Evrenin matematiksel güzelliği

BİLİM | BETÜL GÜL

Maryland Üniversitesi’nden Prof. Robert Nelson, The Conversation için kaleme aldığı bir makalesinde, 17. yüzyılın en önemli matematikçileri ve fizikçileri arasında sayılan Isaac Newton’un tespit ettiği kütle çekimi (yerçekimi) yasasından söz ediyor ve başlangıçta birçok insanın doğaüstü göründüğü için Newton’un ulaştığı sonuçlara karşı çıktığını belirtiyor. Nelson şöyle diyor: “Güneş sistemindeki iki uzak nesne, nasıl kesin bir matematiksel yasaya göre birbirine doğru çekilebilir? (Kütle çekimi kuvvetinin şiddeti cisimler arasındaki uzaklığın karesine göre düşüyor!) Aslında Newton, yaşamı boyunca doğal bir açıklama bulmak için çok çaba sarf etti, ancak sonunda sadece bunun Tanrı’nın dilemesi olduğunu söyleyebildi.”

NASA/JPL-Caltech

Arizona Eyalet Üniversitesi’nden dünyaca ünlü fizik profesörü Prof. Paul Davies, New York Times’ta yayımlanan bir makalesinde, “Kütle çekim ve elektromanyetizma yasaları, atom içi yasaları, hareket yasaları hepsi düzenli matematiksel ilişkiler olarak ifade ediliyor.” diyor. Prof. Davies, “The Goldilocks Enigma” adlı kitabında da şunları söylüyor: “Yüksek bir binanın tepesinden bir top atıp bir saniyede ne kadar uzağa düştüğünü ölçerseniz, ardından deneyi iki saniye için, üç saniye için ve bunun gibi tekrarlarsanız topun kat ettiği mesafenin zamanın karesiyle orantılı olarak arttığını görürsünüz. Neden düşen cisimler için böyle bir matematik kuralı var?” Öğrenciler, bu yasayı “doğanın bir gerçeği” olarak öğrenir ve normalde üzerinde daha fazla düşünmeden yollarına devam ederler. Ama, tam burada durup şu soruyu sormak istiyorum, Neden? Neden düşen cisimler için böyle bir matematik kuralı var? Bu kural nereden geliyor ve neden başka bir kural değil de bu kural?”

Prof. Paul Davies

Prof. Davies sözlerini şöyle sürdürüyor: “Okul günlerimde beni çok etkileyen bir fizik kanunu örneği daha vereyim. Mıknatısların ayrılmalarıyla birbirlerine olan etkilerini kaybetmeleriyle ilgili. Mıknatısları yan yana sıralayın ve aralarındaki mesafe arttıkça kuvveti ölçün. Kuvvetin uzaklığın küpüyle azaldığını göreceksiniz, yani mıknatıslar arasındaki mesafeyi ikiye katlarsak, kuvvet sekizde birine düşer, üçe katlarsak kuvvet yirmi yedide bir olur ve bunun gibi. Yine şu soruyu sormam lazım: Neden?”

Sabit bir gaz kütlesinin hacmini, sıcaklığı sabit tutarak iki katına çıkarırsanız basıncının yarıya ineceğini belirten Boyle’un gazlar yasasından ve yörünge periyodunun karesinin yörünge yarıçapının küpüyle orantılı olduğunu belirten Kepler’in gezegensel hareket yasasından da söz eden Davies, “Belki de en iyi bilinen yasalar Newton’un hareket ve kütle çekimi yasalarıdır.” diyor ve mühendislerin Newton’un hareket ve kütle çekimi yasalarını kullanarak Dünya’dan fırlatılan bir uzay aracının Mars’a ne zaman ulaşacağını, gereken yakıtı, en uygun yörüngeyi ve daha birçok faktörü hesaplayabileceklerini belirtiyor.

NASA/NOAA

Uluslararası üne sahip astrofizik profesörü Mario Livio, insanların çoğunun matematiğin evrendeki işlerliğini, mesela bilim insanlarının atom altı olayları açıklayan formüller bulmasını, ya da mühendislerin uzay araçlarının izleyeceği yolları hesaplayabilmelerini hafife aldığını, üzerinde düşünmediğini söylüyor. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden tanınmış fizik profesörü Max Tegmark, “The Mathematical Universe” adlı makalesinde, Galileo’nun evrenin matematik diliyle yazılmış büyük bir kitap olduğunu belirttiğini söylüyor ve Galileo’nun matematiksel evren fikrini ortaya koymasından sonra gezegenlerin hareketlerinden atomun özelliklerine yeni matematiksel düzenler keşfedildiğini ifade ediyor. Oxford Üniversitesi matematik profesörü Marcus du Sautoy ise, “CERN’deki (Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi’ndeki) bilim insanları kesinlikle Galileo ile aynı görüştedir.” diyor ve bilim insanlarının Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda görmeyi bekledikleri parçacıklara ilişkin öngörülerde bulunabilmelerinin tamamen matematikle ilgili olduğunu ifade ediyor.

Prof. Davies, The Goldilocks Enigma adlı kitabında şunları söylüyor: “Doğanın yasaları nereden geliyor? Eğer ilahi takdirin ürünü değillerse, nasıl var olabilirler?” Western Sydney Üniversitesi’nden astrofizikçi Dr. Luke Barnes da, The New Atlantis’te yayımlanan bir makalesinde Natüralizme (Tabiatçılık fikrine) göre, matematiksel bir yasanın varlığının hiçbir açıklamasının olmadığını söylüyor. Evrenin temel yasalarının karmaşık olmayan, nispeten basit matematiksel denklemlerle ifade edilebilmesi, fizikçilerin diliyle denklemlerinin güzelliği de Natüralizmle açıklanamaz. Mayıs 2020’de CERN’den yapılan bir basın açıklamasında, atom altı ölçekte evrenin birbirleriyle etkileşime giren temel parçacıkların kompleks bir koreografisi olduğu ifade edildi ve şu sözlere yer verildi: “Bu her görüşten fizikçinin başvurduğu bir terimle anlatılabilir: Zarafet.”

Nobel fizik ödülü sahibi Prof. Murray Gell-Mann, 2007 yılındaki TED konuşmasında bu konuda ilginç açıklamalar yapmıştı: 1957’de meslektaşlarıyla, bir tür atomaltı parçacığı başka tür atomaltı parçacığa dönüştüren zayıf çekirdek kuvvetinin kısmen tamamlanmış bir teorisini ortaya koyduklarını, ancak teorinin yapılan yedi deneyle çeliştiğini söyleyen Gell-Mann, “Çok güzel olduğunu düşünüyorduk, doğru olmalıydı! Deneyler yanlış görünüyordu ve elbette yanlış çıktı.” dedi.

2004’de Nobel Fizik Ödülünü alan Prof. Frank Wilczek

Atom çekirdeğini oluşturan proton ve nötronları bir arada tutan güçlü çekirdek kuvvetinin denklemlerini bulduğu ve bu denklemlerin doğruluğunun nasıl test edileceğini gösterdiği için iki meslektaşıyla birlikte 2004 Nobel Fizik Ödülü’nü kazanan Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden fizik profesörü Frank Wilczek, 2015 yılında Big Think’e verdiği röportajda, güçlü çekirdek kuvvetini anlamaya yönelik çalışmalarında en güzel denklemlerin doğru denklemler olacağını ummakta ısrar ettiklerini söyledi. Prof. Wilczek, Nautilus dergisinde yayımlanan bir röportajında da şunları söyledi: “Yasaların anlaşılırlığı benim için güzelliklerinden bile daha gizemli. Böyle olmak zorunda değildi, ama öyle.”

***

“Her varlığın yaratılışını Vâcibü’l-Vücûd’a atfetmenin vücûbiyet derecesinde bir kolaylığı var. Tabiata yaratıcılık vermek ise imkânsızlık derecesinde zorluğu kabul etmek ve akıl dairesinin dışına çıkmaktır.” (Kısmen Sadeleştirilmiş Lem’alar, 23. Lem’a)

“Her şeyi tabiata bağlayanların tabiat dedikleri, vehmedilen ve hakikati bulunmayan şey, eğer haricî bir hakikate sahip ise olsa olsa,

Bir sanat olabilir, yaratıcı ve sanatın sahibi olamaz.
Bir nakış olabilir, nakkaş olamaz.
Bir hükümler bütünü olabilir, hâkim olamaz.
Bir yaratılış kanunu olabilir, kanun koyucu olamaz.
Yaratılmış bir izzet perdesi olabilir, var eden olamaz.
Dış tesirle meydana gelmiş bir varlık olabilir, yaratıcı bir fail olamaz. • Kanundur, kudret değil; kadir olamaz.
Vasıta ve araçtır, kaynak olamaz.” (Kısmen Sadeleştirilmiş Lem’alar, 23. Lem’a)