Fizikçilerin Hala Çözemediği 5 Soru – Çözülemeyen Sorular
Fizikçilerin Hala Çözemediği 7 Soru – Çözülemeyen Sorular – “Artık yeni bir şey yok. İcat edilebilecek her şey şu ana kadar icat edilmiştir.” – İster inanın ister inanmayın ama yukarıdaki söz Amerikan Patent Dairesi Başkanı Charles Duell tarafından 1899 yılında söylenmiştir. Bu sözün üzerine Wright Kardeşler ilk motorlu uçağı icat etmiş, Einstein özel görelilik teoremini yayınlamış, Marconi ilk transatlantik sinyali göndermiş ve Planck enerjinin kuantum doğasını keşfetmiştir. Dahası Tüm bu keşifler ve niceleri ilk 5 sene içerisinde gerçekleşmiştir.
Günümüze kadar olan 121 yıl içerisinde Charles Duell’in oldukça yanıldığı defalarca kanıtlanmıştır. Fizik tüm bu seneler içerisinde birçok soruya yanıt bulabilmiş, anlamlandıramadığımız pek çok kavrama bir açıklama getirebilmiştir.
Ama öyle çözülemeyen sorular vardır ki fizik, 2020 yılı itibariyle henüz bir yanıt bulamamıştır. Yüzlerce yıldır sorulan bu sorulara dünyanın dört bir yanındaki fizikçiler hala bir cevap aramaktadır. Peki nedir bu sorular? Şimdi gelin bu büyük problemlere hep beraber bakalım.
Fizikçilerin Hala Çözemediği 7 Soru – Çözülemeyen Sorular
5. Toplam kaç boyut bulunuyor?
Bu soru çok uzun zamandır fizikçilerin başına dert olmuş durumda. Herkesin bildiği üzere uzay 3 farklı boyutta açıklanabilir. Bunlara x-y-z diyerek bir cismin uzaydaki varlığını uzunluk, genişlik ve derinlik olarak belirtebiliriz. Bunlara ek olarak zamanı eklersek boyut sayımız 4’e çıkar. Peki bu yeterli midir?
Çoğu fizikçiye göre hayır. Kütleçekim etkilerini inceleyen bilim insanları bu kuvveti atomik 3 boyutla birleştirmekte oldukça zorlanıyor. Einstein’ın genel göreliliğine göre kütle çekim uzay-zaman birlikteliği için yeterince güçlü değil. Ayrıca kütle çekimin sürekli varlığı uzay zamana indirgenemiyor – çünkü atomik boyutlar küçük paketler halinde var oluyorlar.
Bütün bunlar bizi sicim teorisyenlerinin açıklamalarına götürüyor. Evrenin orijinal sicim teorisi modeli, yerçekimini karmaşık bir 11 boyutlu dünyada diğer üç kuvvetle birleştirir. Bu boyutların 7’si bizim göremeyeceğimiz küçük ölçeklerde bulunur. Fakat bunlar maalesef sadece teoridir. Bu boyutları keşfetmek için yeteri kadar güçlü ekipmanlara henüz sahip değiliz.
4. Madde nelerden oluşur?
Maddenin atomlardan oluştuğunu ve atomların protonlardan, nötronlardan ve elektronlardan oluştuğunu biliyoruz. Protonların ve nötronların kuark olarak bilinen daha küçük parçacıklardan oluştuğunu biliyoruz. Daha derinlemesine inceleme parçacıkları daha da temel bir şekilde ortaya çıkarır mı? Biz kesin olarak bilmiyoruz.
Şu an kabul ettiğimiz temel parçacıklar – gravitonu sayarsak toplam 18 – bulunuyor. Ama doğası gereği daha derine inemediğimiz için bunlara temel parçacıklar diyoruz. Peki ya devamı varsa? Planck sınırı dediğimiz sınırın henüz yakınında bile değiliz. Daha küçük boyutlarda ne olacağını hala bilemiyoruz.
3. Kütle çekimi neden bu kadar garip?
Hiçbir kuvvet kütle çekiminden daha tanıdık değildir – sonuçta ayaklarımızı yerde tutan şey budur. Ve Einstein’ın genel görelilik kuramı, kütle çekimi için matematiksel bir formül verir ve onu mekanın bir “çarpıklığı” olarak tanımlar. Ancak yerçekimi, bilinen diğer üç kuvvetten (elektromanyetizma ve küçük mesafelerde çalışan iki nükleer kuvvet türü) bir trilyon trilyon trilyon kat daha zayıftır.
Kütle çekimi bu kadar ilginç kılan bir diğer özellikte bildiğimiz 3 boyutun dışında boyutlara sızabilme olasılığıdır. Eğer sicim teorisyenlerinin ortaya attığı gibi 11 farklı boyut varsa kütle çekimin zayıflamasının sebebi bu 11 boyutun arasında etki gösteriyor olması olabilir.
Büyük Hadron Çarpıştırıcısının bu konuda bir ışık tutması bekleniyordu fakat şu ana kadar fizikçilerin bu kısımda bir umutları yok. Kütle çekimi ve onun garip doğası hala gizemini koruyor.
2. Zaman sadece tek bir yöne mi akıyor?
Einstein’dan bu yana fizikçiler uzay ve zamanı “uzay-zaman” olarak bilinen dört boyutlu bir yapı olarak düşünmüşlerdir. Ancak mekan zamanla çok temel şekillerde farklılık gösterir. Uzayda istediğimiz gibi hareket etmekte özgürüz. Fakat iş zamana geldiği zaman sıkışıp kalıyoruz.
Geçmişi hatırlıyoruz ama geleceği bilmiyoruz. Yaşlanıyoruz fakat gençleşmiyoruz. Fizikçiler buna zaman oku diyorlar. Yani zaman tek bir yöne doğru akıyor.
Fizikçiler termodinamiğin ikinci yasasının bir şeyleri açıklayabileceğine inanıyor. Fiziksel bir sistemin entropisinin (kabaca, bozukluğun miktarı) zamanla arttığını ve fizikçilerin bu artışın zamana yön veren şey olduğunu düşünüyor. Örneğin, kırık bir çay fincanı bozulmamış olandan daha fazla entropiye sahiptir – ve parçalanmış çay bardakları her zaman bozulmamış olanlardan sonra ortaya çıkar, daha önce değil.
Caltech’ten Sean Carroll göre bulmacanın eksik parçası tam olarak da bu. “Bana erken evrenin neden düşük bir entropiye sahip olduğunu söyleyebilirseniz, o zaman geri kalanını açıklayabilirim” diyor. Whiteson’un görüşüne göre, entropi hikayenin tamamı değildir. “Bana göre” diyor, “sorunun en derin kısmı, zaman neden uzaydan bu kadar farklı?”
1. Yaşam inorganik maddeden nasıl oluştu?
Dünya yaşamının ilk yarım milyar yılında canlı organizmalar bulunmuyordu. Sonrasında dünyada yaşam başladı ve günümüze kadar ulaştı. Peki bu yaşam inorganik maddelerden nasıl türedi?
Biyolojik evrim başlamadan önce, bilim adamları büyük olasılıkla okyanuslarda karmaşık organik moleküller oluşturmak için reaksiyona giren basit inorganik moleküllerle kimyasal evrim olduğuna inanıyorlar.
MIT fizikçisi Dr. Jeremy England son zamanlarda yaşamın kökenini fiziğin temel ilkeleri açısından açıklamaya çalışan bir teori ortaya koydu. Bu görüşe göre, yaşam yükselen entropinin kaçınılmaz bir sonucuydu.
Bununla birlikte, son bilgisayar simülasyonları buna destek verebilir. Simülasyonlar, sıradan kimyasal reaksiyonların (yeni oluşan Dünya’da yaygın olan türden) yüksek yapılandırılmış bileşiklerin yaratılmasına yol açabileceğini gösteriyor – ama bunlar hala oldukça spekülatif.
Fizik belki yıllardır yukarıda bahsettiğimiz soruların cevaplarını arıyor. Belki tüm bu sorulara cevap verebilmek için bir 100 sene daha geçmesi gerekicek, bilemiyoruz. Ama bir şey oldukça kesin: Er ya da geç bu soruların cevaplarını bulacağız.
