Evren mutlak bir hiçlik mi?

"Neden bir şey var da hiçlik yok?" sorusu felsefenin en derin sorularında biridir. Cevaplar bazen teolojik çerçevede, bazen de bilimsel argümanlar ile verilir. Modern fizik bize evrenin iki temel şeyden meydana geldiğini söyler; madde ve kuvvet

Madde parçacıklarla, kuvvet ise alanlarla ifade edilir. Maddenin yokluğuna vakum veya boşluk deriz. Bu açıdan biz fizikçiler için hiçlik aslında boşluktur.

Peki gerçekten evrende mutlak boşluk var mıdır?

NEDİR BU BOŞLUK?

Boşluk; antik çağlardan beri insan zihnini en çok meşgul eden kavramların başında gelir. Evrenin temel doğasını ve hareketin nasıl gerçekleştiğini açıklamak için ilk kabul boşluğun var olup olmamasıydı. Antik Yunan’da boşluk "hiçlik" demekti ve hiçlikten söz etmek bile çelişkiliydi. Parmenides’e göre boşluk mümkün değildi. Varlık vardı, yokluk ise yoktu. Eğer yokluk gerçekten var olsaydı, o zaman bir şey olurdu. Ama bir şey varsa, o zaten yokluk değil, varlık olurdu ve dolayısıyla yokluğun varlığı bir çelişkiydi. Parmenides’e göre eğer hareket etmek için boşluk gerekiyorsa ve boşluk yoksa, o halde hareket de mümkün değildi. Bunun için meşhur Zenon paradokslarını okumanız yeterlidir. Platon da benzer şekilde evrenin dört temel elementten (ateş, hava, su, toprak) oluştuğunu ve boşluğun var olamayacağını savundu. Madde, bir tür sonsuz doluluk içindeydi. Hareketi sistematik olarak ilk inceleyen kişi olan Aristoteles de boşluğun varlığını reddetti. Ona göre doğa boşluktan nefret ederdi. Fizikte boşluk korkusu (Horror Vacui) olarak adlandırılan kavrama göre doğa, boşluğu kabul etmez ve herhangi bir boşluk oluşursa hemen maddeyle dolar. Ayrıca Fizik kitabında Aristoteles bir cismin doğal hareketinin o cismin ağırlığıyla doğru orantılı, ortamın yoğunluğu (yani ortamın direnci) ile ters orantılı olduğunu söyler. Su havaya kıyasla daha yoğun olduğu için bir taş parçası su içerisinde daha yavaş hareket eder. Aristoteles maddesel bir ortamın olmadığı bir durumda cismin hareketine etki eden direncin sıfır olacağını ve böylece cismin sonsuz hızla hareket etmesi gerektiği sonucuna ulaştı. Cisimler için sonsuz hız olamayacağı için boşluk da var olamazdı. Aristoteles’in bu muazzam çıkarımı, birazdan bahsedeceğim Higgs alanı ile güzel bir paralellik kurar.

Ancak, boşluğu kabul edenler de vardı. Özellikle Leukippos ve Demokritos gibi atomcu filozoflar, evrenin atomlardan ve boşluktan oluştuğunu ileri sürdüler. Atomlar, boşlukta rastgele hareket ediyor, birleşip nesneleri oluşturuyor ve ayrıldıklarında ise bu nesneler yok oluyordu. Boşluk, atomların hareket edebilmesi için gerekliydi ve evrenin temel bir parçasıydı. Atomcu düşünceyi tehlikeli bulan Platon’un Demokritos’un öğretilerini tarih sahnesinden silmek için onun kitaplarını toplatıp yaktırdığı rivayet edilir. Ortaçağ ve Hristiyanlık, Platoncu öğretiler yerine Demokritosçu bir bakış açısıyla şekillenseydi, belki de bugün çok daha gelişmiş bir dünyada yaşıyor olabilirdik, kim bilir!

Şaşırtıcı olmayan bir şekilde Orta Çağ boyunca Aristoteles’in Horror Vacui fikri baskın kaldı. Yani doğa boşluktan nefret ederdi. Fakat yapılan deneyler aksini gösterdi. İlk olarak Galileo, su pompaları üzerinde çalışırken, suyun belirli bir yükseklikten fazla yükselmediğini fark etti. Su, yaklaşık 10 metre yüksekliğe kadar çıkabiliyordu ama daha fazla yükselmiyordu. O dönemde bu, doğanın boşluğu sevmediği için suyu yukarı ittiği şeklinde açıklanıyordu. Ancak Galileo, bunun doğanın boşluğu doldurma çabasıyla değil, hava basıncıyla ilgili olduğunu düşündü. Sonrasında Torricelli, Galileo’nun deneyini geliştirdi ve ilk gerçek vakumu oluşturdu. Torricelli, 1 metre uzunluğunda bir cam tüp aldı ve cıva ile doldurdu. Tüpün ağzını kapatıp ters çevirerek bir cıva kabına yerleştirdi. Cıva tüpte 76 cm yüksekte durdu, ancak üst kısmında hiçbir madde görünmüyordu. Torricelli’nin deneyi, doğada boşluk olmadığı fikrini çürüttü ve vakumun mümkün olduğunu gösterdi. Sonrasında Newton klasik mekanik yasalarında boşluğu gezegenlerin hareket ettiği tamamen boş bir uzay olarak tanımladı. İçten içe boşluğu dolduran bir tür eter fikrine cazip baksa da bunu kitaplarında dile getirmedi. Günümüzde biz fizikçiler Newton gibi boş uzayı boşluk anlamına gelen vakum ortamı olarak tanımlarız. Düşünsel tarihin özetinden sonra asıl soruya gelelim; gerçekten uzay mutlak bir boşluk mu?

BELİRSİZLİK İLKESİ

Buna cevap vermek için kuantum mekaniğini büyülü doğasına bakmamız gerekiyor. Fizikte en çok sevdiğim bağıntı Heisenber Belirsizlik İlkesidir. Bu ilkeye göre bir sistemde enerjideki belirsizlik ile zamandaki belirsizliğin çarpımı yine Planck sabiti mertebesinde olmalıdır, ΔE · Δt ≥ h/4π dir. Bu muhteşem bir bağıntıdır. Enerjiyi yoktan var etmeye ve var olan enerjiyi de yok etmeye izin verir. Enerjinin korunumu yasasının belli bir süre için ihlal edilmesine olanak sağlar. Örneğin boşlukta sürekli olarak yokluktan madde-anti madde çiftleri doğar ve hemen geri yok olurlar. Buna vakum polarizasyonu denir ve Heisenberg belirsizlik ilkesinin izin verdiği çok kısa bir zaman (yaklaşık 10 üzeri -16 saniye) aralığında gerçekleşir. Evrenin her noktasında, hatta vücudunuzdaki atomların içinde bu olay sayısız kez gerçekleşip durur. Tıpkı kaynayan suyun yüzeyinde ortaya çıkıp hemen kaybolan kabarcıklar gibi, bu sanal parçacıklar da sürekli oluşur ve yok olur.

Sanal parçacıklardan başka evrenin Higgs alanı ile dolu olduğunu 2012 yılından beri biliyoruz. Büyük patlamadan hemen sonra evrende kendiliğinden bir ayar simetrisi kırınımı meydana geldi ve tüm evren skaler bir alan ile dolduruldu. Parçacıklar da bu alan ile etkileşerek kütle kazanıyor. Eğer bir parçacık bu alan ile ne kadar çok etkileşirse kütlesi o kadar fazla oluyor, hiç etkileşmez ise kütlesiz oluyordu. İşte evreni dolduran bu alana Higgs alanı diyoruz. Şayet Higgs alanı olmasaydı bütün parçacıklar ışık hızında hareket edeceğinden atomlar hiçbir şekilde oluşamaz ve karşımıza çok farklı bir evren çıkardı. Tıpkı Aristoteles’in, hareketin sonlu bir hıza sahip olabilmesi için boşluğu reddetmesi gibi, bu olgu da benzer bir mantık taşır. Hem Higgs alanı ve vakumdan doğan sanal parçacıklar evrendeki kütlenin asıl nedenidir. "Evrende mutlak boşluk var mı?" sorusunun cevabı kocaman bir hayırdır. Evrenin her noktası sanal parçacıklarla, Higgs alanıyla, uzay-zaman dokusuyla ve kozmik mikrodalga arka plan ışımasıyla doludur. Evrende hiçlik diye bir şey yoktur.

Fiziği hayatla bağdaştırmayı çok severim. Sıvılardaki çözünmüş gazları uzaklaştırmak için sıvıyı vakum ortamında bekletiriz; bu, sıvıyı daha saf ve berrak yapar. Tıpkı fizikteki ‘Horror Vacui’ gibi, hayatta da boşlukları doldurma eğilimimiz vardır. Sürekli anlamlarla, insanlarla, beklentilerle dolu olmak isteriz. Oysa insanın da bir sıvının berraklaşması gibi boşluklara ihtiyacı vardır. Hayat boşluklar ile değerlidir.