Başlığı böyle attım ama sonra tereddüte düştüm.

Acaba, insanlar Maxwell’den, Planck’tan, Einstein’dan, Rutherford’dan, Bohr’dan, Heisenberg’den, Schrödinger’den, Dirac’tan önce aynı şeyi düşünüyor muydu:

‘Kaç yüzyıl önce Newton’un kurduğu fiziği bir adım öteye götüremedik’ diyen var mıydı?

Gönül rahatlığıyla söyleyebilirim: Hayır, yoktu!

İnsanlık Newton mekaniğinden, onun beraberinde getirdiği determinizmden o kadar memnundu ki konu fizikle sınırlı kalmamış, 19. yüzyılda icat edilen başta sosyoloji olmak üzere bütün diğer beşeri bilim alanlarında bile bir çeşit Newton mekaniği kurulmaya çalışılıyordu.

Bazı felsefecilere göre eğer bu mekanik de kurulabilir, toplumsal düzenin determinizmi her yönüyle keşfedilebilirse ‘tarihin sonu’ da gelecekti.

Hatta Karl Marx gibi, Emil Durkheim gibi dünyaya bakışları çok farklı kimi düşünürler, bize ‘tarihin sonu’nu, insanlığın ulaşabileceği son aşamayı tarife bile girişmişti.

Ama işte önce Einstein geldi, Newton mekaniğini ortadan kaldırdı, ardından Niels Bohr ve Werner Heisenberg determinizmi yok etti, derken Schrödinger ve Dirac tabuta son çivileri çaktı, dünya yepyeni bir bilinmezliğe girdi.

O belirsizlik ve bilinmezlik çağı son yüzyılda bütün beşeri bilimlere ve sosyolojiden siyasete insan ilişkilerinin her tarafına da girdi; pek çoğumuzu fazlasıyla rahatsız eden bugünlerin kuralsızlıklarına, hatta Donald Trump’a kadar geldik. Kuralsızlığın kural haline gelmesinde fizik bilimindeki krizin katkısı var.

Geçmişten farklı olarak, son 100 yıldır fizik biliminde bir duraklama olduğunu söylüyoruz; çünkü sözünü ettiğim belirsizliği yaratan bir krizi var fiziğin ve bu krizi çözemiyoruz.

Daha önce defalarca bu krizi anlatan yazılar yazdım, çok kabaca özetlemeye çalışayım:

Fizik bilimi, doğanın yasalarını çözmeye çalışıyor. Bu sayede hem evrenin ve ‘madde’nin nasıl ortaya çıktığını bulmaya hem de bundan sonra neler olabileceğini tahmin etmeye çalışıyor.

Evreni yönettiğine inandığımız dört temel kuvvet var. Bunlar kütle çekim kuvveti, elektro manyetik kuvvet, atomun içindeki zayıf kuvvet ve güçlü kuvvet.

Bunlardan kütle çekimi için elimizde Einstein alan denklemleri var. Denklemler 100 yıldır bizi hiç yanıltmadı, her seferinde hesabımız doğru çıktı, yani denklemlerin öngördüklerini evrende de kendi dünyamızda da defalarca gözleyerek kanıtladık.

Geriye kalan üç kuvvet ise fizikçilerin ‘Standart Model’ adını verdiği, başlangıcı 1920’lere kadar giden ama esasen 50’li ve 60’lı yıllarda bir araya gelen bir dizi teori ve deneye dayanan karmaşık bir bütün tarafından gayet başarılı biçimde izah ediliyor.

Standart model bir atomun nasıl olup da bir araya geldiğini ve zaman içinde de nasıl bozunduğunu o kadar başarıyla anlatır ki, bu modele dayalı olarak artık laboratuvarda atom ve hatta anti-atom bile yaratabiliyoruz.

Bu noktada bir parantez açıp bir ironiden söz edeyim: Standart model, dediğim gibi bir atomun içinde yaşananları, yani maddenin ortaya çıkışını anlatan denklemler bütünü. Bütün modelin temel dayanağı da Einstein’ın 1905’te ortaya attığı E=MC2 denklemi, yani kütleyi (M) ışık hızının karesiyle (C kare) çarparsanız enerjiyi bulursunuz. Denklem bize enerjiyle maddenin aynı şey olduğunu, bir birine dönüşebilir olduğunu söyler.

Fakat sorun şu ki, Standart Model ile Einstein’ın 1915’te yayınladığı genel görelilik teorisindeki kütle çekim modeli birbiriyle bağdaşmaz; evreni yöneten dört kuvvetin biri başka, üçü başka kanunlara yaslanır ve bu iki modeli tek bir denklemde ifade edemeyiz.

İşte fizik biliminin temel krizi bu ve kriz 100 yıldır devam ediyor.

İnsanlık zamanında Newton fiziğinin bir kriz yarattığını düşünmüyordu, çünkü bilgisi ve teknolojisi ortada bir kriz olduğunu görmeye yetmiyordu. Ama bundan 100 yıl önce Heisenberg ilk kuantum alan matrixlerini yazdığında ve ardından da belirsizlik ilkesini geliştirdiğinde, Schrödinger kuantum alan fonksiyonu denklemini yazdığında, Niels Bohr ortadaki krizi anında gördü.

Onun 1927 yılında yazıp önce İtalya’da bir konferansta anlattığı, ardından da aynı yıl Belçika’daki o çok meşhur Solvay konferansında yeniden sunduğu ‘tamamlanabilirlik’ teorisi, Bohr’un krizin farkında olduğunun ve krize bir çözüm bulamadığının, onun yerine bir uzlaşma önerdiğinin itirafıydı.

Bohr’a göre iki tane ‘fizik’ vardı; bir tarafta Newton mekaniği ve Einstein denklemlerinin yönettiği büyük ölçekli ‘klasik’ fizik; bir yanda ise Heisenberg ve Schrödinger denklemlerine tabi olan ‘kuantum fiziği.’ Bu iki fizik, birbirinin ‘tamamlayıcısı’ydı.

Bohr’un görüşlerine (yani iki tane fizik olduğuna) en büyük itiraz Einstein’dan geldi. Einstein, ‘kuantum fiziği’nin temelinde Heisenberg’in belirsizlik ilkesinin yattığını bir bakışta kavramıştı, Solvay Konferansında bu ilkeye saldıran bazı düşünce deneyleri önerdi ama Niels Bohr bu düşünce deneylerini her seferinde başarıyla savuşturdu, Einstein haklı çıkamadı. 

Belirsizlik ilkesi, bir elektronun aynı anda hem hızını hem de yönünü bilemeyeceğimizi söyler. Hızını bilmeye kalkarsak yönünü, yönünü bilmeye kalkarsak hızını bilemeyiz. Yani onu klasik koordinat sisteminde bir yere oturtamayız, dolayısıyla bir sonraki anda nerede olacağını da bilemeyiz.

Nitekim, yapılan deneyler daha o zamanlar elektronların bir an buradayken yok olup hemen ertesi anda başka bir enerji seviyesi ve yörüngede yeniden ortaya çıktıklarını söylüyordu. ‘Kuantum sıçraması’ denen bu sıçramada belirli bir elektron sahiden yok olup sonra yerine yenisi mi beliriyordu, yoksa o belirli elektron bizim önceden tahmin edemeyeceğimiz bir biçimde ansızın başka bir seviyeye mi tırmanıyordu?

Einstein’ın deney sonuçlarına bir itirazı yoktu elbette ama bu açıklama biçimiyle fiziğin içine metafiziğin gireceğinden endişe ediyordu. (Bugün yaşasa ve dünyadaki ‘kuantum bilinç’ endüstrisini, yazılan kitapları, yapılan şaklabanlıkları görse çok üzülürdü herhalde, çünkü haklı çıktı.)

Elektronların hangi enerji seviyesinde ve yörüngede olduğunu bilmek önemli, çünkü bütün kimya bilimi buna dayanıyor. Atomlar birbirlerine elektron transfer ederek veya kendi eksiklerini komşudan tamamlayarak molekülleri oluşturuyor. Bu kuralları tam olarak bilmezsek ne yapay molekül oluşturabiliriz ne de mevcut molekülleri anlayabiliriz.

Fizik bilimi, hiç kuşku yok 1927’deki o müthiş tartışmadan sonra da yerinde durmadı ve çok önemli pek çok şeyi buldu. Ama teorik fiziğin 1927’de donup kaldığını söylemek yanlış olmaz. Çünkü hala iki ayrı fiziğimiz var.

Bu donukluğu aşmak için çeşitli girişimler oldu. Bunların en önemlisi ‘sicim teorisi’ adını taşıyor.

Teori, bütün evrenin incecik sicimlerden ve bu sicimlerin titreşimlerinden oluştuğunu söylüyor.

Bu sicimler 2 boyutlu bir evrende varlar; yani uzunlukları ve genişlikleri var ama yükseklikleri yok.

Biz ise dört boyutlu bir evrende yaşıyoruz (uzunluk, genişlik, yükseklik ve zaman).

Evren ölçeğinde düşündüğümüzde çok sayıda farklı boyut da olabilir.

Teori, matematiksel olarak kütle çekimi ile standart modeli tek bir denklemde birleştirmeyi başardığını söylüyor. Fakat bu birleşme için 10 boyuta kadar farklı boyutların sadece teorik değil fiziki varlığını kabul etmek gerekiyor. Bu da teoriyi deneysel olarak kanıtlamayı çok zorlaştırıyor, hatta kimilerine göre imkansızlaştırıyor.

Sicim teorisi, deneysel bir zemine de sahip olabilmek için kimi parçacıklar için (bunlar içinde en önemlilerden biri Higgs Bozonu idi) çeşitli enerji seviyeleri tahmin etmişti ama şu ana kadar bu tahminler deneysel ortamda kanıtlanmadı. Ama büyük bir teknolojik yükselme inşaatı geçiren CERN, gelecekte parçacıkları çok daha yüksek enerji seviyelerinde çarpıştıracak ve o zaman sicim teorisi daha iyi test edilecek.

Teorik fizik, yüz yıldır yaşadığı tıkanıklığı ancak ortaya bir ‘yeni fizik’ çıkarsa aşabileceğini düşünüyor. O yüzden bütün teorik fizikçiler, yapılan her deneyde Standart Model’in yanlış çıkmasını, bu yanlışlığın da bir ‘yeni fizik’in kapısını aralamasını temenni ediyor. Ama şimdilik bu temenniler doğru çıkmadı, Standart Model yıkılmadan duruyor.

İlginçtir, teorik fiziğin krizini çözmek için uğraşanlardan biri de, bizim için çok tanıdık bir isim olan, üstelik bir teorik fizikçi değil deneysel fizikçi olan Mete Atatüre.

Mete Atatüre, İngiltere’deki Cambridge Üniversitesinin çok meşhur Cavendish Laboratuvarının başında ve burada tamamen farklı bir yöntemle ‘yeni fizik’ arıyor. 

Çok ama çok kaba bir özet vermem gerekirse Atatüre, ‘kuantum kristalleri’ adı verilen ve maddenin çok özel bir durumunu ifade eden kristallerden hareketle, maddenin her büyüklük seviyesinde tabi olduğu kuralları bulmaya çalışıyor. 

Ona göre en temeldeki atomaltı seviye ile en büyük olan evrensel ölçek arasındaki sayısız kademeye bugüne kadar ya hiç bakılmadı ya da çok az bakıldı. 

Atatüre, doğanın temel yasalarının işte bu aradaki kademelerde ne olup bitmekte olduğunu anlamakta yattığını ve bundan 100 yıl önce umulan tek bir denklemde bütün doğayı anlama çabasının belki de hiç gerçekçi olmadığını, doğanın çok daha karmaşık (complex) olduğunu söylüyor.

Bilmiyorum ben kendi ömrümde bu 100 yıllık tıkanmanın sona erdiğini ve insanlığın önünde yep yeni ufuklar açıldığını görebilecek miyim ama insan merakının sonu yok ve böyle insanlık bilgisinin en uç noktasında çalışan insanlar arasında müthiş bir yarış devam ediyor.