Matematiğin ve fiziğin çözemediği...

İnsanlığın çözmesi gereken en önemli ve belki de nihai problem, matematik ve fiziği zorluyor. Newton’un kanunlarını açıklamak için kullandığı formüller matematikte yeni yöntemlerin doğmasına yol açmıştı. Antik Yunan’da doğa olaylarını açıklamak için ortaya çıkan fizik biliminin bugünkü ana konuları ise enerji, madde ve bunların arasındaki ilişkidir.
Newton, Einstein ve günümüz kuantum fiziğinin geldiği aşamada, evrenin varoluşu ve sırları ile ilgili yeni bir matematiksel çözüm üretmede uzun zamandır bir kriz yaşanmaktadır. Bir bilimsel patlama yani yeni bir bilimsel devrimin eşiğindeyiz.
Fizik alanında son iki yüzyıla sıkışan karanlık madde, zaman makinesi, elektron, kütle-çekim, kuantum dolanıklığı gibi kavramlar artık yeni bir formül ile açıklanmak, sonuca ulaşmak istiyor. Eğer formülü bulursak, evrende boyut atlayabilecek, sonsuzluğu keşfedeceğiz.
Bence sorun sadece matematik ve fizikte değil, bilimin uzun süre önce yolunu ayırdığı metafiziğe de yeniden dönme ihtiyacındayız. Problem çok karmaşık gibi gözükse de size basitçe anlatmaya çalışacağım. Pandemi döneminde evde canı sıkılan sizler de belki hiç akla gelmedik bir düşünce ile bilime katkıda bulunabilirsiniz. Bugün çok işimize yarayan ‘evrenin şişmesi’ teorisi, bir yüksek lisans öğrencisi (Alan Guth) bisikleti ile okula giderken aklına gelmiş ve durup bir kâğıda not almıştı.

Çözülemeyen problem..

Michael Faraday (1791-1867), elektrik alanı ve manyetik alanı yani görünmeyen alanları keşfetmişti. Çevremizde olan biten her şey bu alanlar sayesinde gerçekleşiyordu. Dünyanın öbür tarafındaki bir insanla telefon ile görüşebilmenizin sırrı buradaydı. Uzaktaki şeylerle iletişim kurabilirdik. Bugün modern dünyada teknoloji ile ne yapabiliyorsak bu alanlar sayesinde yapabiliyoruz. Faraday, manyetik ve elektik alandaki dalgaları keşfetti. Yaklaşık 50 yıl sonra James Clerck Maxwell ve Heinrich Hertz sayesinde ışığın da bir dalga olduğunu öğrendik. Özetle, evrende sadece madde değimiz parçacıklar yoktu. Madde değimiz şey evrenin sadece görünen ve dokunabildiğimiz kısmı idi, geri kalan kısım ise alanlardı.

1920’lere geldiğimiz Werner Heisenberg ve Ervin Schrödinger ile bu alanların ne kadar önemli olduğunu, evrenin çok farklı bir şekilde çalıştığını kuantum mekaniğini ile anladık. Kuantum mekaniğinin ortaya koyduğu en çarpıcı sonuçlardan birisi; enerjinin sürekli olmadığı idi. Enerji denilen şey çok küçük paketler (kuantum) halinde bulunuyordu. Bu enerji paketlerini Faraday’ın alanlarına uyguladığımızda ortaya Kuantum Alan Teorisi çıktı. Kuantum Teorisi uygulandığında, elektro-manyetik bir dalga olan ışığa uyguladığımızda, aslında bu dalgaların paketler halinde yayıldığını gördük. Buna foton adını verdik. Ama işin asıl sihiri burada; bu ilke evrendeki tüm parçacıklar için geçerli.

Şimdi problemin detaylarını açıklayalım.

Planck Uzantısı teorisine göre evrenin en altındaki katman 10^-34büyüklüğünde. İnsan şu an kendi ölçeğinde yaşıyor ama bu evrenin üstüne çıkmaya Einstein fiziğini, altına inmeye kuantum fiziği ile çalışıyoruz.
Kuantum Dolanıklığı Kuramına göre; iki parçanın kaderi birbirine bağlı, yani bir atomun iki parçası birbirinden 100 bin yıl uzak olsa da birbiri ile etkileşim içindedir.

Burada dalga-parçacık ikilemi ortaya çıkıyor. Örneğin ışık, sadece dalga değil, aynı zamanda parçacıklardan (foton) oluşur. Işığın gücü taneciklerinden gelir. Her varlık aynı anda hem parçacık hem de dalga gibi davranabilir. Bu da henüz çözülemeyen en büyük gizemlerden biridir. Yani bedeniniz gibi evreni oluşturan her elektron ve proton hem parçacık hem dalgadır.

Evrenin her yerinde olduğu gibi bulunduğumuz her yerde bir elektron alanı var. Bu elektron alanındaki dalgalarda kuantum mekaniğinin kurallarına göre, belli noktalarda paketlere dönüşüyor. Bu paketlere de ‘elektron’ diyoruz. Yani vücudunuzdaki elektron alanlar evrendeki aynı elektron alanının paketlere dönüştüğü yerlerdir. Sizdeki, başka bir insan ya da bir cisimdeki elektronlar, aynı dalganın farklı bir ifadesinden ibarettir. Tıpkı dev bir okyanustaki dalgalar gibiyiz, dalgalar farklı gözüküyor ama hepsi aynı okyanusun parçasıyız. Bununla da bitmiyor nötron ve protonları oluşturan kuarklar da bir kuark alanının bir parçası aslında.

Evrendeki her şeyi oluşturan parçacıklar; elektron, nötrino, yukarı kuark ve aşağı kuarktır. Nötrino’nun maddenin oluşumu ile ilgisi yok ama şu an içimizden milyarlarcası geçip gidiyor. Bunlardan her birinin tıpkı elektron gibi davranan üçer çeşidinin olduğunu öğrendik. Neden varlar bilmiyoruz, bilimin en büyük gizemlerinden biri oldular. Bu on iki parça evrendeki her şeyi oluşturuyorlar yani 12 ayrı alan çeşidi var ve bunlar o alanların parçaları. Ve bu alanlarda evrendeki dört temel kuvvet ile birbirleri ile etkileşime giriyorlar; kütle çekim, elektro manyetik, güçlü nükleer kuvvet ve zayıf nükleer kuvvet. Bu kuvvetlerin her birinin ayrı ayrı alanları var. Yani toplamda 12 tane maddeyi oluşturan alan, 4 tane de kuvvet alanı var.

İşte bu oniki parçacık ve dört kuvvet evrendeki her şeyin temel maddesi. Ve bunlar alanlar içindeki kuvvetlerle etkileşim içine girerek maddeyi oluşturan dalgayı yaratıyor. Aklınıza gelen her şey aslında bir alanda oluşan dalgacıklardır. Özetle, Kuantum Alan Teorisi bize evrende parçacık diye bir şey yok, alanlar ve bu alanlarda mevcut dalgacıklar var diyor.

Evrenin her yerinde belirsizlik ve boş alanlar var. Evrendeki her şeyin temeli atomlar değil, evrene yayılmış alanlar ve bu alanlardaki dalgalanmalardır. İşte burada çözmemiz gereken en zor problem ortaya çıktı; evrene hareketini veren Kuantum Vakum Dalgalanmaları hangi prensibe göre hareket etmektedir? Çözüm için bir görüş, Casimir Etkisi olarak adlandırıldı.

Kuantum Dalgaları ile ilgili çözüme karanlık madde ve karanlık enerji yanında, kütle parçacık ilişkisini de ilave etmeli, bu dalgaların nasıl evrene şekil verdiğini, her şeyi yarattığını ortaya koymalıyız. O zaman evrende boyut atlamayı öğreneceğiz. Buna Üçüncü Bilimsel Devrim diyebiliriz. Bu devrimin sonunda;

- Evrendeki gerçek konumumuz.

- Nereden gelip, nereye gittiğimiz.

- Varlık ve varoluş hikâyemiz ortaya çıkacak.

Görünmeyen dünyayı görecek ve yeni boyutları görmekle kalmayacak, o boyutlarda seyahat edebileceğiz. En basit anlamı ile Işınlanma mümkün olacak.
Makalenin devamı ve geniş versiyonu için;
https://www.academia.edu/45257915/Matemati%C4%9Fin_ve_fizi%C4%9Fin_%C3%A7%C3%B6zemedi%C4%9Fi_