İnsani duyguları matematikle örtüştürmek fizikteki en nihai amaçtır.

Michael Segal / Çeviren Şevki Işıklı

Matematiksel Evrenimiz: Gerçekliğin Nihai Doğası Sorguluyorum adlı eserinde Max Tegmark, “Zaman değil, zamanın akışı ilüzyondur” diyor. Nautilus sitesi son sayısında, bilimdeki çeşitli portallar üzerinden akış kavramına ele alıyor. Massachusetts Technoloji Enstitüsü’ndeki fizik profesörü Tegmark’ın, zaman ile matematiğin niçin bambaşka şeyler olduğunu açıkladığı 2014 yılında yaptığımız röportajı yeniden gözden geçirdik.

Tegmark, aynı zamanda Yaşam 3.0’ın : Yapay Zeka Çağında İnsan Olmak (2017) adlı kitabın da yazarı. Fizik araç kutusunun kaleydoskobu aracılığıyla dünyaya bakmaktan derin bir zevk alıyor. Görüşmemiz sırasında sandalyesinden öne eğilerek, kollarını sallayarak, su şişesini otelin halı kaplı zeminine dökerek konuşmayı ileri bir noktaya taşıdı; sabit bir animasyon halindeydi, tıpkı araştırdığı mikroskobik ve tuhaf nesneler gibi.

Diyorsunuz ki zaman akmaz fakat öznel algılarımız öyleymiş gibi gösterir. Nerede yanlış yapıyoruz?

Zaman kesinlikle akıyormuş gibi geliyor bize. Ancak gerçeği aramanın tek yolu bu değil. 29 parçacıktan 10 tanesinin gücünün beni oluşturduğunu ve bunların karmaşık şekillerde hareket ettiklerini söyleyebilirim. Einstein, bunu matematiksel olarak tarif etmenin en şık yolunun “Her parçacığın her zaman üç boyutlu uzayda nerede olduğuna bakmak ve bunu dördüncü boyut olan dört boyutlu bir uzayda çizmek” olarak tarif etmişti.

Dizimin bir parçası olan hareket etmemiş bir parçacığım varsa o parçacık bir çizgiye karşılık gelir; dizimdeki parçacık her zaman aynı yerdedir. Dolaşım sistemimi içinde dönen kırmızı kan hücresinin bir partikülüne baktığımda uzay-zamanda süper büyüleyici bir biçeme ulaşırım. Kırmızı kan hücrelerinin hepsine birlikte baktığımda bir örüntü oluştururlar; uzayda inanılmaz kompleks bir oluşum sergilerler. Düşünürken beynimdeki elektrona bakarsam daha da karmaşık bir görüntü ile karşılaşırım. Ama yine de sadece dört boyutlu bir kalıptır o. Böylece gerçekliğin dört boyuttan oluşan karmaşık bir model olduğunu söyleyebilirim ya da değişiyor ve hareket ediyormuş gibi hissettiren bir şey olduğunu. Hangisi daha temeldir? Hangisi daha doğrudur? Bunlar aynı şeyi tanımlamanın sadece iki farklı yolu.

Diğer herhangi bir saha gibi fiziğin, insanların onun hakkında duygusallaştığı az sayıda bam teline sahip olması çok matrak bir şeydir.

İşlerin niçin böyle yürüdüğünü açıklamak, bilim insanlarının işlerinin bir parçası mı?

Denklemlerde göründüklerinden oldukça farklı işleyen çok sayıda örneğe tanık olduk. Fizikteki büyük atılımların hemen hemen hepsinin bunu en zor unsuru olarak bulunduğunu savunuyorum. Einstein’ın özel görelilik teorisiyle ortaya çıktığı zamanı hatırlayın: Lorentz ve Minkowski gibi insanlar matematik hakkında zaten çok şey yazmışlardı. Ancak Einstein işlerin nasıl döndüğünü açığa çıkarmayı başaran adamdı. Einstein, eğer denklemler bunlar ise ışık hızına yaklaştığınızda zamanın yavaşladığını fark edersiniz, dedi. İnsanların tepsiki “Oha, çüş! Bu fazlaca garip!” oldu. Ardından deneyler yapıldı ve doğru çıktı. Fizikçi David Wineland ile eğlenceli bir sohbetimiz oldu. Bana süper hassas iki atom saati yaptığını ve bir tanesini diğerinin altına koyduğunu, alttakinin daha yavaş aktığını ölçmeyi başardığını söyledi.

Sonra kuantum mekaniği geldi. O kadar karmaşık ki insanlar hala 100 yıl sonra bile onu tartışıyorlar! Matematiği bile açık seçik, güzel. Rastlantısallık esasen bir yanılsamadır çünkü matematikte rastlantısallık olmaz, her ne kadar bize rastlantısalmış gibi hissetsek de. Aynı şeyi zaman hakkında da söylüyorum. Zamanın akışı temelde bir yanılsama olmasına rağmen matematikle ilgili hiçbir şey akmıyor, denklemler değişmiyor; uzay-zamanda, sadece çok karmaşık ve çok güzel dört boyutlu tek bir biçem var. Dikkatlice incelerseniz bunun zaman akışı gibi göründüğünü anlarsınız. Fizikçiler olarak nihayetinde açıklamamız gereken şey bu: Her şey niçin başka şekilde değil de bu şekilde işlemektedir? Olayların her zaman göründüklerini gibi olduklarını düşünecek kadar saf olamayız. Çünkü fizik tarihi, şeylerin doğasının bize göründüklerinden oldukça farklı olduğunu fark ettiğimiz bir örnekler dizine sahiptir.

Zaman akmazsa zamanın entropik yönde aktığını söyleyen termodinamiğin ikinci yasasını nasıl anlayabiliriz?

Fizik, tıpkı herhangi bir alanda olduğu gibi, insanların çok duygusallaştığı çok az sayıda sıcak düğme sorununa sahip. Zaman ve özellikle termodinamiğin sözde ikinci yasası bunlardan biridir. Bu ortalama olarak işlerin daha da karmaşıklaştığını söyleyen basit bir ifade. Bu, zamanın yönünü tanımlamanızı sağlar. Ancak bu konuda birçok tartışma yaşandı. Bir tarafta entropiyi neredeyse kutsal bir ilke olarak görme eğiliminde olan Arthur Eddington gibi insanlar var. Onun için entropi kutsal ve asla sorgulanmaz bir şeydi. Şu sözleri bu ünlü çizgiye sahip: Her şey yanlış olabilir ancak bazı teorisyenler termodinamiğin ikinci yasasına meydan okursa, o zaman o teorisyen için çok fazla kötü ve utanç verici bir durumdur çünkü onun için hiçbir umut yoktur. Buna karşı pek çok kişi, fizikte kutsal ineklere sahip olmamak gerektiğini, termodinamiğin ikinci yasası da dahil olmak üzere her şeyin sorgulanabilmesi gerektiğini söyler.

Bu, “Hiçlikten geldin ve hiçliğe geri döneceksin. Peki, ne kaybettin ki!” diyen Brain’ın Yaşamı adlı filin sonuna benziyor.

Termodinamiğin ikinci yasasında şüpheli olan nedir?

Termodinamiğin ikinci yasasını daha temel şeylerden türetebildiğiniz ortaya çıktı. Diyelim ki halıya su dökmek gibi bir sakarlık yaptım. Geriye doğru bir video oynatırsam ve suyun halıdan çıkıp şişeye girdiğini görürsünüz fakat bu tamamen yanlıştır. Ancak yakınlaştırarak hava parçacıklarının hareketlerine bakarsanız tıpkı zıplayan bir grup bowling topu gibi, geriye doğru mükemmel biçimde sıçradıklarını görebilirsiniz. Bu konuda 100 yıl düşündükten sonra, açıklamanın şaşırtıcı olduğunu fark ettik. Bunun 13,8 milyar yıl önce olup bitenle bir ilgisi vardır. Evrenimizin hala dağılmaya devam etmesinin sebebi, dün daha düzenli bir durumdan başlamasıdır ki önceki gün daha da düzenli, hatta 13.8 milyar yıl önce daha daha düzenliydi.

Evren neden bu kadar düzenli bir durumdan başladı?

Bununla demek istediğim şey, kutsal bir zamanın olmadığı. Öylece ortaya çıktı işte. Uzak bir gelecekte, kendimizi tüm yıldızların yandığı ve tüm kara deliklerin buharlaştığı ve tüm radyasyonun evreni genişleten karanlık enerjiyle seyreltildiği bir erende bulursak sahip olacağımız tek şey, orada burada dolanan çok sayıdaki soğuk foton banyosu olacak. Yani termodinamik denge. Sitter uzayı dediğimiz şeyde artık zaman duyumu olmayacak.  Zamanın birinden diğerine aktığını gösterecek hiçbir şey olmayacak. Sonra zaman bir daha ortaya çıkmayacak. Şu şiirdeki gibi olacak: ,

Bu, sona giden yoludur dünyanın,  
Gürültüyle değil, sessizce gelen.  (T.S. Eliot)

Ya o zaman kol saatime bakarsam? Tikleri devam eder mi?

Bu bir kol saati olamazdı çünkü kol saatinizdeki tüm atomlar ya da tüm protonlar bozunmuş olurdu. Çürümüş olan tüm parçacıklar, kozmik ufkun gerisinde kalırlardı. Bir kol saati varsa ve çalışıyorsa zaman ve değişim algısı hala var olacaktır. Ama her zaman bir kol her zaman var olmadığı gibi, bir tane var olması da zorunlu olmayacaktır.

Zamanın ölçülmesi, zamanın varlığı ile nasıl bir bağlantısı var?

Zamanın, bir saat vasıtasıyla ölçtüğümüz şey olduğunu söylemek saçma görünüyor. Bununla birlikte her atomon bir saat olabileceği ve olduğunu akılda tutulduğunda, eğer hiçbir saat var olmazsa değişen şeyler de değişmezler, üstelik bütün bir zamanı tanımlama ve zamanı algılama yeteneği de yok yok olur.

Böylece bu şekilde, zaman bir hiçlikten ortaya çıkmış, yine hiçliğe geri gidecek olmalıdır. Bu, sevdiğim filmlerden birinin, Brain’ın Yaşamı [Life of Brian] adlı filmin, Monty Python ile sona ermesi gibidir: “Hiçlikten geliyorsun ve hiçliğe geri döneceksin. Peki, ne kaybettin? Hiçbir şey!”

Bekleyip göreceğiz!

——–

Michael Segal, Nautilus’un büyük bölümünün sorumlu editördür. @NautilusMag
Şevki Işıklı, Sophos Akademi’nin kurucusu ve baş editörüdür. @sevki_isikli 

Kaynak: nautil.us/25 Nısan 2019