İlmek Kuantum Kütle Çekim Teorisi Nedir?

İlmek Kuantum Kütle Çekim Teorisi Nedir?

20. Yüzyılın başlarında günümüz teknolojisi için temel öneme sahip iki kuram ortaya çıktı. Birincisi Einstein’ın meşhur ‘Genel Görelilik’ kuramı, ikincisi ise Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger gibi bilim insanlarının ortaya attığı ‘Kuantum Mekaniği’ kuramı.

Einstein’ın genel görelilik kuramına göre kütle, içinde bulunduğu uzayın bükülmesine neden olur ve iki nokta arasında hareket eden serbest (üzerine hiçbir kuvvet etki etmeyen) cisimler, aradaki en kısa yolu takip eder. Yani bize uzayın eylemsiz olmadığını tam aksine dinamik olduğunu, sıkıştırılabilir ve bükülebilir olduğunu gösterdi.

İlginizi çekebilir: Kuantum Nedir? Kuantum hakkında bilinmeyenler

Kuram o zamanlarda çok gerçekçi karşılanmasa da deneysel verilerle kanıtlandı. Örneğin Merkür’ün yörüngesinde gözlemlenen kaymalar, genel görelilik kuramı tarafından büyük bir kesinlikle tahmin edilir. Işığın kütleçekim alanından etkilenmesi de genel görelilik kuramını doğrular. Hatta bu yıl nisan ayında Samanyolu’nun merkezinde süper kütleli bir kara deliğe çok yakın çekim sahasından geçen bir yıldızın hareketinin, Einstein’ın genel görelilik teorisini desteklediği açıklandı.

Kuantum mekaniği; moleküllerin, atomların ve bunları meydana getiren elektron, proton, nötron, kuark, gluon gibi parçacıkların özelliklerini tanımlamaya çalışır. Kuantum mekaniği Einstein’ın sıkıştırılabilir ve bükülebilir uzayı ve benzeri alanların kuantumlardan oluştuğunu ve küçük tanecikli yapısının olduğunu söyler- yani fiziksel uzay kuantumlardan oluştuğunu ifade eder. Ve bu kurama göre dünya enerji kuantumlarının sıçrayıp durduğu düz bir uzaydır.

İlginizi çekebilir: Kuantum Mekaniği ‘ni Kullanmanın 5 Pratik Yolu

İki kuramı da incelediğimizde iki farklı uzay modeli ile karşılaşıyoruz. Bunun sebebi ise her iki kuramın da mükemmel bir şekilde çalışmasında yatıyor. Ve bu mükemmel işleyiş akıllara ister istemez ‘‘Acaba aralarında ortak nokta var mı?’’ sorusunu getiriyordu.

İlmek Kuantum Kütle Çekimi

Bu soruyla yola çıkan Carlo Rovelli, Lee Smolin ve Abhay Ashtekar, 1988’de ‘’İlmek Kuantum Kütle Çekimi’’ (Loop Quantum Gravity (LQG))  adını verdikleri teorilerini tanıttılar. Kuramın amacı taban tabana zıt görünen iki mükemmel kuramı (genel görelilik ve kuantum mekaniğini) birleştirmektir.

Soldan sağa- Lee Smolin, Abhay Ashtekar ve Carlo Rovelli

İlmek kuramının temel öngörüsü, uzayın kesintisiz olmadığı, sonsuza dek bölünemeyeceği, bunun yerine taneciklerden yani ‘’uzay atomlarından’’ oluştuğudur. Uzay atomları, en küçük atom çekirdeğinden bile milyarlarca küçüktür. Kuram ‘’uzay atomları’’nı ve nasıl evrildiklerini matematiksel şekilde tanımlar. Bunlara ilmek (loop) denir çünkü tekil değillerdir, diğer benzeriyle uzayın dokusunu ören bir ilişki ağı oluşturan ‘’zincir’’ oluştururlar.

Bu uzay kuantumları nerde bulunur?

Cevabı çok basit, hiçbir yerde. Onlar uzayın içinde değildir çünkü onlar uzayın ta kendisidir. Uzay tekil çekim kuantumlarının etkileşimleriyle doğmuştur.

Kuramının sonuçlarından birinde, nesneleri içeren kesintisiz uzay düşüncesi ile birlikte nesnelerden bağımsız akan, temel ve birincil zaman kavramı da yok olur. Bu her şeyin hareketsiz olduğu, değişimim olmadığı anlamlarına gelmez. Tam tersine, değişimin aynı anda her yerde olduğu ama temel süreçlerin birbirlerini izleyen anlar biçiminde düzenlenemeyeceği anlamına gelir.

Kuramın tanımladığı dünya alışık olduğumuzdan daha da uzaklaşır. Artık dünyayı içeren bir uzay olmadığı gibi olayların içinde gerçekleştiği zaman da yoktur. Uzay ve madde kuantumlarının birbiriyle sürekli olarak etkileştiği temel süreçler vardır. Etrafımızda süregelen uzay ve zaman yanılsaması bu temel süreçlerin zengin kaynaşmasının bulanık bir görüntüsüdür.

Kuramın çarpıcı sonuçlarından başka biri de evrenin başlangıcıyla ilişkilidir. Loop (ilmek) denklemleri evrenin tarihini bildiğimizden daha da geriye götürüyor.

Büyük Patlama, aslında ‘’Büyük Sekme’’ (Big Bounce) olabilir

Buldukları şey, evren aşırı derece sıkışmış olduğu zamanda, kuantum mekaniğinin geri itici bir kuvvet oluşturduğu ve Büyük Patlama’nın aslında ‘’Büyük Sekme’’ (Big Bounce) olabileceğidir.

Yani evrenimiz önce kendi ağırlığıyla büzüşmüş ve küçük bir uzaya sıkışmış, sonrada ‘’sekip’’ yeniden genişlemeye ve çevremizde gördüğümüz evrene daha önceki bir evrenden doğmuş olabilir.

Evrenin sıkıştırılmış halindeki sekme anı kuantum çekiminin hüküm sürdüğü andır: uzay ve zaman tamamen yok olmuştur. Evrenimiz uzay ve zamanın olmadığı bir ara evrenden geçerek daha önceki bir aşamanın sekmesinden doğmuş olabilir.

‘’Büyük Sekme’’

Kuram henüz deneylerle kanıtlanmamış olsa da farklı fikirler var. Mesela kara deliklerin incelenmesi gibi. Kara delikleri çökmüş yıldızlar oluşturur. Kendi ağırlıklarıyla içlerine çöken bu yıldızlardaki madde içeri düşmüş ve görüş alanımızdan çıkmıştır.

Peki bu madde şimdi nerde?

Fizik Üzerine Yedi Kısa Ders kitabında Carlo Rovelli bu durumu şöyle açıklıyor;

‘’Eğer kuram doğruysa, maddenin sonsuz küçük bir noktada çökmesi mümkün değildir. Çünkü sonsuz küçük noktalar yoktur: Yalnızca sonlu uzay bölgeleri vardır.

Kendi ağırlığıyla çöken madde, kuantum mekaniği bu ağırlığı dengeleyebilmek için bir karşı basınç uygulayana dek gittikçe daha yoğun hale gelmiş olmalıdır. Uzay-zamanın kuantum dalgalanmalarının oluşturduğu basıncın maddenin ağırlığını dengelediği bir yıldızın yaşamının varsayımsal sona erme durumuna ‘Planck Yıldızı’ adı verilir.

Güneş yanmaya son verip kara delik oluşturursa, bunun çapı yaklaşık bir buçuk kilometre olurdu. İçeride, güneşteki tüm madde sonunda bir Planck yıldızı olana dek çökmeye devam ederdi. O zaman boyutları bir atomunkine benzerdi. Güneşteki tüm madde bir atomun boyutuna sıkıştırılmış halde. Planck Yıldızını oluşturan şey bu uç durumdur.

Bir Planck yıldızı kararlı durumda değildir: En üst yoğunluğa ulaştığında geri seker ve yeniden genişlemeye başlar. Bu da kara deliğin patlamasına neden olur. Bu süreç, kara deliğin içinde, Planck yıldızı üzerinde duran varsayımsal bir gözlemci için çok hızlı gerçekleşir. Bir geri sekme gibidir.

Ama nasıl ki zaman, dağda deniz kıyısına göre hızlı geçiyorsa,  aynı nedenden kara deliğin içinde ve dışında bulunanlar içinde farklı hızlarda geçer.

Oysa aşırı şartlardan ötürü burada zaman farkı çok büyüktür; yıldız üzerindeki gözlemci için ani bir geri tepme, dışarıdaki bir gözlemci için çok uzun süre için olmuş gibi görünür. Bu nedenle kara deliklerin çok uzun süre değişmeden aynı kaldığını görürüz: Bir kara delik aşırı derecede ağır geri tepen bir yıldızdır.

Evrenin ilk anlarının fırınında kara delikler oluşmuş, bazıları da şimdi patlıyor olabilir. Eğer böyleyse belki de patlarken yaydıkları sinyalleri gökyüzünden ulaşan yüksek enerjili kozmik ışınlar biçiminde gözlemleyebilir, böylece bir kuantum çekim olayının doğrudan etkisini gözlemleyip ölçebiliriz.

Bu cesurca bir fikirdir ve işe yarayamayabilir, örneğin evrenin ilk anlarında şimdi patladığını görebileceğimiz yeteri kadar kara delik oluşmamış olabilir. Ama sinyal araştırması başladı. Bekleyip göreceğiz.’’

Her Şeyin Kuramı

20. yüzyılda fiziksel dünya hakkında öğrendiklerimizi bir araya getirirsek ipuçlarının bizi madde, uzay ve zaman hakkında sezgisel düşüncelerimizden çok farklı yerlere götürdüğünü görürüz. Ve bazı kuramlar -mesela yukarıda da bahsettiğim kuantum mekaniği ve genel görelilik gibi- taban tabana zıt gibidir ve bu zıtlığın sebebi mükemmel işleyişleridir.

Fizikçiler tam da bu sebepten dolayı “Her Şeyin Kuramı” üzerinde çalışıyorlar. İlmek kuantum kütle çekimi kuramı da bu şifreleri ve ipuçlarını çözmek için bir denemedir ve “Her Şeyin Kuramı“nın önemli adaylarındandır.

İlgili makale: Her Şeyin Teorisi Var Mıdır ve Nedir?

İlgili makale: Sicim Teorisi, Herşeyin Teorisi Mi?

İlgili makale: Sicim Teorisi, Herşeyin Teorisi Mi? – Bölüm 2

Berk Keskin

Bu Madde Bir Anda Beyni “Kapatabilir”

Yağlı Yiyecekler Yemek Konsantrasyonu Etkiliyor