Süper Cisimler ve Esir

Konu: Süper Cisimler ve Esir Mart 1st 2008, 15:14

SÜPER CİSİMLER ve ESİR :.

Maddenin aslı ve varlıkların mahiyetinin ne olduğu
sorusu insanoğlunun düşünce tarihi kadar eskidir. Batı felsefesinin
doğduğu Eski Yunan'da her şeyin aslının su olduğunu iddia eden Thales,
tabiatın toprak, su, hava ve ateş gibi dört unsurdan meydana geldiğini
savunan Empedokles, görünen her şeyin bilinmeyen ve tarif edilemeyen
tek bir unsurun değişik hal ve durumlarından ibaret olduğunu kabul eden
Anaximender ve bütün varlıkların gözle görülemeyecek kadar küçük
atomlardan meydana geldiğini öngören Demokritus bu soru hakkında kafa
yoran düşünürlerdendir. Eski Yunan felsefesinin zirveye çıktığı Eflatun
ve Aristo ile birlikte dört unsur fikri kuvvet kazanmış, varlık
hakkındaki spekülasyonların kontrollü deneylerle test edilmeye
başlandığı modern bilim geleneğinin gelişmesine kadar da genel kabul
görmüştür. Bugünün anlayışında maddenin yapıtaşı olarak görülebilecek
temel parçacıkların eskiden düşünülen unsurlardan çok farklı bir varlık
resmi ortaya koyduğunu söylemek gerekirse de, toprak, su, hava ve ateş
unsurları maddenin dört hali olarak kabul edilen katı, sıvı, gaz ve
plazma durumlarına doğru bir şekilde tekabül etmektedir. Yalnız
Aristo'nun takipçisi kabul edilen Farabi ve İbni Sina gibi İslâm
filozoflarının değil, Eski Yunan kaynaklı felsefe anlayışını eleştiren
hatta reddeden İmam-ı Gazali, Mevlana Celaleddin-i Rumi ve İmam-ı
Rabbani gibi büyük Müslüman düşünürlerin de maddenin dört unsurdan
oluştuğu fikrini kabul ettikleri görülmektedir. Eflatun ve Aristo'nun
eserlerinde yeryüzündeki oluş ve değişimlerin arkasındaki dört unsurdan
başka gökleri dolduran çok lâtif beşinci bir unsurdan da bahsedilir ki,
bu, yazımızın mevzuunu teşkil edecek olan esirdir.

Evrende boşluğun var olup olmadığı tartışması da Eski Yunan'a kadar
gitmektedir. Demokritus ve taraftarları tabiattaki bütün oluşum ve
değişimleri boş uzayda hareket eden atomlara bağlarken Aristo ve
takipçileri evrende boşluğun bulunamayacağını kabul etmişlerdir. Genel
çekim, elektrik ve manyetizma gibi kuvvetlerin bulunmasından sonra
uzayın iki farklı noktasında bulunan iki cisim arasında cereyan eden bu
tür etkileşimlerin nasıl taşındığı veya iletildiği sorusu gündeme
gelmiştir. Genel çekim kanununu keşfeden Newton, arada hiçbir bağlantı
olmadan boşluktaki iki uzak cismin birbirlerine kuvvet uygulayabileceği
düşüncesinin aklî melekeleri sağlam hiç kimse tarafından kabul
edilemeyeceğini söyler. Bulmuş olduğu kanunun genel çekimin
mekanizmasını açıklamadığını, sadece maddenin davranışını tasvir
ettiğini vurgulamak için sarfettiği 'hypothesis non fingo' sözü
meşhurdur. Gene de hayatı boyunca iki kütle arasındaki çekim muammasını
çözmeye çabalamış, bu maksatla tüm uzayı dolduran esir parçacıklarının
rol oynadığı mekanik bir model kurmaya çalışmıştır. Ancak bu
parçacıkların maddeyle nasıl etkileştiği ve nasıl bir yapıya sahip
olduğunu anlamak mümkün olmamıştır. Feynman'ın Fizik Kanunlarının
Yapısı üzerine verdiği bir konferansta da bahsettiği gibi, uzayı
dolduran ve gökcisimlerine büyük kuvvetler uygulayabilen böylesi bir
maddenin içinde hareket eden gezegenlerin nasıl olup da sürtünme
sebebiyle enerji kaybederek Güneş'e düşmediklerini izah etmek, bu tür
mekanik modellerin içinden çıkılamayan güçlüklerindendir. Elektrik ve
manyetizma olgularının incelenmesi, bilhassa elektromanyetik dalgaların
keşfi ve ışığın bir tür elektromanyetik dalga olduğunun anlaşılması
esir teorilerine tekrar dikkatleri çekmiştir.
Kâinattaki tüm parçacıkları ve
etkileşimleri bir çatı altında toplayacak bir Herşeyin Teorisi (Theory
of Everything = TOE) Einstein'dan beri tüm fizikçilerin en büyük hayali
idi. Fiziğin en geniş ve en sağlam iki teorik yapısı olan Genel
İzafiyet Teorisi ile Kuantum Mekaniği'nin birleştirilmesi bugünün ve
belki de gelecek yüzyılın fiziğinde en hayatî problem olarak
durmaktadır. Maddeyi, vakumu ve evrenin başlangıcını daha iyi
anlayabilmemiz bu problemin çözülmesine bağlıdır. Bu dev problemin
çözülmesi yolunda en büyük umut vadeden yaklaşım son yıllarda gitgide
popüler hale gelmeye başlayan Süpersicim Teorisi'dir.
Süpersicim Teorisi
Süpersicim Teorisi'nde bütün
parçacıklar ve kuvvet taşıyıcıları (elektronlar, kuarklar, fotonlar,
gravitonlar, vs) Planck uzunluğu (10-33 cm) mertebesinde boyutlara
sahip sicimlerden oluşmaktadır. Uçları açık veya kapalı (halka
şeklinde) olabilen bu sicimlerin farklı titreşim modları, farklı
parçacıklara tekabül etmektedir. Bu teorinin en cazip yönü dört temel
kuvveti ve onlarca temel parçacığı basit bir sicimin titreşimleri ve
hareketleri cinsinden ifade edebilme şıklığıdır. Daha önceki parçacık
modellerinin onlarca parametre ve katsayısı yerine sicimlerin yalnızca
bir parametresi vardır, o da yaklaşık 10-39 ton olan sicim
gerginliğidir.
Süpersicim Teorisi'nin en sıra dışı özelliği sicimlerin titreşim ve
salınımlarını ifade edebilmek için tam 10 boyuta ihtiyaç duyulmasıdır.
1 zaman ve 9 uzay boyutunda hareket eden bu sicimler dört boyutlu
uzay-zamanımızda noktasal parçacıkları ve bu parçacıklar arasındaki
etkileşimleri oluşturmaktadırlar. Gözlemleyebildiğimiz dört boyutun
dışında kalan boyutların kendi üzerine kıvrıldığı ve çok ufak
kaldıkları için fark edilmedikleri düşünülmektedir.

Genel İzafiyet Teorisi, gravitasyonel alanların uzay-zamanın temelini
oluşturduğunu ortaya koyduğu için, gravitasyon da dahil olmak üzere tüm
kuvvet alanlarını içeren sicimler, aynı zamanda uzay-zamanı da meydana
getirmektedir. Günümüzde hareketleri belli bir uzay-zaman çatısı
altında yaklaşımlarla formüle edilmeye çalışılan sicimlerin gerçek
teorisi bulunabilirse uzay-zamanın ne olduğu ve nasıl ortaya çıktığı
gibi büyük problemler hakkında da fikir sahibi olabileceğiz.

Süpersicim Teorisi kâinatın nasıl yaratıldığını araştıran kozmoloji
sahasında da açılımlar sağlamıştır. Bugünkü fizik teorileri, kâinatın
'Yalancı Vakum' durumundan 'Gerçek Vakum' durumuna yapılan bir kuantum
sıçramasıyla başlamış olabileceğini göstermektedir. Astrofizikçilerin
yaptığı kaba bir hesapla kâinatın toplam enerjisinin yaklaşık olarak
sıfıra eşit olduğu gösterilmiştir. Gerçekten de kütle ve hareket
enerjilerinden meydana gelen pozitif enerji, gravitasyonel çekimin
oluşturduğu negatif enerji ile hemen hemen aynı büyüklüktedir. Bu
şaşırtıcı bulgu, havsalamızın almadığı genişlikteki muazzam kâinatın
kelimenin tam anlamıyla yoktan var edildiğini gözler önüne
sermeketedir. Vakumun az önce yukarıda verdiğimiz tanımını hatırlayacak
olursak, kâinatın esirdeki bir tür dalgalanma ile başladığını tahayyül
edebiliriz. Süpersicim Teorisi'nde ise dört boyutlu evrenimizin,
kâinatın 10 boyutunun (4)*(6) şeklinde ayrışması sonucu ortaya çıktığı
kabul edilmektedir.

Şu noktayı özellikle vurgulamak isteriz ki, 'esir' kavramına felsefe ve
fizik tarihinde çok çeşitli anlamlar yüklenmiştir. Mesele o kadar basit
ve net olmamasına rağmen denebilir ki, bugünün fizik kitaplarında
Einstein'ın ortadan kaldırdığı söylenen esir, Lorentz'in ve bazı
çağdaşlarının tasavvur ettikleri esirdir. Bu konudaki yanlış
anlaşılmalar ve kafa karışıklığına parmak basan Physics Today dergisi
editörü Frank Wilzcek, Einstein'ın esiri fizikten silmek şöyle dursun
bilakis esiri yüceltip fizikçilerin araştırma ve çalışmalarında çok
mühim bir konuma yükselttiğinden söz etmiştir. Bugünkü teorik fiziğin
büyük bir kısmının, bilhassa Süpersicim Teorisi'nin, adı konmamış bir
şekilde esirin mahiyetinin ve özelliklerinin incelenmesi olduğu
söylenebilir. Eflatun ve Aristo'nun beşinci elementi, diğer elementleri
de içine alarak varlığın asıl unsuru haline gelmiştir.
Bazı yaklaşımlar
Süpersicim Teorisi'nin tutarlı
olabilmek için ihtiyaç duyduğu 10 boyut, kanımızca semavatın yedi
tabaka halinde yaratılması hakikatine de işaret etmektedir. Kâinat 10
boyutlu bir gerçeklik olarak düşünülüp 4 boyutlu evrenimizin yeri ve
birinci kat semayı oluşturduğu kabul edilirse, geri kalan 6 boyut da
ikinciden yedinciye tam altı kat semaya karşılık gelmektedir.
Bediüzzaman Said Nursi'nin Lemalar adlı eserinde 'Yedi gök ve yer ve
içindekiler O'nu tesbih eder' ve '...sonra iradesini semaya yöneltti ve
gökleri yedi tabaka olarak tanzim etti; O herşeyi bilir' (Bakara
Suresi, 29) mealindeki ayet-i kerimeleri tefsir ederken 'Sema emvacı
karardide olmuş bir denizdir' hadîs-i şerifinden de istimdatla esir ve
gök tabakaları üzerine yaptığı şu yorumlar, süpersicim teorisi ışığında
değerlendirildiğinde çok daha iyi anlaşılmakta ve varlık hakkındaki
düşüncelerimize yeni boyutlar kazandırmaktadır:
"Birinci kaide: Fennen ve
hikmeten sabittir ki, bu haddi yok feza-yı âlem, nihayetsiz bir boşluk
değil, belki esir dedikleri madde ile doludur.
İkinci kaide: Fennen ve aklen,
belki müşahedeten sabittir ki, ecram-ı ulviyeden cazibe ve dafia gibi
kanunların rabıtası ve ziya ve hararet ve elektrik gibi maddelerdeki
kuvvetlerin naşiri ve nakili, o fezayı dolduran bir madde mevcuttur.
Üçüncü kaide: Madde-i esiriye, esir kalmakla beraber, sair maddeler
gibi muhtelif teşekkülata ve ayrı ayrı suretlerde bulunduğu tecrübeten
sabittir. Evet nasıl buhar, su, buz gibi havai, mayi, camid üç nevi
eşya aynı maddeden oluyor. Öyle de, madde-i esiriyeden dahi yedi nevi
tabakat olmasına hiçbir mani-i akıl olmadığı gibi, hiçbir itiraza medar
olamaz. "
Yine İşaretü'l-İcaz adlı tefsirinde esirin kâinattaki konumu hakkında
verdiği izahat dikkat çekicidir: "Madde-i esiriye, mevcudata nazaran
akıcı bir su gibi mevcudatın aralarına nüfuz etmiş bir maddedir. 'Arşı
su üzerindeyken...' (Hud Suresi, 7) âyeti şu madde-i esiriyeye
işarettir ki, Cenab-ı Hakk'ın arşı, su hükmünde olan şu esir maddesi
üzerinde imiş. Esir maddesi yaratıldıktan sonra, Sani'in ilk
icadlarının tecellisine merkez olmuştur. Yani esiri halk ettikten sonra
cevahir-i ferde kalb etmiştir. "
Elmalılı M. Hamdi Yazır da kıymetli tefsiri "Hak Dini Kur'an Dili"nde,
Hud suresindeki "Arşı da su üstündeydi..." âyetiyle ilgili olarak
çeşitli izahları karşılaştırırken, "Bir de bunlar arşın herşeyi
kaplayan bir cisim olması anlamıyla ilgilidir" der.
Esir kavramının bilim tarihi içerisinde geçirdigi transformasyonlar
bilimin insanî boyutları hakkında fikir vermekle beraber, zamanla
değişen teorilerden bağımsız bir gerçeklik anlayışına ulaşma ihtiyacı
ancak ilahî vahyin doğru bir şekilde anlaşılmasıyla tatmin
edilebilecektir.

Konu: Geri: Süper Cisimler ve Esir Mart 1st 2008, 15:15

Mutlak referans noktası tartışması ve esir
Bir deniz dalgasında titreşen
şey su, ses dalgasında hava iken, ışıkta nedir? Radyo ve telsiz
sinyalleri neyin dalgalanmasıyla iletilmektedir?

20. yüzyıl'ın başlarına kadar bu sorulara verilen en makul cevap
elektrik ve manyetik alanların esirin sıkışması, seyrelmesi ve
hareketlerinden ibaret olduğu, ışığın da esirin dalgalanmasından oluşup
bu yolla yayıldığı şeklindeydi. Elektromanyetizma, ışıma ve optik
alanlarındaki çalışmalar esirin özelliklerinin araştırılması olarak
adlandırılıyordu. Maxwell'in elektromanyetizma teorisini hareketli
yükler ve alanlar için geliştiren Lorentz, elektrik ve manyetik
alanların uyduğu matematiksel denklemlerin bir referans çerçevesinden
diğerine geçerken Galile dönüşümlerine göre değil yepyeni özellikler
gösteren Lorentz dönüşümlerine göre değişmesi gerektiğini göstermiştir.
Birbirilerine göre sabit bir hızla hareket eden iki referans sistemi
arasında uzaysal ve zamansal büyüklüklerin nasıl değiştiğini gösteren
Lorentz dönüşümlerine göre hareketli bir çubuğun boyu hızına bağlı
olarak kısalırken, hareketli bir saatin gösterdiği zaman da hızına
bağlı olarak uzamaktadır. Farklı referans sistemleri içerisinde bir
tanesinin özel ve mutlak olduğunu kabul eden Lorentz, bunun esirin
durgun olduğu referans sistemi olduğunu düşünerek, mutlak uzayı bir
bakıma esirle özdeşleştirmiştir. Einstein ise ayrıcalıklı bir referans
sisteminin mevcudiyetinin simetri ilkeleriyle bağdaşmayacağından yola
çıkarak mutlak uzay kavramını sorgulamış ve bütün referans
sistemlerinin fizik kanunlarının işleyişi bakımından özdeş olduğu temel
varsayımı üzerine dayanan meşhur İzafiyet Teorisi'ni geliştirmiştir.

Burada şu noktayı biraz açmakta fayda vardır ki, Lorentz ve Einstein'ın
bulguları matematiksel olarak özdeş olmakla beraber sonuçların
yorumlanmasında ve baz alınan kabullerde farklar mevcuttur. Lorentz
esirin belirlediği referans sisteminde uzay ve zamanın gerçek olduğunu
kabul etmekte, esire göre hareket eden nesnelerin boylarının
kısalacağını söylemekte ve esirin dışındaki referans sistemlerinde
ortaya çıkan zamanın fiziksel bir anlamı olmadığını düşünmekteydi.
Zamanın uzayıp kısalması denklemlerinde apaçık görünmesine rağmen,
Lorentz mutlak ve evrensel bir tek zamana inandığı için diğer referans
sistemlerinde ortaya çıkan zamanların yardımcı matematiksel kavramlar
olduğunu düşünmekteydi. Einstein ise fizik kanunlarında ve evrenin
işleyişindeki simetrinin mutlak uzay ve mutlak zaman kavramlarından
daha temel olduğunu kavramış ve fizik kanunlarının referans
sistemlerine göre değişmediği ancak uzay ve zamanın tamamen izafi
olduğu bir teori geliştirmiştir. Bu yeni teoride mutlak ve özel bir
referans sistemine ihtiyaç olmadığı için Einstein da o zamanlarda
mutlak uzayla özdeşleştirilen esir kavramına artık gerek kalmadığını
ifade etmiştir.
Boşluk mu esir mi?
Klâsik fizikte esirin su veya hava
gibi maddî bir ortam olarak tahayyül edilmesinin neticesinde çeşitli
nesnelerin, meselâ Dünya'nın esire göre hızını ölçmenin mümkün
olabileceği düşünülmekteydi. Bu amaçla tasarlanan ünlü Michelson-Morley
deneyinin Dünya'nın hızını sıfır olarak vermesi ve sene içerisinde
yapılan tekrarların aynı sonucu doğurması üzerine esirin mahiyeti
hakkında soru işaretleri oluşmaya başladı. Azınlık sayılabilecek bir
kısım fizikçiler, esirin Dünya tarafından sürüklendiğini, dolayısıyla
sonuçların normal karşılanması gerektiğini kabul etmektedir. Hattâ uzun
yıllar boyunca esirin sürüklenme hızının Dünya atmosferindeki
yüksekliğe bağlı olarak değişeceğinden yola çıkılarak, çeşitli dağ ve
tepelerde M-M türü deneyler tekrar edildi. Bir kısım iddiaların aksine,
sonuçların pozitif olduğunu savunmak pek mümkün değildir. Fizik
camiasının büyük çoğunluğu ise M-M deneyinin sonuçlarının Lorentz
kısalmasından kaynaklandığı üzerinde hemfikirdir. Buna göre fizik
kanunları öyle bir şekildedir ki, esir var olsa da olmasa da esire göre
yapılacak hız tayinlerini imkânsız kılmaktadır.
Einstein 1905 yılında yayınladığı Özel İzafiyet Teorisi'ni sunan
makalesinden sonra, esire göre hareketin ölçülememesi gerçeğini esirin
var olmadığı şeklinde ifade etmiş olmasını bazı sonuçları yorumlamada
aşırıya kaçma olarak değerlendirecektir. Hattâ 1920 yılında Leyden'de
yaptığı bir konuşmasında esir var kabul edilmeden uzay-zamanın
yapısının anlamanın mümkün olmayacağını, ışığın yayılması ve genel
çekimin de esir olmadan düşünülemeyeceğini söylemiştir. Einstein'a göre
M-M deneyi ve Özel İzafiyet Teorisi bize esirin hareketinin
uzay-zamanda izlenemeyeceğini, dolayısıyla esire göre hareketin
tanımlanamayacağını ve esirin, referans sistemlerinin üstünde bir
gerçekliğe sahip olduğunu öğretmiştir. Bilhassa uzay-zamanın eğilip
bükülebilen, genişleyip büzülebilen bir yapısı olduğunu gösteren Genel
İzafiyet Teorisi, boş uzayın (vakum) yokluk olmayıp bir tür nesne
olduğunu ortaya koymuştur.
Relativistik fiziğin gelişiminden
sonra esirin fizikteki eski rolünü ve anlamını kaybetmesi, bu kavramın
içeriğinin artık farklı bir şekilde düşünülmeye başlanması ve
Einstein'ın 1905 makalesinin muazzam etkisi, fizik literatüründe bu
kelimenin kullanımını büyük ölçüde ortadan kaldırdı. Tam karşılığı
olmasa da bugün esir yerine kullanılabilecek en yakın kavram vakumdur.
Vakumun ne olduğu ve özellikleri ise halen kuantum fiziğinin en ciddi
soruları arasındadır. Bütün parçacıkların ve kuvvetlerin alanlarla
temsil edildiği Kuantum Alan Teorisi'ne göre vakum, bu alanlar kuantize
edildiğinde karşımıza çıkan sıfır basamağıdır. Sıfır basamağı en temel
düzey olmasına rağmen cüz'i miktarda da olsa bir enerji içerir. Sıfır
nokta enerjisi (ZPE) adı verilen bu enerji tüm dalgaboyları üzerinden
toplandığında sonsuz bir enerjiye tekabül etmektedir. Elbette bizim
gözleyebileceğimiz, bu enerjideki dalgalanmalardır. Nitekim bu sıfır
nokta dalgalanmaları (ZPF) vakumda birbirine çok yakın iki metal levha
arasında ölçülebilir bir çekme kuvveti oluşturmaktadır (Casimir
Etkisi). Vakumu alanların sıfır düzeyi olarak düşündüğümüzde vakum bir
bakıma esirin titreşimsiz ve durgun haline tekabül etmektedir.
Yüzyıllardan beri mutlak boşluk
anlamında kullanılan "vakum" kelimesinin bugünkü fizikte yüklendiği
anlamı eleştiren bilim tarihçisi Whittaker, kitabına "Esir ve Elektrik
Teorilerinin Tarihi" başlığını seçmesiyle ilgili olarak şunu
söylemektedir:
"Başlık hakkında birkaç kelâm edilebilir; niçin esir ve elektrik?
Herkesin bildiği üzere, esir ondokuzuncu yüzyıl fiziğinde büyük rol
oynadı; ancak yirminci yüzyılın başında, temelde dünyanın esire göre
hareketini ölçme girişimlerinin başarısızlığa uğraması ve bu tür
çabaların her zaman başarısızlığa mahkum olacağı prensibinin kabul
görmesi üzerine "esir" kelimesi gözden düştü ve gezegenler arası uzayı
tamamen boşluk olarak düşünülen ve elektromanyetik dalgaların
yayılımından başka hiçbir özelliğe sahip olmayan "vakum" kavramıyla
ifade etmek genel kanaat haline geldi. Fakat kuantum elektrodinamiğinin
gelişimiyle, vakum elektromanyetik alanın "sıfır-nokta" salınımlarının,
elektrik yükü ve akımının "sıfır-nokta" dalgalanmalarının ve birden
farklı bir dielektrik sabitine karşılık gelen bir "polarizasyon" un
oturağı olarak kabul edilmeye başlanmıştır. Bu kadar zengin fiziksel
özelliklere sahip bir nesnenin vakum diye adlandırılması tamamen
anlamsızdır, esir kelimesine haklı olarak dönülebilir."

Konu: Geri: Süper Cisimler ve Esir Nisan 23rd 2008, 09:07

süper cisim tşk ederim