Ana sayfa 173. Sayı Kuramsal Temel Fizik krizde mi?

Kuramsal Temel Fizik krizde mi?

400
PAYLAŞ

Dilege Gülmez

Kuramsal fiziğe dair güncel popüler bilim yazılarının çoğunluğu karanlık enerji, karanlık madde, sicim teorisi, çoklu evrenler vb. konular hakkında. Bunun iki temel sebebi var. Okuyucuya yabancıl ve çekici gelmesi ve de kuramsal fizikçilerin cevapları belli olmayan bu alanlarda kendi kuramlarını ya da çalışmalarını öne çıkarma, göz önünde tutma isteği. (1) Bu ve buna benzer soruların cevapları, genellikle yeni fizik arayışları söylemi ile devam ediyor.

Özellikle İsviçre’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda (BHÇ) 2008 yılında başlayan çalışmalar ile gözlemlenmesi umulan süpersimetri gibi yeni fiziğin ipuçlarına dair izlere hâlâ rastlanamadı. Yıllardır süregelen, yenileri planlanan deneyler topluluğunda gözlemlenmeye çalışılan karanlık maddeye dair iz yok ve olası bir karanlık maddenin kütlesi 10-30 GeV ile 1019 GeV arasında herhangi bir değerde olabilir. Bu kadar büyük bir ölçek aralığında bulunan (sayısını bilmediğim) herhangi bir kara madde modelinin bir diğerine tercih edilebileceğine dair bile çok az veri bulunuyor. Hatta modellerin savunucularına kalırsa büyük çoğunluğu hiçbir şekilde yanlışlanmış değiller. Aynı durum Değiştirilmiş Newton Dinamiği (Modified Newtonian Dynamics) teorisi modelleri için de geçerli.

Bunlara rağmen son on yıl içerisinde, uzun zamandır aranan Higgs parçacığının ve gravitasyonel dalgaların gözlemlendiği bir dönemde temel fiziğin krizde olduğunu söylemek ne kadar doğru? Aslında, bu gözlemlerin direkt olarak doğruladığı kuramlar geçtiğimiz yüzyıla ait ve güncel olarak aranan yeni fiziğe dair bir ipucu barındırdıklarına dair henüz bir işaret yok. Mesela Higgs parçacığı Standart Model’in öngördüğü Higgs’den farklı olabilir. Bunu da henüz tam olarak bilemiyoruz.

Sicim teorisi de bu alan ve gözlemlerden bağımsız olarak gelişip değişen bir başka konu. Özellikle gözlemlerle bağlantısı olmadığı ve önümüzdeki yakın zamanda da gözlemlenebilir olması beklenmediği için sicim teorisi geçtiğimiz yıllarda artan sayıda eleştiri almaya başladı.

Günümüzde alanın çalışanları ‘her şeyin teorisi’ olma adayı olarak ortaya çıkan sicim teorisi hakkında genel olarak üç farklı görüş altında toplanıyorlar:

– Sicim teorisi alan teorisine dayanan fiziksel sistemleri çalışmak için çok yararlı bir araç ve bu sistemler hakkında bize oldukça zengin bir kavrama olanağı sağlıyor.

– Sicim teorisi kuantum gravitasyonu açıklayan tutarlı bir teori ve bize kuantum teorisi hakkında genel konspetleri anlamak için önemli bir araç.

– Sicim teorisi kuantum gravitasyonu açıklayan temel teori ve evreni açıklayan teori.

Yakın zamanda sicim teorisinin genel bir araziyi tanımladığı ve bu arazi içerisinde tanımlı olabilecek birçok teoriyi çalışmak için bir perspektif oluşturduğu da benimsenen görüşlerden biri.

Sicim teorisi gelişimi ve değişimi esnasında çalışma alanı genişleyen, giderek daha çok kişi tarafından çalışılan ama aynı zamanda aleyhinde yapılan eleştiriler de çeşitlenerek artan bir teori.

Günümüzde neredeyse diğer bütün bilimsel alanlarda olduğu gibi kuramsal fizikte yapılan çalışma ve yayın sayısı geçtiğimiz yüzyılın ilk yarısına göre oldukça fazla ve gün geçtikçe bu sayı artıyor. Ancak nicelikteki bu artış, alandaki bazı fizikçilere göre kuramsal temel fiziğin en önemli sorularına cevap bulma konusunda niteliğe yansımıyor. Bu şekilde düşünenlerden biri de hem sicim kuramı hem de kuramsal temel fiziğin güncel diğer önemli alanlarında katkıları olan ve hâlihazırda Kanada’daki Perimeter Kuramsal Fizik Enstitüsü’nde görevli ve oradaki pozisyonuna bağlı olarak Waterloo Üniversitesi’nde profesör olan Lee Smolin. Bu konudaki düşüncelerini 2006 yılında Fiziğin Krizi adlı bir kitapta yayımlamıştı. Geçtiğimiz şubat ayında ise Alfa Yayıncılık tarafından Boğaziçi Üniversitesi kuramsal fizik profesörü Tonguç Rador’un kitabın akıcılığını koruyan çevirisi ile Türkçe olarak yayımlandı. Çevirmenin giriş yazısı kitabın basımından bu yana geçen zamanda oluşan tartışmaların ve bilimsel gelişmelerin kitaptaki tartışmalara olan etkisini ele alıyor. Ayrıca bilim topluluğunun sosyolojisi hakkında kitapta yazılanların dikkate değer noktalarına kısaca değiniyor, eksiklerini gösteriyor ve yazarın bazı kavramları, bağlamından kopacak şekilde indirgeyerek kullandığına da dikkat çekiyor.

Lee Smolin, bu kitabı yazmasının asıl motivasyonunu bilim ve demokrasi arasındaki ilişki ile bilimde uzlaşmazlık, bakış açılarının çeşitliliği ve bilimsel kuramlardaki ilerleme sırasında oluşan çelişkilerin önemi olarak belirtiyor. Ancak bu çerçevede yazdığı ilk özet olumlu bir geri dönüş almamış ve bu tartışmanın odak noktasına belirli bir güncel tartışmayı, sicim kuramını alması önerisinde bulunulmuş. Bu sebeple kitabın önemli bir kısmı sicim kuramına ve sicim kuramının sorunlarına ayrılmış. Genelde ise kuramsal temel fiziğin sorunlarını 5 ana maddede topluyor ve her birinin bulunduğu durum ve açmazlarını özetliyor:

1) Kuantum Kütleçekim Problemi

2) Kuantum Mekaniğinin Temelleri Problemi

3) Parçacıkların ve Kuvvetlerin Birleştirilmesi Problemi

4) Standart Model Sabitlerinin Değerlerinin Açıklaması

5) Karanlık Madde ve Karanlık Enerji

Bu eserin dikkat çekici olmasının en önemli sebeplerinden birisi de kuramsal fizikçilerin kamu önünde bu konuyu, bazen agresif denilebilecek şekilde tartışmalarına sebep olması diyebiliriz. Bu kitap ile aynı yıl içerisinde basılmış Peter Woit’in Not Even Wrong (Yanlış Bile Değil) kitabı fizikçiler arasında olumlu ve olumsuz çok tepki aldı. Bu kitap sicim kuramını ve başarılarını detaylı bir şekilde anlatan bir kitap değil. Hatta sorunlarını anlatırken oldukça kişisel bir bakış açısını yansıtıyor. Diğer kısımlardaki detaylı referansların bu kısımda eksik ya da belirli noktalarda olduğu, bilinçli olarak ya da yazarın bilgisi dışında bazı çalışmaların eksikliği sicim kuramı fizikçileri tarafından dile getirildi. Ayrıca, sicim kuramına alternatif olarak görülen kuramları açıklarken de bu kuramların sorunlarına yeterince değinmeden daha naif, olumlu ve umutlu bir portre sunduğunu da söyleyebiliriz. Bu sorunlara rağmen, yazarın da belirttiği gibi kitabın esas amacı bu değil. (2)

Sonuç olarak, Lee Smolin kuramsal fiziğin dinamiklerini ve güncel problemlerini etkileyici bir yelpazede anlatıyor. Bu problemlerin oldukça güncel olan tartışmalarını olabildiğince farklı noktalardan açıklamaya çalışıyor. Bilimin (özellikle temel kuramsal fiziğin) nasıl işlediğini ve akademik özgürlüğün bilimin günümüzdeki işleyişinden (işletilişinden) ne kadar ve nasıl etkilendiğini, görece küçük bir kuramsal fizik topluluğuna ait olan, temel kuramsal fiziğin birçok alanında katkı sağlamış bir biliminsanın bakış açısından görebilmemizi sağlıyor. Akıcı, çoğunlukla detaylı, yer yer heyecanını sakla(ya)mayan bir şekilde anlatıyor bunu yaparken. Sadece popüler seviyede değil, özellikle alanda yeni olan ve ne yapmak istediğine karar vermek isteyenler için referansları ve eleştirileri ile beraber incelendiğinde oldukça geniş ve güncel bir bakış açısı kazandırabilecek, son yılların en iyi popüler fizik kitaplarından birisi.

***

Dipnot 2’de bahsedilen kitaplar dışında sicim teorisi tartışmaları hakkında yazılan birçok başka kitap da var. Ancak bunların dışında internet bloglarında ve bu kitapların incelemeleri üzerinden sicim kuramının önde gelenleri ile eleştirenleri arasında var olan tartışmaları da bulmak mümkün. Smolin ve Woit’in kitaplarının oluşturduğu bu tartışma ortamı aslında olması gereken tartışmanın yüzeye çıkması diyebiliriz. Zaten Smolin, kitabında, bu tarz tartışmaları yapmaya çalışanların sicim kuramı topluluğu tarafından görmezden gelindiğini, dışlandığını ve hatta küçük görüldüğünü söylüyor ve bunun yarattığı sorunlara da değiniyor. Sicim kuramı üzerine çalışanların kendilerini üstün görmesi (her ne kadar üstün görme durumu akademide bu topluluğa özgü bir davranış olmasa da en yaygın görülen topluluk olabilir) sorunsalına dikkat çekiyor. Özellikle sicim kuramının var olan teknoloji ile yapılabilecek deneylerle doğrulanabilecek ya da yanlışlanabilecek öngörüde hâlâ bulunamamış olması sebebi ile girdiği sorunlara bilimin tanımının artık değişmesi gerektiğini tartışarak çözüm bulan sicim kuramcılarının olduğu biliniyor. (3) Bilim insanları tarafından görüş bütünlüğü olmayan bu tarz tartışmalar genellikle kamuoyu önünde bu kadar güncel, detaylı ve hatta sert olmuyor. Clifford V. Johnson gibi bazı biliminsanları bu tarz tartışmaların kamu önünde yapılıyor olmasını çeşitli nedenlerle yanlış buluyorlar. Her zaman bu kadar yoğun şekilde tartışmaların olduğu bir durum olmadığı için kamunun bu tartışmaların nasıl yürüdüğünü, bilimsel ortamın nasıl olduğuna dair bir fikri olması açısından bu durum bir fırsat olarak düşünülebilir.

Bu bağlamda, en azından alanın önemli biliminsanlarından Polchinski’nin (4) ve popüler kuramsal fizikçilerden Sean Carroll’ın (5) bu iki kitap hakkındaki incelemeleri ile Woit’in bu incelemelere kendi bloğundaki yanıtları (6) derlenerek (7) kitabın ekinde sunulabilseydi, okur bu kitabın altını ısrarla çizdiği önemli bir sorun hakkında hoş bir gözlem fırsatı yakalamış olurdu. Bu incelemelerde genel şekliyle sicim kuramı hakkındaki fiziksel argümanların sorunları eksik ya da yanlı şekilde sunduğunu iddia ederken, sicim kuramı topluluğunun işleyişindeki sorunların da aslında sorun olmadığını açıklamaya çalışıyorlar. Ancak hem Polchinski hem de Sean Carroll kitabın son bölümündeki tartışmaların yapılıyor olmasının önemine işaret ediyorlar.

Dipnotlar

1) İkincisi her ne kadar bilimin işleyişine ters gibi görünse de temel fizik alanında, uygulaması olmayan kuramsal çalışmaların bir kısmı için kaynak arayışlarında bu tarz haberlerin önemi yadsınamaz.

2) Sicim kuramını popüler olarak detaylı şekilde açıklayan yakın zamanda yayımlanmış iyi kitaplardan birisi Brian Greene’in Elegant Universe (Zarif Evren) kitabı. Bu kitap ile aynı isimli, Micheal Duff ile beraber çalıştıkları bir belgesel de mevcut. Bu iki kitabın basımından iki yıl sonra Leonard Susskind The Cosmic Landscape (Kozmik Manzara) kitabını, biraz da bu iki kitap sonrası iyice hiddetlenen tartışmalara cevap olarak yayımladı. Susskind özellikle, Lee Smolin’in neredeyse tamamen karşı çıktığı antropik ilkeyi sicim teorisinin bakış açısından detaylandırıp savunuyor bu kitabında. Bu dört kitap dışında Roger Penrose’un The Road to Reality (yine Alfa Yayıncılık tarafından ‘Gerçeğin Yolları’ ismi ile Türkçe çevirisi mevcut) kitabı en genel ve detaylı hali ile en küçük ve en büyük ölçekte kuramsal fizik yasaları, bu yasaların temelleri ve sorunlarını tartışıyor.

3) Polchinski Review at American Scientist and Cosmic Variance, Peter Woit, Aralık-2006, www.math.columbia.edu/~woit/wordpress/?p=498

4) Sicim kuramcılarından bazıları bunun artık bir sorun olmadığını, ağır iyon fiziği hakkında AdS/CFT’nin belli öngörüleri olduğunu dile getiriyorlar ancak bu konuda da tartışmalar devam ediyor ve bir görüş birliği yok.

5) All Strung Out?, Joe Polchinski, Aralık-2006, http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2006/12/07/guest-blogger-joe-polchinski-on-the-string-debates/#.WsN8-9ZLfmo

6) The Trouble With Physics, Sean Carroll, Ekim-2016, http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2006/10/03/the-trouble-with-physics/#.WsM1stZLd5E

7) Bu kaynaklar dışında başka kaynaklarda da blog iletilerinin yorum kısmında detaylı tartışmalar olmuştu. Örn. Aaron Bergman, Ağustos-2006, golem.ph.utexas.edu/string/archive/000898.html

Fiziğin Krizi, Lee Smolin, Çev. Tonguç Rador, Alfa Yayıncılık, 2018, 432 s.