlemezseniz, elektron, 1 numaralı delekten ve 2 numaralı
delikten geçmeye ilişkin olasılık dalgalarının eşit miktarlarını üst
üste koyma durumundadır.Bu tekinsizliği elektronlar için kabul
edebilirsizin. Fakat., burada, bir elektron için değil, bir kedi için
aynı ir cümleye “Kedi ya ölüdür ya da canlıdır” sahibiz. Kediler,
elektronlar gibi, bir kuantum asla-asla ülkesinde (idealler ülkesinde)
olabilirler.
Şimdi içinde bir grup bilim adamı bulunan bir uzay
gemisinin yörüngede dönmekte olan kutu içindeki kediyi incemeye gitiğini
ve utuyu açtıkları zaman bir miyav sesiyle karşılaştıklarını-kedi
canlıdır- varsayalım. Bu olayın Kopenhag yorumu, bilim adamlarının
kutuyu açarak ve bir gözlem yaparaka kediyi belli bir kuantum
durumuna-canlı kedi- soktukları şekilndedir. Bu olay, ışık ışınlarıyla 1
numaralı veya 2 numaralı delikte elektronun yerini incelemeye benzer.
Uzay mekiğindeki bilim adamları için, kedinin durumu artık, canlı kedi
ve ölü kedinin dalgalarının bir üst üste koyma durumu değildir.Fakat
telekomünikasyon sistemleri bozuk olduğu için, yeryüzündeki bilim
adamları kedinin canlı mı, ölü mü olduğunu bilmemektedirler. Bu maddi
bilim adamları için, kutadaki kedi ve kedinin durumunu bilen uzay
mekiğindeki bilim adamları, hepsi hala canlı kedi ve ölü kedinin
olasılık dalgasının üst üste koyma durumundadırlar. Üst üste koyma
durumunun kuantum asla-asla ülkesi büyümektedir.
Sonunda uzay mekiğindeki bilim adamları yeryüzündeki
bir bilgisayarla bir iletişim hattı kurmayı başarırlar. Kedinin canlı
olduğu bilgisini bilgisayara iletirler ve bu bilgi manyetik (s:152) bir
bellekte zaklanır. Bilgisayarın bilgiyi almasından sonra, fakat belleğin
dünyasal bilim adamları tarafından okunmasından önce, bilgisayar,
dünyasal bilim adamları için üst üste koyma durumunun bir parçasıdır.Son
olarak, dünyasal bilim adamları bilgisayar çıktısını okuyarak, üst üste
koyma durumununu bire indirirler. Sonra yan odadaki arkadaşlarına
anlatırlar vb. Gerçeklik yalnızca onu gözlemlediğimiz zaman varlık
haline sıçrar.Aksi takdirde, deliklerden geçen elektron gibi, bir üst
üste koyma durumunda vardır. makroskopik dünyanın gerçekliği bile, onu
bu senaryoya göre gözlemleyene kadar nesnelliğe sahip değildir.
Tekinsiz görünse de bu, gerçekliğin standart
Kopenhag yorumudur. Bunun gözlemlenen ile gözlemci arasında ve nesne ile
zihin arasında kesin bir çizgi olmasını gerektirdiğini görüyoruz.
Başlangıçta bu çizgi kutudaki kedi ve uzay mekiği bilim adamları
arasında idi. Onların kutuyu açmalarından sonra, çizgi uzay mekiği bilim
adamları ve bsilgisayar arasına geçti vs. kedinin durumuyla ilgili bilgi
veren bir yerden diğerine yayıldıkça, canlı kedinin nesnel gerçekliği de
yayıldı.. kopenhag yorumu gözlemci ile gözlemlenen arasında bir ayırım
yapılmasını ister; onlar arasındaki çizginin nerede çizildiğini
söylemez, yalnızca çizilmesi gerektiğini söyler.
Bu kutudaki kedi deneyi değerlendirmesinde bizi
rahatsız eden bir şey vardır. Bir şekilde, atomların mikrodünyasının
standart nesnellikten yoksun olduğunu hissedebiliriz. Fakat bu
tekinsizlik masaların, iskemlelerin alışılmış dünyasına girmeli midir?
kopenhag yorumunda olacağı gibi, yalnızca biz onları gözlemlersek mi
belli bir durumda var olurlar? Kutudaki kedi deneyinin analizi bir
gözlemin bilinç gerektirdiği fikrini verir. Bazı fizikçiler, Kopenhag
görüşünün gerçekte bilincin var olması gerektiğini ifade ettiği
görüşündedirdler-bilinç olmadan maddi gerçeklik fikri düşünülemez.Fakat
eğer bir gözlemin ne olduğunu yakından incelersek, gerçekliğin bu aşırı
görüşünün-bir bilinç tarafından gözlemlenene kadar masalar, iskemleler
ve kedilerin belli bir varlıkları olmadığı görüşünün-sürdürülmesi
(Kozmik Kod s:153) gerekmediğini buluruz. Kopenhag yorumu atomik dünya
için gereklidir ama her zamanki nesnelerin dünyasına uygulanması zorunlu
değildir. Onu makrodünyaya uygulayanlar bu işi gereksiz yere yaparlar.
Şimdi biz gözlemlediğimiz zaman gerçekte ne olduğunu inceleyelim.
Eğer bir şeyi gözlemlersek, gözlerimiz o nesneden
enerji alırlar. Fakat gözlem yapmanın önemli özelliği, bilgi
edinmemizdir- dünya hakkında, gözlemden önce bilmediğimiz bir şeyi
biliriz. İstatistiksel mekanik konulu incelememizde, entropiyi-fiziksel
sistemlerin düzensizliğini ölçütü-arttırmadan blgi edinmenin mümkün
olmadığını öğrendik.Bilgi edinmek için ödediğimiz fiyat, bir başka yerde
dünyayı karıştırmak ve böylece entropiyi artırmaktır-termodinamiğin
ikinci yasasının kaçınılmaz sonucu. Bu entropi artışı zamanın bir oku
olduğunu ifade eder-zamansal olarak tersine çevrilmezlik vardır ve bilgi
depolayabilen fizikseyl süreçler mevcuttur; bellek mümkündür. Şu sonuca
varırız;gözlemin bilinci değil, zamanda tersine çevrilmezlik gözlemin
temel özelliğidir;ama şüphesiz bilinç de tersine çevrilmezlik içerir
çünkü belleği ilgilendirir. Gözlemler, ilkel bir bellek depolama alanına
sahip olmaları koşuluyla, aptal makinalar veya bilgisayarlarr tarafından
yürütülebilir. Gözlemin analizinde ana nokta, kuantum dünyasıyla ilgili
bilgi bir kere terisne çevrilmez şekilde makroskopik dünyada olunca, ona
emin şekilde nesnel anlam verebilmemizdir-kuantum asla-asla ülkesine
geri kayamaz.
Kutudaki kedi deneyinde, sizin gerçekte kediyi
gözlemleyip gözlemlememenizden bağımsız olarak, kedi bir kere ölü veya
canlı olunca, bilgi makroskopik dünyanın bir kısmıdır.Bu bilgiyi
selemezsiniz, çünkü ölüm tersine çevrilemez. tersine, iki delik
deneyinde, elektronun hangi delikten geçtiğine ilişkin bilgi, ancak biz
gözlem için ışık ışınları yerleştirirsek, makrodünyanın bir kısmı haline
gelir. kedinin tersine, elektron hangi durumda olduğuna-hangi delikten
geçtiğine-ilişkin herhangi bir kayıt veya bellek taşıyamaz.
Uzaklık ayarlama merceği değerlerinde bir piponun
duman (s: 154) parçacıklarının mikrodünyası ile tanınabilir nesnelerin
makrodünyası arasında çizdiğimiz çizgiyi hatırlayın. Zamanı tersine
çevrilmezliği gündeme geldi, çünkü, ilgili ortalamalar lehine, tek tek
parçacıklarla ilgili belirli bilgilerden özveride bulunduk.Bu aynı
zamanda, iki delikte ışık ışınları kullanımı gibi bir gözlem
yapıldığında yaptığımız şeydir.Elektronu tanımlayan tek tek olasılık
dalgalarının ayrıntılı bilgisi belirli bir bilgiye indirgenmektedir.
Makrodünya ile mikrodünya arasındaki çizgi, gözlemci ile gözlemlenen
arasındaki çizginin aynıdır.makrodünya ile mikrodünya arasındaki çizgi,
gözlemci ile gözlemlenen arasındaki çizginin aynıdır. Bir gözleme
karşılık gelen bir tersine dönülmez etkileşimin nerede yapılmış olduğunu
inceleyerek, çoğu durumda, kuantum tekinsizliği ile makroskopik dünya
arasındaki çizgiyi atomik fenomenlere oldukça yakın şekilde çizebiliriz.
Schodinger’in kedisi deneyinde yaptığımız gibi, makrodünyada üst üste
koyma durumundaki olasılık dalgalarının kuantum tekinsizliğinden söz
etmek tutarlı bir şey ise de bunu yapmaya zorunlu değiliz.
İki delik deneyi ve Schrodinger’in kedisi deneyi
düşünce deneyleridir-üzerinde ilerlediğimiz kuantum gerçekliği yolunda
istasyonlardır. Kuantum kuramının yalnızca atomik düzeyde değil, fakat
aynı zamanda insani olaylar düzeyinde de önceden belirlenmiş olmayan bir
evreni ifade ettiğini öğrenmiş bulunuyoruz. İki delik deneyinin Kopenhag
yorumu daha sonra, kuantum parçacıkları için klasik nesnelliğini
reddetmemiz gerektiğini ifade eder.Bu aynı yorumu kutudaki kedi deneyine
uygularsak, masalar ve iskemlelerin bulunduğu alışılmış dünyamızın
nesnelliğini de reddetmemiz gerekir gibi görünür. Fakat bu, Kopenhag
yorumunun fazla ileri götürülmesidir. Termodinamiğin ikinci yasasını
incelememizden, mikrodünya ile makrodünya arasındaki farkın basit
şekilde niceliksel-büyüklük farkı- olmadınğı, fakat niteliksel -
makrodünyada belirgin olan zamanın tersine çevrilemeyen oku mikrodünyada
yoktur- olduğunu gördük. Aslında, gözlemin terisen çevrilmezliinin,
elektronlar ve atomlar dünyasının masalar ve iskemleler dünyasından
niteliksel olarak farklı olduğu anlamına geldiğini buluruz. Kuantum
tekinsizliği makrodünya için yoktur. Bir elektornun (s:155) 1 ve 2
numaralı deliklerden geçmesinin olasılık dalgalarını üst üste koymamız
zorunludurama canlı ve ölü kedileri üst üste koymamız gerekmez.
Kuantum gerçekliği yolu boyunca ilerlerken, yol
boyunca başka ara istasyonlar görürüz-kuantum tekinsizliğinin Kopenhag
yorumuna alternatiflerin, düşünce için besin olarak sunulduğu yolcu
hanları. Bir handa öğle yemeğini bitirdikten sonra, öyküsüne- bir
kuantum mekaniği peri masalı- başlayan bir öykü anlatıcısı ile
karşılaşırız.
( Kozmik Kod, s: 149-156 )
Büyük bir yıldız kütlesi ölünce kara delik olmaktan
başka seçeneği yoktur.
KARADELİK NASIL OLUŞUR?
"Güneş' in kütlesinin on katı kadar kütlesi olan bir
yıldız düşünün. Yaklaşık bir milyar yıllık yaşam süresinin çoğunda
yıldız oksijeni helyuma dönüştürererek merkezinde ısı üretecektir. Açığa
çıkan enerji, Güneş' in yarıçapının yaklaşık beş katı kadar yarıçapı
olan bir cisme dönüşerek yıldızı kendi kütlesel çekimine karşı
desteklemeye yeterli basınç yaratır. Bu tür bir yıldızın yüzeyinden
kaçış hızı, yaklaşık olarak saniyede 1000 kilometreden (1000 km/ s)
olur. Yani yıldızın yüzeyinden saniyede 1000 kilometreden az bir hızla
yukarıya doğru dik olarak ateşlenen bir nesne, yıldızın kütlesel çekim
alanı tarafından geri çekilir ve yüzeye döner, bundan büyük bir hızla
yola çıkan bir nesne ise sonsuzluğa kaçacaktır.
Yıldız, nükleer yakıtını bitirdiğinde dışa doğru
basıncı koruyacak hiçbir şey olmaz ve yıldız kendi kütlesel çekimi
nedeniyle çökmeye başlar. Yıldız büzüldükçe yüzeydeki kütlesel çekim
alanı güçleniri ve kaçıp kurtulma hızı artar. Yarıçap otuz kilometrenini
altına inene kadar kaçıp kurtulma hızı saniyede 300 bin kilometreye,
yani ışığın hızına kadar artmış olur. O zamandan sonra yıldızdan yayılan
herhangi bir ışık, sonsuzluğa kaçamaz; kütlesel çekim alanı tarafından
çekilir. Özel görecelik kuramına göre, hiçbir şey ışıktan daha hızlı
gidemez, bu yüzden eğer ışık kaçıp kurtulamazsa başka hiçbir şey kaçıp
kurtulamaz.
Sonuç, bir karadelik olur: Kendisinden sonsuzluğa
kaçıp kurtulmanın mümkün olmadığı bir uzay-zaman bölgesi. Karadeliğin
sınırına olay ufku denir.
Karadelikler , yıldızların çökmesiyle oluşmamış da
olabilir. Evren' in doğduğu büyük patlamadan kısa bir süre sonra
varolduğuna inanılan sıcak yoğun ortamdaki yüksek derecede sıkışık
bölgelerin çöküşüyle oluşmuş çok sayıda karadelik bulunabilir. Bir
milyar ton ağırlığındaki bir bir karadelik, 10-13 santimetrelik bir
yarıçapa sahip olur. Bu yarıçap, bir nötronunu veya protonun
büyüklüğüdür. Karadelik, Güneş etrafında veya galaksinin merkezi
etrafındaki bir yörüngede bulunabilir.
Karadelikler ile termodinamik arasındaki ilişki 1970
yılında ortaya çıktı. Olay ufku, bir karadeliğin sınırıdır. Karadeliğe
bir madde veya ışıma düştüğünde olay ufkunun yani karadelik yüzeyinin
artma özelliğinde olduğunu matematiksel olarak ortaya kondu. Ayrıca eğer
iki karadelik çarpışır ve bir tek karadelik oluşturmak üzere
kaynaşırlarsa, ortaya çıkan karadeliğin etrafındaki olay ufkunun alanı,
orjinal karadeliklerin çevrelerindeki olay ufuklarının alanlarının
toplamından daha büyüktür. Bu özellikler, karadelik ufkunun alanı ile
termodinamikteki entropi kavramı arasında bir benzerlik olduğunu ifade
eder. "Entropi, bir sistemin düzensizliğinin veya onun eşdeğeri olan
kesin durumu hakkında bilgi eksikliğinin bir ölçüsü olarak
düşünülebilir. Termodinamiğin ünlü ikinci yasası, entropinin her zaman
zamanla arttığını söyler."
Karadeliklerin özellikleriyle termodinamiğin yasaları
arasındaki benzerlikleri James M. Bardeen, Brandon Carter ve Stephen
Hawking geliştirdi. Termodinamiğin ilk yasası, bir sistemin
entropisindeki küçük bir değişikliğe, sistemin enerjisinde orantılı bir
değişikliğin eşlik ettiğini söyler. Orantısallık gerçeği, sistemin
sıcaklığı olarak isimlendirilir. Bardeen, Carter ve ben, bir karadeliğin
kütlesindeki değişkliğin olay ufkunun alanındaki bir değişiklikle
bağlantısını kuran benzer bir yasa bulduk. Burada orantılılık faktörü,
yüzey kütlesel çekimi denen, olay ufkunda kütlesel çekim alanının
gücünün bir ölçüsü olan nicelikle ilgilidir. Eğer olay ufkunun alanının
entropiye benzer olduğu kabul edilirse, o zaman tıpkı ısısal dengedeki
bir yapıda sıcaklığın her yerde aynı olması gibi, yüzey kütlesel
çekiminin olay ufkunun her noktasında aynı olduğunun ortaya çıkacağı
anlaşılır.Entropi ile olay ufkunun alanı arasında açıkça bir benzerlik
varsa da bu alanın nasıl kardeliğin entropisi olarak tanımlanacağı bizim
için açık değildi.... Can alıcı önermeyi, 1972 yılında- o zamanlar
Princeton Üinversitesinde yüksek lisans öğrencisi olan-Jacob D.
Bekenstein yaptı. Önerme şöyledir: Bir karadelik kütlesel çekim
çökmesiyle yaratıldığında hızla yalnızca kütle, açısal moment ve
elektrik yükü özellikleriyle tanımlanan durağan bir duruma geçer.
Karadelik bu özellikler dışında çökmüş olan nesnenin başka bir
ayrıntısını taşımaz. 'Bir karadeliğin saçı yoktur ' teoremi olarak
bilinen bu sonuç Carter,Werner Israel, David C. Robinson ve benim
tarafımdan kanıtlanmıştır
Karadelik, geçmişini ya da ata maddesini
"hatırlamaz".
Kütle çekimi sonucu oluşan çökmede çok miktarda bilgi
kaybı olur. Saçı yok teoremi bu anlama gelir.Yani bir karadeliğin
durumu, onu oluşturmak üzere çöken maddenin madde ya da antimadde
olmasına bağlı değildir; çöken maddenin küresel ya da çok düzensiz bir
biçimde olmasına da bağlı değildir. " Bir başka deyişle belli bir
kütlede, açısal momentte ve elektik yükündeki karadelik, maddenin çok
sayıda farklı düzenlenişlerinin herhangi birinin çöküşüyle oluşmuş
olabilir. Aslında eğer kuantum etkileri ihmal edilirse, karadelik son
derece düşük kütlede sayısız parçacıktan bir bulutun çökmesiyle oluşmuş
olabileceği için düzenleniş biçimi sayısı sonsuz olur.
Ancak kuantum mekaniğinin belirsizlik ilkesi m
kütlesinde bir parçacığın h/mc dalga boyunda bir dalga gibi
davranacağını belirtir Burada h Planck sabitidir.c ise ışığın hızıdır."
(Hawking KDVBE, s:104-105)
HİDEKİ YUKAVA ( 1907-1981)
Tokyo' da doğdu, babası coğrafyacıydı.Yukava bilimle
uğraşan bir aileden geliyordu. Daha erken yaşlarda Çin ilimlerini
öğrendi. O Kyoto Üniversitesinde öğrenciyken, Heisenberg, Schrödinger ve
diğerleri kuantum mekaniğini formüle etme sürecindeydiler. Japonya' da
bu konuda öğretmen bulunmadığı için, bu alanı kendi başına incelemiş
olmalıdır. Belki de bu dönemde gelişen bağımsızlık ruhu sayesinde 1934
yılında, daha 27 yaşındayken Avrupalı bilim adamlarından önce mezon
kuramını oluşturmayı başardı. 1949 yılında Nobel ödülü alan ilk Japon
oldu. Kyoto, kuramsal fizik grubunun başkanı olarak birçok bilim adamı
yetiştirdi. Savaştan sonra geleneksel alan kuramının eksikliklerini
aşmanın bir yolu olarak yerel olmayan alan kuramının savunuculluğunu
yaptı. Japonya' da sıradan insanların anlayabileceği düzeydeki
yazılarıyla da tanınmaktadır.( Kuarklar, Y. Nambu s: 49)
P. A. M. DİRAC (1902-1984)
İngiltere' de doğdu. Kuantum mekaniğinin formüle
edilmesine en büyük katkılarda bulunanlardandır. Çalışmaları, eşşiz bir
matematiksel güzellik ve derinlikte olan bir dahiydi. Elektronu
rölativistik olarak tanımlayan Dirac, denklemini keşfettiğinde 26
yaşındaydı. Bu denklemin negatif enerji çözümleri olmasını
açıklayabilmek için, negatif bir enerji çözümünün bir anti-elektronu
temsil ettiğini düşündü ve böylece pozitronun varlığını öngördü. 1933
yılında Nobel Ödülünü aldı. O zamandan beri kuantum kuramının gelişimine
çok büyük katkıları olmuştur.Ama çalışmalarındaki önemi giderek artan
bir konu da 1931 de öne sürdüğü manyetik monopol kuramıydı. Dirac
denklemiyle spinörler matematiğini, matematikçilerden bağımsız olarak
yarattı. Monopolle ilgili makalesinde " doğanın matematiksel olarak
güzel ve zarif bir kuramı kullanmaması tasavvur edilemez" diyordu. 1984
de Florida' da öldü. Hiçbir yazılı nota başvurmadan ve tek fazla sözcük
kullanmadan verdiği konferansları da makaleleri kadar zarifti.
(Kuarklar, Y. Nambu s:51)
ENRİCO FERMİ ( 1901-1954)
Roma' da doğdu. Hem denel hem de kuramsal fiziğe
temel katkılarda bulunmuş çok yönlü bir İtalyan fizikçi.
Yükseköğrenimini Pisa' da tamamladı. 26 yaşındayken Roma Üniversitesinde
profesör oldu. 1938 yılında nötronları kullandığı deneysel çalışmaları
için Nobel Ödülünü aldı. Kuramsal fizikte özellikle Fermi- Dirac
istatistikleri ( 1927) ve beta bozunumu kuramıyla ( 1934) ünlüdür.
İtalya' daki faşist yönetimden kaçarak ABD de Columbia Üniversitesine
geldikten kısa süre sonra, Almanya' da çekirdeğin parçalanması bulunun
haberini aldı ve hemen deneylere başladı. Bu, nükleer kuvvet
araştıralarının başlangıcıydı. Fermi' ni öncülüğünde Şikago
Üniversitesinde kurulan nükleer reaktör, 2 Aralık 1942 tarihinde kritik
kütleye erişti ve zincirleme tepkimelerin olabilirliğini kanıtladı.
Savaştan sonra fiziğe yeniden eğildi. Şikago Üniversitesine bir
siklotron kurdu ve pionlarla deneylere başladı.Ne yazık ki 53 yaşında
iken kanser nedeniyle aramızdan ayrıldı.
Fermi doğal bir önderdi ve onun yaratttığgı
geleneklerin bir çoğu onunla ilgili pek çok öyküyle birlikte Şiküago
Üniversitesinde hala yaşamaktadır. Her şeyi kolay anlaşılabılır kılan
parlak dersler veren Fermi, doktora öğrencilerine çok zor mezuniyet
sınavları vermekle de ünlüydü." Fermi' yi ilk kez bir konferans verirken
gördükten sonra bir arkadaşıma mektubumda şunu yazmıştım:
" Fermi sahnede bir Kabuki oyuncusu gibiydi "
(Kuarklar s:103)
Güneş İkiye Bölünse Neler Olur?
Elbette felaket olur. Dünya hareketini şaşırır. Ama
Güneş' in bölünmesinden tam 8 dakika sonra. Güneşten çıkan bir ışık
fotonu 8 dakikada yeryüzüne ulaşır. Güneş' in bölünmesinin etkileri işte
bu nedenle 8 dakika sonra yeryüzünde etkisini gösterir. Bu arada Dünya'
mız hiçbir şey olmamış gibi alışılagelen hareketini sürdürür. Bir 19.
yüzyıl bilimcisine deseydik ki " Güneş ikiye bölünse anında izleyebilir
miydik?"
O, bu soruyu saçma bulacak, izlediği şeyin 8 dakika
önce olduğunu asla kabul etmeyecekti.
ERWIN SCHRÖDINGER (1887 - 1961)
Güney Avusturya'da doğdu. 11 yaşına dek eğitimini
evinde aldı.1910 da Viyana Üniversitesinde fizik doktorasını verdi.
Babasının ona hediye ettiği mikroskop ve hediye ettiği başka aletler,
doğaya olan ilgisini kamçıladı. Birinci Dünya Savaşı'nda Avusturya
ordusunda askerdi. Sonra değişik üniversitelerde çalıştı. 1925' te Zürih
Üniversitesi'ndeyken kendi adıyla anılan kuantum mekaniğinin ünlü dalga
denklemini yayınladı. Schrödinger dalga denklemi, Heisenberg ve Pauli
başta olmak üzere bir çok fizikçi tarafından aynı zamanda geliştirilen
Yeni Kuantum Mekaniğine büyük katkı sağladı.1928'de Berlin
Üniversitesinde kuramsal fizik profesörü oldu. Yaşamı Avrupa' daki
çalkantılı dönemi yansıtır. 1933'te Nazizm (Alman faşizimi) iktidara
gelince Almanya’yı terketti ve Oxford' a geldi. Ama 1933 Nobel Fizik
Ödülünü Paul Dirac ile paylaştı.1936' da yurduna, yani Avusturya' ya
döndü. Ama iki yıl sonra Hitlerin orduları Avusturya' yı işgal etti.
Schrödinger ülkesini bir kez daha terketmek zorunda kaldı. Evinden
çıkarken sırtında bir şeyler taşıyordu ve bu yükle Roma' ya vardı.
Papyon kravat. Koyu takım elbise. Yuvarlak gözlükler.
Dağınık saçlar ve güleryüz..
(Gündelik Bilmeceler s: 5)
1925 te Zürih Üniversitesi’nde iken ünlü dalga
denklemini türetti. Heisenberg ve Pauli ve başkaları da aynı anda
kuantum mekaniğinin geliştirilmesi için çalışıyordu. 1928 de Planck' ın
Berlin Üniversitesi Kuramsal Fizik Enstitüsüne atanmasını asğladı. 1933
te Hitler' in iktidarı ele almasıyla Almanya’yı terketti ve Oxford' a
geçti.
1936 da yeniden Avusturya'ya döndü; ancak 2 yıl sonra
Hitler, Avusturya'yı işgal etti. Sadece çantada taşıyabileceği şeyleri
alarak Roma' ya geçti. Oradan da 1955 yılına dek kaldığı Dublin
Geliştirilmiş Çalışlamalar Enstitüsünde kaldı.
Onun, kuantum kuramını anlatmak için uydurduğu bir "Schrödinger'in
Kedisi" vardır.
Fizikte Üçüncü Devrim Yolda.
Son elli yılki süreç, doğanın temel yazsalarını
kavrayışmızda önemli değişiklere sahne oldu. Müonlardan kuarklara,
'acayip' parçacıklardan W- bozonlarına, zaman asimetrisinden nükleon
rezonansına kadar birbiri ardına gerçekleştirilen pek çok buluş, bizi
hayretten harete düşürdü.
Fizikte bu yüzyıl boyunca iki büyük devrim yaşandı.
Görecelik (İzafiyet, rölativite) ve kuantum mekaniği. Temel parcacık
fiziğinin ilk evresi, İkinci Dünya savaşından sonra, modern
hızlandırıcıların geliştirilmesiyle başladı. 1970 lerin ortlarına dek,
bu araçlarla hiç beklenmeyen pek çok keşif yapıldı ve bu keşifler,
kuramcıları doğanın bilinen temel bileşenleri ve onları yöneten yasalar
hakkında bütünlüklü bir kuram geliştirmeye itti. Parçacıklarla ilgili
"ne" ve "nasıl oluyor" soruları büyük ölçüde yanıtlanıyor. Ancak "neden"
sorusunun oldukça büyük bir kısmı yanıtsız. "Bunların en önemlilerinden
biri, protonun neden stanrat modelin öngördüğünden milyar kere milyar
kez daha hafif olduğu. Bununla ilgili bir başka bilmece ise doğada neden
yıldızlar, gezegenler ve insanlar gibi büyük ölçekli kütlelelirn
bulunduğu. Bu iki soruya getirilen, çeşitli deneyler ve teorik
ipuçlarıyla da desteklenen bir açıklama var ki, bu açıklamaya göre
doğanın tuhaf ve şimdiye kadar hemen hemen hiç incelenmeyen bir yapısı
var. Bu yapıya " süpersimetri " adı veriliyor."
Süpersimetri, şerit kuramının öncüllerinden yola
çıkılarak formüle edildi. Şerit kuramı, önceki parçacık kuramlarının
genelleştirilmiş bir hali; ama aynı zamanda bu kuramlardan bir kopuşu da
temsiyl ediyor. Buna göre maddenin temel bileşenleri parçacıklar değil,
şeritler ya da sicimler.1970 lerde şerit kuramını bulan fizikçiler,
sürprizlerle dolu bir yolda ilerlemeye başladılar. Şerit kuramı üçüncü
devrimin başlanıgıcı olacak.
"Fiziğin bugünkü hali, 1920 lerin ortalarında "
yeni", diğer bir deyişle en son ve eksiksiz kuantum kuramının ortaya
çıkmasının öncesinde yaşanan kafa karışıklığı dönemini anısatıyor. O
günlerde yeni bir kuramın oluşmakta olduğu apaçık ortadaydı, ancak
oluşmakta olanın ne olduğu tam olarak belli değildi. Bugün de bir takım
yeni kuramsal kavrayışlar, bütün zaman ve mekan kavramlarımızda
gerçekleşecek temel bir değişime delalet ediyor."
"Sürecin devam edebilmesi için artık sadece
fiçzikçilerin değil, toplumun vereceği desteğe ve profesyonel fizikçi
olmayan vatandaşların beklentilerine bağlı. "
The Wall Street Journal, Milliyet Eki, 22 Temmuz 1996
Yazarlar David Gross (Princeton Ü. fizik profesörü) ve Edward Witten
(New Jersey İleri Araştırmalar Enstitüsü fizik prof.)
"Geçen ay MIT gibi ciddi bir enstitününü önemli bilim
adamı Thomas Pritchard, bir sodyum atomunun, bir bariyerin iki tarafında
aynı anda varolabildiğini ispatladı. Aynı deneyi Konstanz
üniversitesinde helyum atomuyla da tekrarladılar. Bir süredir dünya
fizik ve felsefe çevreleri bu büyük buluşu tartışıyor... San Francisko'
da konuştuğum Carl Sagan' ın yeni kitabının adı "Soluk Mavi Nokta", yani
dünyamız.
Hiçbir
yazı/ resim izinsiz olarak kullanılamaz!! Telif hakları uyarınca
bu bir suçtur..! Tüm hakları Çetin BAL' a aittir. Kaynak gösterilmek şartıyla siteden
alıntı yapılabilir.
The Time Machine Project © 2005 Cetin BAL - GSM:+90 05366063183 - Turkiye / Denizli
Ana Sayfa /
index /Roket bilimi /
E-Mail /CetinBAL/Quantum Teleportation-2
Time Travel Technology /Ziyaretçi
Defteri /UFO Technology/Duyuru
Kuantum Teleportation /Kuantum Fizigi
/Uçaklar(Aeroplane)
New World Order(Macro Philosophy)
|