Sicim teorisi (string theory) konusundaki en önemli bilim adamlarından biri Brian Greene’dir. Brian Green Columbia Üniversitesinde fizik ve matematik profesörüdür. Özellikle herşeyin teorisi ya da birleşik teori olarak bilinen konu üzerinde 25 yıldan fazla bir süredir çalışmaktadır. Çok satan birkaç kitabın yazarıdır. Evrenin Zarafeti (The Elegant Universe) ve Kozmos’un Dokusu ( The Fabric of the Cosmos)  bunlardan ikisidir. En son çıkan kitabı olan Gizli Gerçeklik ( The Hidden Reality) bizim evrenimizin muhtemelen tek evren olmadığını tartışmaktadır.

Son kitabında tartıştığı konu olan çoklu evrenler konusunu, 2012 yılı, Mart ayında ted.com konferanslarında muhteşem bir sunum tekniği ve basit anlatımı ile paylaşmıştır.

Yazının hemen başındaki video'da  Türkçe alt yazı ile bu mükemmel sunum yer almaktadır. Bu harika konferansı, konuya ilgi duyan ve sadece görüntüyü izlemek değil aynı zamanda okumak isteyenler  için yazılı hale getirdim.

Grain, sunumunda şunu tartışmaktadır: Dünyamızın, Güneşimiz, Samanyolu Galaksisi ve diğer tüm Galaksilerinde içinde olduğu evrenimizin tek evren olmadığı, çoklu evrenler diye adlandırılabilecek çok sayıda karmaşık evrenlerin bir parçası olma olasılığını gündeme getirmektedir.

Brian Grain konuşmasında bu fikrin doğru olabileceğini ve kendisini izleyen katılımcıları, bunun için ikna etmeye çalışacağını ifade ediyor. Buna yaparken de 3 ana bölüm altında konuyu aktarıyor:

1. Astronomi konusunda Nobel Ödülüne layık görülen çalışmanın gizemi,
2. Bu gizem için bir çözüm önerisi: Sicim teorisi
3. Şişme teorisi ile bulmacanın tüm parçalarını birleştirmek

Eğer sadece izlemekle tatmin olmadınız ve bazı yerleri kaçırdığınızı düşünüyorsanız, bu konuşmanın yazılı metni aşağıda okumanız için sizi bekliyor.

“…Edwin Hubble 1929 yılında uzaktaki galaksilerin bizden giderek uzlaştığını fark etti ve uzayın kendi kendine esnediğini, genişlediğini ortaya koydu.

Bu bir devrimdi, çünkü bundan önce tüm bildiklerimiz evrenin durağan olduğuna yönelikti.

Peki, buna neden olan yani ittiren şey nedir? Nobel ödülüne layık görülen bu keşif harika idi ancak bu galaksileri birbirinden giderek artan bir hızla uzaklaştıran kuvvet neydi?

Bunun için en parlak fikir, Einstein’ın eski bir fikrinden geliyordu: Kütle çekimi.

Kütle çekiminde cisimlerin birbirini çekmesi kadar Genel Göreliliğe göre itebilir de. Einstein’ın matematiğine göre eğer uzay düzgün dağılımlı olarak görünmez bir enerji ile doluysa, yani bir nevi homojen, görünmez bir pus gibiyse,  bu pus tarafından üretilen, kütleçekim itici olmalı. Bu itici kütleçekim, tamda gözlemlerimizi açıklamak için ihtiyacımız olan şey. Çünkü uzaydaki görünmez enerjiye bir enerjiye ait itici kütleçekim. Şimdilerde ona karanlık enerji diyoruz: yani galaksilerin birbirini itmesine sebep olan şey.

Peki, buradaki gizem nedir?

Bir an için burada duralım. Size sicim teorisi ve üç kilit noktasından bahsetmek istiyorum.

Sicim teorisi nedir?

Sicim teorisi, Einstein’ın hayali olan bir birleştirilmiş fizik teorisini, evrende geçerli olan tüm kuvvetleri açıklayabilen tek ve kapsayıcı bir çerçeveyi gerçeğe dönüştürmek için oluşturulan bir yaklaşım.

Sicim teorisini merkezindeki fikir aslında gayet açık; diyor ki, maddenin herhangi bir parçasını çok küçük bir boyutta incelerseniz, öncelikle moleküllere rastlar sonra da atomları ve atom altı parçacıkları bulursunuz. Ama teoriye göre daha da ince detaya girerseniz, şu anki teknolojiyle yapabileceğimizden daha küçük boyutta, bu parçacıkların içinde farklı bir şey bulursunuz – titreşen küçük enerji iplikçileri – küçücük titreyen sicimler. Ve tıpkı bir kemanın telleri gibi farklı motiflerle titreşerek farklı müzikal notalar üretebilirler. Bu küçük temel sicimler, farklı motiflerle titreştiklerinde farklı çeşitlerde parçacıklar üretirler… İşte elektronlar, kuarklar, nötrinolar, fotonlar ve diğer tüm parçacıklar titreşen sicimlerden ortaya çıktıklarına göre hepsi tek bir çerçeve içinde birleştirilmiş oluyor.

Bu çok cezbedici bir tablo, bir nevi kozmik senfoni gibi, Dünyada etrafımızda gördüğümüz tüm zenginliğin, bu küçücük tellerin çalabildiği müzikten ortaya çıkması olması. Ama bu zarif birleştirmenin bir bedeli var, çünkü yıllar süren araştırmalar sicim teorisinin matematiğinin pekiyi sonuç vermediğini gösterdi. Ve şayet çok alışılmadık bir şeye izin vermediğimiz müddetçe kendi içinde tutarsızlıklar oluyor… Bu da uzaya ekstra boyutlar eklemek. Şöyle ki hepimiz uzayın olağan üç boyutunu biliyoruz: Yükseklik, genişlik ve derinlik. Ama sicim teorisine göre inanılmaz küçük ölçeklerde, tespit edemediğimiz şekilde öylesine minikçe içine kıvrılmış ek birtakım boyutlar var. Ama boyutlar gizlenmiş olsa bile, bizim gözlemleyebildiğimiz şeyler üzerine etkisi olacaktır, çünkü ek boyutların biçimleri sicimlerin ne şekilde titreşeceğini sınırlıyor. Ve sicim teorisinde titreşim her şeyi belirler. Öyleyse parçacıkların kütleleri, kuvvetlerin direnci, ve en önemlisi karanlık enerjinin miktarı bu ekstra boyutların şekli tarafından belirlenecektir. O halde eğer bu ekstra boyutların şekillerini belirleyebilseydik, bu özellikleri hesaplamamız mümkün olacaktı ve karanlık enerjinin miktarını hesaplayabilecektik. İşin zorluğu bu ekstra boyutların şekillerinin neye benzediğini bilmiyoruz. Elimizdekiler matematiğin elverdiği ölçüde aday şekillerin bir listesi. Bu şekillerin ilk geliştirilmeye başladığında sadece beş farklı şekli adayımız vardı, dolaysıyla gözlemlediğimiz, fiziksel özelliklerinden çıkarsamak üzere onlardan birer birer inceleyebileceğinizi hayal edebilirdiniz. Ama araştırmacılar başka adaylar buldukça liste genişledi. Sayı beşken, sonra yüzlerce ve daha sonra binlerce oldu. Büyük, ama hala analiz etmek üzere toparlaması mümkün,  çünkü sonuçta yüksek lisans öğrencilerinin yapacak işe ihtiyacı var. Ama liste büyümeye devam etti milyonlarca ve bugüne kadar milyarlarca oldu. Aday şekillerin listesi 10 üzeri 500’lere kadar fırladı.

Öyleyse ne yapacağız?

Bazı araştırmacılar ümidini kaybetti, ek boyutların şekilleri için çok fazla aday olması ve bunların her birinin farklı fiziksel özelliklere yol açıyor olması nedeniyle sicim teorisinin asla sınanabilir ve açıklayıcı tahminler yapamayacağı sonucuna vardılar. Ama diğerleri konuya olağandışı bir boyut kazandırdı ve bizi çoklu evrenler olasılığına götürdüler. Fikirleri şuydu; belki de bu şekillerin her birinin eşit bir dayanağı var. Her biri farklı ekstra boyutlara karşılık farklı şekiller sahip ve pek çok evren olduğu düşünülürse her bir şekil diğerleri kadar gerçek. Ve bu radikal önermenin şu bahsettiğimiz gizem üzerinde inanılmaz bir etkisi var: Nobel ödülü alan hesaplanmanın ortaya çıkardığı karanlık enerji miktarı üzerinde. Çünkü görüyorsunuz ki eğer başka evrenler varsa ve bu evrenlerini her biri, diyelim ki ekstra boyutlarına karşılık farklı şekiller sahipse, o zaman her evrenin fiziksel özellikleri birbirinden farklı olacaktır. Ve bilhassa her bir evrende bulunan karanlık enerji miktarı da farklı olacaktır. Bu da demek oluyor ki, ölçümünü yaptığımız karanlık enerji miktarını açıklamadaki gizem tamamen farklı bir hale bürünüyor. Bu bağlamda, fiziğin kanunları karanlık enerji miktarını gösteren sayıyı açıklayamaz, çünkü aslında tek bir sayı yok, pek çok sayı var. Bu da demek oluyor ki aslında biz soruyu yanlış soruyoruz.

Sormamız gereken doğru soru şu:

Biz insanlar kendimizi neden bu evrende, mümkün olan diğer onca ihtimalden birinde değil de tam da ölçtüğümüz miktarda karanlık enerjiye sahip olan bu evrende bulduk?

İşte bu bize ilerleme kaydettirecek bir soru. Çünkü bizimkinden çok daha fazla karanlık enerjiye sahip olan evrenlerde, maddeler ne zaman galaksi oluşturmaya kalksa, ortamdaki karanlık enerji itme kuvveti öyle büyük olacak ki kümelenen maddelerin dağılmasına sebep olacak ve galaksiler oluşmayacak. Bizimkinden çok daha az karanlık enerjiye sahip olan evrenlerse, onlar da kendi içlerine çok hızlı bir biçimde çökecekler ve yine galaksiler oluşmayacak. Ve galaksiler olmadan yıldızlar olmaz, gezegenler olmaz, haliyle de bizim ki gibi yaşam formlarının o diğer evrenlerde var olma şansı olamaz. Yani biz kendimi tam olarak ölçtüğümüz miktarda karanlık enerjiye sahip olan bir evrende bulduk, çünkü bizim gibi yaşam formlarına ev sahipliği yapabilecek koşullara sahip olan evren bizimkiydi.

İşte hepsi bu kadar.

Gizem çözüldü, çoklu evrenler bulundu.

Ama bazıları bu açıklamayı tatmin edici bulmuyor. Bizler fiziğin gözlemlerimiz üzerine kesinlikli açıklamalar yapmasına alışkınız.  Ama mesele şu ki, eğer gözlemin yaptığınız özellikler daha geniş bir gerçeklik manzarası içinde, çok geniş çeşitlikteki değerler alabiliyorsa, belirli bir sayısal değere karşılık tek bir açıklama olmasını beklemek yanlış olacaktır.

Eski bir örnek de bambaşka bir sayıyı anlamak adına saplantılı uğraşlar vermiş büyük astronom Johannes Kepler’den geliyor; neden Güneş, Dünya’dan 93 milyon mil uzakta?

O bu sayıyı açıklamak için on yıllar boyunca çalıştı, ama asla başaramadı ve neden başaramadığını biz biliyoruz. Kepler aslında yanlış soruyu soruyordu. Artık, kendi yıldızından farklı uzaklıklarda bulunan pek çok gezegen olduğunu biliyoruz. Dolayısıyla fizik kanunlarının bu münferit sayıyı, yani 93 milyon mili açıklamasını ummak, oldukça yanlış bir yaklaşım.

Onun yerine sorulacak doğru soru ise şu: Biz insanlar, kendimiz neden onca başka ihtimal varken tam da bu uzaklıkta bulunan bir gezegene üzerinde bulduk? Ve işte yine, bizim cevap verebileceğimiz bir soru bu. Güneş gibi bir yıldıza daha yakında bulunan gezegenler çok sıcak olacak ve bizim yaşam formumuz asla var olamayacaktır. Ve bu yıldızdan çok daha uzakta bulunan gezegeneler ise, çok soğuk olacak ve işte yine, bizim yaşam formumuz asla tutunamayacaktır.

O yüzden kendimizi tam da bu uzaklıktaki bir gezegende buluyoruz. Çünkü bizim yaşam formumuz için hayati olan koşulları sağlıyor. Konu gezegenlere ve uzaklıklara geldiğinde, bu açıkça doğrudan bir akıl yürütme.

Mesele şu ki, konu evrenlere ve içerdikleri karanlık enerjiye geldiğinde, bu akıl yürütme bunlar için de doğru olabilir. Bir temel farklılık, elbette, bizler orada başka gezegenler olduğunu biliyoruz. Oysa başka evrenler olabileceği fikri hakkında şimdiye kadar yaptığım şey ise sadece spekülasyon.

Öyleyse parçaları bir araya getirdiğimizde, gerçekten başka evrenleri meydana getirebilecek bir mekanizmaya ihtiyacımız var.

Ve bu da beni son kısma, üçün kısma getiriyor.

Çünkü böyle bir mekanizma, “büyük patlama”yı anlamaya çalışan kozmologlar tarafından keşfedildi bile.

Biliyorsunuz, büyük patlamadan bahsettiğimizde, genellikle aklımıza, evrenimiz yaratan ve dışa doğru büyümesini sağlayan bir çeşit kozmik patlama görüntüsü oluşur. Ama burada küçük bir sır var.

Büyük Patlama çok önemli bir şeyi açıkta bırakıyor, “patlama” kısmını.

Bize evrenin patlamadan sonra nasıl evrildiğini açıklıyor, ama o patlamayı neyin tetiklediği hakkında en ufak bir fikir vermiyor. Ve bu boşluk sonunda Büyük Patlama Teorisi’nin geliştirilmiş bir sürümünde dolduruldu. Buna “şişme kozmolojisi” deniyor ve bu, uzayın dışarı doğru büyümesini doğal olarak sağlayacak bir çeşit yakıt betimliyor. Bu yakıt kuantum alanı dene bir şeye dayanıyor, ama bizim için burada gerekli tek ayrıntı şu ki, bu yakıt öylesine yüksek verimli ki, bunu kullanıp bitirmek hemen hemen imkansız. Dolayısıyla şişme kuramında evrenimizi oluşturan büyük patlama tek seferlik bir olay gibi görünmüyor. Bu yakıt bizim büyük patlamamızı meydana getirmekle kalmadı, ayrıca başka sayısız büyük patlamaları da oluşturdu ve bunların her biri kendi ayrı evrenini oluşmasına sebep olurken bizim evrenimiz sayısız evrenlerden oluşan büyük kozmik köpük küveti içindeki tek bir köpük haline geldi. İşte şimdi bunu sicim teorisiyle birleştirdiğimizde, ortaya çıkan tablo bu şekilde. Bu everenlerin her birinin ekstra boyutları var. Bu ekstra boyutlar pek çok farklı şekillerde olabiliyor. Bu değişik şekiller de farklı fiziksel özellikleri beraberinde getiriyor. Ve biz kendimizi diğerleri yerine bu evrende buluyoruz. Çünkü bizim yaşam biçimimizin tutunabilmesi için  uygun olan fiziksel özelliklere ve karanlık enerji miktarına sahip olan tek evren bizim evrenimiz. Ve kozmoz’un geniş planındaki bu tablosu cezbedici ama  oldukça da tartışmalı ve en gelişmiş gözlemlerimiz ve teorilerimiz bizi bu tabloyu ciddi ciddi düşünmeye sevk ediyor. Geriye kalan bir büyük soru ise elbette şu;

Diğer evrenlerin varlığını doğrulamamız hiç mümkün olabilecek mi?

İzin verin günün birinde bunun gerçekleşebileceğini açıklayayım.

Şişme kuramının şimdiden gözleme dayalı güçlü dayanakları var. Çünkü bu kuram, büyük patlamanın o denli şiddetli olduğunu öngörüyor ki, uzayda süratle genişledikçe mikro dünyadaki küçük kuantum titreşimlerinin makro dünyaya yayılarak kendine özgü bir parmak izi gibi düşünülebilecek, uzayda nispeten sıcak ve soğuk noktalardan oluşan bir örüntü bırakacağını bunun da güçlü teleskoplar tarafından gözlemlenebileceğini öngörüyor. Daha da ileri gidersek, eğer başka evrenler varsa, bu kuram bu evrenlerin sıklıkla birbirleriyle çarpışabileceğini öngörüyor. Ve eğer bizim evrenimiz başka biriyle çarpışırsa, bu çarpışma ek olarak uzay boyunca sıcaklık değişiklerinden oluşan hafif bir örüntü oluşturacaktır. Ve günün birinde bunu tespit etmemiz mümkün olabilir. Bu tablo bu denli egzotik olmasının yanında, günün birinde gözlemler de dayandırılarak diğer evrenlerin varlığı ortaya konulabilir.

Sonuç olarak tüm bu fikirlerden yola çıkarak, çok uzak bir gelecek için çarpıcı bir çıkarım yapacağım.

Gördüğünüz gibi evrenimizin durağan olmadığını, uzayın genişlemekte olduğunu ve bu genişlemenin de giderek hızlandığını ve başka evrenler de olduğunu, hepsini uzak galaksilerden bize ulaşan yıldızların o noktasal zayıf ışıklarını dikkatlice irdeleyerek öğrendik. Ama bu genişleme hızlandığı için, çok uzak bir gelecekte, bu galaksiler çok hızlı bir şekilde iyice uzaklaşıyor olacak ve artık onları göremeyeceğiz… teknolojik sebeplerden dolayı değil ama fizik kanunları sebebiyle. Bu galaksilerin yaydığı ışık mümkün olan en yüksek hızda, ışık hızında seyretse bile aramızda sürekli açılan bu mesafeyi kat edemeyecek hale gelecek. Yani uzak gelecekteki astronomlar uzayın derinliklerine baktıklarında durağan, zifiri bir kör karanlıktan oluşan sonsuz bir uzamdan başka bir şey göremeyecekler. Evrenin durağan ve değişmez olduğunu, kendilerine de ev sahipliği yapan, maddenin bu tekil ve merkezi vahası dışında bir yerleşim olmadığı sonucuna varacaklar…

İşte bu, kozmos’un tamamıyla yanlış olduğunu bildiğimiz tablosu.  Ama belki de bu gelecekteki astronomların elinde önceki dönemlerden kalma, tıpkı bizim ki gibi genişleyen galaksilerle dolu bir kozmos fikrini onaylayan kayıtlar olacak. Ama acaba geleceğin astronomları bu tarihi bilgilere inanacak mı? Yoksa o karanlık, durağan ve boş evrende yalnızca kendilerinin o en gelişmiş gözlemlerinin sonuçlarına mı inanacaklar?

İkincisinin olacağından kuşkulanıyorum.

Bu demek oluyor ki şu an inanılmaz derecede ayrıcalıklı çağlarda yaşıyoruz, kozmos hakkında belli derin gerçekliklerin halen insanların keşfetme arzusu tarafından ulaşılabilir olduğu çağlardayız.

Görünüşe bakılırsa bu her zaman böyle olmayacak.  Çünkü bugünün astronomları, güçlü teleskopları gökyüzüne çevirerek, bir avuç aydınlatıcı fotonu tüm çıplaklığıyla yakalayabildiler… Milyarlarca yıldır yolda olan bir çeşit kozmik mesaj. Ve çağlar boyunca yankılanan bu mesaj gayet açık.

Doğa bazen sırlarını çözülmeyecek şekilde fizik kanunları ile sıkıca sarar ve onları gizler. Bazen gerçekliğin asıl doğası ufkun hemen ötesinden bizlere işaret verir.