Michio Kaku – Einstein’in Evreni

Dahi. Dalgın profesör. Göreliliğin babası. Albert Einstein’ın efsanevi görünüşü – rüzgârda parlayan saçlar, çorapsız ayaklar, iki beden büyük bir eşofman üstü, tüten bir pipo, çevreden habersiz bir yüz ifadesi- zihinlerimize iyice kazınmıştır. Biyografi yazarı Denis Brian, “Elvis Presley ve Marilyn Monroe ile aynı ölçekte bir pop simgesi, kartpostallardan, dergi kapaklarından, tişörtlerden ve dev posterlerden gizemli bakışlarla bakıyor. Bir Beverly Hills menajeri, televizyon reklamları için görüntüsünü satmakta. Hepsinden nefret ederdi,” diye yazmıştı. Katkıları dolayısıyla Isaac Newton’un yanında yer alan yüce bir şekil, Einstein, gelmiş geçmiş en büyük bilim insanları arasındadır. Time dergisinin onu Yüzyılın Kişisi seçmesi hiç de şaşırtıcı değil. Pek çok tarihçi, onu son bin yılın en etkili yüz kişisi arasında saymakta. Tarihte işgal ettiği yer göz önüne alınınca, yaşamını tekrar incelemeye çalışmak için birkaç neden bulunmaktadır. İlk olarak, onun kuramları öylesine derinlik ve bilgelik sahibi ki, on yıllar önce yaptığı öngörüler hâlâ manşetlere egemen olmayı sürdürüyor, bu nedenle bu kuramların kökeninde yatanı anlamaya çalışmamız büyük bir önem taşıyor. 1920’lerde hayal edilmesi dahi mümkün olmayan yeni nesil birtakım cihazlar (örn. uydular, lazerler, süper bilgisayarlar, nanoteknoloji, çekim dalgası algılayıcıları) evrenin dış kenarlarını ve atomun içini keşfettikçe, Einstein’ın öngörüleri başka bilim insanları için Nobel Ödülleri kazanıyor. Einstein’ın masasındaki kırıntılar dahi bilime yeni bakış açıları kazandırmakta.

Örneğin 1993 Nobel Ödülü, gökyüzündeki ikili nötron yıldızlarının hareketini çözümleyerek Einstein’ın 1916 yılında öngörmüş olduğu çekim dalgalarının varlığını doğrulayan iki fizikçiye verildi. Ayrıca 2001 Nobel Ödülü, Einstein’ın 1924 yılında öngörmüş olduğu, maddenin mutlak sıfır dolaylarında var olan yeni bir durumunun, BoseEinstein yoğunlaşmalarının varlığını doğrulayan üç fizikçiye verildi. Diğer öngörüler de hâlihazırda doğrulama aşamasında. Bir zamanlar Einstein’ın kuramının garip bir yönü olarak kabul edilen kara delikler, artık Hubble Uzay Teleskopu ve Çok Büyük Dizge Radyo Teleskopu (Very Large Array Radio Telescope) tarafından tanımlanmaktadır. Einstein halkaları ve Einstein mercekleri yalnızca doğrulamakla kalmamış, gökbilimcilerin dış uzaydaki görünmeyen nesneleri ölçmek için kullandığı önemli araçlar haline de gelmiştir. Einstein’ın “hataları” dahi evrene ilişkin bilgilerimize önemli katkılar olarak kabul edilmektedir. 2001 yılında gökbilimciler, Einstein’ın en büyük hatası olarak kabul edilen “evrensel sabit” in aslında evrendeki en büyük enerji yoğunlaşmasını içerdiğine ve evrenin nihai kaderini belirleyeceğine ilişkin inandırıcı kanıtlar bulmuştur. Böylece, Einstein’ın öngörülerini doğrulayan kanıtlar üst üste yığıldıkça, deneysel açıdan onun mirası üzerinde bir “rönesans” meydana gelmektedir. İkinci olarak, fizikçiler onun mirasını ve özellikle düşünce sürecini yeniden değerlendirmektedirler. Son zamanlarda hazırlanan biyografiler, kuramlarının kökenine ilişkin ipuçları bulmak ümidiyle Einstein’ın özel yaşamını özenli şekilde incelemişlerse de, fizikçiler Einstein’ın kuramlarının (yaşamı bir yana!) gizemli matematik işlemlerine değil, basit ve şık fiziksel resimlere dayalı olduğunun giderek artan bir şekilde farkına varmaktadırlar. Einstein, eğer yeni bir kuram bir çocuğun anlayabileceği kadar basit bir fiziksel resim üzerine kurulu değilse muhtemelen bir işe yaramayacağını sık sık söylerdi. Dolayısıyla bu resimler, Einstein’ın bilimsel hayal gücünün bu ürünleri, bu kitapta onun düşünce sürecinin ve en büyük başarılarının tarif edilmesi için eksen olarak alınan resmen düzenleyici ilkeler olacaktır. Bölüm I, Einstein’ın ilk kez on altı yaşındayken aklına gelen bir resimden yararlanır: Eğer yanı başında koşabilseydi, bir ışık demeti neye benzerdi. Bu resimde muhtemelen okuduğu bir çocuk romanından esinlenmişti. Einstein, bir ışık demetinin yanı sıra koştuğunu hayal ederek o dönemin iki büyük kuramı, Newton’un kuvvetler kuramı ve Maxwell’in alanlar kuramı ile ışık arasındaki çelişkileri ortaya koydu.

Bu ikilemin çözülmesi süreci boyunca bu iki büyük kuramdan birisinin -sonunda bunun Newton’un kuramı olduğu anlaşıldı- alaşağı edilmek zorunda kalacağını bilmekteydi. Bir bakıma, özel göreliliğin tümü (ki, sonunda yıldızların ve nükleer enerjinin gizemini çözecekti), bu resmin içinde yer alıyordu. Bölüm II’de karşımıza yeni bir resim geliyor: Einstein, hayalinde gezegenleri kütle çekiminin uzay ve zamandaki bükülmeden kaynaklandığı görüşünü görselleştiren, merkezinde güneşin bulunduğu eğri bir yüzeyin etrafında dönen bilyeler olarak canlandırmıştı. Einstein, Newton’un düzgün bir yüzey için tanımladığı kuvvetleri eğik bir yüzey için yeniden tanımlayarak çekimin tamamen yeni, devrimsel bir resmini yaratmıştı. B u yeni çerçevede Newton’un “kuvvetleri”, uzayın kendisinde meydana gelen bir bükülmenin yarattığı yanılsamalardı. Bu basit resmin sonuçları, giderek bize kara delikleri, büyük patlamaları ve bütün evrenin nihai kaderini verecekti. Bölüm III’de bir resim yoktur – bu bölüm, daha çok onun “birleşik alan kuramına” kılavuzluk edecek, Einstein’a madde ve enerji yasaları üzerindeki iki bin yıllık araştırmaların en üstün başarısını formüle etme yolunu gösterecek bir görüntü yaratmaktaki başarısızlıktan bahsetmektedir. Einstein’in sezgileri hızını kaybetmeye başlamıştı, çünkü onun zamanında çekirdeği ve atom altı parçacıkları yöneten kuvvetler hakkında neredeyse hiçbir şey bilinmiyordu. Bitirilmemiş bu birleşik alan kuramı ve otuz yıldır “her şeyin kuramı” nı bulabilmek için yaptığı araştırmalar, kesinlikle bir başarısızlık değildi – fakat bu, ancak yakın bir zaman önce anlaşılabilmiştir. Onun akranları, bunun aptalca bir kovalamaca olduğunu düşünüyorlardı. Fizikçi ve Einstein biyograficisi Abraham Pais hayıflanmaktadır, “Yaşamının kalan 30 yılında aktif şekilde araştırmalara devam etti, fakat onun yerine balık tutmaya gitmiş olsaydı, sahip olduğu ün asla azalmazdı.” Başka bir deyişle, fiziği 1955 yılında değil de 1925 yılında bıraksaydı, mirası daha da büyük olabilirdi. Bununla beraber, son on yıldır, “süper sicim kuramı” veya “M kuramı” olarak adlandırılan yeni bir kuramın ortaya çıkışına bağlı olarak birleşik alan kuramının fizik dünyasında sahnenin ortasına yerleşmesi nedeniyle fizikçiler Einstein’ın son çalışmalarını ve mirasını yeniden değerlendirmeye başlamışlardır. Her şeyin kuramını elde etme yarışı, bütün genç ve hırslı bilim insanı neslinin en büyük hedefi haline gelmiştir. Bir zamanlar yaşlı fizikçilerin meslek yaşamlarının kabristanı olarak kabul edilen birleştirme, artık kuramsal fizikte egemen konu haline gelmiştir.

Bu kitapta Einstein’ın öncülük eden çalışmalarına yepyeni taptaze bir bakış sunmayı, hatta belki de onun ayakta dimdik duran mirasını basit fiziksel resimler aracılığıyla daha doğru bir şekilde betimlemeyi ummaktayım. Onun sezgileri, dış uzayda ve gelişmiş fizik laboratuarlarında yapılmakta olan ve onun en sevdiği hayalin, her şeyin kuramını gerçekleştirmeyi amaçlayan bir dizi devrimci deneyi ateşlemiştir. Bu, kanımca onun yaşamına ve çalışmalarına onun en beğeneceği yaklaşım şeklidir. Teşekkürler Bu kitap için yaptığım araştırmaların bir bölümü için Princeton Üniversitesi Kütüphanesi çalışanlarına konukseverlikleri dolayısıyla teşekkür ederim. Kütüphane, Einstein’ın el yazmalarının ve özgün malzemelerinin hepsinin kopyalarına sahiptir. Ayrıca, kitabımın müsveddelerini okuyarak yardımcı ve eleştirel yorumları nedeniyle New York Şehir Koleji’nden Profesörler V. P. Nair ve Daniel Greenberger’a teşekkür etmek isterim. Buna ek olarak, ciltler dolusu Einstein dosyasını temin eden Fred Jerome ile yaptığım görüşmeler çok yararlı oldu. Ayrıca Edwin Barber’a desteği ve teşviki, Jesse Cohen’e taslakları son derece güçlendiren ve ona bir odaklanma sağlayan paha biçilmez yorumları için şükran borçluyum. Son olarak, bunca yıl boyunca bilim üzerine yazdığım kitapların çoğunu temsil eden Stuart Krichevsky’e de minnettarım. Bölüm I İlk Resim: Bir Işık Demetiyle Yarışmak 1 Einstein’dan Önce Fizik BİR GAZETECİ, Isaac Newton’dan bu yana en büyük bilim dahisi olan Albert Einstein’dan başarısının formülünü açıklamasını istedi. Büyük düşünür, bir saniye düşündü ve sonra yanıtladı, “Eğer A başarıysa, formülün A = X + Y + Z olduğunu söyleyebilirim, burada X çalışma, Y oyundur.” “Ya Z nedir?”, diye sordu gazeteci. “Çeneni kapalı tutmak.

” İster dünya barışı üzerine konuşsun, isterse evrenin gizemi üzerine araştırma yapıyor olsun, fizikçilerin, krallarla kraliçelerin ve halkın sevimli bulduğu şey, onun insancıllığı, cömertliği ve nüktedanlığıydı. Çocuklar dahi, fiziğin büyük yaşlı adamının Princeton sokaklarında yürüyüşünü görmek için toplanırlar ve o da kulaklarını oynatarak bu sevgiye karşılık verirdi. Einstein, özellikle Gelişmiş Araştırmalar Enstitüsü’ne yaptığı yürüyüşlerde kendisine eşlik eden beş yaşındaki bir çocukla sohbet etmekten hoşlanırdı. Bir gün birlikte gezerlerken Einstein birdenbire kahkahalara boğuldu. Çocuğun annesi hangi konuda konuştuklarını sorunca, çocuk yanıtladı, “Einstein’a bugün tuvalete girip girmediğini sordum.” Anne dehşete kapılmıştı, fakat o zaman Einstein yanıtladı, “Birisi bana yanıtlayabileceğim bir soru sorduğu için memnunum.” Fizikçi Jeremy Bernstein’ın bir zamanlar söylediği gibi, “Einstein ile gerçekten temas kuran herkes, adamın soyluluğunu vurgulayan güçlü bir duyguya kapılmaktaydı. Akla tekrar tekrar gelen ifade, onun ‘insanlığı’ oluyordu, … karakterinin sade, cana yakın niteliği.” Dilencilere, çocuklara ve krallara karşı aynı ölçüde güler yüzlü olan Einstein, bilim ilahları galerisinde kendisinden önce gelenlere karşı da cömertti. Her ne kadar bilim insanları da bütün yaratıcı bireyler gibi rakiplerine karşı kıskançlıklarıyla tanınmış olabiliyor ve ufak tefek çekişmelere kapılabiliyorlarsa da, Einstein, öncüsü olduğu fikirlerin köklerini aralarında Isaac Newton ve James Clerk Maxwell’in de (her ikisinin resmi de masasında ve duvarında ayrıcalıklı yerlere sahipti) bulunduğu fiziğin devlerine kadar geriye giderek takip etmek için çok çaba harcamaktaydı. Aslına bakılacak olursa, Newton’un mekanik ve yerçekimi (evrensel çekim), Maxwell’in de ışık üzerine yaptıkları çalışmalar, yirminci yüzyıl başlarında bilimin iki sütununu oluşturmaktaydı. O sıralarda fizik konusunda mevcut bilgilerin neredeyse tümünün bu iki fizikçinin çalışmalarıyla elde edildiğine dikkat etmek gerekir. Newton’dan önce Dünya üzerindeki ve gökyüzündeki nesnelerin hareketleri neredeyse tümüyle anlaşılmamış durumdaydı, çoğu insan kaderlerimizin ruhlar ve iblisler tarafından yapılan kötü amaçlı planlar tarafından belirlendiğine inanıyordu. Büyücülük, sihirbazlık ve hurafeler, Avrupa’nın en gelişmiş eğitim merkezlerinde dahi hararetli bir şekilde tartışılmaktaydı. Bildiğimiz şekliyle bilim, mevcut değildi.

Özellikle Yunanlı düşünürler ve Hristiyan ilahiyatçılar, nesnelerin insana benzer arzular ve duygular nedeniyle hareket ettiğini yazmaktaydılar. Aristo taraftarlarına bakılırsa, hareket halindeki nesneler eninde sonunda yavaşlamaktaydılar, çünkü “yoruluyorlardı.” Nesneler yere düşer, çünkü dünya ile birleşmeyi “arzu ederler,” diye yazmaktaydılar. Ruhların bu karmakarışık dünyasına düzen getirecek olan kişi, bir bakıma yaratılış ve kişilik açısından Einstein’ın tam tersiydi. Einstein basın mensuplarına zamanını daima cömertçe sunar ve onların hoşuna gidecek cümleler söylerken, Newton paranoya eğilimi taşıyan bir münzevi olarak ünlenmişti. Başkalarına karşı son derece kuşkucu olan Newton ile diğer bilim insanları arasında öncelik konusunda uzun yıllar süren kan davaları yaşanmıştı. Az konuşması, bir efsane olmuştu: İngiltere Parlamentosunda 1689-1690 dönemindeki üyeliği sırasında kayıtlara göre onun saygıdeğer meclis heyeti önündeki tek konuşması, bir esinti hissederek görevlilerden birine pencereyi kapatması için yapılmıştı. Biyografi yazarı Richard S. Westfall’a göre, Newton “İşkence altında olan bir adam, en azından orta yaş dönemi boyunca sinir krizinin eşiğinde bocalayan son derece nevrotik bir kişilikti.” Fakat bilim söz konusu olduğu zaman hem Newton, hem de Einstein, pek çok önemli özelliği paylaşan gerçek birer ustaydılar. Her ikisi de fiziksel bitkinlik ve çöküşe gidecek kadar yoğun bir odaklanma içerisinde tutkuyla haftalar ve aylar geçirebilirlerdi. Ve her ikisi de evrenin gizemlerini hayallerinde basit bir resim halinde canlandırma yeteneğine sahipti. 1666 yılında, Newton yirmi üç yaşındayken, kuvvetlere dayalı yeni bir mekanik düzenini ortaya atarak Aristocu dünyayı istila eden ruhları kovaladı. Newton, nesnelerin tam olarak ölçülebilen ve basit denklemlerle ifade edilebilen kuvvetler tarafından itildikleri veya çekildikleri için hareket ederken uydukları üç hareket yasası ileri sürmüştü. Nesnelerin hareket ederken sahip oldukları arzular üzerinde tahmin yürütmek yerine, onlara etki eden kuvvetleri birbirleriyle toplamak suretiyle düşen yapraklardan yükseklerde uçan roketlere, top mermilerinden bulutlara kadar her şeyin gezingesini hesaplayabiliyordu.

Bu yalnızca akademik nitelik taşıyan bir iş değildi, çünkü koskoca lokomotifleri ve gemileri süren buhar makinelerinin gücü ile yeni imparatorlukların yaratıldığı Sanayi Devrimi’nin temelini atmaya yardımcı olmuştu. Artık köprüler, barajlar ve bulutlara erişen gökdelenler güvenle inşa edilebilirdi, çünkü her tuğla ve her kirişin üzerine düşen gerilimler hesaplanabilmekteydi. Newton’un kuvvetler kuramının zaferi öylesine büyüktü ki, hak ettiği ünü yaşam süresi içerisinde kazandı ve Alexander Pope, onun için şu mısraları yazdı: Doğa ve onun yasaları karanlıkta gizlenmiş, yatıyordu, Tanrı dedi ki Newton olsun! Ve her şey apaydınlık oldu.

.