Maddenin asly ve varlyklaryn mahiyetinin ne oldu?u sorusu insano?lunun dü?ünce tarihi kadar eskidir. Baty felsefesinin do?du?u Eski Yunan'da her ?eyin aslynyn su oldu?unu iddia eden Thales, tabiatyn toprak, su, hava ve ate? gibi dört unsurdan meydana geldi?ini savunan Empedokles, görünen her ?eyin bilinmeyen ve tarif edilemeyen tek bir unsurun de?i?ik hal ve durumlaryndan ibaret oldu?unu kabul eden Anaximender ve bütün varlyklaryn gözle görülemeyecek kadar küçük atomlardan meydana geldi?ini öngören Demokritus bu soru hakkynda kafa yoran dü?ünürlerdendir. Eski Yunan felsefesinin zirveye çykty?y Eflatun ve Aristo ile birlikte dört unsur fikri kuvvet kazanmy?, varlyk hakkyndaki spekülasyonlaryn kontrollü deneylerle test edilmeye ba?landy?y modern bilim gelene?inin geli?mesine kadar da genel kabul görmü?tür. Bugünün anlayy?ynda maddenin yapyta?y olarak görülebilecek temel parçacyklaryn eskiden dü?ünülen unsurlardan çok farkly bir varlyk resmi ortaya koydu?unu söylemek gerekirse de, toprak, su, hava ve ate? unsurlary maddenin dört hali olarak kabul edilen katy, syvy, gaz ve plazma durumlaryna do?ru bir ?ekilde tekabül etmektedir. Yalnyz Aristo'nun takipçisi kabul edilen Farabi ve Ybni Sina gibi Yslâm filozoflarynyn de?il, Eski Yunan kaynakly felsefe anlayy?yny ele?tiren hatta reddeden Ymamy Gazali, Mevlana Celaleddini Rumi ve Ymamy Rabbani gibi büyük Müslüman dü?ünürlerin de maddenin dört unsurdan olu?tu?u fikrini kabul ettikleri görülmektedir. Eflatun ve Aristo'nun eserlerinde yeryüzündeki olu? ve de?i?imlerin arkasyndaki dört unsurdan ba?ka gökleri dolduran çok lâtif be?inci bir unsurdan da bahsedilir ki, bu, yazymyzyn mevzuunu te?kil edecek olan esirdir.
Evrende bo?lu?un var olup olmady?y tarty?masy da Eski Yunan'a kadar gitmektedir. Demokritus ve taraftarlary tabiattaki bütün olu?um ve de?i?imleri bo? uzayda hareket eden atomlara ba?larken Aristo ve takipçileri evrende bo?lu?un bulunamayaca?yny kabul etmi?lerdir. Genel çekim, elektrik ve manyetizma gibi kuvvetlerin bulunmasyndan sonra uzayyn iki farkly noktasynda bulunan iki cisim arasynda cereyan eden bu tür etkile?imlerin nasyl ta?yndy?y veya iletildi?i sorusu gündeme gelmi?tir. Genel çekim kanununu ke?feden Newton, arada hiçbir ba?lanty olmadan bo?luktaki iki uzak cismin birbirlerine kuvvet uygulayabilece?i dü?üncesinin aklî melekeleri sa?lam hiç kimse tarafyndan kabul edilemeyece?ini söyler. Bulmu? oldu?u kanunun genel çekimin mekanizmasyny açyklamady?yny, sadece maddenin davrany?yny tasvir etti?ini vurgulamak için sarfetti?i 'hypothesis non fingo' sözü me?hurdur. Gene de hayaty boyunca iki kütle arasyndaki çekim muammasyny çözmeye çabalamy?, bu maksatla tüm uzayy dolduran esir parçacyklarynyn rol oynady?y mekanik bir model kurmaya çaly?my?tyr. Ancak bu parçacyklaryn maddeyle nasyl etkile?ti?i ve nasyl bir yapyya sahip oldu?unu anlamak mümkün olmamy?tyr. Feynman'yn Fizik Kanunlarynyn Yapysy üzerine verdi?i bir konferansta da bahsetti?i gibi, uzayy dolduran ve gökcisimlerine büyük kuvvetler uygulayabilen böylesi bir maddenin içinde hareket eden gezegenlerin nasyl olup da sürtünme sebebiyle enerji kaybederek Güne?'e dü?mediklerini izah etmek, bu tür mekanik modellerin içinden çykylamayan güçlüklerindendir. Elektrik ve manyetizma olgularynyn incelenmesi, bilhassa elektromanyetik dalgalaryn ke?fi ve y?y?yn bir tür elektromanyetik dalga oldu?unun anla?ylmasy esir teorilerine tekrar dikkatleri çekmi?tir.
Kâinattaki tüm parçacyklary ve etkile?imleri bir çaty altynda toplayacak bir Her?eyin Teorisi (Theory of Everything = TOE) Einstein'dan beri tüm fizikçilerin en büyük hayali idi. Fizi?in en geni? ve en sa?lam iki teorik yapysy olan Genel Yzafiyet Teorisi ile Kuantum Mekani?i'nin birle?tirilmesi bugünün ve belki de gelecek yüzyylyn fizi?inde en hayatî problem olarak durmaktadyr. Maddeyi, vakumu ve evrenin ba?langycyny daha iyi anlayabilmemiz bu problemin çözülmesine ba?lydyr. Bu dev problemin çözülmesi yolunda en büyük umut vadeden yakla?ym son yyllarda gitgide popüler hale gelmeye ba?layan Süpersicim Teorisi'dir.
Süpersicim Teorisi
Süpersicim Teorisi'nde bütün parçacyklar ve kuvvet ta?yyycylary (elektronlar, kuarklar, fotonlar, gravitonlar, vs) Planck uzunlu?u (1033 cm) mertebesinde boyutlara sahip sicimlerden olu?maktadyr. Uçlary açyk veya kapaly (halka ?eklinde) olabilen bu sicimlerin farkly titre?im modlary, farkly parçacyklara tekabül etmektedir. Bu teorinin en cazip yönü dört temel kuvveti ve onlarca temel parçacy?y basit bir sicimin titre?imleri ve hareketleri cinsinden ifade edebilme ?ykly?ydyr. Daha önceki parçacyk modellerinin onlarca parametre ve katsayysy yerine sicimlerin yalnyzca bir parametresi vardyr, o da yakla?yk 1039 ton olan sicim gerginli?idir.
Süpersicim Teorisi'nin en syra dy?y özelli?i sicimlerin titre?im ve salynymlaryny ifade edebilmek için tam 10 boyuta ihtiyaç duyulmasydyr. 1 zaman ve 9 uzay boyutunda hareket eden bu sicimler dört boyutlu uzay zamanymyzda noktasal parçacyklary ve bu parçacyklar arasyndaki etkile?imleri olu?turmaktadyrlar. Gözlemleyebildi?imiz dört boyutun dy?ynda kalan boyutlaryn kendi üzerine kyvryldy?y ve çok ufak kaldyklary için fark edilmedikleri dü?ünülmektedir.
Genel Yzafiyet Teorisi, gravitasyonel alanlaryn uzay zamanyn temelini olu?turdu?unu ortaya koydu?u için, gravitasyon da dahil olmak üzere tüm kuvvet alanlaryny içeren sicimler, ayny zamanda uzay zamany da meydana getirmektedir. Günümüzde hareketleri belli bir uzay zaman çatysy altynda yakla?ymlarla formüle edilmeye çaly?ylan sicimlerin gerçek teorisi bulunabilirse uzay zamanyn ne oldu?u ve nasyl ortaya çykty?y gibi büyük problemler hakkynda da fikir sahibi olabilece?iz.
Süpersicim Teorisi kâinatyn nasyl yaratyldy?yny ara?tyran kozmoloji sahasynda da açylymlar sa?lamy?tyr. Bugünkü fizik teorileri, kâinatyn 'Yalancy Vakum' durumundan 'Gerçek Vakum' durumuna yapylan bir kuantum syçramasyyla ba?lamy? olabilece?ini göstermektedir. Astrofizikçilerin yapty?y kaba bir hesapla kâinatyn toplam enerjisinin yakla?yk olarak syfyra e?it oldu?u gösterilmi?tir. Gerçekten de kütle ve hareket enerjilerinden meydana gelen pozitif enerji, gravitasyonel çekimin olu?turdu?u negatif enerji ile hemen hemen ayny büyüklüktedir. Bu ?a?yrtycy bulgu, havsalamyzyn almady?y geni?likteki muazzam kâinatyn kelimenin tam anlamyyla yoktan var edildi?ini gözler önüne sermeketedir. Vakumun az önce yukaryda verdi?imiz tanymyny hatyrlayacak olursak, kâinatyn esirdeki bir tür dalgalanma ile ba?lady?yny tahayyül edebiliriz. Süpersicim Teorisi'nde ise dört boyutlu evrenimizin, kâinatyn 10 boyutunun (4)*(6) ?eklinde ayry?masy sonucu ortaya çykty?y kabul edilmektedir.
?u noktayy özellikle vurgulamak isteriz ki, 'esir' kavramyna felsefe ve fizik tarihinde çok çe?itli anlamlar yüklenmi?tir. Mesele o kadar basit ve net olmamasyna ra?men denebilir ki, bugünün fizik kitaplarynda Einstein'yn ortadan kaldyrdy?y söylenen esir, Lorentz'in ve bazy ça?da?larynyn tasavvur ettikleri esirdir. Bu konudaki yanly? anla?ylmalar ve kafa kary?ykly?yna parmak basan Physics Today dergisi editörü Frank Wilzcek, Einstein'yn esiri fizikten silmek ?öyle dursun bilakis esiri yüceltip fizikçilerin ara?tyrma ve çaly?malarynda çok mühim bir konuma yükseltti?inden söz etmi?tir. Bugünkü teorik fizi?in büyük bir kysmynyn, bilhassa Süpersicim Teorisi'nin, ady konmamy? bir ?ekilde esirin mahiyetinin ve özelliklerinin incelenmesi oldu?u söylenebilir. Eflatun ve Aristo'nun be?inci elementi, di?er elementleri de içine alarak varly?yn asyl unsuru haline gelmi?tir.
Bazy yakla?ymlar
Süpersicim Teorisi'nin tutarly olabilmek için ihtiyaç duydu?u 10 boyut, kanymyzca semavatyn yedi tabaka halinde yaratylmasy hakikatine de i?aret etmektedir. Kâinat 10 boyutlu bir gerçeklik olarak dü?ünülüp 4 boyutlu evrenimizin yeri ve birinci kat semayy olu?turdu?u kabul edilirse, geri kalan 6 boyut da ikinciden yedinciye tam alty kat semaya kar?ylyk gelmektedir. Bediüzzaman Said Nursi'nin Lemalar adly eserinde 'Yedi gök ve yer ve içindekiler O'nu tesbih eder' ve '...sonra iradesini semaya yöneltti ve gökleri yedi tabaka olarak tanzim etti; O her?eyi bilir' (Bakara Suresi, 29) mealindeki ayeti kerimeleri tefsir ederken 'Sema emvacy karardide olmu? bir denizdir' hadîsi ?erifinden de istimdatla esir ve gök tabakalary üzerine yapty?y ?u yorumlar, süpersicim teorisi y?y?ynda de?erlendirildi?inde çok daha iyi anla?ylmakta ve varlyk hakkyndaki dü?üncelerimize yeni boyutlar kazandyrmaktadyr:
"Birinci kaide: Fennen ve hikmeten sabittir ki, bu haddi yok fezayy âlem, nihayetsiz bir bo?luk de?il, belki esir dedikleri madde ile doludur.
Ykinci kaide: Fennen ve aklen, belki mü?ahedeten sabittir ki, ecramy ulviyeden cazibe ve dafia gibi kanunlaryn rabytasy ve ziya ve hararet ve elektrik gibi maddelerdeki kuvvetlerin na?iri ve nakili, o fezayy dolduran bir madde mevcuttur.
Üçüncü kaide: Maddei esiriye, esir kalmakla beraber, sair maddeler gibi muhtelif te?ekkülata ve ayry ayry suretlerde bulundu?u tecrübeten sabittir. Evet nasyl buhar, su, buz gibi havai, mayi, camid üç nevi e?ya ayny maddeden oluyor. Öyle de, maddei esiriyeden dahi yedi nevi tabakat olmasyna hiçbir manii akyl olmady?y gibi, hiçbir itiraza medar olamaz. "
Yine Y?aretü'lYcaz adly tefsirinde esirin kâinattaki konumu hakkynda verdi?i izahat dikkat çekicidir: "Maddei esiriye, mevcudata nazaran akycy bir su gibi mevcudatyn aralaryna nüfuz etmi? bir maddedir. 'Ar?y su üzerindeyken...' (Hud Suresi, 7) âyeti ?u maddei esiriyeye i?arettir ki, Cenaby Hakk'yn ar?y, su hükmünde olan ?u esir maddesi üzerinde imi?. Esir maddesi yaratyldyktan sonra, Sani'in ilk icadlarynyn tecellisine merkez olmu?tur. Yani esiri halk ettikten sonra cevahiri ferde kalb etmi?tir. "
Elmalyly M. Hamdi Yazyr da kyymetli tefsiri "Hak Dini Kur'an Dili"nde, Hud suresindeki "Ar?y da su üstündeydi..." âyetiyle ilgili olarak çe?itli izahlary kar?yla?tyryrken, "Bir de bunlar ar?yn her?eyi kaplayan bir cisim olmasy anlamyyla ilgilidir" der.
Esir kavramynyn bilim tarihi içerisinde geçirdigi transformasyonlar bilimin insanî boyutlary hakkynda fikir vermekle beraber, zamanla de?i?en teorilerden ba?ymsyz bir gerçeklik anlayy?yna ula?ma ihtiyacy ancak ilahî vahyin do?ru bir ?ekilde anla?ylmasyyla tatmin edilebilecektir.
Mutlak referans noktasy tarty?masy ve esir
Bir deniz dalgasynda titre?en ?ey su, ses dalgasynda hava iken, y?ykta nedir? Radyo ve telsiz sinyalleri neyin dalgalanmasyyla iletilmektedir?
20. yüzyyl'yn ba?laryna kadar bu sorulara verilen en makul cevap elektrik ve manyetik alanlaryn esirin syky?masy, seyrelmesi ve hareketlerinden ibaret oldu?u, y?y?yn da esirin dalgalanmasyndan olu?up bu yolla yayyldy?y ?eklindeydi. Elektromanyetizma, y?yma ve optik alanlaryndaki çaly?malar esirin özelliklerinin ara?tyrylmasy olarak adlandyrylyyordu. Maxwell'in elektromanyetizma teorisini hareketli yükler ve alanlar için geli?tiren Lorentz, elektrik ve manyetik alanlaryn uydu?u matematiksel denklemlerin bir referans çerçevesinden di?erine geçerken Galile dönü?ümlerine göre de?il yepyeni özellikler gösteren Lorentz dönü?ümlerine göre de?i?mesi gerekti?ini göstermi?tir. Birbirilerine göre sabit bir hyzla hareket eden iki referans sistemi arasynda uzaysal ve zamansal büyüklüklerin nasyl de?i?ti?ini gösteren Lorentz dönü?ümlerine göre hareketli bir çubu?un boyu hyzyna ba?ly olarak kysalyrken, hareketli bir saatin gösterdi?i zaman da hyzyna ba?ly olarak uzamaktadyr. Farkly referans sistemleri içerisinde bir tanesinin özel ve mutlak oldu?unu kabul eden Lorentz, bunun esirin durgun oldu?u referans sistemi oldu?unu dü?ünerek, mutlak uzayy bir bakyma esirle özde?le?tirmi?tir. Einstein ise ayrycalykly bir referans sisteminin mevcudiyetinin simetri ilkeleriyle ba?da?mayaca?yndan yola çykarak mutlak uzay kavramyny sorgulamy? ve bütün referans sistemlerinin fizik kanunlarynyn i?leyi?i bakymyndan özde? oldu?u temel varsayymy üzerine dayanan me?hur Yzafiyet Teorisi'ni geli?tirmi?tir.
Burada ?u noktayy biraz açmakta fayda vardyr ki, Lorentz ve Einstein'yn bulgulary matematiksel olarak özde? olmakla beraber sonuçlaryn yorumlanmasynda ve baz alynan kabullerde farklar mevcuttur. Lorentz esirin belirledi?i referans sisteminde uzay ve zamanyn gerçek oldu?unu kabul etmekte, esire göre hareket eden nesnelerin boylarynyn kysalaca?yny söylemekte ve esirin dy?yndaki referans sistemlerinde ortaya çykan zamanyn fiziksel bir anlamy olmady?yny dü?ünmekteydi. Zamanyn uzayyp kysalmasy denklemlerinde apaçyk görünmesine ra?men, Lorentz mutlak ve evrensel bir tek zamana inandy?y için di?er referans sistemlerinde ortaya çykan zamanlaryn yardymcy matematiksel kavramlar oldu?unu dü?ünmekteydi. Einstein ise fizik kanunlarynda ve evrenin i?leyi?indeki simetrinin mutlak uzay ve mutlak zaman kavramlaryndan daha temel oldu?unu kavramy? ve fizik kanunlarynyn referans sistemlerine göre de?i?medi?i ancak uzay ve zamanyn tamamen izafi oldu?u bir teori geli?tirmi?tir. Bu yeni teoride mutlak ve özel bir referans sistemine ihtiyaç olmady?y için Einstein da o zamanlarda mutlak uzayla özde?le?tirilen esir kavramyna artyk gerek kalmady?yny ifade etmi?tir.
Bo?luk mu esir mi?
Klâsik fizikte esirin su veya hava gibi maddî bir ortam olarak tahayyül edilmesinin neticesinde çe?itli nesnelerin, meselâ Dünya'nyn esire göre hyzyny ölçmenin mümkün olabilece?i dü?ünülmekteydi. Bu amaçla tasarlanan ünlü Michelson Morley deneyinin Dünya'nyn hyzyny syfyr olarak vermesi ve sene içerisinde yapylan tekrarlaryn ayny sonucu do?urmasy üzerine esirin mahiyeti hakkynda soru i?aretleri olu?maya ba?lady. Azynlyk sayylabilecek bir kysym fizikçiler, esirin Dünya tarafyndan sürüklendi?ini, dolayysyyla sonuçlaryn normal kar?ylanmasy gerekti?ini kabul etmektedir. Hattâ uzun yyllar boyunca esirin sürüklenme hyzynyn Dünya atmosferindeki yüksekli?e ba?ly olarak de?i?ece?inden yola çykylarak, çe?itli da? ve tepelerde M-M türü deneyler tekrar edildi. Bir kysym iddialaryn aksine, sonuçlaryn pozitif oldu?unu savunmak pek mümkün de?ildir. Fizik camiasynyn büyük ço?unlu?u ise M-M deneyinin sonuçlarynyn Lorentz kysalmasyndan kaynaklandy?y üzerinde hemfikirdir. Buna göre fizik kanunlary öyle bir ?ekildedir ki, esir var olsa da olmasa da esire göre yapylacak hyz tayinlerini imkânsyz kylmaktadyr.
Einstein 1905 yylynda yayynlady?y Özel Yzafiyet Teorisi'ni sunan makalesinden sonra, esire göre hareketin ölçülememesi gerçe?ini esirin var olmady?y ?eklinde ifade etmi? olmasyny bazy sonuçlary yorumlamada a?yryya kaçma olarak de?erlendirecektir. Hattâ 1920 yylynda Leyden'de yapty?y bir konu?masynda esir var kabul edilmeden uzay zamanyn yapysynyn anlamanyn mümkün olmayaca?yny, y?y?yn yayylmasy ve genel çekimin de esir olmadan dü?ünülemeyece?ini söylemi?tir. Einstein'a göre M-M deneyi ve Özel Yzafiyet Teorisi bize esirin hareketinin uzay zamanda izlenemeyece?ini, dolayysyyla esire göre hareketin tanymlanamayaca?yny ve esirin, referans sistemlerinin üstünde bir gerçekli?e sahip oldu?unu ö?retmi?tir. Bilhassa uzay zamanyn e?ilip bükülebilen, geni?leyip büzülebilen bir yapysy oldu?unu gösteren Genel Yzafiyet Teorisi, bo? uzayyn (vakum) yokluk olmayyp bir tür nesne oldu?unu ortaya koymu?tur.
Relativistik fizi?in geli?iminden sonra esirin fizikteki eski rolünü ve anlamyny kaybetmesi, bu kavramyn içeri?inin artyk farkly bir ?ekilde dü?ünülmeye ba?lanmasy ve Einstein'yn 1905 makalesinin muazzam etkisi, fizik literatüründe bu kelimenin kullanymyny büyük ölçüde ortadan kaldyrdy. Tam kar?yly?y olmasa da bugün esir yerine kullanylabilecek en yakyn kavram vakumdur.
Vakumun ne oldu?u ve özellikleri ise halen kuantum fizi?inin en ciddi sorulary arasyndadyr. Bütün parçacyklaryn ve kuvvetlerin alanlarla temsil edildi?i Kuantum Alan Teorisi'ne göre vakum, bu alanlar kuantize edildi?inde kar?ymyza çykan syfyr basama?ydyr. Syfyr basama?y en temel düzey olmasyna ra?men cüz'i miktarda da olsa bir enerji içerir. Syfyr nokta enerjisi (ZPE) ady verilen bu enerji tüm dalgaboylary üzerinden toplandy?ynda sonsuz bir enerjiye tekabül etmektedir. Elbette bizim gözleyebilece?imiz, bu enerjideki dalgalanmalardyr. Nitekim bu syfyr nokta dalgalanmalary (ZPF) vakumda birbirine çok yakyn iki metal levha arasynda ölçülebilir bir çekme kuvveti olu?turmaktadyr (Casimir Etkisi). Vakumu alanlaryn syfyr düzeyi olarak dü?ündü?ümüzde vakum bir bakyma esirin titre?imsiz ve durgun haline tekabül etmektedir.
Yüzyyllardan beri mutlak bo?luk anlamynda kullanylan "vakum" kelimesinin bugünkü fizikte yüklendi?i anlamy ele?tiren bilim tarihçisi Whittaker, kitabyna "Esir ve Elektrik Teorilerinin Tarihi" ba?ly?yny seçmesiyle ilgili olarak ?unu söylemektedir:
"Ba?lyk hakkynda birkaç kelâm edilebilir; niçin esir ve elektrik? Herkesin bildi?i üzere, esir ondokuzuncu yüzyyl fizi?inde büyük rol oynady; ancak yirminci yüzyylyn ba?ynda, temelde dünyanyn esire göre hareketini ölçme giri?imlerinin ba?arysyzly?a u?ramasy ve bu tür çabalaryn her zaman ba?arysyzly?a mahkum olaca?y prensibinin kabul görmesi üzerine "esir" kelimesi gözden dü?tü ve gezegenler arasy uzayy tamamen bo?luk olarak dü?ünülen ve elektromanyetik dalgalaryn yayylymyndan ba?ka hiçbir özelli?e sahip olmayan "vakum" kavramyyla ifade etmek genel kanaat haline geldi. Fakat kuantum elektrodinami?inin geli?imiyle, vakum elektromanyetik alanyn "syfyr nokta" salynymlarynyn, elektrik yükü ve akymynyn "syfyr nokta" dalgalanmalarynyn ve birden farkly bir dielektrik sabitine kar?ylyk gelen bir "polarizasyon" un otura?y olarak kabul edilmeye ba?lanmy?tyr. Bu kadar zengin fiziksel özelliklere sahip bir nesnenin vakum diye adlandyrylmasy tamamen anlamsyzdyr, esir kelimesine hakly olarak dönülebilir."
