• Kozmolog João Magueijo’ya göre, fizik biliminin en temel kabullerinden biri olan bu düşünce yeniden sorgulanmalı: Ya doğa yasaları ezelden beri var değilse? Ya evrenin başlangıcında bugün bildiğimiz anlamda hiçbir yasa yoksa?

 

Bir taş göle atıldığında batar, ışık belirli koşullar altında kırılır, parçacıklar çarpıştırıldığında belli bir şekilde dağılır. Evren, tüm karmaşıklığına rağmen, sanki değişmez kurallara bağlıymış gibi işler. Fizikçiler bu düzeni doğa yasaları olarak adlandırır. Yerçekimi, elektromanyetizma, kuantum süreçleri ve uzay-zamanın davranışı, evrenin her yerinde aynı biçimde geçerli kabul edilir. Ancak kozmolog João Magueijo’ya göre, fizik biliminin en temel kabullerinden biri olan bu düşünce yeniden sorgulanmalı: Ya doğa yasaları ezelden beri var değilse? Ya evrenin başlangıcında bugün bildiğimiz anlamda hiçbir yasa yoksa?

Magueijo’nun New Scientist dergisinde yayımlanan yazısında savunduğu temel fikir, fizik yasalarının evrenin başlangıcından itibaren değişmez biçimde bulunmadığı, aksine kaotik bir erken evren döneminden sonra zamanla “donarak” bugünkü kararlı hâline ulaştığıdır. Bu yaklaşım, doğa yasalarını evrenin temel ve değişmez zemini olarak değil, evrimsel bir sürecin sonucu olarak ele alıyor.

Doğa yasaları neyi ifade ediyor?

Fizikte doğa yasaları denildiğinde yalnızca gözlemlerden çıkarılmış basit kurallar anlaşılmıyor. Newton’un yerçekimi yasaları, Maxwell’in elektrik ve manyetizmayı açıklayan denklemleri, Einstein’ın genel görelilik denklemleri gibi temel matematiksel yapılar, modern fiziğin taşıyıcı kolonlarını oluşturmakta. Bu denklemlerin içinde yer alan bazı temel sabitler de evrenin yapısını belirliyor. Yerçekimi sabiti, elektronun yükü ya da ışık hızı gibi nicelikler, fiziksel gerçekliğin ölçülebilir temel özellikleri olarak görülüyor.

Geleneksel fizik anlayışına göre bu yasalar evrenin her yerinde aynıdır ve zamanla değişmez. Büyük Patlama’dan bugüne kadar, hatta gelecekte de aynı biçimde geçerli oldukları varsayılır. Bu varsayım, modern fiziğin neredeyse bütün kuramsal yapısının temelinde yer alır. Ancak Magueijo’ya göre tam da bu nedenle, doğa yasalarının kökeni sorusu genellikle görmezden gelinir. Çünkü “yasalar nereden geldi?” sorusu, fiziği felsefenin alanına çekiyor gibi görünür.

Buna rağmen bu sorudan kaçınılamaz. Eğer fizik, evrenin neden başka türlü değil de bu şekilde olduğunu açıklama çabasıysa, o zaman fizik yasalarının kendisini açıklanmamış bir başlangıç noktası olarak bırakmak büyük bir boşluk yaratır.

Yasasız bir evren mümkün mü?

Magueijo, fizikçi John Wheeler’ın erken evren için kullandığı “higgledy-piggledy” kavramına atıf yapıyor. Bu ifade, düzensiz, karmakarışık ve kuralsız bir durumu anlatır. Wheeler’a göre evrenin en erken aşamasında, bugün bildiğimiz anlamda uzay, zaman, parçacıklar ve sabit yasalar bulunmuyor olabilir. Yani erken evrende gerçeklik, henüz hiçbir düzenin yerleşmediği kaotik bir halde olabilir.

Bu düşünce fizikçiler açısından oldukça rahatsız edici. Çünkü fizik yasalarının değişebileceği fikri, evrenin güvenilirliğini sarsar. Eğer yasalar değişebiliyorsa, atomların kararlılığı, yıldızların yanma biçimi, enerjinin korunumu ve madde oluşumu gibi en temel süreçler de değişebilir. Bu, fiziğin dayandığı zemini oynak hale getirir.

Fakat Magueijo’ya göre evrenin başlangıcıyla ilgili en büyük sorunlardan biri, bütün madde ve enerjinin en baştan var olduğunu varsaymanın bizi sonsuz yoğunluk gibi fiziksel olarak anlaşılması zor noktalara götürmesidir. Eğer enerji mutlak biçimde korunmak zorunda değilse, madde ve enerji evrenin erken döneminde bir süreç içinde oluşmuş olabilir.

Simetri, enerji ve Noether’in mirası

Doğa yasalarının değişmez kabul edilmesinin en güçlü nedenlerinden biri simetri ilkesidir. Fizikte bir deneyin bugün ya da yarın, burada ya da başka bir yerde yapılması sonucunu değiştirmiyorsa, burada bir simetriden söz edilir. Modern teorik fiziğin en önemli sonuçlarından biri, matematikçi Emmy Noether’in 1918’de ortaya koyduğu teoremdir. Noether, her sürekli simetrinin bir korunum yasasıyla ilişkili olduğunu göstermiştir.

Eğer fizik yasaları uzayda her yerde aynıysa momentum korunur. Eğer zaman içinde aynı kalıyorsa enerji korunur. Bu nedenle fizik yasalarının zamanla değiştiğini söylemek, enerji korunumunun mutlak olmadığını kabul etmek anlamına gelir. Bu, fizikçiler için oldukça radikal bir sonuçtur. Çünkü enerji korunumu, fiziğin en kutsal ilkelerinden biri olarak görülüyor.

Ancak Magueijo bu noktada farklı bir yorum önermekte. Ona göre enerji korunumunun bozulması bir sorun değil, evrenin oluşumunu açıklamak için bir fırsat olabilir. Çünkü erken evrende enerji ve madde hem yaratılıyor hem de yok ediliyor olabilir. Asıl açıklanması gereken şey, bu kaotik süreçten geriye neden tamamen boşluk değil de bugün gözlediğimiz evrenin kaldığı.

Evrenin kuralları evrim geçirmiş olabilir

Fizik yasalarının zamanla değişebileceği fikri tamamen yeni değil. Paul Dirac, 1937’de doğa sabitlerinin evrenin yaşıyla ilişkili olabileceğini ileri sürmüştü. Bu düşünceye göre sabitler aslında sabit değildir; zamanla evrim geçirebilir.

Dirac’tan sonra Lee Smolin, “kozmolojik doğal seçilim” olarak bilinen daha ileri bir fikir geliştirdi. Smolin’e göre kara delikler yeni evrenler doğuruyor olabilir ve bu yeni evrenler, ana evrenden biraz farklı fiziksel sabitler devralabilir. Kara delik üretmeye daha elverişli sabitlere sahip evrenler, kozmik ölçekte daha başarılı olur.

Magueijo’nun önerisi ise bu önerilerden çok daha radikal. Smolin’in modelinde değişen şey daha çok sabitlerin değerleridir. Magueijo’nun tasvir ettiği erken evrende ise yalnızca sabitler değil, yasaların kendisi de kararsızdır. Hatta o aşamada denklem ya da yasa kavramlarından söz etmek bile anlamını yitirebilir.

Bu tabloya göre evrenin başlangıcında fiziksel gerçeklik, sürekli değişen kuralların hâkim olduğu bir tür kozmik kumar masası gibidir. Madde yaratılır, sonra yok olur. Pozitif enerji kadar negatif enerji de ortaya çıkabilir. Bir anda kazanılan şey, bir sonraki rastlantısal dalgalanmayla kaybedilebilir. Böyle bir evrende kalıcı bir yapı oluşması için yalnızca yaratım yetmez; yaratılan şeyin korunabileceği bir aşamaya da geçilmesi gerekir.

Kaostan kalıcı düzene

Magueijo ve doktora öğrencisi Paolo Bassani’nin geliştirdiği yaklaşımda, erken evrendeki bu kaotik süreçleri anlamak için evrimsel biyoloji ve finans matematiğinden yararlanılıyor ve bu alanlarda rastlantısal değişim, dalgalanma, mutasyon ve kararsızlık içeren sistemler inceleniyor. Böyle sistemlerde bazen “soğuran durum” adı verilen özel aşamalar ortaya çıkıyor. Bir sistem bu duruma ulaştığında artık önceki rastlantısal değişim sürecinden çıkamaz ve süreç fiilen durur.

Biyolojide bir mutasyonun tüm popülasyona yayılması, finans dünyasında bir şirketin iflas ederek piyasadan silinmesi ya da kimyasal bir reaksiyonun tamamlanması bu tür durumlara örnek verilebilir. Sistem bir eşiğe ulaşır ve artık önceki biçimde değişmeye devam etmez.

Magueijo’ya göre erken evrende de buna benzer bir şey olmuş olabilir. Fizik yasaları başlangıçta sürekli değişirken, evren bir noktada bu değişimin durduğu bir aşamaya ulaşmış olabilir. Bu aşamada yasalar “kristalleşmiş”, yani bugünkü kararlı biçimlerine kavuşmuş olabilir. Madde ve enerjinin rastlantısal biçimde yaratılıp yok edilmesi de bu noktada durmuş olur. Böylece bazı evrenler hiçbir şey kazanamadan bu kararlı aşamaya ulaşırken, bazıları rastlantısal bir iyi seri sonucunda madde ve enerji birikimiyle bu noktaya varabilir. Bizim evrenimiz, bu kazancı koruyabilmiş evrenlerden biri olabilir.

Bu yaklaşımda düzen, evrene dışarıdan verilmiş bir ilke değildir. Düzen, kalıcı olabildiği için ayakta kalmıştır. Fizik yasaları da mutlak doğrular oldukları için değil, istikrarlı bir evren yaratabildikleri için bugün bize temel gerçeklik gibi görünür.

Sabitlerin değerleri neden sabit?

Fizikte en büyük sorulardan biri, temel sabitlerin neden tam da gözlediğimiz değerlere sahip olduğudur. Yerçekimi biraz daha güçlü ya da zayıf olsaydı, atomlar farklı davransaydı, yıldızlar oluşmayabilir ya da yaşam için gerekli kimyasal süreçler ortaya çıkmayabilirdi. Bu nedenle bazı fizikçiler bu sabitlerin “ince ayarlı” göründüğünü söyler.

Magueijo’nun önerisi, bu soruya farklı bir bakış sağlıyor. Sabitlerin değerleri zorunlu, eşsiz ya da önceden belirlenmiş olmak zorunda değil. Önemli olan, uzun süre varlığını sürdürebilecek bir evrenle uyumlu olmaları. Başka bir deyişle, bizim evrenimizin yasaları “tek mümkün yasalar” olduğu için değil, kalıcı bir yapı üretebildiği için var olabilir.

Bu düşünce, evreni bir tür seçilim sürecinden geçmiş gibi ele alıyor. Ancak burada seçilim, canlı organizmalar arasında değil, fiziksel kurallar ve evren koşulları arasında gerçekleşmekte. Ayakta kalan, en güzel ya da en zarif olan değil; varlığını sürdürebilendir.

Bu radikal fikir test edilebilir mi?

Böylesine radikal bir teorinin bilimsel değer kazanması için test edilebilir olması gerekir. Magueijo’ya göre bu tür fikirleri sınamanın en umut verici yollarından biri atom saatleri. Atom saatleri, atomların titreşimlerini kullanarak zamanı olağanüstü hassasiyetle ölçüyor. Farklı atom saatleri, temel fizik sabitlerine farklı biçimlerde bağlıdır. Eğer bu sabitlerde çok küçük bir değişim varsa, farklı saatler zamanla birbirinden çok hafif biçimde sapabilir.

Bugünkü ölçümler, temel sabitlerde günümüzde varsa bile son derece küçük değişimler olduğunu gösteriyor. Atom saatlerinin ulaştığı hassasiyet, böyle çok küçük sapmaları aramak için güçlü bir araç sunuyor. Eğer doğa yasalarının erken evrendeki değişkenliğinden geriye çok zayıf bir “titreşim” ya da artık kalmışsa, bunu saptamanın yolu ultra hassas zaman ölçümlerinden geçebilir.

Bu tür testler son derece zor. Magueijo’nun modeli henüz kesinleşmiş bir fizik teorisi değil, daha çok doğa yasalarının kökenini açıklamaya yönelik radikal bir kuramsal çerçeve. Ancak bu çerçeve, doğa yasalarının değişmezliği varsayımını tartışmaya açması bakımından önemli.

Fizik ve felsefe

Magueijo’nun yazısında dikkat çeken noktalardan biri de fizik ile felsefe arasındaki ilişkinin yeniden düşünülmesi. Bilim insanları çoğu zaman metafizik sorulardan uzak durmayı tercih eder. “Yasa nedir?”, “Neden bu yasalar var?”, “Başka yasalar mümkün müydü?” gibi sorular, deneysel fiziğin dışında görülür. Ancak evrenin kökenine ilişkin çalışmalar, bu sınırı kaçınılmaz olarak bulanıklaştırır.

Magueijo’ya göre evrenin kendisi de benzer bir çoğulculuk sergilemiş olabilir: Başlangıçta her türlü kuralı, her türlü olasılığı denemiş; sonunda yalnızca kararlı kalabilen yapılar varlığını sürdürmüştür. Bu bakımdan fizik yasaları, evrenin başlangıcından beri yazılı değişmez hükümler değil, kaosun içinden çıkmış ve zamanla sabitlenmiş başarılı düzen biçimleri olabilir.