Günümüz Teorik Fiziğinin Problemleri

Lee Smolin adlı bir fizikçinin 2006 basımı The Trouble with Physics adlı kitabını okumaya başladım son günlerde ve daha henüz yeni başlamış olmama rağmen adamın daha kitabın başında yaptığı bazı tespitler çok hoşuma gitti. Nihayet aklı başında, materyalist ve realist bir fizikçinin, günümüz fiziğinin içinde bulunduğu durum ile ilgili benim bile dışarıdan bakan bir amatör olarak gördüğüm bazı sorunlarını açık bir şekilde dile getirdiğine tanık oldum ve adamın kitabın başında bahsettiği bazı bilgileri burada da paylaşmak istedim.

Bilim tarihinde daha önce rastlanan dönemlere bakarak, günümüzde fiziğin bulunduğu durumu eski dönemlerde bilimsel devrimlerin ortaya çıkışından önce rastlanan durumlara benzetiyor. 1975'ten bu yana fizikte hiçbir ciddi gelişme olmadığını söylüyor ve evreni anlayış düzeyimizde son 30 yıldır herhangi bir ilerleme olmadığından yakınıyor. Bu dönemde ortaya çıkan yeni bazı deneysel bulguların olduğunu (örneğin kara madde ve kara enerji), fakat bunların evren anlayışımızı ilerletmekten ziyade soru işaretlerini arttırdığını söylüyor.

Daha kötüsü tıkanan fiziğin çıkış yolu olarak ortada bulunan ve akademik kadrolarda fiziğin geleceği olarak görülen ve son derece popüler olan sicim teorisinin (string theory) ciddi ilerleme yaratmak bu yana sorunu daha da büyüten bazi özellikler içerdiğini söylüyor. Bilimin ne olduğu ve ne olması gerektiğiyle ilgili problemler ortaya çıkardığını söylüyor sicim teorisinin. Eskiden fizik bilimi diğer bilimlere örnek olarak verilen ve bilimin nasıl çalışması gerektiğini gösteren bir alanken sicim teorisinin popülerleştiği son birkaç onyılda fizik biliminin gerçek bir bilimden beklenecek bazı temel özelliklerden uzaklaşma eğiliminde olduğundan yakınıyor. Çünkü her şeyden önce, bilimin en önemli özelliği yeterli delil ortaya çıkmadan herhangi bir fikrin benimsenmemesi gerektiğidir, fakat sicim teorisi taraftarlarının, sırf teorinin matematiksel güzelliği yüzünden işin delil ve deneysel doğrulama kısımlarını atlayıp, sanki teoriden gerçekmiş gibi bahsetmekte olduklarını ve kamuoyunu bu şekilde yanılttıklarını söylüyor.

Sicim teorisi, günümüz teknolojisi ile test edilebilecek hiçbir öngörü içermiyor. Hatta günümüzde hayal edilebilece hiçbir teknoloji bile mevcut değil bu teorinin testi için. Ayrıca yazara göre teorinin sonsuz sayıda versiyonu mevcut ve herhangi bir deneysel sonucun tüm bu versiyonları yanlışlayabilmesi mümkün değil. Dolayısıyla teori "yanlışlanabilir" değil.

Nobel ödüllü bir fizikçiye göre sicim teorisine bir teori veya bir model bile denemez, daha çok bir "ipucu" sicim teorisi. Ya da altta yatan asıl gerçeğin belli yönlerine işaret eden bir sezgi gibi birşey, bir açıklama veya teori olmaktan ziyade.

Fakat buna rağmen dediğine göre tüm saygın üniversitelerin fizik kürsüleri sicim teorisyenleri ile doldurulmaya başlandı son birkaç onyılda. Zamanında Einstein'in çalıştığı Institute of Advanced Study'deki daimi pozisyona sahip tüm fizikçiler sicim teorisyeni yazara göre, direktör dahil olmak üzere. Aynı şey Kavli Institute of Theoretical Physics için de geçerli. 1981'den beri, parçacık fizikçilerine verilen 9 MacArthur Fellowship'liğinin 8'i sicim teorisyenlerine gitmiş yazarın dediğine göre. Ayrıca ABD'nin üst fizik fakültelerinde (Berkeley, Caltech, Harvard, MIT, Princeton ve Stanford) 1981'den beri verilen 22 profesörlük kadrosunun 20'si de yine sicim teorisyenlerine gitmiş.

Genç fizikçilerin, sicim teorisine inanmasalar bile, eğer kariyerlerini tehlikeye atmak istemiyorlarsa sicim teorisi konusunda çalışmak zorunda kaldığını, sicim teorisinin bilimsel alanda ve fizikteki problemler çözme konusunda değil ama akademik alanda rekabeti kazanmış olduğunu söylüyor.

Ünlü bir sicim teorisyenine "Sicim Teorisinin alternatifleri nelerdir?" sorusunun sorulduğunu, verilen cevabın ise "Sicim teorisinin bir alternatifi olmadığı" şeklinde olduğunu, sicim teorisyenleri tarafından "Bütün güzel fikirlerin sicim teorisinin bir parçası olduğu"nun iddia edildiğini söylüyor.

Ve burada şu soruyu soruyor: Neler oluyor? Bilimin ne olduğunu ve nasıl çalışması gerektiğini mi unuttuk? Hakkında en ufak bir deneysel doğrulamanın olmadığı bir alan olan sicim teorisinin, nasıl alternatifsiz olduğunu soruyor yazar. Hatta yazara göre sicim teorisyenleri sicim teorisinin ne olduğunu dahi bilmiyorlar aslında. Bunu sicim teorisyenlerinin bazılarının da itiraf ettiğini söylüyor. Ünlü bir sicim teorisyeninin verdiği bir konferansı "We don't know what we are talking about" cümlesiyle bitirdiğini söylüyor. (Yani "Biz neden bahsettiğimizi bilmiyoruz").

Bilimde ilerleme kaydedilebilmesi için farklı ve sıradışı düşünen kişilerin önünün açılması gerektiğini, fakat genç fizikçilerin sicim teorisinden farklı bir konuya yönelmeye cesaret edemediği bu akademik ortamda bunun yolunun tıkandığını söylüyor. Özellikle çözülmemiş ciddi problemlerin bulunduğu dönemlerde, çözümler ancak devrimsel yeni bazı fikirlerin ve bakış açılarının ortaya çıkmasıyla geçekleşeceğinden (örneğin 20. yüzyılın başındaki dönem gibi, ki burada Einstein ve Planck gibi fizikçiler devrimsel fikirlerle mevcut çözümsüz problemleri çözümlü hale getirdiler), farklı fikirlere destek verilmesinin daha da önemli hale geldiğini söylüyor.

Yazara göre günümüzde fiziğin tıkandığı ve çözüme ihtiyaç gösteren 5 alan var. Bunları şöyle özetlemiş:

1) Genel relativite ile kuantum fiziğinin birleştirilmesi

Burada temel sorunun kuantum fiziğinin felsefede "realizm" denen bakış açısıyla bağdaşmaması olduğunu söylüyor. Realizm, bizim algılamamızdan bağımsız bir dış dünyanın varolduğunu söyler, dolayısıyla da dış dünyayı tarif eden herhangi bir teori bizim ne şekilde ölçüm yapıp yapmadığımız ile ilgili terim içermemelidir.

Yazara göre bu sorun kuantum fiziğinin ilk kuruluşundan beri teoride bulunan bir problemdir. Bu teoride incelenen sistem ve gözlemci tek bir sistem kabul edilir ve gözlem sonuçları gözlemcinin gözlem yapma eylemine bağlı olarak tanımlanır. Kuantum fiziğinde kullanılan dil bile ölçümler ve hazırlıklarda bahseder ve o durumda ne gözleneceğine dair tespitlerde bulunur. Bizim bulunmadığımız bir durumda dünyanın nasıl olacağına dair hiçbir şey söylemez.

Einsten, Schrödinger, Broglie gibi teorinin kurulmasına katkıda bulunan pek çok bilim adamı bu bakış açısını beğenmemiştir. Realist bakış açısını benimsemişlerdir. Fakat kuantum fiziğinin günümüzde bilinen şeklini geliştiren Bohr, Heisenberg gibi fizikçiler işin bu yönünü önemsememiş ve kuantum fiziğinin bugün bildiğimiz şekilde yapılan çalışma biçimini benimsemişlerdir.

Genel relativite realist bilim geleneğinden gelen bir teoridir ve dolayısıyla kuantum fiziği ile zaten bu temel bakış açısı bakımından uyuşmamaktadır.

2) Kuantum teorisinin kuruluşunda ve temel yapısındaki problemleri gidermek, ya teoriyi akla uygun hale getirerek, ya da yeni bir teori geliştirerek.

Bu da yukarıdaki maddeyle bağlantılı bir konu. Yazara göre, kuantum fiziğini akla yatkın ve anlaşılır yapabilecek 3 yol vardır:
* Teorinin dilini değiştirmek ve teoriyi gözlemci ve gözlenen ayrımını içinde barındıracak bir şekle dönüştürmek
* Teorinin yorumlanışını değiştirmek ve denklemlerin ölçüm ve gözlem ile ilgili faktörlerden etkilenmeden anlaşılmasına imkan veren realist bir yorumunu ortaya çıkarmak
* Doğayı kuantum fiziğinin verdiği açıklamadan daha derin bir şekilde açıklayan yeni bir teori icat etmek

Yazara göre, kuantum fiziğinin problemleri çok önemli bir uğraş olması gerekirken, bu konuda bilim dünyasında çalışılmamaktadır. Bu konuyla uğraşan çok az sayıda cesur fizikçi vardır ve diğer fizikçiler sorunu ya görmezden gelmekte veya kuantum fiziğinin yaptığı bilim yapma şeklini benimsemekte ve doğa karşılamaktadırlar.

3) Çeşitli parçacıkların ve kuvvetlerin aynı çatı altında toplandığı bir birleşik fizik teorisinin geliştirilip geliştirilemeyeceğini anlamak ve mümkünse bu teoriyi geliştirmek

Yazara göre standart model çekim kuvveti hariç diğer tüm kuvvetleri birleştirmekte ve içinde hiçbir sonsuzluk veya belirsizlik içermeyen denklemlerle her şeyi güzelce açıklamaktadır. Fakat teorideki denklemler çok sayıda sabite ait değerlerin gözlemler sonucu elde edilip denklemlere katılmasına ihtiyaç duyar ve bu sabitlerin neden bu değerlerde olduğunu açıklamaz. (Teorideki denklemler bu sabitler başka değerlerde de olsa geçerli gözüken denklemlerdir fakat sabitlerin neden o değerlerde olduğu teorinin açıklayabildiği bir konu değildir). Dolayısıyla, standart model henüz eksik bir model.

4) Yukarıdaki maddeyle bağlantılı olarak, standart modeldeki evrensel sabitlerin doğada neden o değerlerde olduğunu açıklamak

1900 yılında Lord Kelvin, fiziğin bitmek üzere olduğunu, birkaç bulanık konu hariç herşeyin açıklandığını söylemişti. Fakat o birkaç bulanık konu dediği konuların birinden relativite teorisi, diğerinden ise kauntum fiziği doğru.

Yazara göre şu anda da fizikçiler sona çok yakın olduklarını hissetmektedir. Standart modeldeki birkaç bulanıklığın kara madde ve kara enerji denen konular etrafında olduğunu ve onlar çözüldüğü takdirde herşeyin anlaşılacağı şeklinde bir düşüncenin yaygın olduğunu söylemektedir yazar. Fakat geçmiş tecrübelere dayanarak, belki de bu bulanıklıkların aslında temel bazı sorunlara işaret ediyor olabileceğini söylemektedir.

Çünkü, konuya aşina olanların bileceği üzere, fizikçilerin evren ile ilgili yaptıkları gözlemlerden çıkan iki muamma vardır: kara madde ve kara enerji.

Eğer genel relativite teorisi, kütle çekimini doğru şekilde açıklıyorsa, evrende gözlediğimizden daha fazla madde olması gerekir. Fakat bilinen tüm madde türleri ya ışık yaymakta, ya da yansıtmaktadır. Bu yüzden ya ortada bilmediğimiz, farklı tür bir madde vardır (ki denklemlere göre bu madde görünen maddeden miktar olarak belki 10 kat fazladır), ya da genel relativite teorisinde bir yanlışlık bulunmaktadır.

İkinci olasılıktan fizikçiler çok korktuklarından, çoğunun tahmini ilk olasılığın gerçek olduğu ve ortada algılanmayan çok miktarda madde (kara madde) olduğu yönündedir. Fakat çok uzun süredir devam eden çalışmalara rağmen bu kara maddenin kökeninin ne olduğu konusunda bir gelişme kaydedilememiştir.

Benzer bir durum, kara enerji denen kavram için de vardır. Gözlenen madde miktarı ve henüz ne olduğu bilinmeyen kara maddenin hepsinin işin içine katılmasıyla yapılan hesaplar, evrenin genişlemesinin yavaşlaması gerektiğini göstermektedir. Fakat yapılan hassas gözlemler bunun tam tersinin doğru olduğunu ortaya çıkarmıştır, yani evrenin genişleme hızı bırakın yavaşlamayı, tam tersine artmaktadır. Evren gittikçe daha hızlı genişlemektedir. Bu etkiden sorumlu faktöre de bilim adamları "kara enerji" adını vermektedir.

Yakın zamanlarda yapılan gözlemler, evrenin büyük ölçüde bilinmeyen şeylerden oluştuğunu göstermektedir. Çünkü, evrendeki madde yoğunluğunun yüzde 70'i kara enerjiden, yüzde 26'si kara maddeden ve sadece yüzde 4'ü görünür madde ve enerjiden kaynaklanıyor gibidir. Bu ise ortadaki tabloda ciddi bir sorun ve ciddi bir eksik olduğuna işaret etmektedir.

5) Yukarıdaki maddeyle bağlantılı olarak, kara madde ve kara enerjinin mahiyetinin çözülmesi, yazara göre 5 numaralı ve son büyük problemdir günümüz fiziğinde.

Evreni doğru dürüst açıkladığını iddia eden herhangi bir teorinin bu 5 maddenin 5'ine de doyurucu cevap vermesi gerekmektedir yazara göre.

Yazarın bu kitapta şimdiye kadar dediklerinin hemen hepsine katılıyorum. Kanımca, aklı başında, materyalist ve bilimin ne olduğunu bilen bu tür bilim adamlarının, gerçekleri bu şekilde kamuoyuna duyurmaya devam etmeleri gerekmektedir.

15.04.2011. 14:11

Yorumlar

ercan 04.06.2011. 05:44

Sen de kimsin arkadaş, ne güzel bir insan mışsın.
Zamanı geçmiş olsa bile yorum yapasım geldi iki yazınızı okuyunca. Önce bu konudan başlayayım.

Fiziğin önemli sorunlarından birinin Stephen Hawking in icadı TOE (theory of Everything) ile ayyuka çıktığını düşünüyorum ben. Ne demek her şeyin teorisi? Ortada bir teori yok ama daha ortada teori yokken iki teoriyi (kuantum ve görecelilik) ve kütleçekimini tek bir teoride birleştireceğiz tarzında olmayana ergi metoduyla evreni açıklama çalışmalarına başladılar.

Sicim teorisinden önce kaos teorisi vardı çok karmaşık ve öngörülemez diye ondan vazgeçip hatta yok sayıp, zorla evreni geometrik bir modele oturtmaya çalışıyorlar ki, bence bu durum Newton ekolünün etkisinden kaynaklanıyor,lakin Einstein bile bu nedenle doğru bir buluşu yanlış argüman üzerinden keşfetmişti (sabit evren-boşluk enerjisi. Ancak evrenin gittikçe hızlanarak genişlediği iddiası doğru çıktı yine de)

Kaos teorisi bir şey açıklıyor mu? Matematiksel fizik açıdan pek değil çünkü fizikçiler ve somut bilim yönlendirebileceği şekil verebileceği unsurlar arar bilimde. Kaos teorisi ise evreni modelleyemeyeceğimnizi söyler o yüzden pek rağbet görmüyor daha çok sanatsal bir uğraş gibi anlaşılıyor. Ancak bu bence yeterli değil yok saymak için öncelikle en yaygın ve kabul gören modellerin sınırlarını dikkate almak durumundayız. Bana göre bunların başında da big bang teorisi ve standart model geliyor biraz fazla iddialı olacak ama ben bu iki bakış açısının da batlamyıuusun dünya merkezli evren modeli kadar sığ ve tekdüze olduğunu, dolayısıyla da yanlış modellemeler olduğunu düşünüyorum.

Hawking evrendeki zaman olgusunu dünyanın meridyenlerine benzetir ve görecelilik açısından haklıdır. Yani big bang dan önce ne olduğunu sormak kuzey kutbunun kuzeyinde ne var diye sormak gibidir (benim kendi açıklamama göre de, zaman başlamadan önceki saatin kaç olduğunu sormak) Bilimde bu türden paradokslar ortaya çıktığında, bir düşünce devrimi gerekir. 1900 lerin başında michelson-morley deneyi de böyle paradokslar yaratmıştı aynı. Dahi ve fizikçi matematikçi değilim ancak şunu görebiliyorum ki, evrenin 13,7 milyar yıl önce patlayarak ortaya çıktığı konusunda, olguda sözü geçen patlama kavramını refere edebilecek hiç bir kanıt da olmadığına göre, fgöreceli zaman açısından bizim 13,7 milyar önce evren ortaya çıktı dememiz son derece manasız dır, hatta bence matematik açıdan hatalı bir önermedir.

Sabitler konusuna iyi değinmiş kitapda katılıyorum. Bu sabitlerden önemli bir kaçı da Planck sabitleridir. Bu tür sabitler tıpkı gerçekte sabit olmayan güneş nedeniyşe gözlemlerden hareketle elips yörünge hesabı için ortaya konulan geometriye delalet eder. Elips yörüngenin nedeni, doopler etkisindeki dalganın cismin hareket yönünde kısalıp arka tarafında uzun olması gibi, kütleçekim tarafından eğilmiş uzayda ilerleyen nesnelerin, en yakınımızda bulunan en ağır nesneyi sabit varsaydığımızda gördüğümüz şeklidir. Yani planck sabiti nedir? Big bang i, göreceliliği ve ışık hızını referans aldığımızda çizdiğimiz bir sınırdır. Evrende 13,7 milyar yıl öncesine gittiğimizi varsayarsak ortada patlayan bir şey yoktur sadece buradan öyle diyor ötesini anlaşılamaz ilan ediyoruz. 12 milyar ışık yılı uzaklıktaki galaksi gerçekten ışık hızına yakın hızda hareket mi ediyor ki? Hayır çünkü oradan bize bakan da bizi öyle görecek ve bizim hızımız çok yavaş bize göre. Işığın kendisinde zaman yok, elektronda bir yaşam alanı var ise bu oldukça uzun bir zamandır çok hızlı olduğundan vs. Neye göre 13,7 milyar yıl önce oluşmuş evren ilk 1 saniyeye ilk 1 saniye diyerek işin içinden çıkamıyoruz ki erken evrende de görecelilik var sonuçta, şimdiki 1 saniye gibi mi sürmüş o, ne oldu zamanın genleşmesi olgusu?

Fizikçiler çok güzel denklem kuruyorlar, eşitlik oluşturuyorlar ancak bu zaten kendi kısır döngülerinden oluşturulmuş aksiyomlarla ortaya atılarak yaratılmış olan denklemler. Dolayısıyla da işin sonunda tanrı parçacığı aramaya gidiyor iş hala anlaşılmayan kısma, "bilinmeyen, ölçülemeyen mucizevi olay" açıklaması yapmaktan kurtulamadılar, big bang de ne demek?

Burada biraz sert bir eleştiriye tabi tutarak, yer yer ukalaca sayılabilecek üslup ile anlatmaya çalıştığım evreni anlayamayız demek değil, anladığımızı varsaymakla doğayı açıkladığımızı iddia edemeyiz demek istiyorum daha çok. Jüpiterdeki kırmızı lekenin üzerine bir sürü iddia bir sürü model geliştirebilirsiniz ve o kızıl fırtınanın neden hiç durmadığını bu modeller açıklayamaz. Sebep? Çünkü fırtınanın nedeni oradaki lekeden ötürü değil, jüpiterin tamamındaki türbülasyondur. Benzer bir gaz karışımını aynı şekilde bir yöne doğru hızla döndürecek olursanız bir yerinde tam zıt yöne girdap oluşacaktır ve diğer hareketler sürdüğü sürece o da devam eder. Galaksiler de böyle oluşmuş, dev karadelikler böyle oluşmuş, karanlık madde veya karanlık enerji diye bir şey yok, çünkü boş uzay olarak bildiğimiz uzayın az yoğun ortamı bir hiçlik değil. Uzay nasıl eğiliyor kütle çekimi ile yoksa, eğilen ne ki? Parçacık hızlandırıcılarda durmadan absürd parçacıklar çıkıyor ortaya bunlar yoktan oluşmuyorlar, yokluğa kaybolmuyorlar einstein boşuna demedi boşluk enerjisi diye çünkü kelimenin gerçek anlamında bir boşluğun olmadığını çok iyi bilmekteydi hatta bu boşluk denilenin, bağımsız hareket eden bir esir olmadığını anlamakla beraber enerji madde çevriminin sürekli birbirine dönüşebileceği yegane ortam olduğunun da farkındaydı.

Sonuç olarak ben kendi adıma, henüz Albert Einstein ın teorilerinin tam olarak anlaşlılamamış olduğuna inanıyorum. Makro evrensel ölçekte halen sabit zamandan Newton dinamikleri ile düşünüp evren patlatıyorlar 13,7 milyar yıl öncesinden bugünkü zamandan referanslar alıp veya parçacıkların küleçekimini açıklayabileceğini umuyor, graviton veya onu sağlayacak higgs bozonu arıyorlar. (bulamazlar,bulamadılar, bulamayacaklar, kıyamet koparılırken CERN deneyi ile ilghikli böyle diyordum,kaza olacak unutturacaklar gene söylüyorum, onu bulaaamazsııınız, çünkü yok öyle bir şey, hala Newton gibi düşünüyorlar)
Neden Newton gibi düşünülüyor? Çünkü fizik eğitiminin temeli bu o yüzden ve hala gündelik yaşamda, mekanikte, teknolojide bunu kullanıyoruz o nedenle fizik daha çok denklemleri eşitlemek, eşitsizliği sağlamak, anomali oluşturan durumu sabit varsayıp ihmal etmek üstüne kurulu. Hala evrende bir tasarım, ince ayar, arayışı hakim. Tasarım arandığı big bang teorisinden ve evrenin geniş ölçekli yapısını değişmez mekanik-geometrik modellere zorla uydurma girişimlerinden kolayca tespit edilebilir. Herkes Einstein ı ve ekolünü rasyonalist, kuantumcuları materyalist zannediyor bir problem de bu aslında durum tam tersi ve Einstein ı rahatsız eden de bu oluruna uydurma, elde bir açıklama olmasa da varsayma alışkanlığına karşıydı.

Biraz uzattım,lakin daha da uzatabilirdimn kesiyorum. Yazı için teşekkürler.

Sami Blbl 07.04.2014. 11:26

Fizikçi değilim.Fizğin popüler boyutuyla ilgileniyorum.Ama şu sabit sayılar konusuna ben de katılıyorum.

Fizikte bazı sabitler vardır.Bu sabitler neden sabittir?

Bunu bırakırsak bir kenara,

Sonsuz denklem elde ederiz böylece.Hiçbiri de birbirini tamamlamaz.Tamamlaması için yeni şeyler uydururuz.Ve daha yeni şeyler de.Hiç bitmez bu.Böylece hiçbir şey elde edemeyiz.

Haksız mıyım?

Yorum yazın

* = doldurulması zorunlu alanlar

:

:

: