Ana sayfa Sorularla Bilim En temel fizik yasaları nelerdir?

En temel fizik yasaları nelerdir?

482
PAYLAŞ

Temel fizik yasaları simetri yasalarıdır. Korunum yasalarının da kaynağı olan simetri yasaları her boyutta geçerlidir. Doğadaki her simetri, beraberinde bir korunum yasası getirir. Hermann Weyl’in tanımıyla simetri “Eğer bir nesne üzerinde bir şey yaptıktan sonra da nesne ilk halinde görünüyorsa, eğer nesnede bunu yapmaya imkân veren bir şey varsa, o nesneye simetriktir denir” şeklinde özetlenebilir. İşte fizik yasaları da bu anlamda simetriktir. Fizikte korunum yasaları denince, fiziksel bir değişim geçiren kapalı bir sistemde ölçülebilen bazı niceliklerin sabit kalacağını ifade eden yasalar anlaşılır. Örneğin enerjinin korunumu yasası (termodinamiğin I. yasası), kapalı bir sistemdeki her türden toplam enerji miktarının sabit kaldığını ifade eder. Bir diğer korunum yasası, bir cismin kütlesiyle hızının çarpımı olan momentumun korunumu yasasıdır. Bütün korunum yasaları bir simetriye işaret eder. Birbirleri ile etkileşen, ama evrenin kalan bölümünden yalıtılmış olan bir parçacıklar topluluğu verildiğinde, bu topluluğu yöneten fizik yasalarının sağladığı her simetriye korunan bir büyüklük karşılık gelir. Korunan büyüklüğün değeri zamanla değişmez. Mekânda öteleme momentumun korunumuna, zamanda öteleme enerjinin korunumuna karşılık gelir.

Geçen yüzyılın ortalarından bu yana yapılan çalışmalar göstermiştir ki elektromanyetik ve zayıf kuvvetler elektronun büyüklüğü civarındaki mesafelerde birleşip tek bir kuvvet yasasına, elektro-zayıf kuvvete dönüşmektedirler. Bu birleşme, sistemlerin enerjileri arttıkça değişimsizliklerinin (simetrilerinin) de artmasından kaynaklanmaktadır. Bu olay bir kare masanın, ortasından geçen bir eksen etrafında, gözümüzün algılama sınırından daha hızlı döndürüldüğünde yuvarlak masa gibi görünmesine benzetilebilir. Gerçekten de bir kare masa sadece kesikli dönmeler altında değişimsiz kalırken yuvarlak masa küçük veya büyük her dönme altında değişmeden kalır. Bugün fiziğin en önemli sorunlarından biri kare masayı yuvarlak masaya tamamlayacak olan parçaların, yani yeni parçacıkların kuramsal olarak öngörülüp deneysel olarak gözlenmesidir.

Kuramsal açıdan eksik parçaların bulunmasında temel kılavuz elektro-zayıf kuvvet ile kütleçekim kuvveti arasındaki hiyerarşik bağıntıdır. Şöyle ki kuantum etkileri altında elektro-zayıf kuvvet kararlı davranmayıp kentilyon kere kentilyon kez küçülerek kütleçekim kuvveti ile benzer büyüklüğe ulaşmaktadır. Dolayısıyla, eksik parçalar tamamlanırken birincil olarak gözlemlerle çatışan bu kararsızlık önlenmelidir. Bunu başaran kuramsal yapılar genel olarak küçük mesafelerde ek uzay boyutlarının varlığını öngörürler. Bu kuramlara göre, içinde yaşadığımız dört boyutlu uzayzaman (en, boy yükseklik ve zaman), yerini çok boyut içeren daha genel bir uzayzamana bırakır. İşte bu simetrinin kırınım mekanizması olgusunu tam olarak açıklayabilmek, evrenin başlangıç koşullarına da bir açıklama getirebilmemizi sağlayacaktır.

Kaynaklar:

– Gordon Kane, Süpersimetri, Çev. Zekeriya Aydın, TÜBİTAK Popüler Bilim Kitapları, 2008.

– Richard Feynman, Fizik Yasaları Üzerine, Çev. Nermin Arık, TÜBİTAK Popüler Bilim Kitapları, 1999

Kaynak:Alâeddin Şenel, 50 Soruda Bilim Ve Bilimsel Yöntem, Bilim ve Gelecek Kitaplığı, Mayıs 2013, 2.Baskı s.124-126