3 Ekim 1996

Bu yazı orijinal olarak Phlogistin’de basılmıştır. Yeni Zelanda’da yayınlanan bilim kurgu dergisi.

Bilim kurgu fanatikleri beni affetsinler ama bu lanet olası modern fizikte neler oluyor? Physical Review’in (1) herhangi bir sayısını ele aldığımızda mutlaka birkaç sayfasında zaman yolculuğundan bahsettiğini, hatta daha da fazla wormhole’lardan bahsedildiğini, hatta biraz da şanslıysak warp-drive’lardan bahsedildiğini görürüz. Diğer profesyonel fizik toplulukları üyeleri de izafiyet / kuantum fiziğinde neler olduğunu merak ediyorlardır. Ne yapıyoruz ve neden yapıyoruz?

Tüm yaptığımız bilmin sınırlarını zorlamaktan ibaret. 20. yüzyıl bize 2 süper fiziksel gerçeklik sunuyor: Einstein’in çekim teorisi (izafiyet) ve alansal kuantum teorisi (parça (zerre) fiziği)... bu iki teoride mantıksal olarak doğruydular ve kesin olarak söyleyebilirim ki fiziki gerçekliği kendi rejimleri içerisinde tekrardan yarattılar. (henüz bunun doğruluğunun sınırlarını belirleyemedik.) fakat bu ikisini bir araya getirdiğinizde hemen sorunlar ortaya çıkıyor. Kuantum çekimi: şu anda uygulanabilir bir teori. Karşılıklı zıt görüşler olmasına rağmen günümüz itibariyle, yani 1996 itibariyle kuantum çekimiyle ilgili evrensel olarak kabul görmüş bir teori yoktur. Bununla ilgili ortaya atılan fikirlerden bazıları başarıyla sonuçlandırılırken bazıları başarısızlığa uğradı. Ve bu sürüncemede her daim bu çekim kanunu nicelendirilmeye çalışıldı. Bu teoriyle ilgili doğrudan yapılan bir deney olmadığı için bu konuyla ilgili yapılan munazaralarda da pek bir sonuç çıkmıyordu. Günümüzdeki teoriler her ne kadar kısıtlı imkanlar sunuyor olsalar da, gelecekle ilgili olarak varsayımlar tahmin etmeye yetecek bilgiler veriyorlar, mesela ihtiyacı için gerekli olan enerjiyi fazlasıyla bulabileceği gibi. Planck ölçeği (2) olarak bilinen bir şey var ki, kuantum çekiminin trans-Planckian rejimi için önemli hale geleceğini biliyoruz. Vakum, dalgalanma yaratarak kara delikleri durdurmaya çalışacak ardından da kuantum dalgalanmaları kendiliğinden oluşan bu kara delikleri yok etmeyi deneyecek. Bir ihtimal kuantum çekimi bu durdurma işlemini engeleyebilir. Uzay zamanı, trans-plackian ölçeğinde çok şiddetli olan uzay zamanı manifoldunda bozularak değişir ve topoloji köpüğü haline gelmeye başlar. Manifold anlamını yitirmeye başlar ve bu da relativistlerin başvurduğu uzay “zamanı köpüğü”’dür. Buna rağmen Planck ölçeğinde enteresan şeylerin olduğuna emin olabiliriz fakat orada baş döndüren olayların neler olduğunu bilemeyiz.

Fizik komiteleri bu teknolojik sınırlandırmalarla karşısında (en azından bazı komiteleri kaygılandıran bir durum bu.) instein’in eski bir hilesi olan Gedanken deneyini tekrar hayata geçirdiler. Gedanken deneyi fikrine göre sizin bir fikrinizi alıp, dahili tutarlılık için, saf mantıksal analizle herhangi bir gerçek deney yapmadan test ederler. Şu anda yapılabilecek en iyi şey budur.

Gedanken deneyi tüm genel ve özel izafiyet teorilerine uygulandığı vakit görüldü ki nihai olarak bu teoriler dahili olarak tutarlıydılar ve hatta bilim adamlarına gerçek ölçüm sonuçları için araştırmalara nereden başlayacaklarına dair fikirler de verdi. (gerçek ölçüm sonuçları günümüzde bulunmuştur.)

Gendanken deneyi, kuantum çekimi’ne ulaşmak için tanımlanmamış ve karmakarışık olan fikirlere uygulandığında çok karışık ve düzensiz sonuçlar ortaya çıkar. Ortaya çıkan sonuçlar neyin yanlış olduğunu görmemizi engeller. Umudumuz ise yanlış çıkan teorilerin bize doğru olanı bulmamız için ipuçları vermesidir. Bunlardan bir tanesi Einstein çekimini ve kuantum alan teorisini birlikte genelleyebilir. İnşallah bu bizi kutsal bardağa ( çekimin kuantum teorisi.) götürür. Elimizdeki en iyi şey, kuantum fiziği ve Einstein çekimi karışımı olan “yarı klasik kuantum çekimi”dir. Yani melezdir, çünkü çekimin kendisi bölünmeyi bırakır ve normal bir hal alır ve kalan herşeyi bölmeye başlar. Maddedeki dağılımın kuantum ortalaması klasik çekim alanı oluşturabilmek için Einstein’in alan denklemini kullanır. Bu bizi hayli meşgül edecek bir durumdur. Çok teşekkür ederim.

Bu melez modeli Planck ölçeğine uyguladığımız vakit gariplikler başlıyor. Wormhole’lar akla uygun hale geliyorlar. Ya da en azından saşma sapanlıkları gözle görülür halde olmuyor. İnsanlar ayrıca yarı klasik kuantum çekimi içinde Einstein’in alan denklemini çözer gibi warp drive’larla oynamaya başladılar. Mühendisler bu ürün modelini elde ederken sakın nefesinizi tutmayın, çünkü bunun için gereken teknoloji gerçekten çok uzakta. Ve daha çok mucizeye ihtiyaç vardır. (3)

Warp drive ve wormhole muhabbetleri garip ve kaçınılmaz bir şekilde zaman yolculuğu kavramında son buluyor. (bu noktada bazı bilim adamları bu durumu kabul etmezler.) Zaman yolculuğundan dolayı oluşan çeşitli türdeki paradoksları anlatan aşağı yukarı 4 tane tepki (anlatım) vardır:

Sıkıcı fizik varsayımı: Bütün bu saçmalıkları unutun. Deneyle ispatlanmış sağlam bir kanıta bakalım. Ya da en iyisi onun yerine yeşil kırlara koşalım....

Matt Visser Lower Hutt’a büyümüştür, Victoria üniversitesinde fizik eğitimi almıştır. Doktorasını California Berkeley’de yapmıştır. Şimdilerde Saint Lois’deki Washington üniversitesinde fizik konusunda yardımcı araştırma profesörü görevindedir.

Birkaç tane ilginç kitap var ve bu kitapları okumak için öyle çok fazla fizik bilgisine de gerek yoktur. Matematiksel anlatım içermeden modern fizikte olup biteni konu alırlar.unutulmaması gerekir ki, fizik dilinin ingilizceye çevrilmesinde kaçınılmaz olarak bazı eksik anlatımlar ya da farklılıklar olacaktır.

Uyarı: kitabın birinci yarısı fiziğin daha kesin olan unsurlarını içeriken kitabın ikinci yarısında kuramsal bilgilere yer verilmiştir. Kitabın ayrımı 8. bölümde başlıyor.

Teknik Kitaplar (çok ağır içerikliler)

Gerçekten de neler döndüğünü öğrenmek istiyorsanız. Fiziğin ve matematiğin derinlerine inip kurcalamanız gerekir. Kuantum fiziğini, parçacık fiziğini ve Hilbert uzayının mztematiğinin iyi olan kısımlarını gerçekten bilmek istiyorsanız diferansiyel geometrisini ve alanların kuantum teorisini bilmeniz gerekir.

Ceareti olanlar için bazı teknik kitaplar:

Stephen Hawking ve George Ellis: Uzay zamanının geniş ölçekli yapısı

N.D. Birrel ve Paul Davies: bükülmüş uzayda kuantum alanları

Stephen Fulling: bükülmüş uzay zamanındaki kuantum alan teorisinin görünüşleri