Yeni telefonlar artık sıkıcı demiştim ya. Beni hala heyecanlandıran bir şey var. Şu olay.
Tık.
Duyuyor musunuz sesi?
Tık!
Mıknatısın yapışma sesi. Bu basit hareket, bilim insanlarının yüz yıldır çözmeye çalıştığı çok büyük bir gizemle bağlantılı.
Evet şu anda elimde tuttuğun veya sizin elinizde tuttuğunuz sıradan görünen herhangi bir telefon aslında evrenin en derin sırlarından birini barındırıyor içinde.
Bir sayıyı. Üstelik sadece telefonlarda değil evrenin hemen her yerinde görüyoruz bu sayıyı. Bu öyle bir sayı ki çok sıradan ve çok önemsiz gibi görünüyor ama onu bir teorik fizikçiye gösterirseniz titremeye başlıyor. Yani heyecandan.
Meşhur Richard Feynman mesela. “Fiziğin en büyük gizemlerinden biri” demiş bu sayı için. “Tüm iyi teorik fizikçiler bu sayıyı duvarlarına asar (bir poster gibi) ve onun hakkında endişelenirler.”
Wolfgang Pauli denen başka ünlü bir fizikçi var. O da ölmeden önce şöyle demiş: “Öldüğümde Şeytan’a soracağım ilk soru bu olacak: O sayının anlamı ne?”
Niye şeytana soracak onu bilmiyorum. Ama sayıyı biliyorum. İyi de hangi sayı artık söyle diyeceksiniz, sanki thumbnail tasarımını görmemiş gibi? Pi mi? Işık hızı mı? Yoksa 42 mi?
Hayır. 1 bölü 137.
Evet, bilebildiğimiz kadarıyla evrenin en gizemli sayısı bu. Bu sayı o kadar gizemli ki tekrar Richard Feynman’dan yani Nobel ödüllü fizikçi öğretmenimizden alıntı yapayım, bunu “hiçbir anlayışla bize gelmeyen sihirli bir sayı” diye tanımlamış.
Ne olduğunu anlayamadığımız sihirli bir sayı.
Ve işte şu anda cebinizdeki telefonla, cüzdanı birbirine kenetleyen şey, bu sayıyla doğrudan ilgili.
1 bölü 137. Başka hiçbir şey değil, sadece bir oran. Boyutsuz bir sayı bu. Yani hangi ölçü birimini kullanırsanız kullanın “kilogram, metre, saniye” hep aynı çıkıyor. Tıpkı pi gibi.
Ve bu öyle bir sayı ki, onun değeri eğer şu anki değerinden sadece yüzde 4 kadar farklı olsaydı, ne siz ve ne de ben burada olamazdık. Çünkü yıldızlar karbon ve oksijen üretemezdi. Yani yaşam için gerekli elementleri. Düşünsenize, böyle küçük bir değişiklik oluyor evrenin 26 sabitinden birinde ve “tık” yaşam imkansız hale geliyor.
Bu sayı fizikçilerin “ince yapı sabiti” dedikleri şey. Genelde Yunan alfabesindeki α alfa sembolüyle gösteriliyor. Görmüş müydünüz hiç? Çok teknik geliyor kulağa ama aslında çok basit bir şeyi ölçüyor. Elektromanyetik kuvvetin ne kadar güçlü olduğunu. Yani tam da şu anda telefonunuzda olan mıknatıs olayını.
Peki bu elektromanyetik kuvvet nedir diyeceksiniz? Elektrik ve manyetik gibi kavramları barındıran kelime. Şöyle düşünün: Evrenin dört tane temel kuvveti var. Dört tane. Sadece dört tane kuvvetle bütün evren işliyor. Ve sizin şu anda elinizde tuttuğunuz telefonda bunların dördü de var ve üçünü aynı anda deneyimliyorsunuz.
Birincisi yerçekimi. Telefonu bıraktığınızda yere düşüyor, işte bu yerçekimi. Biz dünyada günlük konuşma dilinde böyle diyoruz ama bilimsel olarak evrende kütle çekimi olarak geçiyor.
İkincisi güçlü nükleer kuvvet. Telefonunuzdaki her atomun çekirdeğini bir arada tutuyor bu. Alüminyum, silikon, lityum gibi atomlar var bunun içinde ve onların çekirdeğindeki protonları bir arada tutuyor bu güçlü nükleer kuvvet. Bu kuvvet olmasaydı, çekirdekler parçalanırdı, yani telefonunuz yok olurdu. Filmlerdeki gibi. Ama gerçek hayatta çok zor bir iş bu.
Üçüncüsü zayıf nükleer kuvvet. Bu biraz daha karmaşık bir şey ama telefonunuzdaki pilin içinde sürekli oluyor bundan kaynaklı bazı reaksiyonlar. Lityum pilindeki bazı atomlar beta bozunması geçiriyor. Çok az ve çok zayıf bir kuvvet bu.
Ve dördüncüsü ki beni heyecanlandıran ve bugünkü videonun konusuyla ilgili olan şey: elektromanyetik kuvvet. Bu ne biliyor musunuz? Mıknatısların yapışması bu. Wi-Fi sinyalleri bu. Ekrandan çıkan ışık bu. Hatta dokunmatik ekranın parmaklarınızı algılaması bile bu.
Bakın telefonu böyle tutuyorum ama düşmüyor. Cüzdanın içindeki küçük bir mıknatısın tutma kuvveti, tüm Dünya’nın telefonunuzu aşağı çekme kuvvetinden daha güçlü. Beni heyecanla şaşırtan şey bu.
Atom çekirdeklerinin içindeki güçlü nükleer kuvvetten sonra en güçlü kuvvet bu. Yani şöyle söyleyeyim: Dünya’nın kütlesi 6 trilyon trilyon kilogram civarında. Dev bir gezegen. Ve şu anda telefonunuzu tüm gücüyle aşağı çekiyor. Ama o küçücük mıknatıs diyor ki “hayır” ve telefonunuzu havada tutuyor cüzdanına yapışmış halde.
Bu nasıl mümkün oluyor? 1 bölü 137. Bu sayı elektromanyetik kuvvetin ne kadar güçlü olacağını belirliyor. Ve şans eseri (ya da belki şans değil, kim bilir) tam doğru değerde.
Eğer bu sayı daha büyük olsaydı, MagSafe o kadar güçlü olurdu ki cüzdanı telefondan koparamazdınız. Elektronlar çekirdeğe çok sıkı bağlanırdı, atomlar birbirleriyle bağ kuramazdı, moleküller oluşmazdı. Yani kimya olmazdı. Ve kimya olmadan biyoloji de olmaz. Biz olmayız. Kısacası, evren tam da “Goldilocks” bölgesine ayarlanmış gibi: ne çok güçlü, ne çok zayıf, tam olması gerektiği yerde. Tam doğru değerde.
Peki gizem nerede diyeceksiniz. Gizem şurada. Bu sayının nereden geldiğini kimse bilmiyor. Hiç kimse. Einstein bilmiyordu. Hawking bilmiyordu. Bugün Nobel ödüllü fizikçiler de hala bilmiyor.
Bu sayı bizden bağımsız olarak bir yerlerde var. Değerini hiçbir teoriden doğrudan türetemiyoruz; biz onu sadece ölçüyoruz. Gidiyoruz laboratuvara (Fermilab gibi bir yere mesela) elektronları hızlandırıyoruz, onların manyetik momentini ölçüyoruz. Elektron, sanki kendi etrafında dönen küçük bir mıknatıs gibi davranıyor. Ve işte bu ölçümden α’nın değeri çıkartılabiliyor. 1 bölü 137,036… Standart Model’de, yani parçacık fiziğinin en iyi teorisinde, bu sayı “elle eklenen” parametrelerden biri.
Yapıyoruz ediyoruz dedim ama aslında Arnold Sommerfeld diye bir Alman fizikçi var, 1916 yılında o buluyor ilk. Niels Bohr ondan az önce 1912’de meşhur atom modelini yapmış, hani hepimizin okullarda öğrendiği model, elektronlar çekirdek etrafında gezegen gibi dönüyor diyen model. Ama bir sorun var. Deneyler yapıyorlar, atomlardan çıkan ışığı inceliyorlar, ve Bohr’un modeli tam uymuyor bu sonuçlara.
Çünkü şöyle bir şey görüyorlar: Atomdan çıkan ışık, aslında tek çizgi değil. İkiye ayrılmış. Çok yakın iki çizgi. Sanki atom iki farklı renkte ışık çıkarıyor gibi. Ama neden? Bohr’un modelinde böyle bir şey yok.
Sommerfeld de diyor ki “dur bakalım, burada bir şeyler eksik.” Ve matematikle oynamaya başlıyor. Oynuyor, oynuyor. Einstein’ın görelilik teorisini de katıyor işin içine. Çünkü elektronlar o kadar hızlı hareket ediyor ki görelilik etkilerini de hesaba katman lazım.
Ve sonunda buluyor. Elektronun hızının ışık hızına oranı tam olarak 1 bölü 137 çıkıyor. İşte bu oran o ışık çizgilerinin neden ikiye ayrıldığını da açıklıyor. “İnce yapı” diyor buna. “Fine Structure.” Atomlarda gözle görülmeyen ince detaylar var diyor.
Hidrojen atomundaki elektron çekirdeğin etrafında dönüyor ya. Onun hızını artık biliyorsunuz. Işık hızının 137’de biri kadar. Işık hızı da evrensel bir sabit, elektronun hızı da. Bu tesadüf mü? Hayır. Çünkü sonra bu sayı her yerde karşımıza çıkmaya başlıyor. Elektronların foton yayma olasılığında. İki yüklü parçacığın ne kadar güçle itişeceğinde. Atomların ne kadar büyük olacağında. Eğer atomun çekirdeği bir golf topu olsaydı, elektron bulutu 2,5 km öteye kadar uzanırdı! Aradaki boşluk yaşamın oluşmasını sağlıyor. O boşluğun oluşmasını sağlayan gücün sayısı da bu. Her yerde bu “lanet” sayı var. Lanet diyorum yine Feynman’dan etkilenerek o da “damn number” diyormuş çünkü 🙂
Bu sayının fiziksel olarak ne anlama geldiğini anlamanın en kolay yollarından biri şu: Coulomb yasasını bilir misiniz? Aslında biliyorsunuz da farkında değilsiniz. İki elektrik yükü arasındaki kuvveti hesaplayan formül. Kışın kazağınızı çıkarırken saçlarınız dik dik oluyor ya! İşte bu olay Coulomb yasasıyla ilgili. Kazak saçınızı ovuyor, elektrik yükü birikiyor, sonra saçlarınız birbirini itiyor. O itme kuvvetinin ne kadar güçlü olacağını hesaplayan formül: Coulomb yasası. İşte o formüldeki sabit, Planck sabiti ve ışık hızıyla birleştirildiğinde, boyutsuz bir sayı ortaya çıkıyor.
1 bölü 137. Yani elektromanyetik kuvvetin evrensel ölçüsü.
Ama biz daha bu sayı aslında sabit mi, değil mi, onu bile bilmiyoruz. Yani biz hep “sabit” diyoruz ama aslında enerjiye göre değişiyor. Mesela evrenin ilk anlarında, Büyük Patlama’dan hemen sonra, bu sayı daha farklıydı. 1/137 değil, yaklaşık 1/127 civarında. Sonra evren genişleyip soğudukça bugünkü değerine düştü. Yani bir bakıma evrenin ilk dakikalarında kurulan koşullar, bugün bizim varlığımızı belirledi. Eğer o zaman başka bir değere otursaydı, belki yıldızlar daha farklı ışıldayacak, elementler daha farklı oluşacaktı. Belki de biz hiç olmayacaktık.
13,7 milyar yıl önce meydana gelen bir olayla bugün arasındaki ilişkiye bir bakın. Dur bir dakika, 13,7. 137. Bu da mı tesadüf? Yoksa evren bize bir ipucu mu veriyor? Evet, çoğu fizikçi bunun sadece bir rastlantı olduğunu söylüyor. Ama yine de 137 sayısı sadece laboratuvarlarda, atomlarda değil, koca evrenin takviminde bile karşımıza çıkınca insan ister istemez durup düşünüyor. Acaba bu sayı gerçekten evrenin dokusuna kazınmış bir işaret mi? Yoksa biz sadece sayılara anlam yüklemeye meyilli varlıklar mıyız?
Varlıklar demişken, bizden başka varlıklar da olabilir evrende değil mi? Eğer varsa ve zekaları da yeterince gelişmişse muhtemelen onlar da bu sayıyı bulmuş olabilirler. Çünkü bu sayının bir başka özelliği boyutsuz olması. Yani metre, kilogram, saniye gibi bizim uydurduğumuz ölçü birimlerine bağlı değil. Diyelim ki gerçekten başka bir uygarlık var, başka bir gezegende. Onlar zamanı belki kalp atışlarıyla ölçüyor, uzunluğu belki kendi gezegenlerinin çapına göre tanımlıyor. Biz metre diyoruz, onlar belki “ışınlanma rampasından iniş süresi” diyor. Biz saniye diyoruz, onlar belki “Warp 9 hızında bir kahve kaynatma”ya göre ölçüyor. Biz kilogram diyoruz, onlar belki “Yoda’yı kaldırmak için gereken kuvvet” diye tarif ediyor.
Ölçü birimleri tamamen keyfidir, ama boyutsuz sayılar evrenseldir. Bizim 1/137 dediğimiz sayıyı, uygarlığı yeterince gelişmiş herhangi bir “uzaylı fizikçi” de kendi birimlerinden bağımsız olarak bulabilir.
Ve onlar bulduğunda yani 1 bölü 137’yi hesapladıklarında, bizimle aynı sonuca ulaşacaklar. Çünkü bu sayı birimlerden bağımsız, tamamen saf bir oran. Tıpkı pi gibi. Çemberin çevresini çapına bölerseniz hep aynı sayı çıkar, hangi uygarlık, hangi türde bir varlık ölçerse ölçsün değişmez, işte bu da öyle. O yüzden bazı fizikçiler bu sayıyı “evrensel bir dil” gibi görüyor. O yüzden eğer bir gün uzaylılarla karşılaşırsak, onlarla anlaşmak için ilk sözümüz “selam uzaylı, biz dostuz” deyip taş atmak olmamalı. İlk sözümüz “1/137” olmalı. Anlarlarsa zeka testinden de geçmiş olurlar 🙂 Ya da oraya James Bond’u göndermeli. Bunu anlarsanız siz de zeka testinden geçmiş olursunuz 🙂
Wolfgang Pauli’nin o meşhur sözünü hatırlıyor musunuz? “Öldüğümde Şeytan’a soracağım ilk soru: O sayının anlamı nedir?”
Peki bu sözü nerede söylemiş biliyor musunuz? 1958 yılında, Zürih’teki Rotkreuz Hastanesinde. 137 numaralı odada.
Evet, doğru duydunuz. Adam hayatını bu sayıya adamış, sonunda da tam bu sayının olduğu odada son nefesini vermiş. Tesadüf mü? Yoksa şeytanla şakalaşmaya çoktan başlamış mı? Kim bilir.
Belki de Pauli şu anda cevabını almıştır. Belki de o sayının anlamı şu: 13,7 milyar yıllık bir hikayenin son sayfa numarası. Büyük Patlama’dan bu yana evren kendini ayarlıyor, soğuyor, şekil alıyor. Yıldızlar doğuyor, içlerinde elementler üretiliyor, gezegenler oluşuyor. Ve sonunda siz burada oturuyorsunuz, elinizdeki cihazla evrenin en derin sırrını deneyimliyorsunuz.
Tık.
Her tık sesinde, evrenin en gizemli sayısını duyuyorsunuz. 1 bölü 137. Wolfgang Pauli’nin son sorusu. Bizim hala aradığımız cevap.
Tık.
Gizemin sesi bile bizi heyecanlandırmaya yetiyor.