Doğa Yasaları Evrensel Midir? – George F. Smoot

Editör Notu: Bu metnin çevirisi Closer to Truth kanalının ”George F. Smoot III – Are the Laws of Nature Always Constant?” adlı videosundan alınmıştır. Telif şartlarından ötürü videoyu çevrilmiş şekilde youtube kanalımızda paylaşamıyoruz. Bu ve benzeri çevirilerde bize yardımcı olmak isterseniz iletişim bilgilerimizden bizlere ulaşabilirsiniz.

Çevirmen Notu: (?) olan yerler çevirmen tarafından bilmediği terimler olarak konulmuştur. İngilizcesinden bakarak kontrol etmenizi yine de tavsiye ederiz.

Kuhn: George, evrenin ne olduğunu çözmek istediğimizde fizik yasalarıyla başlıyoruz. Ve genellikle ister burada, ister milyarlarca ışık yılı uzaklıkta, zamanın başlangıcında ya da sonrasında da olsa bu yasaların evrensel olduğu varsayılır. Bunlar bilimin yapıtaşları kabul edilmiştir. Yine de kimisi bunları, bilimin temel yasalarını sorgulamaya başlayabiliyorlar. Bu yasaların belki de uzun zaman zarflarında değişebileceğini söylüyorlar. Senin evrenin erken dönemlerine dair çalışmalarından edindiğin, fizik yasalarının sahiden evrensel olup olmadığına dair bizimle paylaşabileceğin bilgiler neler? 

George: Bu evreni anlamada en can alıcı meselelerden biri. Oyunun kuralları değişebilir mi? Bir çıkar yol var mı? Ama evrenin tarihine şöyle bir tarama yaparsak çok erken dönemler, ilk birkaç dakika ve saniyeden günümüze kadar çok uzak mesafelerdeki galaksilerden gelen ışığın davranışlarını gözlemlersek fizik yasalarının uzayda ve büyük oranda zamanda da nerede olduğumuzdan bağımsız işlediğini görüyoruz. Bildiğimiz kadarıyla uzay-zamanda da istikrarlı olabilirler. Bu çok önemli çünkü uzay-zamanın yapısındaki simetri ile bağlantılı. Ama uzay-zaman yapısının ilk oluşmaya başladığı, evrenin o ilk dakikalarına; kozmik enflasyondan da öncesine bakarsan fizik yasalarının değişime uğradığını düşünebilirsin. Fakat şimdi ben fizik yasaları değişiyor diyorsam, birçok insan belli bir enerjiye ulaştığında gerçekleşen büyük birleşimi (?) duymuştur. Bunu fizik yasalarındaki bir değişim olarak görmüyorum. Davranışlarına dair denklemleri yazdığında farklı sonuçlar çıkar. Aynen suyun katı, sıvı ve gaz halleri gibi. Bunlar aynı fizik yasaları, sadece farklı alanlarda gerçekleşiyor. Ama temel etmenler olarak gördüğümüz denklemlerdi terimler, kabuller de evrendeki erken dönemlerine baktığında değişiyorlar. Bana göre bunun olacağı mekan bizim bulunduğumuz mekana kıyasla uzay-zaman yönünden farklı bir yapıya sahip mekandır. Biz çok süt liman, düz bir evrende yaşıyoruz. Büyük, düz ve bilirsin işte üç büyük uzamsal boyut sakince akmakta olan bir zaman boyutunda. Ve bu çok tek düze, simetrik bir durum. Fizik yasaları çok tekdüze işliyor ve tüm bu tanımları yapabilmemizi, anlamamızı sağlıyor. Evrende geriye gittiğimizde ise uzay-zaman karmaşık bir yapıda olabilir ve durumlar farklı işler. Dolayısıyla mesele bu. Yapılacak akla yatkın şey de budur: her şeyi başlangıca sararız ve ortalığı karıştırınca şeylerin nasıl davrandığı konusunda biraz mantığımızı kullanarak, varsayımda bulunup occam’ın usturası ilkesiyle en basit olası versiyon seçilir ve ulaştığın verilere bakarsın. Sonra sisteme dönersin. Örneğin sicim teorisi; uzay-zaman düz biçim alıncaya dek kıpırdar ve sonunda enflasyon devreye girer. Sonucunda bugünki kuralları elde edersin. Ve bu başlangıç ve iz sürmek için makul bir paradigma olduğunu düşündüğüm bir tasvir. Ama bu diğer insanların başka fikirlerle gelemeyecekleri anlamına gelmez. O fikirleri de test edebiliriz. Sonuçta gözlemlerimiz var değil mi? Güncel evrendeki uzay-zaman’ın fizik yasalarının değişmesi başlangıçtakilerin değişiminden çok daha zordur. 

Kuhn: Fizik yasalarının uzaklık ve zaman değişkenine rağmen evrensel/sabit olduğu konusunda bu kadar özgüvenli konuşmanı sağlayan gözlemler neler? 

George: İnsanların ya da astronomların öne sürdüğünü en bilindik gözlemler dizisi şu: Dışarı çıkıp baktığında aynı güneşte olduğu gibi (ondan gelen termal ışımayı, çeşitler elementler dizisini görürsün) uzak galaksilerdeki yıldızlardan da termal ışınları ve bu dizileri görürsün. Yahut özellikle bir süpernovaya bakabilirsin ki aşırı derecede parlak olur. Ve süpernovanın yarattığı kıvrılmayı ve ondaki dizileri görürsün. O dizilerin görünüşünü, aynı elementleri ve aynı oranı görürsün. Sonra da daha detaylı çalışabilirsin. Ya da bazen elektronların bir atomda dizildiği ve aynı diziyi verebildiği durumlar var. Ama magnetik alan veya farklı bir etki söz konusuysa bu onları biraz değiştirebilir. Sen de aynı oranları (?) oluşturup farklı durumlara kıyaslayabilir, çeşitli sabitleri gözlemleyip ayırabilirsin. insanlar bunu ara sıra deniyorlar. Sonra belki onun sebebi şu ya da budur diyorlar ama bahsettikleri üstünden milyarlarca yılın geçtiği (100.000 sene) varyasyonlar da bir parçadan az (??) Ki bu bile bir değişimin “ihtimali”; yani kesin değil. Evet, yani günümüzde. Evrenin başlarında ise büyük etkenler sonucunda değişmiş olabilirler. Benim bakış açımdan, sembolik açıklama başlangıçtan beri aşağı yukarı yasaların oturduğu yönünde. Ama bu insanların başka fikirleri olmadığı anlamına gelmez. Böyle gözlemler yaparak onları da test ederiz. 

Kuhn: Bazı teorileri örneğin çoklu evrenler her evrenin yasalarının ve fiziğin evrenselliğinin değişim gösterdiğini öne sürer. Ama onlar daha “teorik” , kanıtımız yok çünkü bizim evrenimizde yasalar oturmuş görünüyor. 

George: “Bizim evrenimiz” dediğimizde genel anlamda evrenin görebildiğimiz kısmını kastediyoruz. Ve ileride daha geniş bir uzaklığa bakabiliriz ve enflasyonla oluşmuş bir daire ya da genişlemeyi hızlandıran ( bütün bunlara sebep olabilecek) her neyse devasa olabilir ama farklı daireler olmadığı anlamına gelmez ve burada sorulması gereken farklı parametreler olabilir mi? Ve bu senin yapısal uzay zamanın temeli konusundaki görüşüne bağlıdır. Sicim, zeka her neyse. Uzay zaman partiküllerinin yapısının nasıl iletişimde olup davrandıkları (?)..ve bir süre sadece bir olasılık var diyorduk ama artık birden fazla olasılıklar mümkündür görüşündeyiz. Ama evrensel mi değil mi yahut çökebilirler mi bilmiyoruz. 

Kuhn: Bizim evrenimize, gördüğümüz evrene baktığımızda fizik yasalarının en azından başlangıç dönemine kadar istikrarlı olduğuna dair işaretler neler?

George: Öğrencilerin işini kolaylaştırıyor en başta. Sadece belli yasaları öğrenmen yetiyor. Hesaplamayı kolaylaştırıyor ve aynı zamanda evrenin bugün olduğu gibi ne kadar çabuk istikrarlı bir hâl aldığını gösteriyor. Evreni inşa etmeye başlamak için geniş, düz bir evren gerekir. Arşimed’in kaldıraçı icat ettiğinde dediği gibi “Bana bir dayanak noktası verin Dünya’yı yerinden oynatayım.” Evreni oluşturmak için bir dayanak noktasına ihtiyacın var. O oluşumu evrenin yolculuğunu başlatırsın. Ve bugünkü formuna gelir. 

Kuhn: Yani fizik yasalarının bu istikrarlı hâli evreni insanoğluna anlaşılabilir kılıyor. Ayrıca insanlığın kısa tarihindeki birkaç yüzyıllık ya da astronomi ve kozmolojik gözlemin 100 yılında, yasaların istikrarı sayesinde evrenin geçmişine dair adamakıllı bir resim çizmeyi sağlıyor. 

George: Evet o yasaların evrenselliği ve basitliğinde içinde bulunduğumuz uzay zaman simetrisine ilişik bir simetri saklı. Yani hem fizik yasalarını değiştirip hem de uzay zaman yapısında değişimsizlik bekleyemezsin. Deneyecek insanların olduğunu bilsem de. Sadece şeylerin işleyişine baktığında, yalnızca etrafında dönünce aynı kalmana bile. Bir nesne olsa, etrafında döndürünce biçimi aynı kalır. Bu uzayın simetrisidir ama aynı zamanda momentum korunumunun simetrisidir. Uzayda bir yerden diğerine gidebilmenin momentum korunumu olması gibi. Araba sürerken hava basıncı etkisi yoksa araba aynı yolda gitmeye devam eder. Uzaydaki tüm ahenk kendisini fizik yasaları olarak da gösterirler. Yani fizik yasalarını değiştirmeye kalkarsan uzay zaman simetrisiyle de oynaman gerekebilir. 

Kuhn: Ve bildiğim kadarıyla fizik yasalarını değiştirmediğimizden simetriler korunur. Ve bunun sonucunda evren şahit olduğumuz bu güzel geçmişe sahip. 

George: Doğru. Evren sanki kar tanelerinin farklı olması ama kendine has simetrisi olması gibi bir düzene sahip. Evren bu şekilde yol alıyor. Bu en başta bazı şeylerin değişmediği anlamına gelmez. Ama hızla yerleşti ve o hâlinden inşası sürdü.

Kaynak: George F. Smoot III – Are the Laws of Nature Always Constant?, https://youtu.be/tGkTKuXvihw , Erişim Tarihi: 24.04.2022