Fiziğin Kısa Tarihi 7 - Boyut

10.02.2014 14:53:44
A+ A-

Gündelik dünya 3 boyut üzerine kuruludur. Aşağı-Yukarı, Sağa-Sola, İleri-Geri. Hiç kimse yaşantısında gerek dünya üzerinde gerekse uzayda konumlandırma yaparken bu koordinatlardan fazlasına gerek duymaz.

Einstein bir olayın konumlandırmasına bu 3 boyutun yanında "zaman"ı da ekledi. Ona göre ışık hızına yakın hızlarda giden bir gözlemci ile duran bir gözlemci, hızla giden cisimdeki zaman kısalmasından dolayı, uzaydaki herhangi bir cismi farklı konumlandırır. Bu da bir cismin konumunu belirlerken hangi zaman diliminde olduğunu da belirtmemizi gerektirir. Gündelik yaşamda ışık hızına yaklaşılamadığı için farklı zaman dilimleri de oluşmaz. Bu nedenle dünyada, insanoğlunun erişebildiği hızlardaki her gözlemci için, konumlama sadece 3 koordinatla yapılırsa yanlış sonuçlara ulaşılmış olunmaz. Ama fizik bilimi açısından aslında uzay 4 boyutludur. Üstelik de görünen boyutlarda sandığımız gibi düz değil eğrilip bükülebilirdir. Eğrilip bükülme kütle-çekiminin uzay dokusunu bozmasıyla oluşur. Einstein e göre aslında kütle çekimde uzay dokusunda cismin etrafında oluşan çukura başka cisimlerin düşmesinden başka bir şey değildir.


Daha sonra Kaluza Klein, eğer 4 boyuta yeni bir boyut eklenirse Einstein in kütle çekimi ile, Elektromagnetik kuvvetlerin birleştirilebileceğini gösterdi. Bu Einstein içinde çok ilgi çekiciydi ve aynı zamanda üzerinde düşündüğü bir konuydu. Ama 1920'lerde ve hala da insanlar 4 ya da 5 boyutlu uzayı anlamakta ve kavramakta zorlandılar. Ama Klein'ın yeni boyutu hiçbir zaman bilim dünyasında kabul görmedi.

Daha sonra Quantum teorisiyle, Görecelik teoremini birleştirme iddiasında olan sicim teorisyenleri (String theory), bu iki teorinin tek bir teori altında birleşebilmesi için fazladan 6 boyuta, toplamda 10 boyuta ihtiyaç olduğunu iddia ettiler. Bu yeni boyutlar bizim bildiğimiz boyutlardan çok daha küçük plank uzunluğuna karşılık gelen(1. 6 x 10-35) uzunluklarda görülebildiği için bizim yaşantımızı etkilemez. En-Boy-Yükseklik, evrenin herhangi bir zamanında diğer altı boyuttan nedeni bilinmeyen bir sebepten dolayı daha çok büyümüşler ve bizimde gözlemlediğimiz evren oluşmuş. Ancak aynen Einstein evreninin eğrilip bükülmesi gibi, sicim teorisinin Quantum ve göreceliği birleştirebilmek için gerekli gördüğü bu çok küçük boyutlar, bükülmüş, kıvrılmış özel şekillerde olmak zorundadır. Bu iç içe geçmiş 6 boyutun olası şekilleri sicim teorisinin gereksinimlerine göre matematiksel olarak hesaplanmış ve olası bütün şekillere Calabi-yau (keşfi yapanlar) şekilleri denilmiş. Bu şekilleri 3 boyutlu dünyaya alışmış insanın algılaması zor değil, imkansız. Ama matemetiksel sonuçlar bunu gerekli kılıyor.

Calabi-yau şeklindeki boyut yapılanmasında 5 faklı sicim fonksiyonu quantum ve görecelik teoremini birleştirebiliyordu. Yeni sicim teorisi bize 10 boyutta 5 farklı, ama hepsi de aynı derecede doğru çözüm getiriyordu. Aslında 5 farklı doğru çözüm bir sorundu.

1995 yılında sicim kuramcısı Edward Witten, M-Theory si ile aslında bu 5 farklı çözümün asıl çözümün farklı görünümleri olduğunu gösterdi. Yalnız kuram eskiye göre yeni bir boyut getiriyordu. Yani ancak 11 boyut olursa 5 çözümün üzerindeki bulutlar kayboluyordu. Böylece son haliyle 11 boyuta gereksinimimiz oluyordu.

Boyut sayısının, görüldüğü gibi farklı alanlarda farklı çözümlermiş gibi duran teorileri birleştirmek için çoğaltılması gerekti. Sicim teorisinde bulunan boyutların gözlemlenmesi imkansız görünüyor. Zira 10 üzeri eksi 35 in altındaki mesafeleri gözlemleme şansımız yok. Şu an için gözlemlerimizin bu uzaklığın çok çok altında olması bir yana, plank uzunluğunun altındaki hesaplar quantum belirsizlik ilkesince anlamsızlaşır.

Son olarak yeni bir boyutu kavrama açısından, çok bilinen bir örnekle durumu açıklamaya çalışayım. Gergin kalın bir tel üzerinde yürüyen bir karınca düşünün. Sizde uzaktan izliyorsunuz. Uzakta olduğunuz için karıncayı, sanki bir çizgi üzerinde yürüyormuş, izlenimi edinirsiniz. Yani tel sizin için 2 boyutludur. Ama karıncanın telin etrafında döndüğünü fark ettiğinizde garip bir şeyler olduğunu anlarsınız. Çünkü 2 boyutun etrafında dönülmez. Durumu anlamak için elinize bir dürbün aldığınızda aslında telin bir kalınlığı olduğunu yani 3 boyutlu olduğunu fark edersiniz. Böylece karıncanın dönme hareketi sizin için açıklığa kavuşur. İşte aynen tele uzaktan bakarken fark edemediğimiz 3. boyut gibi görmediğimiz belki örnekteki gibi yakınlaştıkça fark edeceğimiz boyutlar olabilir. Bu yeni boyutlar aynen karıncanın 3 boyutta dönmesini anlamlandıramadığımız gibi quantum ve göreceliğin neden farklılaştığını anlamamızda kilit rol oynar.

Fiziğin kısa tarihi yazı dizimin son bölümünü Zaman konusuna ayıracağım. .

serol.aksel@gmail.com

https://twitter.com/saksel1

Konuyla alakalı önceki yazılarım:
http://blog.radikal.com.tr/Sayfa/fizigin-kisa-tarihi-1-newton-fizigi-46722
http://blog.radikal.com.tr/Sayfa/fizigin-kisa-tarihi-2-ozel-gorecelik-47166
http://blog.radikal.com.tr/Sayfa/fizigin-kisa-tarihi-3-genel-gorecelik-47590
http://blog.radikal.com.tr/Sayfa/fizigin-kisa-tarihi-4-kuantum-fizigi-ve-dalga-fonksiyonu-48132
http://blog.radikal.com.tr/Sayfa/fizigin-kisa-tarihi-5-kuantum-fizigi-ve-belirsizlik-ilkesi-48362
http://blog.radikal.com.tr/Sayfa/fizigin-kisa-tarihi-6-sicim-teorisi-48785



YORUM YAZ
Yorumunuzu girmek için sisteme giriş yapmalısınız.
Eğer üye değilseniz üye olunuz.