Upload
felsefe-kuetuephanesi
View
228
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
1/154
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
2/154
Hawking ve-Mlodi'now bu ksa ve hareketli kitapta okuru alp
bir temel fizik ve kozmoloji kaslcasna srklyorlar. ,
The Wall Street Journal
Byk Tasarm byleyici, modern fiziin tm karmakliinde bize net bir anlay kazandracak fikirlerle dolu.
Los Angeles Times
Yazarlar bir ilki gerekletirip kendi alanlarna mthibir berraklk getiriyorlar... *
Bilimi bu denli ekici klmak o kadar zor deil;
anlalr klmak ess beceri.>
Time .
Provokatif bir popler bilim kitab, evrenimizin balangcna
ilikin en son grlere odaklanan bir keif. .
The New York Times
Okuru kuramsal fiziin snrlarndaki konularla tantryor.Bugne kadar grdklerim iinde genel okurlar iin
en anlalr olan.
Steven Weinberg, The New York Review of Books
r ac.-
the WashingtonPost
Provokatif, zihin ac br kitap.
The Plain Dealer
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
3/154
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
4/154
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
5/154
Hawking ve Mlodinow bu ksa ve hareketli kitapta okuru alp
bir temel fizik ve kozmoloji kaslcasna srklyorlar.
The Wall Street Journal
Byk Tasarm byleyici, modern fiziin tm karmakl
iinde bize net bir anlay kazandracak fikirlerle dolu.
Los Angeles Times
Yazarlar bir ilki gerekletirip kendi alanlarna mthi
bir berraklk getiriyorlar...
Bilimi bu denli ekici klmak o kadar zor deil;
anlalr klmak esas beceri.
Time
Provokatif bir popler bilim kitab, evrenimizin balangcnailikin en son grlere odaklanan bir keif...
The New York Times
Okuru kuramsal fiziin snrlarndaki konularla tantryor.
Bugne kadar grdklerim iinde genel okurlar iin
en anlalr olan.
Steven Weinberg, The New York Review of Books
r ac.
The Washington Post
Provokatif, zihin ac bir kitap.
The Plain Dealer
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
6/154
Douglas Adams, Otostopunun Galaksi Rehberinde karakterlerine bir bilgisayardan hayatn, evrenin ve
hereyin nihai yantn sordurur. Stephen Hawking ve Leonard Mlodinowun Byk, Tasarmda iaret
ettikleri gibi, bilgisayarn verdii "42" yant yardmc olmaktan uzaktr.
Hawking ile, Mlodinow, o nihai soruya u soruyu ilave ediyorlar:
Niin hilik deil de varlk var?
Niin varz?
Niin baka yasalar deil de bu bildiimiz yasalar var?
Hawking ve Mlodinow Antik Yunandan modern kozmolojiye kadar bilimin geliimindeki dnm
noktalarna iaret edip, Kuantum mekaniine ve grelilie ilikin kuramlarn bir araya gelerek evrenimizin
nasl yoktan var olduunu anlamamz saalyorlar. u an elimizde bulunan en iyi fizik tanmnn M-Kuram
denilen ve iinde yaadmz tek bir evrenin deil, muazzam sayda evrenin var olduunu ngren kuram
olduunu aklyorlar.
Tm olas evrenler arasndan bazlar yaamn ortaya kna olanak tanyan yasalara sahip olmal. Burada
olduumuz gerei, bize zaten oklu evrenin byle bir noktasnda olduumuzu anlatyor. Bylece, evrenin
balangcna ilikin tm sorular, muazzam sayda olas evreni iaret ediyor, bunlarn bazlarnn -ans eseri
yaama olanak tanyacak zelliklere sahip olduunu sylyor.
STEPHEN HAWKING
Cambridge niversitesi Lucas Krssnde matematik profesr olarak otuz yl alt; pek ok dl ve nian
ald; bunlarn arasnda en son ABD den ald zgrlk Madalyas da vardr. Okurlarn yararland baz
kitaplar arasnda klasikleenZamann Ksa Tarihi, Kara Delikler ve Bebek Evrenler, Ceviz Kabuundaki Evren ve
Zamann Daha Ksa Tarihisaylabilir.
www.hawking.org.uk
LEONARD MLODINOW
California teknik niversitesi nde fizikidir.
Ayya yry: Hayatmz Yneten Rastlantlar, klidin Penceresi: Paralel izgilerden
Hiperuzaya Geometrinin yks, Feynmann Gkkua: Hayatta
ve Fizikte Gzellik Aray ve Zamann Daha Ksa Tarihigibi ok satan kitaplarn yazardr.
Ayrca Uzay Yolu, Next Generation iin de yazmtr.
Gney Pasadena, Californiada yaamaktadr.
www.its.caltech.edu/-Len
http://www.hawking.org.uk/http://www.its.caltech.edu/-Lenhttp://www.its.caltech.edu/-Lenhttp://www.hawking.org.uk/7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
7/154
BYK TASARIM
Orijinal ad: The Grand Design
2010 by Stephen W. Hawking and Leonard Mlodinow
Orijinal grseller 2010 by Peter Bollinger
Sidney Hanisin karikatrleri Sdencecartoonsplus.com
Yazan: Stephen Hawking, Leonard Mlodinow
ngilizce aslndan eviren: Selma n
Trke yayn haklar: Doan Egmont Yaynclk ve Yapmclk Tie. A..
Bu kitabn Trke yayn haklar Akal Telif Haklar Ajans araclyla satn alnmtr.
1. bask/Mart 2012
7. bask / Nisan 2012 / ISBN 978-605-09-0570-0
Sertifika no: 11940
Kapak tasarm: Yavuz Korkut
Bask: Mega Basm, Baha i Merkezi. A BlokHaramidere / Avclar - STANBUL
Tel. (212)4224445
Sertifika no: 12026
Doan Egmont Yaynclk ve Yapmclk Tic. A..
19 Mays Cad. Golden Plaza No. 1 Kat 10,34360 ili - STANBUL
Tel. (212) 373 77 00 / Faks (212) 355 83 16
www.dogankitap.com.tr / [email protected] / [email protected]
http://www.dogankitap.com.tr/mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]://www.dogankitap.com.tr/7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
8/154
Byk Tasarm
Stephen Hawking
Leonard Mlodinow
eviren: Selma n
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
9/154
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
10/154
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
11/154
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
12/154
Varoluun gizemi
1
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
13/154
Her birimiz ancak ksa bir sre iin var oluruz ve bu s
re iinde evrenin kk bir parasn kefederiz. Ama insanolu merakl bir trdr. Yantlar merak eder, peine deriz
Onlara bazen sevecen bazen de zalimce davranan bu usuz bu
caksz dnyada yaayp zerindeki hudutsuz gkyznden gzle
rini alamayan insanlar, her zaman ynla soru sormulardr: Ken
dimizi iinde bulduumuz bu dnyay nasl anlayabiliriz? Evren
nasl devinir? Gerein doas nedir? Btn bunlar nereden geldi? Evrenin bir yaratcya ihtiyac var m? oumuz zamanmzn
tmn bu sorular dnerek geirmeyiz, ama hemen hepimiz
zaman zaman bu sorular dnrz.
Geleneksel olarak bunlar felsefeye ait sorulardr ama felsefe
ldr. Felsefe, bilimdeki zellikle fizikteki ada gelimelere
ayak uyduramamtr. Bilgi araymzda keiflerin mealesi artk
bilim insanlarnn elindedir. Bu kitabn amac, son keifler ve ku
ramsal ilerlemelerin ortaya kard yantlar gzden geirmek
tir. Bu yantlar bize evrenin yeni bir resmini gsteriyor ve bu re
sim, henz on ya da yirmi yl nce izdiimiz resimden bile fark
l. Yine de bu yeni anlayn ilk izlerini neredeyse bir yzyl nce
sine kadar takip edebiliriz.
Geleneksel evren anlayna gre, nesneler iyi tanmlanm
yollar izler ve gemileri bellidir. Onlarn kesin yerlerini zamann
her annda belirleyebiliriz. Bu hesaplama gndelik amalar iin
yeterince baarl olmakla birlikte 1920lerde bu klasik resmin,
varoluun atom ve atomalt dzeylerinde gzlemlenen tuhaf dav
ranlar aklayamad ortaya kt. Bylelikle, adna kuantum
fizii denilen yeni bir erevenin kabul edilmesi gerekti. Kuantum kuramlarnn bu leklerdeki olaylar olaanst doruluk-
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
14/154
12
.. ite benim felsefem."
ta kestirebildii gibi, gndelik hayatn makroskopik (plak gz
le grlen) dnyasna uygulandklarnda eski klasik kuramn kes-
tirimlerini de tekrarlayabildii ortaya kt. Ancak kuantum fizi
i ve klasik fizik, fiziksel gerekliin ok farkl tanmlarn temel
alr.
Kuantum kuramlar pek ok farkl biimde formle edile
bilir, ancak belki de en sezgisel tanm, California Teknoloji
Enstitsnde alp striptiz yaplan bir gece kulbnde bongoalacak kadar renkli bir kiilii olan Richard (Dick) Feynman ta
rafndan yaplmtr. Feynmana gre bir sistemin tek bir gemi
i yoktur, bir sistem btn olas gemilere sahiptir. Yantlarmz
ararken Feynmann yaklamn ayrntl olarak aklayacaz ve
evrenin tek bir gemii olmad, hatta bamsz bir varl olma
d grn incelerken onun yaklamn kullanacaz. Bu, pekok fiziki iin bile radikal bir dnce olabilir. Aslnda gnmz
bilimindeki birok kavram gibi saduyuya kar grnyor. An
cak saduyu gndelik deneyimlere dayanr, atomun derinlikleri
ne veya evrenin erken dnemlerine gz atmamz salayan tek
nolojilerin mucizeleri araclyla kendini gsteren evrene deil.
ada fizik ortaya kncaya kadar, genelde dnya hakknda bilgilere dorudan gzlemle ulaabileceimizi; eylerin duyu
l l l l l d kild dkl i ibi ld
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
15/154
13
unu dnyorduk. Ancak Feynmannki gibi gndelik deneyim
lerle uyumayan grlere dayanan ada fiziin muazzam ba
ars, durumun byle olmadn gsterdi. Bu nedenle naif ger
eklik anlay ada fizikle badamaz. Bylesi paradokslarla
baa kabilmek iin modele bal gereklik dediimiz bir yakla
m benimseyeceiz. Bu yaklam, beynimizin duyu organlarmz
dan gelen verileri bir dnya modeli oluturarak yorumlad d
ncesine dayanr. Byle bir model olaylar aklamakta baar
lysa, onu oluturan unsurlar ve kavramlar gerekliin nitelii
veya mutlak hakikat olarak kabul etme eiliminde oluruz. Ancak
ayn fiziksel durumu deiik temel unsurlar ve kavramlar kulla
narak modellemenin farkl yollar olabilir. ki farkl fizik kuram
veya model, ayn olaylar doru olarak ngrebiliyorsa, birinin
dierinden daha doru olduu sylenemez; daha ok, bize en uy
gun modeli kullanmakta zgr oluruz.
Bilim tarihinde Platondan Newtonn klasik kuramna, adakuantum kuramlarna kadar; giderek daha da iyi kuramlar veya
modeller kefettik. Doal olarak unu sorabiliriz: Bu kuramlar di
zisi, yapabildiimiz btn gzlemleri ngren ve btn gleri
kapsayan evrenin nihai kuramyla son bulacak m? Veya sonsuza
kadar daha iyi kuramlar bulmaya devam edeceiz ama daha te
si olmayan bir kuram asla bulamayacak myz? Henz kesin biryantmz yok, ama imdi her eyin nihai kuram iin (gerekten
byle bir kuram varsa) bir adaymz var: M-kuram. M-kuram, ni
hai kuramda olmas gerektiini dndnz btn zelliklere
sahip olan tek model ve bundan sonraki tartmalarmzn ou
bu kuram temel alacak.
M-kuram allm kuramlardan deil. Farkl kuramlardanoluan bir aile; iindeki her bir kuram, yalnzca belli alanlarda
ki fiziksel durumlarn gzlemlerini tanmlyor. Bir haritaya ben
ziyor biraz. Dnyann btn yzeyini tek bir haritada gsterme
nin mmkn olmadn herkes bilir. Merkator Projeksiyonu*
kullanlan dnya haritalarnda en kuzey ve en gneydeki blge
ler ok daha byk grnr ve kutuplar grnmez. Btn yeryzn haritalandrabilmek iin, her biri snrl bir blgeyi gste
ren bir dizi harita kullanmamz gerekir. Haritalarn birbirleri ile
rtt yerler ayn blgeleri gsterir. M-kuram da buna ben
zer. M-kuram ailesindeki kuramlar birbirlerinden ok farkl g
rnebilir, ama her biri temelde yatan tek bir kuramn farkl yn
leri olarak kabul edilebilir. Bunlar, M-kuramnn yalnzca snr-
* Dnya zerindeki btn enlemlerin ekvator ile ayn uzunlukta olduu dnya haritas tr. (.n.)
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
16/154
14
Dnya haritas Evreni temsil etmesi iin bir dizi rten kuram gerekebilir; tpk btn yeryzn
gsterebilmek iin birbiriyle rten haritalarn gerekmesi gibi.
l bir alana -rnein, enerji gibi belirli niceliklerin kk oldu
u durumlara- uygulanabilen uyarlamalardr. Tpk Merkator
Projeksiyonunun birbirinin zerine binen haritalar gibi, st s
te geldikleri yerlerde ayn fenomeni ngrrler. Ancak, dnyannbtn yzeyini en iyi ekilde gsterecek dz bir harita olmad
gibi, btn durumlara ait gzlemleri en iyi ekilde ifade edecek
tek bir kuram da yoktur.
M-kuramnn yaratl sorusuna nasl yantlar verdiini de tar
tacaz. M-kuramna gre tek evren bizimki deil. Aksine,
M-kuram ok sayda evrenin yoktan var edildiini ngrr. Buevrenlerin yaratl doast bir gcn veya Tanrnn mdahale
sini gerektirmez. Aslnda bu okluevrenler kendiliklerinden fizik
yasasndan doarlar. Onlar bilimin ngrsdr. Her evren pek
ok olas gemie ve imdiki zaman gibi yaratlndan ok son
raki bir zamana karlk gelen pek ok olas duruma sahiptir. Bu
durumlarn ou bizim gzlemlediimiz evrene hi benzemeyecektir ve herhangi bir yaam formunun varl iin hi uygun ol
mayacaktr. Sadece ok az bizim gibi canllarn varlna izin ve
recektir. Bylece bizim varlmz, bu usuz bucaksz evrenler di
zisinden yalnzca varoluumuza uygun olanlar seecektir. Koz
mik lekte biz her ne kadar elimsiz ve nemsiz olsak da, bu se-
im bizi bir anlamda yaratln tanrlar klmaktadr.Evreni en derin dze de kavra abilmek i in alnzca evrenin
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
17/154
15
nasl hareket ettiini deil, niin yle hareket ettiini de bilmek
zorundayz.
Niin hilik deil de varlk var?Niin varz?
Niin baka yasalar deil de bu bildiimiz yasalar var?
Bu Hayatn, Evrenin ve Her eyin Nihai Sorusudur.* Bu ki
tapta yantn vermeye alacaz. Ancak, Otostopunun Galak-
si Rehberi'nde verilen yantn aksine, bizimki basite 42** ol
mayacak.
* Douglas Adams'n Otostopunun Galaksi Rehberiadl kitabnda Derin Dnce adl bilgisayara yant
lamas iin sorulan soru, (.n.)
* * Bilgisayarn bu soruya verdii yant, (.n.)
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
18/154
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
19/154
2
Yasalarn stnl
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
20/154
Kurt Skoll Ay rktr,
O da Aclar Ormanna kadar uar.
Kurt Hati, Hridvitnirin akrabasGnein peine der.
Grimnismal The Elder Edda
V
iking mitolojisinde Skoll ve Hati Ay ve Gnei kovalar.
Bunlardan biri yakalandnda tutulma gerekleir. Bu oldu
unda, yeryzndeki insanlar kurtlar korkutup Ay veya Gnei
kurtarmak amacyla ellerinden geldiince ok grlt yaparlar.
Dier kltrlerde de benzeri efsaneler vardr. Ancak bir sre son
ra insanlar, Gnein ve Ayn onlar etrafta koturarak barp a-rmasalar da tutulmadan ktklarn fark etmi olmallar. Hat
ta bir sre sonra tutulmann rastgele olmadn da fark etmi ol
mallar. Tutulmalar kendilerini tekrar eden dzenli rntlerdir.
Bunu Ay tutulmalarnda ok daha ak bir ekilde gzlemleyen
Babilliler, Dnyann Gnein n kesmesi yznden bu duru
mun olutuunu anlamasalar da, Ay tutulmalarn olduka dorubir ekilde hesaplamlardr. Gne tutulmalar yeryznde an
cak 30 millik bir koridor iinde gzlenebildiinden, hesaplanma
s ok daha zordur. Yine de oluumlarn dzeni bir kez kavrand
nda, tutulmalarn doast varlklarn keyiflerine bal olmad
, yasalar tarafndan ynetildii aa km olur.
Erken dnemlerde gkcisimlerinin hareketlerini olduka baarl bir ekilde ngrmelerine ramen, atalarmzn pek ok doa
olayn nceden bilmeleri olanakszd. Volkanlar, depremler, frt
nalar, salgnlar ve ayak trnaklarnn batmas grnr bir neden
veya bir dng olmakszn meydana geliyordu. Eski zamanlarda
doann iddetli hareketlerini kt niyetli ya da yaramaz tanrlar
panteonuna atfetmek olaand. Genellikle felaketler, bir ekildetanrlar kzdrm olduumuzun iareti olarak alglanyordu. r
nein, M 5600 yllarnda Oregondaki Mazama Da volkan faa
liyete geerek yllarca ta ve yanan kl yadrd ve sonunda vol
kann kraterim dolduracak kadar ok yamura neden oldu; gn-
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
21/154
20
Tutulma Eski zaman insanlar tutulmaya neyin neden olduunu bilmiyorlard,
ama tutulmalarn dngsel olduunu fark etmilerdi.
mzde buraya Krater Gl diyoruz. Oregondaki Klamath yerlile
rinin sylenceleri bu olayn btn jeolojik ayrntlaryla tamamen
rtr, ancak felakete neden olan bir insan portresi izerek bir
para dram eklemilerdir. nsanlarn sululuk duyma becerileri o
kadar byktr ki, mutlaka kendilerini sulayacak bir yol bulur
lar. Sylenceye gre Aa Dnyann efi Llao, Klamath efinin
gzelim kzna k olur. Kz akn kabul etmeyince Llao intikam
almak iin insanlarn kabilesini atele yok etmeye alr. ansla
rna Yukar Dnyann efi Skell insanlara acr ve onunla savar.
Sonunda Llao yaralanr ve Mazama Dann iine ekilir. Ardnda
byk bir delik brakr, sonradan bu krater suyla dolar.
Eski zamanlarda doann nasl ilediini anlayamayan insan
lar, hayatlarndaki her alana hkmetmesi iin tanrlar icat etmi
tir. Ak ve sava tanrlar, gne, yeryz, gkyz tanrlar, ok
yanus ve nehirlerin tanrlar, yamur ve gk grlts tanrlar
hatta depremler ve volkanlarn dahi tanrlar vard. Tanrlar mem
nun edilmise insanlara iyi hava ve bar ihsan edilir, hastalk ve
felaketlerden korunurlard. Ancak memnun deillerse kuraklk,
sava ve salgn olurdu. Doadaki neden-sonu ilikisi anlala-
mad iin bu tanrlar ok gizemliydi ve insanlar onlarn merha
metine kalmlard. Ancak bundan 2600 yl kadar nce, Miletoslu
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
22/154
21
Thales (yak. M 624-546) ile birlikte bu durum deimeye bala
d. Doann izledii tutarl ilkelerin anlalabilir olduu dncesi
dodu. Ve bylece tanrlarn hkmdarl anlaynn yerini, do
ann yasalar tarafndan ynetilen ve bir gn nasl okunacanreneceimiz bir plana gre yaratlan bir evren anlaynn ald
o uzun sre balad.
nsanlk tarihine baktmzda bilimsel aratrmann ok yeni
bir giriim olduunu grrz. Bizim trmz, Homo sapiens, M
200.000 civarnda Byk Sahra lnn alt ksmlarnda ortaya
kt. Tahl retimi etrafnda rgtlenen toplumlarn rn olanyazl dilin gemii ise yalnzca M 7000li yllara kadar uzanr.
(En eski yazlardan bazlar, izin verilen gnlk bira taynlar hak
kndadr.) Byk bir uygarlk kurmu olan Eski Yunana ait ilk
yazl kaydn tarihi M 9. yzyldr; ancak bu uygarln en yk
sek devri, yani klasik dnem birka yzyl sonra; M 500den
biraz nce balamtr. Aristotelese (M 384-322) gre, dnyannanlalabilecei, evremizdeki karmak olaylarn basit ilkelere
indirgenebilecei ve bunlarn mitlere veya teolojik yorumlara ge
rek kalmadan aklanabilecei dncesi ilk kez Thales tarafn
dan bu dnemde ileri srlmtr.
Bir Gne tutulmasn ilk kez ngrme erefi Thalese ait olsa
da M 585te gerekleen tutulmay byk bir dorulukla ngr
mesi muhtemelen ok ansl bir tahmindi. Thales, ardnda kendi
ne ait herhangi bir yaz brakmayan, karanlklarda kalm bir fi
grdr. Yunanllarn kolonisi olan onyadaki evi entelektel mer
kezlerden biridir ve yaratt etki, sonunda Anadoludan tap ba
tya, talyaya kadar ulamtr. En byk zellii doal fenomen
lerin temel yasalarn aklamak olan on bilimi, insann dn
ce tarihinde ok nemli bir dnm noktas olmutur. Yaklamla
r aklcdr ve bu yaklam onlar birok konuda bizim gnmz
de kullandmz gelimi yntemlerle elde ettiklerimize art
c derecede benzer sonulara ulatrmtr. Bu byk bir balan
gc temsil etmektedir. Yzyllar getike on bilimi unutulacak,
ancak zamanla defalarca yeniden kefedilecek veya yeniden icat
edilecektir.
Efsaneye gre, bugn doa yasas diyebileceimiz ilk matema
tik formln bulan ve gnmzde onun adyla anlan kuramla
nlenen onyal Pythagorastr (yak. M 580-490). Bu kurama g
re bir dik gende hipotensn (genin en uzun kenar) karesi, dier iki kenarnn karelerinin toplamna eittir. Mzik alet
lerinde kullanlan tellerin uzunluu ile sesin armonik birleim
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
23/154
22
leri arasndaki rakamsal ilikiyi de Pythagorasn bulduu syle
nir. Gnmz diliyle bu ilikiyi yle ifade edebiliriz: Sabit bir ge
rilim altnda titreen bir telin frekans -saniyedeki titreim say
s- telin uzunluuyla ters orantldr. Pratik adan bakacak olursak, bas gitar tellerinin dier gitarlara gre neden daha uzun ol
mas gerektiini bylece anlam oluruz. Belki de Pythagoras bu
nu gerekten kefetmedi -hatta kendi adyla anlan kuram da o
kefetmedi- ancak telin uzunluu ile ses perdesi arasndaki ili
kinin onun zamannda bilindiine dair kantlar var. Eer yleyse,
bu basit matematiksel forml, gnmzdeki kuramsal fiziin ilkrnei olarak kabul edebiliriz.
Pythagorasn tellere ilikin yasasnn dnda, eskilerin do
ru olarak bildii fizik yasalar, antikan en nemli fizikisi olan
Arkhimedes (yak. M 287-212) tarafndan formle edilen ya
sadr. Gnmz terminolojisiyle, kaldra yasas kk glerin
ok byk arlklar kaldrabileceini ifade eder; nk kald
ra, uygulanan gc dayanak noktasndan uzakl orannda art
rr. Svlarn kaldrma yasas, bir svya batrlan herhangi bir nes
nenin tard svnn arlna eit bir gle yukar doru itile
ceini aklar. Yansma yasas ise, bir k n ile ayna arasndaki
ann, yansyan kla ayna arasndaki aya eit olduunu sy
ler. Ancak Arkhimedes bunlara ne yasa dedi, ne de bunlar gz
lem ve lmlere dayanan verilerle aklad. Tersine bunlar saf
matematiksel kuramlar olarak grp, daha ok klidin geomet
ri iin yaratt sisteme benzeyen bir aksiyom sistemi iinde ele
ald.
on etkisi yayldka, evrenin gzlem ve mantk yoluyla anla
labilen bir i dzene sahip olduunu fark eden bakalar da k
t. Thalesin bir arkada belki de rencisi olan Anaksimandros
(yak. M 610-546) yeni doan bebeklerin ne kadar aresiz ol
duklarna bakarak, ilk insann yeryznde bir bebek olarak orta
ya kmas durumunda, hayatta kalamayacan savundu. nsan
ln ilk evrim halkasnn ne olabileceini dnen Anaksimandros, insanlarn bebekleri daha gl olan dier hayvanlardan ev-
rimletii iddiasn ileri srd. Sicilyada Empedokles (yak. M
490-430) clepsydra (su saati) adl bir aletin nasl kullanldna
dair gzlemler yapt. Ak bir aza ve dibinde kk deliklere
sahip bir kaptan ibaret bu alet, bazen kevgir olarak da kullanl
yordu. Suya batrldnda doluyor, az kapatlarak karldnda, iindeki su kk deliklerden akp gitmiyordu. Ancak Em
pedokles suya sokmadan nce aletin az kapatldnda iine
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
24/154
23
onya ilk kez doal fenomenleri din veya mitoloji yerine doa yasalaryla aklayanlar
eski onya limleri oldu.
su almadn fark etti. Yrtt manta gre, suyun deliklerden geip ierideki bolua dolmasn engelleyen grnmez bir
ey olmalyd - bylece bizim hava dediimiz maddeyi kefetmi
oldu.
Ayn srada Yunanistann kuzeyindeki bir on kolonisinde ya
ayan Demokritos (yak. M 460-370) bir nesneyi krarak veya ke
serek paralara ayrdnzda neler olduuna kafa yoruyordu. Builemi sonsuza kadar yapamayacamz savunuyordu. Canl var
lklar da dahil olmak zere her nesnenin knlamaz veya kesile
mez temel paracklardan olutuunu ne sryordu. Bu en k
k paraca Yunanca bir sfat olan ve kesilemez anlamna ge
len atom adn verdi. Demokritos, her maddi fenomenin atom
larn arpmas sonucunda meydana geldiine inanyordu. Onungrne gre btn atomlar uzayda devinim halindedir ve en
gellenmedikleri srece devinimlerini sonsuza dek srdrrler.
Gnmzde bu dnceye eylemsizlik ilkesi diyoruz.
Bizim evrenin merkezinde yaayan zel varlklar deil, yalnz
ca sradan varlklar olduumuza dair devrimci dncenin sahibi,
onyann son bilim insanlarndan biri olan Aristarkhostur (M310-230). Onun sadece bir hesaplamas gnmze kald; Ay tutul
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
25/154
24
lne dair dikkatli gzlemlerinin karmak bir geometrik ana
lizi. Bu verilerden hareket ederek, Gnein Dnyadan ok da
ha byk olmas gerektii sonucuna vard. Belki de byk nesne
lerin kk nesneler etrafnda deil de, kk nesnelerin byknesnelerin etrafnda dnmesinden etkilenerek, Dnyann Gne
sisteminin merkezinde olmadn, ok daha byk olan Gnein
etrafnda dnen gezegenlerden biri olduunu savunan ilk bilim
insan oldu. Dnyamzn yalnzca dier gezegenlerden biri oldu
unu fark ettikten sonra, Gnein de sradan olduunu anlamak
iin kk bir adm atmak yeterlidir. Aristarkhos da bundan phelendi ve geceleri gkyznde grdmz yldzlarn aslnda
uzak gnelerden baka bir ey olmadklarna inand.
onyallar, antik Yunan felsefesine ait, farkl ve genellikle birbi
rine kart geleneklere sahip pek ok okuldan biriydi. Ne yazk ki
onyallarn doaya bak alar -genel yasalar aracl ile ak
lanabilen ve bir dizi basit ilkeye indirgenebilen grleri- yalnz
ca birka yzyl boyunca gl bir ekilde etkili olabildi. Bunun
nedenlerinden biri, onya kuramlarnn zgr irade, ama veya
dnyann ilerine karan Tanrlar kavramna yer vermemeleriy
di. Bunlarn ihmal edilmesi o zamann ou Yunan dnr iin
son derece rktcyd, tpk gnmzde birok insan iin ol
duu gibi. rnein filozof Epikuros (yak. M 341-270) standart
atomcu grlere doac filozoflarn yazglarna kle olmaktan
sa, tanrlar hakkndaki mitleri izlemenin daha iyi olduunu sy
leyerek kar kt. Aristoteles de atomcu gr reddetti, nk
insanlarn ruhsuz ve cansz maddelerden meydana gelmi olmas
n kabul edemiyordu. onyallarn insann evrenin merkezinde ol
mad gr, kozmosu anlamamzda bir dnm noktas olmu
tur, ancak bu gr Galileo Galileiye kadar, neredeyse yirmi yz
yl boyunca bir kenara braklacaktr.
Doa hakkndaki baz yorumlan olduka yksek bir kavray
a sahip olsa da, antik Yunan dnemine ait grlerin ou a
mzda geerli saylan bilim iin yeterli deildi. lk olarak, Yunanllar bilimsel yntemi kefetmemi olduklarndan kuramlarn de
neysel olarak dorulamak amacyla gelitirmemilerdi. Dolaysy
la, bir bilgin atomun dier bir atomla arpmcaya kadar dz bir
izgide ilerlediini ne srse, dieri de atomun ancak bir tepegze
arpncaya kadar yoluna dz devam ettiim savunsayd, aralarn
daki tartmay sonulandrmann nesnel bir yolu yoktu. Ayrca insanla fiziksel yasalar arasnda net bir ayrm yoktu. M 5. yzylda
rnein Anaksimandros her eyin bir ilk cevherden ortaya kt
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
26/154
25
n ve yaptklar ktlklerin cezasn deme korkusuyla yeni
den ona geri dndn yazar. onyal yazar Herakleitosa (yak
lak M 35-475) gre gne, adalet tanras peinde olduu iin
bu ekilde hareket etmektedir. Birka yzyl sonra, M 3. yzyldaortaya kan Stoaclar insanlarn koyduu yasalarla doa yasala
r arasnda ayrm yaptlar, ancak insann davranna ait baz yasa
larn evrensel olduunu dnerek -Tanrya sayg duymak, anne
babaya itaat etmek gibi- bunlar doa yasalar arasna eklediler.
Dier yandan, genellikle fiziksel sreleri yasal terimlerle tanm
ladlar ve bunlar iin yaptrmn gerekli olduuna inandlar; cansznesnelerin bile yasalara itaat etmesi gerekiyordu. nsanlarn tra
fik kurallarna uymasn salamann zor olduunu dnyorsanz
eer, bir asteroidi bir elips zerinde hareket etmesi iin ikna etme
ye altnz hayal edin bir de.
Bu gelenek, yzyllar boyunca Yunanllar izleyen pek ok d
nr de etkiledi. 13. yzyln banda ilk Hristiyan filozoflar
dan olan Aquinolu Aziz Tommaso (1225-1274) bu gr benim
seyerek Tanrnn varlnn ispat iin kulland: Cansz nesnele
rin sonlarna tesadfen deil, kastl olarak ulat aktr... Bu
nedenle, doadaki her eyin bir sonu olmasn buyuran akll bir
varlk mevcuttur. Hatta 16. yzyl gibi ge bir tarihte bile byk
Alman astronomu Kepler (1571-1630), gezegenlerin duyuma sa
hip olduklarna, zihinleriyle kavradklar hareket yasalarna bi
linli olarak uyduklarna inanyordu.
Doann yasalarna kastl olarak uyulmas gerektii dnce
si, eskilerin doann nasl byle davrandna deil, niin by
le davrandna odaklandklarn gsteriyor. Bu dncenin nde
gelen savunucularndan olan Aristoteles, bilimin ilke olarak gz
lemlere dayand dncesini reddetmitir. Antik alarda kesin
lmler ve matematiksel hesaplar yapmak her bakmdan zordu.
Aritmetik iin ok ikna edici bulduumuz on rakaml sistem an
cak MS 700l yllarda, bu konuda dev admlar atan Hindular sa
yesinde bulunmutur. Toplama ve kartma iin kullanlan ksaltmalar iin ise 15. yzyl beklememiz gerekti. Eittir iareti, za
man saniyesine kadar len saatler 16. yzyldan nce mevcut
deildi.
Yine de, Aristoteles niceliksel ngrler reten bir fizik anla
y gelitirmek iin lm ve hesaplamalar bir engel olarak gr
medi. Tersine onlara hi ihtiya duymad. Aristoteles kendi fizik anlayn entelektel anlamda uygun bulduu ilkeler zerine
t tt U b l d kl i tb tti b l l
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
27/154
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
28/154
27
"Uzun saltanatm srasnda rendiim bir ey varsa,
o da scakln arttdr."
Descartes, btn fiziksel fenomenlerin -Newtonn nl hare
ket yasalarnn ncleri olan- yasann ynettii devinen ktle
lerin arpmalarna dayanarak aklanmas gerektiine inanyor
du. Bu doa yasalarnn her yerde ve her zaman geerli olduklar
n ileri srd ve bu yasalara uyulmasnn devinen ktlelerin zihin
leri olduu anlamna gelmediini aka belirtti. Ayrca Descar-
tes, gnmzde balang koullar dediimiz konunun nemi
ni de anlamt. Balang koullar; bir sistemin, hakknda ng
rde bulunulan herhangi bir zaman aralnn balangcndaki du
rumunu tanmlar. Doa yasalar, verili bir dizi balang kouluylabir sistemin zaman ierisinde nasl gelieceini tayin eder, ancak
belirli bir balang koullar dizisi olmakszn geliim tanmlana
maz. rnein sfr zamanda tam stmzdeki bir gvercin pisle
mi olsun; o den nesnenin yolu Newton yasalarnca belirlenir.
Ancak gvercinin sfr zamanda bir telefon teli zerinde kmlda
madan duruyor ya da saatte yirmi mil hzla uuyor oluuna bal olarak, ortaya kan sonular ok farkl olacaktr. Fizik yasala
l bil k i i bi i t i l b l d
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
29/154
28
dan belirli bir zamandaki dununu bilinmelidir. (Bu yasalar bir sis
temi zaman ierisinde geriye doru izlemek iin de kullanlabilir.)
Doa yasalarnn varlna duyulan inancn tazelenmesiyle, bu
yasalar Tanr kavramyla uzlatrmaya ynelik yeni giriimler deboy gsterdi. Descartesa gre Tanr isterse etik nermelerin ve
ya matematiksel kuramlarn doruluunu veya yanlln de
itirebilir, ama doay deitiremezdi. Doa yasalarn Tanrnn
emrettiine inanyordu, ancak Tanrnn bu yasalardan baka se
enei yoktu; onlar semiti, nk sadece bu yasalar mmkn
d. Bu anlay Tanr'nn otoritesini inemek olarak grlebilirdi,ancak Descartes bu yasalarn Tanrnn kendi z doasnn yans
malar olduunu, bu yzden deitirilemez olduunu syleyerek
bundan kurtulmann yolunu bulmutu. Bu doruysa Tanrnn,
her biri farkl balang koullarna karlk gelen birbirinden ok
farkl dnyalar yaratma ansna sahip olduu dnlebilir. An
cak Descartes bunu da yadsr. Ona gre, evrenin balangcnda
nasl bir dzenleme olursa olsun, zaman ierisinde tpk bizimki
ne benzeyen bir dnya ortaya kacaktr. Dahas Descartesa gre
Tanr dnyay bir kez yaratp dzene soktuktan sonra tamamen
kendi bana brakmtr.
Benzer bir tutum (baz istisnalar dnda) Isaac Newton (1643-
1727) tarafndan da benimsenmitir. Newtonn hareket yasa
s, Dnyann, Ayn ve gezegenlerin yrngelerini ve gelgit gibi fe
nomenleri aklayan ekim yasas modern bilim anlamnda yay
gn bir kabul grmtr. Yaratt az saydaki denklem ve onlar
dan gelitirdiimiz matematiksel ereve gnmzde hl retil
mekte ve bina izen bir mimar, araba tasarlayan bir mhendis ve
ya bir roketin Marsa nasl gideceini hesaplayan bir fiziki tara
fndan hl kullanlmaktadr. air Alexander Popeun dedii gibi.
Doa ve Doann Yasalar gecenin iinde saklyd;
Tanr Newton olsun!dedi ve her ey aydnland.
Gnmzde pek ok bilim insan, bir doa yasasnn gzlen
mi bir dzene dayanan bir kural olduunu ve temel ald mev
cut durumun tesine geen ngrler saladn syleyecektir.
rnein hayatmzn her gn Gnein doudan doduunu g
rrz ve yasa olarak Gne her zaman doudan doar deriz.
Bu, Gnein douuyla ilgili snrl gzlemlerimizin tesine geen bir genellemedir ve gelecek iin snanabilir ngrlerde bu
lunmamz salar te yandan bu ofisteki bilgisayarlar siyahtr
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
30/154
29
gibi bir ifade bir doa yasas deildir, nk yalnzca ofisteki bil
gisayarlara ilikindir ve eer ofise yeni bir bilgisayar alnacak
olursa rengi siyah olacaktr gibi bir ngrs yoktur.
Doa yasas kavramna ilikin ada anlaymz filozoflarn uzun uzadya tartt bir konudur ve ilk bakta zannedildi
inden daha incelikli bir meseledir. rnein, filozof John W. Car-
roll Tm altn krelerinin ap bir milden daha azdr ifadesiyle
Tm uranyum-235 krelerinin ap bir milden daha azdr ifade
lerini karlatrr. Gzlemlerimiz Dnyada ap bir milden daha
byk bir altn kre bulunmadn syler ve gayet gven iinde
hibir zaman olmayacan savunabiliriz. Yine de olamayacana
inanmamz iin herhangi bir neden yoktur ve bu nedenle bu ifa
de bir doa yasas olarak kabul edilmez. te yandan Tm uran-
yum-235 krelerinin ap bir milden daha azdr ifadesini bir do
a yasas olarak dnebiliriz, nk nkleer fizik hakknda bil
diklerimize gre, bir uranyum-235 kresinin ap yaklak 16 san
timetreden daha fazla byrse bir nkleer patlamayla kendi ken
dini yok eder. Dolaysyla byle bir krenin olamayacan biliriz.
(Bir tane yaratmaya almann iyi bir fikir olmayacan da bili
riz!) Bu nemli bir ayrmdr, nk gzlemlediimiz her genelle
menin doa yasas olarak dnlemeyeceini ve ou doa yasasnn ok daha byk, birbirine bal yasa sistemlerinin bir par
as olduunu gsterir.
ada bilimde doa yasalar genellikle matematiksel olarak
ifade edilir. Kesin ya da yaklak olabilirler; ama istisnasz hep
sinin -evrensel olarak deilse en azndan tam olarak belirlenmi
koullar altnda- gzlemlenmi olmas gereklidir. rnein, devinen nesnelerin hz k hzna yaknsa Newton yasalarnn dei
tirilmesi gerektiini artk biliyoruz. Yine de, karlatmz hzla
rn k hznn ok altnda olduu gnlk yaam koullarnda, en
azndan ok iyi tahminlerde bulunmamz saladklar iin, New
ton yasalarn yasa olarak kabul ediyoruz.
Doa yasalar tarafndan ynetiliyorsa, sormamz gereken soru var:
1. Yasalarn kayna nedir?
2. Yasalarda istisnalar var mdr, rnein mucizeler gibi?
3. Sadece bir dizi olas yasa m vardr?
Bu nemli sorular bilim insanlar, filozoflar ve din bilimcileri tarafndan farkl biimlerde dile getirilmitir. lk soruya yaygn ola
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
31/154
30
yant- yasalarn Tanrnn ii olduudur. Ancak bu, Tanry doa
yasalarnn somutlamas olarak tanmlamaktan baka bir anlam
tamyor. Eer Tanrya farkl zellikler atfedilmezse -Eski Ahitin
Tanrs olmak gibi- Tanry ilk sorunun yant olarak grmek, birgizemin yerine bakasn koymak demektir. Dolaysyla ilk soru
nun yantna Tanr dersek, iin asl zor yan ikinci soruyla ortaya
kar: Yasalarda mucizeler, istisnalar var imdir?
kinci sorunun yant hakkndaki grler kesin bir ekil
de ayrlmtr. Eski Yunann en etkili iki yazar Platon ve Aris
toteles, yasalarda asla istisna olmayacan savunur. Ancak Kita
b Mukaddesin bak asna gre Tanr yasalar yaratmakla kal
maz, ona yakarldnda istisnalar da yaratabilir -lmcl hasta
lklar iyiletirmek, kurakla son vermek, kroketi olimpik spor
olarak kabul etmek gibi. Descartesn grlerinin tersine, nere
deyse tm Hristiyan dnrler Tanrnn mucize yaratmak iin
yasalar askya almaya muktedir olmas gerektiini savunurlar.
Newton bile bu trden mucizelere inanrd. Bir gezegenin ekim
gcnn dier gezegenin yrngesi zerinde bozulma yaratma
sndan tr gezegenlerin yrngelerinin kararsz olduunu, bu
kararszln zamanla byyerek gezegenlerin ya Gnee dme
lerine ya da Gne sisteminden kopup gitmelerine yol aacan dnyordu. Tanrnn yrngeleri srekli ayarladna ya da
durmamas iin gksel saati kurduuna inanyordu. Ancak Lap-
lace Markisi Pierre-Simon (1749-1827) -Laplace olarak bilinir-
gezegenlerin hareketlerindeki dzensizliin dnemsel olduunu,
yani birikerek deil tekrarlanan dngler halinde gerekletii
ni ileri srd. Bylece Gne sistemi kendini yeniden ayarlyorduve Gne sisteminin gnmze kadar gelebilmesini aklayabil
mek iin bir ilahi mdahale aramaya gerek yoktu.
Bilimsel determinizmi ilk kez ak bir biimde ortaya koyan
ismin Laplace olduu kabul edilir: Evrenin belirli bir zamanda
ki verili durumunda, eksiksiz bir yasalar dizisi onun hem gele
ceini hem de gemiini tam olarak belirleyebilir. Bu durum, birmucize olasln veya Tanrnn oynayaca etkin bir rol d
lar. Laplacen formle ettii bilimsel determinizm ikinci soru
ya ada bilim insannn verdii yanttr. Aslnda bu, btn a
da bilim iin temel bir dayanak ve bu kitabn bandan sonuna
dek nemini koruyacak bir ilkedir. Bilimsel bir yasa, sadece do
ast bir varln mdahale etmemeye karar verdii durumlarda geerli olacaksa, bilimsel bir yasa deildir. Bunu fark eden
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
32/154
31
'Sanrm urada, ikinci aamada daha aklayc olmalsn."
rar. Laplacen yant, Efendim, o varsayma ihtiyacm olmad
olur.
nsanlar evrende yaadklar ve onun iindeki dier nesneler
le etkileim iinde olduuna gre, bilimsel determinizm insanlar
iin de geerlidir. Pek ok kii bilimsel determinizmin fiziksel s
releri ynettiini kabul ederken, insan davranlarn bundan ay
r tutar, nk bizim zgr irademiz olduuna inanrlar. rnein
Descartes, zgr irade dncesini koruyabilmek iin insan zihni
nin fiziksel dnyadan farkl olduunu ve onun yasalarna tabi olmadn ileri srmtr. Onun bak asna gre bir insan iki un
surdan oluur: Beden ve ruh. Beden sradan bir makineden baka
bir ey deildir, ama ruh bilimsel yasann hkm dndadr. Des
cartes anatomi ve fizyoloji ile ok ilgilendi ve beynin merkezin
de bulunan ve epifiz bezi denilen kck organ ruhun bulundu
u yer olarak kabul etti. Onun inanna gre epifiz bezi btn dncelerimizin olutuu yerdi ve zgr irademizin kaynayd.
nsanlar zgr iradeye sahip midir? zgr irademiz varsa, ev
rim aacnn neresinde ortaya kmtr? Mavi-yeil alglerin ve
ya bakterilerin zgr iradeleri var mdr, yoksa hareketleri oto
matik olup bilimsel yasalar dahilinde midir? Yalnzca ok hcre
li organizmalar m zgr iradeye sahip, yoksa yalnzca memeliler mi? Bir empanzenin bir muzu hatr hutur yemesi veya bir ke
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
33/154
32
landklarn dnebiliriz. Peki yalnzca 959 hcreden oluan ve
ad Caenorhabditis elegans olan ipliksolucan? Muhtemelen asla,
Bu yediim acayip lezzetli bir bakteriydi, buraya tekrar gelmeli
yim diye dnmez, yine de yiyecek konusunda onun da belirlitercihleri vardr ve bir nceki deneyimine gre ya tatsz bir yeme
e raz olacak ya da daha iyi bir ey bulmak iin arayn srd
recektir. Bu zgr irade anlamna m gelmektedir?
Yapmak istediimiz eyi seebileceimizi dnyor olsak da,
molekler biyolojiden anladmza gre biyolojik sreler fizik
ve kimya yasalar tarafndan ynetiliyor ve bu yzden gezegen
lerin yrngeleri kadar belirlenmi sreler. Nrolojik bilimler
de yaplan son aratrmalar, eylemlerimizin fizik yasalarna riayet
eden beynimiz tarafndan belirlendii grn destekliyor; bu
yasalardan bamsz bir unsur tarafndan deil. rnein uyank
hastalara yaplan beyin ameliyatlarna ilikin bir aratrma, bey
nin gerekli blgeleri elektriksel olarak uyarldnda hastada elini,
kolunu, ayan oynatma veya dudaklarn kmldatma ve konu
ma arzusu uyandrlabildiini ortaya kard. Eer davranlarmz
fiziksel yasalar tarafndan belirleniyorsa zgr iradenin nasl i
grebildiini anlamak olduka zor; yle grnyor ki biz yalnz
ca biyolojik makineleriz ve zgr irade bir yanlsamadan ibaret.
nsan davrannn gerekte doa yasalar tarafndan belirlen
dii dncesine teslim olduumuzda, sonularn karmak bir
yolla ve ok fazla deikenle belirlenmesinin, onlar ngrmeyi
pratikte olanaksz kld yargsna varmak da akla uygun olacak
tr. Bu nedenle, bir ngrde bulunabilmek iin insan bedeninde
ki trilyonlarca trilyon molekln her birinin balang koullarnn bilinmesi ve bir o kadar denklemin zlmesi gerekirdi. Bu
da birka milyar yl alrd ki, karmzdaki ahsn ataca yumruk
tan kamak iin bir para ge kalabilirdik.
nsan davrann ngrmek iin fizik yasalarn kullanmak pra
tikte mmkn olmad iin etkin kuram dediimiz bir yol geli
tirdik. Fizikte bir etkin kuram, gzlemlenmi belirli bir fenomeni altta yatan tm sreleri ayrntl olarak tanmlamadan model-
lemek iin yaratlm bir erevedir. rnein, bir insann bedenin
deki her atomla yeryzndeki her atom arasndaki ekimsel etki
leimi yneten denklemleri tam olarak zmemiz mmkn deil
dir. Ancak tm pratik nedenlerden tr, bir insanla yeryz ara
sndaki ekimsel gc, insann toplam ktlesi gibi birka say iletanmlanabilir. Ayn ekilde, karmak atom ve molekllerin hare
k l i i d kl l i i d ki d
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
34/154
33
nilen bir etkin kuram gelitirdik ve etkileimlerin btn ayrnt
larna aklama getirmeden kimyasal tepkimelerde atomlarn ve
molekllerin nasl hareket ettiini uygun bir ekilde ortaya koya
biliyoruz. nsanlar sz konusu olduunda, davranlarmz belirleyen denklemleri zemediimiz iin, zgr iradeyi bir etkin ku
ram olarak kullanyoruz. rademiz ve ondan kaynaklanan davran
mz inceleyen bilim, psikolojidir. Ekonomi de, zgr irade d
ncesinin yan sra insanlarn olas eylem rotalarn deerlendirip
en iyisini setikleri varsaymna dayanan bir etkin kuramdr. Bu
etkin kuram davran ngrsnde sadece ksmen baarl, nkhepimizin bildii gibi, verilen kararlar genellikle aklc deil ya da
seimlerin sonularna ilikin kusurlu zmlemelere dayanyor
lar. Dnyann byle bir karmaa iinde olmasnn nedeni budur.
nc soru hem evrenin hem de insann davranlarn belir
leyen yasalarn esizlii ile ilgili. Birinci soruyu yasalar Tanr ya
ratmtr diye yantladysanz, nc soru Tanr bu yasalar iste
dii gibi seebildi mi diye sormaktadr. Hem Aristoteles hem de
Platon -Descartes ve daha sonra Einstein gibi- doann ilkeleri
nin ihtiya nedeniyle var olduklarna inanmlard, nk sade
ce bu kurallarn mantki bir anlam vard. Doa yasalarnn kay
nann mantn iinde olduuna inanan Aristoteles ve takipi
leri, bu yasalarn doann gerekte nasl ilediini ok dikkate al
madan tretilebileceini dnyorlard. Bu dnce ve yasa
larn ne olduu yerine nesnelerin neden yasalar izledii konusu
na odaklanmas, Aristotelesi ounlukla nitel; sklkla yanl ve
pek de kullanl olmayan yasalara yneltti ve bu yasalar bilimsel
dnceye asrlarca hkmetti. Epeyce sonra Galilei gibi insanlarAristotelesin otoritesine kar kma cesaretini gsterdiler ve saf
akln olmas gerektiini syledii eyleri izlemek yerine doa
nn gerekten nasl ilediini gzlemlediler.
Bu kitap, ikinci soruya doa yasalarnda mucize veya istisna
yoktur yantn veren bilimsel determinizmi temel alr. Yine de bi
rinci ve nc soruya; yasalarn nasl ortaya kt ve onlardanbaka olas yasa olup olmad konularna ayrntlaryla deine
ceiz. Ancak ncelikle bir sonraki blmde, doa yasalarnn ne
yi akladn greceiz. ou bilim insan yasalarn, kendisini
gzlemleyenden bamsz olarak var olan dsal gerekliin ma
tematik yansmalar olduklarn syleyecektir. evremizdekiler
hakknda gzlemlerimiz ve oluturduumuz kavramlar tartrken tosladmz bir baka soru var: Nesnel bir gerekliin var ol
d i k i i kt bi d i i ?
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
35/154
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
36/154
Gereklik nedir?
3
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
37/154
Birka yl nce talya, Monzada belediye meclisi Japon ba
lklarnn yuvarlak akvaryumlarda tutulmasn yasaklad.
Yaplan aklamaya gre bal yuvarlak kenarl bir akvaryumda
tutmak zalimlikti, nk yuvarlak cam bala bozulmu bir ger
eklik grnts sunuyordu. Peki, biz gerekliin doru ve bo
zulmam resmine bakp bakmadmz nasl bileceiz? Biz degrmz bozan dev bir yuvarlak akvaryumun iinde olabilir
miyiz? Japon balnn gereklik algs bizimkinden farkldr ama
bizimkinin daha gerek olduundan emin miyiz?
Japon balnn gereklik algs bizimki ile ayn deildir, yine
de, Japon bal gzlemleyerek akvaryumun dndaki nesnelerin
devinimlerini yneten bilimsel yasalar formle edebilir. rnein,bizim dz bir izgide zgrce devindiini grdmz nesne, bo
zunum nedeniyle balk tarafndan eik bir izgide hareket ediyor
mu gibi gzlemlenebilir. Buna ramen Japon balnn bozulmu
referans erevesinde formle ettii bilimsel yasalar her zaman
doru olacaktr ve akvaryumun dndaki nesnelerin gelecekteki
hareketlerini ngrmesini olanakl klacaktr. Onun yasalar, bizim erevemiz iindeki yasalardan daha karmak olabilir, ama
basitlik bir tercih meselesidir. Japon bal byle bir kuram for
mle ederse, onun bak asn gerekliin resmi olarak kabul
etmemiz gerekir.
Gerekliin farkl resimlerinin nl bir rnei MS 150 yllarnda
Ptolemaios (yak. 85-165) tarafndan, gkcisimlerinin devinimlerini tanmlamak iin gerekletirilmi bir modeldir. Ptolemaiosun
on kitaplk bir inceleme olarak yaynlad almas, genellik
le Arapa bal olan Almagest(ElMecisti) adyla bilinir. AlmagestDnyann kresel, devinimsiz, evrenin merkezinde konum-
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
38/154
38
Ptolemaios evreni Ptolemaios'a gre biz evrenin
merkezindeydik.
landrlm ve uzaktaki gkcisimleriyle karlatrldnda nem
senmeyecek kadar kk olduunu dnmenin nedenlerini
aklayarak balar. Aristarkhosun Gne merkezli evrenine ra
men bu inan, mistik nedenlerden tr Dnyann evrenin mer
kezinde olmas gerektiini dnen Aristoteles zamanndan beriou eitimli Yunanl tarafndan kabul grmtr. Ptolemaiosun
modelinde Dnya merkezde kmldamadan durur, btn gezegen
ler ve yldzlar Dnyann etrafnda karmak yrngeler zerinde,
i ie gemi arklar gibi, dnerler.
Bu model bize doal grnr, nk ayaklarmzn altnda
ki yeryznn hareket ettiini hissetmeyiz (depremler ve tutkudolu anlar dnda). Daha sonra Avrupada bilim kendisine mi
ras kalan Yunan kaynaklarn esas ald ve bylece Aristoteles ve
Ptolemaiosun grleri Bat dncesinin byk ksmna temel
tekil etti. Ptolemaiosun kozmos modeli Katolik Kilisesi tarafn
dan benimsendi ve on drt yzyl boyunca resmi doktrinleri oldu.
Ancak 1543e gelindiinde Kopernik De Revolutionibus OrbiumCoelestium (Gksel Krelerin Dnleri zerine) adl kitabnda
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
39/154
39
farkl bir model sundu ve bu kitap ancak onun ld yl basla-
bildi (ki bu kuram zerinde onlarca yl almt.)
Kopernik, Aristarkhosun ondan on yedi yzyl nce yapt
gibi, Gnein merkezde hareketsiz durduu ve gezegenlerinonun etrafnda dairesel yrngeler zerinde dnd bir Dn
ya tanmlad. Bu dnce yeni olmamasna ramen yeniden uya
n iddetli bir direnile karland. Kopernik sistemi, gezegen
lerin Dnyann etrafnda dndn syledii dnlen Ki
tab Mukaddese kar olarak grld; kald ki bu gr Ki
tab Mukaddeste asla ak olarak yer almaz. Aslnda, KitabMukaddesin yazld zamanlarda insanlar Dnyann dz oldu
una inanyorlard. Kopernik sistemi Dnyann dnp dnmedi
i konusunda hiddetli bir tartmaya neden oldu ve bu tartma,
onun grn savunduu ve Bir dnce Kutsal Kitapa aykr
olarak tanmlanm olsa bile, bir olaslk olarak savunulabilir de
dii iin Galileinin 1633te sapknlktan yarglanmasyla doruaulat. Sulu bulundu, hayat boyunca ev hapsine mahkm edildi
ve szlerini geri almaya zorland. Onun Eppur si muove (Yine
de dnyor) diye mrldand sylenir. 1992de Roma Katolik Ki
lisesi Galileiyi lanetlemenin yanl olduunu nihayet kabul etti.
yleyse hangisi gerek, Ptolemaios sistemi mi yoksa Koper
nik sistemi mi? Kopernikin Ptolemaiosun yanldn kantladn dnenler az olmasa da, bu doru deil. Bizim normal bak
amz baln bak asyla karlatrldnda her iki grnt
nn de evrenin modeli olarak kullanlabilmesi gibi; bizim gky
z gzlemlerimiz de ister Dnyann ister Gnein hareketsiz ol
duu varsaylarak aklanabilir. Evrenimizin doas zerine yap
lan felsefi tartmalarda stlendii role ramen Kopernik sisteminin asl stnl, Gnein hareketsiz olarak kabul edildii refe
rans erevesinde hareket denklemlerinin daha yaln olmasdr.
Bilimkurgu filmi Matrix'te farkl bir gereklik seenei sunu
lur; insan rk akll bilgisayarlar tarafndan yaratlm sanal bir
gereklik iinde olduunu bilmeden yaarken, bilgisayarlar on
larn biyoelektrik enerjilerini (bu her ne demek ise) emerler.Belki de bu ok zorlama bir senaryo deildir, nk pek ok in
san Second, Lifegibi web sayfalarnda yaratlm sanal gerek
likte oyalanarak geirir zamannn ounu. Bilgisayarlar tarafn
dan yaratlm bir pembe dizinin karakterlerinden biri olmad
mz nasl bileceiz? Yapay ve hayali bir dnyada yaasaydk,
olaylarn mantkl ve tutarl olmas veya herhangi bir yasaya uy
mas gerekmeyecekti. Gc elinde tutan uzayllar, rnein, do
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
40/154
40
lunay aniden ikiye blndnde veya diyet yapan herkes bir
denbire deli gibi muzlu pasta yemek istediinde insanlarn gs
terecei tepkileri ok ilgin veya elenceli bulabilirdi. Uzaylla
rn tutarl yasalar uygulamalar durumunda bizim sanal olanntesinde bir baka gereklik olduunu anlamamzn hibir yolu
olmazd. Uzayllarn iinde yaad dnyay gerek, sanal dn
yay da sahte olarak nitelendirmek kolay olurdu. Ancak, sanal
dnyada yaayan varlklar kendi dnyalarn dardan gremi-
yorlarsa -tpk bizim gibi- kendi gereklik resimlerinden kuku
lanmalar iin hibir neden yoktur. Bu, her birimizin bir bakasnn ryasna ait birer hayal oluunu syleyen dncenin a
da uyarlamasdr.
Bu rnekler bizi bu kitap iin nemli olan bir sonuca gtr
yor: Grnenden veya kuramdan bamsz bir gereklik kavra
m yoktur. Biz modele dayal gereklik dediimiz bir gr ka
bul edeceiz; buna gre bir fizik kuram -genellikle matematikselbir doas olan- bir modeldir ve ayn zamanda modelin unsurlar
n gzlemle badatran bir kurallar dizisidir. Bu gr, bize a
da bilimi yorumlayabileceimiz bir ereve salar.
Felsefeciler, Platondan bu yana yllar boyunca gerekliin do
as zerine tarttlar. Klasik bilim, zellikleri belirli gerek bir
d dnyann var olduu ve bu zelliklerin gzlemleyenin algsndan bamsz olduu inancna dayanr. Klasik bilime gre, belirli
nesneler vardr ve bunlar hz ve ktle gibi, deerleri iyi tanmlan
m fiziksel zelliklere sahiptir. Bu bak asna gre kuramlar
mz bu nesneleri ve zelliklerini aklama giriimleridir, lm
lerimiz ve alglarmz da onlara karlk gelir. Hem gzlemci hem
de gzlemlenen, nesnel bir varl olan bir dnyann parasdr veonlarn arasndaki ayrm zel bir nem tamaz. Bir baka deyi
le, park alanndaki bir yer iin kavga eden bir zebra srs gr
dnzde, orada gerekten park alanndaki bir yer iin kavga
eden bir zebra srs var demektir. Bunu izleyen btn gzlem
ciler ayn niteliklerin lmlerini yapacaktr ve kendilerini gz
lemleyen olsun ya da olmasn, zebra srs bu niteliklere sahipolacaktr. Felsefede bu inanca gerekilik denir.
Gerekilik ekici bir bak as olarak grnse de, ada fi
zik hakknda bildiklerimiz bu gr savunmamz olduka g
letiriyor. rnein, doann kesin bir tanmlamasn veren kuan
tum fiziinin ilkelerine gre, bir paracn nicelikleri bir gzlem
ci tarafndan llnceye kadar ne belirli bir konumu vardr nede belirli bir hz. Bu nedenle yaplan lmlerin kesin bir sonu
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
41/154
41
vereceini sylemek doru deildir, nk llm olan nice
lik, sadece lm anndaki deeri gsterir. Aslnda baz durum
larda nesnelerin kendi balarna bir varlklar dahi yoktur, yalnz
ca bir topluluun paras olarak vardrlar. Ve eer holografik il
ke dediimiz kuram doruysa, biz ve bizim drt boyutlu dnya
mz ok daha byk, be boyutlu uzay-zamann snrnda bir gl
ge olabilir. Bu durumda bizim evrendeki konumumuz, Japon bal-
nnkiyle benzerdir.
Kat gerekilere gre, gereklii temsil eden bilimsel kuram
larn kant onlarn baarlarnda gizlidir. Ancak farkl kuramlar,
ayn fenomeni bambaka kavramsal ereveler kullanarak baa
ryla tanmlayabilir. Aslnda, baarl olduu kantlanm pek ok
kuram yerini gerekliin tmyle yeni kavramlarn temel alan
ayn lde baarl baka kuramlara brakmtr.
Yaygn olarak, gerekilii kabul etmeyenlere gerekilik kar
t denilmitir. Gerekilik kartlar deneysel bilgi ile kuramsal
bilgi arasnda ayrm olduunu varsayarlar. Tipik olarak gzlem ve
deneyimin anlaml olduunu, ancak kuramlarn yararl aralar
dan baka bir ey olmadn ve gzlemlenen fenomene dair da
ha derin bir hakikati temsil etmediini savunurlar. Hatta baz ger
ekilik kartlar bilimin gzlemlenebilir eylerle snrlanmasn
istemitir. Bu nedenle 19. yzylda pek ok kii, grmemizin asla
mmkn olmadn gereke gstererek atomlarn varln red
detmitir. Hatta George Berkeley (1685-1753) zihinden ve onun
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
42/154
42
fikirlerinden baka bir eyin var olmadn iddia edecek kadar
ileri gitmitir. ngiliz yazar ve szlkbilimci Dr. Samuel Johnsona
(1709-1784) bir arkada Berkeleyin savnn rtlemeyeceini
sylediinde, Johnsonun gidip byk bir kayaya tekme att vete byle rtebilirim dedii anlatlr. Elbette Dr. Johnsonun
deneyimledii ac da kendi zihnindeki bir dncedir ki bylece
Berkeleyin savn gerekten rtmemitir. Ancak onun bu eyle
mi, nesnel gereklie inanmak iin hibir mantkl temele sahip
olmasak da, bu doruymu gibi davranmaktan baka seeneimi
zin de olmadm yazan filozof David Humeun (1711-1776) bakasn yanstr.
Modele dayal gerekilik, dncenin gereki ve kart ger
eki okullar arasndaki btn bu tartmalar devre d brakr.
Modele dayal gerekilie gre, modelin gerek olup olmad
n sorgulamak anlamszdr, sadece gzlemle uyuup uyumad
nem tar. Gzlemle uyuan iki modelimiz varsa, Japon bal
nn grd grnt ve bizim grdmz grnt gibi, birinin
dierinden daha gerek olduu sylenemez. ncelenmekte olan
duruma daha uygun olan hangisi ise o kullanlr. rnein, akvar
yumun iindeki biri iin Japon balnn grd resim kullan
l olabilirdi, ama akvaryumun dndakiler iin yeryzndeki bir
akvaryumun erevesiyle uzaktaki bir galakside olanlar tanm
lamak ok skntl olurdu, zellikle de Dnya Gnein ve ken-
"kinizin ortak bir noktas var. Dr. Davis hi kimsenin grmedii
bir parack kefetti. Prof. Higbe de hi kimsenin grmedii
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
43/154
43
di ekseninin etrafnda dnerken akvaryum da onunla devinece
i iin.
Bilim iin modeller yaptmz gibi, gndelik hayatlarmzda da
modeller yaparz. Modele dayal gerekilik sadece bilimsel modellere deil, hepimizin gndelik hayat anlayabilmek ve yorum
layabilmek iin yaratt zihinsel bilin ve bilinalt modellere de
uygulanr. Gzlemciyi -bizi- duyusal srelerimiz ile dnme ve
idrak biimlerimiz tarafndan yaratlan dnya algmzdan ayr tut
mann hibir yolu yoktur. Algmz -ve dolaysyla kuramlarmzn
dayana olan gzlemlerimiz- dorudan deildir. Daha ziyade, birtr mercek tarafndan; insan beyninin yorumlayc yaps tarafn
dan ekillendirilir.
Modele dayal gereklik, bizim nesneyi alglay biimimiz
le uyumludur. Grme srecinde beynimiz optik sinirlerden bir
dizi sinyal alr. Bu sinyaller televizyonda grdklerimize benzer
grntlerden olumazlar. Optik sinirin retinaya baland yer
de kr bir nokta vardr ve grmenin gerekletii yer, retinann
merkezinde 1 derecelik bir gr asna ve kolunuzu uzatp bak
tnzda baparmanzn eni kadar bir genilie sahip, darack
bir alandr. Yani beyne gnderilen ham veriler, ortasnda bir delik
bulunan bulank bir resme benzer. Neyse ki beynimiz her iki gz
den gelen girdileri birletirir, evrenin grsel zelliklerini de ek
leyerek oluturduu varsaymla boluklar doldurur. Dahas reti
nadan gelen iki boyutlu veriler dizisini okur ve bundan boyut
lu bir uzay izlenimi yaratr. Bir baka deyile beyin zihinsel bir re
sim veya model yaratr.
Beyin model yaratmakta o kadar iyidir ki, insanlar grntleri ba aa gsteren bir gzlkle baksalar bile, bir sre sonra be
yinleri modeli deitirir ve nesneleri yine doru ekilde grmele
rini salar. Daha sonra gzlk karldnda dnya bir sre ba
aa grnr ve sonra yine dzelir. Birisi bir sandalye gryo
rum dediinde bu sadece, o kiinin sandalyenin yayd san
dalyenin zihinsel bir grntsn veya modelini oluturmak iinkulland anlamna gelir. Eer model ba aa ise, biraz ansla,
beyin oturmadan nce grnty dzeltecektir.
Modele dayal gerekiliin zd veya en azndan savu
turduu bir baka sorun, varoluun anlamdr. Odadaki masann
ben dar ktmda ve onu gremediimde hl orada olup ol
madn nasl bilirim? Elektronlar ve kuarklar (proton ve ntronu oluturduu sylenen paracklar) gibi gremediimiz eyle
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
44/154
44
Katot nlar Elektronlar gremeyiz, ama yarattklar etkiyi grebiliriz.
mizde masann kaybolduu ve odaya geri dndmzde ayn
konumda yeniden belirdii bir model oluturulabilir; ancak bu
tuhaf bir model olacaktr. Biz odada yokken bir ey olsa, rne
in tavan kse ne olur? Odadan ktmda masann kayboldu
unu syleyen modeli esas alrsam odaya geri dndmde ta
vann yknts altnda tekrar beliren krk masay nasl aklaya
bilirim? Masann biz odadan ktmzda da yerinde kald mo
del daha yalndr ve gzlemlerimizle uyuur. stenebilecek olan
da budur.
Gremediimiz atomalt paracklar konusunda elektronlar;
bir buhar odasnda oluan izler ve televizyon tpndeki k spot
lar gibi pek ok fenomeni aklayan kullanl bir model olu
turur. Elektronun ngiliz fiziki J. J. Thomson tarafndan Camb-
ridge niversitesi Cavendish Laboratuvarnda kefedildii sylenir. Bo cam tplerin iinden elektrik akmlar geirerek katot
nlar olarak bilinen bir fenomen zerinde deneyler yapyordu.
Deneyleri onu cesur bir sonuca gtrd; gizemli nlar, atomun
maddi bileenleri olan ok kk zerreciklerden oluuyordu ve
bu nedenle maddenin temel blnemez parac olarak dn
lebilirdi. Thomson ne bir elektron grd, ne de savunduklarndeneyleriyle dorudan veya kesin bir ekilde gsterebildi. Ancak
onun modeli temel bilimlerden mhendislie kadar pek ok u
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
45/154
45
gulamada kritik neme sahip olduunu kantlad ve siz elektron
lar gremiyor olsanz da gnmzde btn fizikiler onlarn var
lna inanyorlar.
Yine grmemiz mmkn olmayan kuarklar, atomun ekirdeindeki proton ve ntronlarn zelliklerini aklamak iin kul
lanlan bir modeldir. Proton ve ntronlarn kuarklardan olutu
u sylense de bir kuark gzlemlememiz asla mmkn deildir,
nk kuarklar arasndaki balayc kuvvet ayrlkla birlikte b
yr, bu nedenle doada bamsz, yaltlm kuark bulunamaz.
Tersine kuarklar her zaman l gruplar halinde* (protonlar ve
ntronlar) veya kuark ve kart kuark iftleri halinde (pi mezon
lar) bulunur, lastik bantlarla birbirlerine balym gibi hareket
ederler.
Bir kuark asla yaltamayacak olmamza ramen onlarn ger
ekten var olduklarn sylemek, kuark modeli ilk kez ortaya
atldktan sonraki yllarda da tartmal bir konu olarak kalm
tr. Belirli paracklarn, ok az saydaki ekirdekalt parackla
rn alt paracklarnn farkl ekillerde birlemelerinden meyda
na geldikleri dncesi, bunlarn zelliklerini basit ve etkileyi
ci biimde aklayan dzenleyici bir ilke bulmamz salamtr.
Ancak, fizikiler paracklarn dalmlarna ait verilerin istatistik grntlerine dayanarak onlarn var olduklarn kabul etme
ye alkn olsalar da, pek ok fizikiye, ilkesel olarak gzlemle-
nemez olan bir paraca gereklik atfetmek olduka fazla gele
bilirdi. Yine de, yllar geip kuark modelinin doru ngrleri o
aldka, kar klar yava yava ortadan kalkt. On yedi kollu,
gzleri kzltesi nlar saan ve kulaklarndan krema pskrtmeyi det edinen kimi uzayllarn da bizimle ayn gzlemleri ya
pp, bunlar kuarklar olmadan tanmlamas kesinlikle mmkn
dr. Yine de, modele dayal gerekilikte kuarklar, ekirdekal-
t paracklarn davranlaryla ilgili gzlemlerimizle uyuan bir
modelde vardrlar.
Modele dayal gerekilik, eer dnya belirli bir zaman nceyaratlmsa, o zamandan nce ne olmutu gibi sorular tart
mamz salayan bir ereve salar. lk Hristiyan filozoflarndan
Aziz Augustinus (354-430) bu sorunun yantnn Tanr bu tr so
rular soran insanlar iin cehennemi hazrlyordu olmadn, za
mann Tanrnn yaratt dnyann bir zellii olduunu ve ok
da uzun olmayan bir sre nce gerekletiine inand yaratlncesinde zamann var olmadn sylyor. Bu, Dnyann ok
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
46/154
46
Kuarklar Gzlemlenemeseler de, kuarklar temel fizik kuramlarmzn hayati
unsurlar arasnda yer alr.
daha yal olduunu gsteren fosillerin ve dier kantlarn bu
lunmasna ramen (acaba bizi kandrmak iin mi konulmular?)
Tekvinde verilen srenin gerekten doru olduunu ileri sren
lerin rabet ettii bir model. Bir de, evrenin 13,7 milyar yl nce,
byk patlamayla balad dier modelimiz var. Tarihi ve jeolo
jik kantlar da dahil olmak zere gnmzdeki gzlemlerimizin
ouyla uyuan bu model, gemie dair en iyi aklamamz. Bu
ikinci model fosilleri ve radyoaktif kaytlar, bizden milyonlarca
k yl uzaklktaki galaksilerin n aldmz gereini akla
yabilmekte; yani bu model -byk patlama kuram- ilkinden ok
daha kullanl. Yine de, birinin dierinden daha doru olduunu
sylemek mmkn deil.
Bazlar, zamann balangcn byk patlamadan da geriye gtren bir baka modeli destekliyor. Bu modelin imdiki gzlemle
ri daha iyi aklayp aklamad henz net deil; nk evrenin
geliimine ilikin yasalar byk patlama ile ilemez hale gelmi
olabilir gibi grnyor. Eer yleyse, byk patlamann ncesin
deki zaman kapsayan bir model yaratmann anlam olmaz; n
k o zaman var olanlar imdiki zaman iin gzlemlenebilir hibirsonu sunmayacaktr. Dolaysyla evrenin byk patlamayla ya
t l ld d i b l k l d h i i l
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
47/154
47
Bir model u zelliklere sahipse iyi bir modeldir:
1. Zarifse
2. erdii uyarlanabilir veya keyfi unsurlarn says azsa3. Var olan btn gzlemlerle uyuup onlar aklayabiliyorsa
4. Doruluklar kantlanmadklar takdirde modeli rtecek
veya yanllayacak gelecekteki gzlemler iin ayrntl
ngrlerde bulunuyorsa
rnein, Aristotelesin kuramnda Dnyay toprak, hava, ate
ve su olmak zere drt elementin oluturmas ve nesnelerin ken
di amalarn yerine getirmek iin hareket etmesi ok zarifti ve
uyarlanabilir unsurlar da iermiyordu. Ancak bu kuram pek ok
durumda kesin ngrlerde bulunamad, bulunduunda ise n
grleri gzlemlerle uyumad. Bu ngrlerden biri de daha ar
nesnelerin daha hzl deceiydi, nk onlarn amac dmekti.
Galileiye kadar hi kimse bu ngry snamann nemli oldu
unu dnmemi gibi grnyor. Bunu, Pisa Kulesinden arlk
lar atarak snad anlatlr. Belki de bu uydurma bir hikyedir an
cak onun farkl arlklar eimli bir zeminden aa yuvarladn
ve Aristotelesin ngrsnn tersine hepsinin ayn oranda hz
landklarn gzlemlediim biliyoruz.
Yukardaki kstaslarn znel olduu ak. rnein zarafet ko
laylkla llebilecek bir ey deildir, ancak bilim insanlar ara
snda olduka deer grr, nk doa yasalarnn belirli durum
lar ksaltarak tek bir basit formle indirgemesi beklenir. Zarafet
bir kuram biimine iaret eder. Ancak, uyarlanabilir unsurlarnyokluuyla yakndan ilgilidir nk yalan yanl unsurlarla dolu
bir kuram pek zarif deildir. Einsteinn ortaya koyduunu baka
szcklerle ifade edecek olursak; bir kuram mmkn olduunca
basitletirilmeli ama basite indirgenmemelidir. Ptolemaios, mo
delinin gkcisimlerinin devinimlerini daha doru bir ekilde ta
nmlayabilmesi iin onlarn dairesel yrngelerine demberlereklemitir. Demberlere demberler ve hatta onlara da baka
demberler eklenmi olsayd model daha doru olabilirdi. Mo
dele karmaklk eklemek onu daha doru klabilse dahi, bilim in
sanlar bir dizi gzleme uymas iin arptlan bir modeli tatmin
edici bulmazlar; onu kullanl bir ilkeyi temsil eden bir kuram
dan ziyade, veriler katalou olarak kabul ederler.5. blmde pek ok insann, doann temel paracklarnn et
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
48/154
48
greceiz. Bu model, Ptolemaiosun demberler modelinden
ok daha baarldr. Baz yeni paracklarn varln, gzlem
lenmelerinden nce ngrm ve yirmi otuz yl boyunca ok sa
yda deneyin sonularn byk bir dorulukla aklamtr. Ancak standart model dzinelerce ayarlanabilir parametre ierir
ve bu parametrelere ait deerler kuramn kendisi tarafndan be
lirlenmezler; kuramn gzlemlerle uyumas iin ayarlanmalar
gereklidir.
Bir baka nokta ise, yeni ve arpc bir ngrnn doruluu
nun kantlanmasnn bilim insanlarn her zaman etkilemesidir.
te yandan, bir modelin eksiklii ortaya ktnda, genel tepki
deneyin yanl olduunu sylemektir. Bu da durumu aklamaz
sa, insanlar yine de modeli terk etmeyip deiiklikler yaparak
onu korumaya alrlar. Fizikiler beendikleri kuramlar kur
tarmak konusunda epeyce srarl olsalar da, bir kuram slah et
me eilimi, deiiklikler yapay veya kullansz hale gelinceye,
yani kuram zarafetini kaybedinceye kadar srer.
Yeni gzlemlere uyum salamas gereken deiiklikler fazla
syla dzensiz bir hal almsa, yeni bir modele ihtiya duyulu
yor demektir. Yeni gzlemlerin arl nedeniyle ken eski mo
dele bir rnek, duraan evren grdr. 1920lerde ou fizik
i evrenin duraan olduuna veya boyutlarnn deimez olduu
na inanyordu. Daha sonra 1929da Edwin Hubble evrenin geni
lediini ortaya koyan gzlemlerini yaymlad. Ancak Hubble ev
renin genilediini dorudan gzlemlememiti, galaksilerden ya
ylan gzlemlemiti. Bu k, galaksinin niteliine bal ola
rak karakteristik bir imzaya veya tayfa sahiptir. In tayf, bizim konumumuzla greli olarak, galaksi hareket ettiinde l
lebilir oranda deiir. Bylece, uzak galaksilerin k tayflarn
zmleyen Hubble, galaksilerin hzn belirlemeyi baard. Biz
den uzaklaan galaksiler olduu kadar, bize yaklaan galaksile
rin de olduunu bulabilmeyi umuyordu. Ancak neredeyse tm
galaksilerin bizden uzaklatklarn ve uzaklklar arttka hzlarnn da arttn buldu. Hubble evrenin genilemekte olduu so
nucuna vard; ama eski modellerine bal kalmak isteyen fizik
iler onun bu gzlemini duraan evren balamnda aklamaya
kalktlar. rnein California Teknoloji Enstitsnden fiziki
Fritz Zwicky, ok byk mesafeler kat eden n henz bilin
meyen bir neden yznden yavaa enerjisini kaybedebileceini savundu. Zwickye gre enerjisindeki bu azalma n tayfn
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
49/154
49
Krnm Newton'n k modeli, n bir ortamdan dierine geerken neden krldn aklar,
ama Newton halkalar adn verdiimiz bir dier fenomeni aklayamaz.
nu gsteriyordu. Hubbledan onlarca yl sonra pek ok fiziki ka-
rarl-durum kuramn savunmay srdrd. Ancak en doal mo
del Hubblen genileyen evren modeliydi ve sonunda kabul edi
len de bu model oldu.
Evreni yneten yasalar bulmak iin yaptmz aratrma
larda birka kuram veya model formle ettik; rnein drt ele
ment modeli, Ptolemaios sistemi, phlogiston kuram,* bykpatlama kuram vb. Her bir kuram veya model ile evrenin temel
bileenleri ve gereklik hakkndaki kavramlarmz deiti. rne
in, k kuramn ele alalm. Newton n kk paracklar
dan veya cisimciklerden olutuunu dnyordu. Bu n ne
den dz izgiler halinde yol aldn aklyordu; Newton ayr
ca n bir ortamdan dierine, rnein havadan cama veya havadan suya geerken neden bkldn ya da krldn da bu
ekilde aklyordu.
Yine de cisimcik kuram Newtonin kendisinin gzlemledi
i, Newton halkalar denilen fenomeni aklamak iin yeterli ol
mad. Dz ve yanstma zellii olan bir levhann zerine bir mer
cek yerletirin ve tek renkli bir kla, rnein sodyum lambasy-
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
50/154
50
Giriim nsanlar gibi dalgalar da karlatnda birbirlerini bytme veya
kltme eiliminde olurlar.
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
51/154
51
la aydnlatn. Yukardan bakldnda merkezleri mercein levha
ya dedii nokta olan ak ve koyu renkli halkalar grlr. Bunu
n paracklardan olutuunu syleyen kuramla anlatmak zor
olurdu, ama dalga kuram ile aklanabilir.In dalga kuramna gre, ak ve koyu renkli halkalara ne
den olan giriim dediimiz bir fenomendir. Bir dalga, rnein bir
su dalgas bir dizi tepe ve ukurdan oluur. Dalgalar arptn
da bu tepeler ve ukurluklar denk gelirlerse birbirlerini destek
leyerek daha byk bir dalgann olumasn salar. Bu yapc gi
riimdir. Bu durumda dalgalarn e fazl olduu sylenir. Bunun kart durumda ise, dalgalar karlatnda bir dalgann te
pesi, dier dalgann ukuruna denk gelir. Bu durumda dalgalar
birbirlerini snmlerler ve onlara zt fazl dalgalar denir. Bu da
ykc giriimdir.
Newton halkalarnn parlak olanlar merkezden, mercekten yan
syan dalga ile levhadan yansyan dalgann tam sayl (1, 2, 3, ...)
dalga boylaryla ayrlarak yapc giriim oluturduklar uzaklkta
oluur. (Dalga boyu, bir dalgaya ait tepe veya ukurlardan birinin
kendisinden sonrakine uzakldr.) te yandan koyu renk halkala-
Su birikintisinde giriim Gnlk hayatmzda gletten okyanusa kadar her
bi iki ti i d i i i k bili i
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
52/154
52
rn merkezden uzakln belirleyen iki dalga arasndaki ayrm, ya
r tam saydaki (1/2, 11/2, 21/2,...) dalga boyu kadar olduu iin y
kc giriim oluturur - mercekten yansyan dalga levhadan yans
yan dalgay snmler.19. yzylda bu, n dalga kuramnn dorulanmas ve para
ck kuramnn yanl olduunun gsterilmesi olarak kabul edildi.
Ancak 20. yzyln balarnda Einstein, fotoelektrik etkinin (g
nmzde televizyonlarda ve dijital kameralarda kullanlmakta)
bir k paracnn veya kuantumun bir atoma arpmas ve bir
elektronu ortadan kaldrmasyla aklanabileceini gsterdi. Yani k hem parack, hem de dalga olarak iliyordu.
nsanlar, okyanuslar veya aklta atlan gletleri izledikle
ri iin dalga fikri akllarna gelmi olmal. Aslnda bir glete iki
akl ta attnzda, yukardaki fotorafta olduu gibi, giriimin
nasl ilediini grrsnz. Dier svlarn da ayn ekilde davran
d gzlenir; belki fazlaya karlan arabn dnda. Parack fikri talar, akllar ve kum sayesinde tandkt. Ancak bu dalga/par
ack ikilii -bir nesnenin hem parack hem de dalga olarak ta
nmlanabilecei fikri- bir kle kumtan imek fikri kadar gn
lk yaantmza yabancyd.
Bunun gibi ikilikler -ayn fenomeni doru olarak tanmlayan
iki ok farkl kuramn geerli olduu durumlar- modele dayal
gereklikle uyumludur. Her bir kuram belirli zellikleri tanmlar
ve aklar ve birinin dierine gre daha iyi veya daha doru oldu
u sylenemez. Evreni yneten yasalarla ilgili olarak syleyebi
leceimiz udur: Evrenin her durumunu tanmlayabilecek tek bir
matematiksel model veya kuram yok gibi grnyor. Tersine, ilk
blmde belirttiimiz gibi, M-kuram adn verdiimiz bir kuram
lar a var gibi duruyor. M-kuram iinde yer alan her kuram, bel
li alanlardaki fenomenleri gayet iyi aklyor. Bu alanlarn rt
t noktalarda, adaki farkl kuramlar birbiriyle uyuuyor, do
laysyla bunlarn tmnn ayn kuramn paralar olduu syle
nebilir. Ancak an iindeki hibir kuram evrenin her halini -do-ann btn glerini, bu glerin etkisini hisseden paracklar
ve iinde btn bunlarn srp gittii uzay ve zamann erevesi
ni- tanmlayamaz. Bu durum tek ve birleik bir kuramn hayalini
kuran geleneksel fizikileri pek tatmin etmese de, modele dayal
gerekilik erevesi iinde kabul edilebilir.
kilii ve M-kuramn beinci blmde daha ayrntl tartacaz, ancak bundan nce doaya ada bak amzn dayana
olan temel bir ilkeyi ele alacaz: Kuantum kuram ve zellikle al
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
53/154
53
ternatif gemiler adl kuantum kuram yaklam. Bu gre g
re evrenin yalnzca tek bir varoluu veya gemii yoktur; tersine
kuantum sper konum dediimiz durumda evrenin olas btn
varyantlar ayn anda mevcuttur. Bu, odadan ktmzda masada kaybolur kuram kadar olaand gelebilir, ancak kuram gir
dii btn deneysel testleri gemitir.
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
54/154
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
55/154
4
Alternatif gemiler
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
56/154
1999da Avusturyada bir grup fiziki futbol topu biimindeki bir
dizi molekl bir engele doru frlattlar. Her biri altm karbon
atomundan oluan bu molekllere mimar Buckminster Fullerin
yapt binalarn ekline atfen buckytoplar (buckyballs) denir.
Fullerin jeodezik kubbeleri belki de futbol topuna benzeyen en b
yk nesneler. Buckytoplar ise en kkleri. Fizikilerin hedef ald
engelin zerinde, buckytoplarnn geebilecei iki yark bulunu
yordu. Fizikiler yarklardan geen moleklleri grmek ve saymak
iin bu engelin arkasna eit byklkte bir perde koydular.
Buckytoplar Buckytoplar, karbon atomlarndan yaplm mikroskobik futbol toplarna benzerler.
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
57/154
58
Gerek futbol toplar ile benzeri bir deney yapsak, pek nian
c olmasa da toplar her zaman bizim istediimiz hzda atabilecek
yetenekte bir futbolcuya ihtiyacmz olur. Bu oyuncuyu zerinde
iki yark bulunan bir duvarn nne yerletiririz. Duvarn arkasna ona paralel uzun bir a koyarz. Oyuncunun ou at duva
ra arpp geri dner, ama bazlar yarklardan birinden geip a
lara taklr. Yarklar toplardan yalnzca biraz daha bykse duva
rn arka tarafnda yaklak olarak paralel bir yol izleyen toplarn
oluturduu iki kme oluur. Yarklar daha da byrse, aada
ki resimde olduu gibi, her bir top kmesinin izledii yol da yel
paze gibi alr.
Yarklardan birini kapatrsak, oradan hi top gemez, ama bu
dier yarktan geen toplarn durumunu hi etkilemeyecektir.
Bu yarn yeniden almas, duvarn arkasnda hem eski yark
tan, hem de yeni alan yarktan geen toplar olacandan, duva
rn arkasndaki verili herhangi bir noktaya den toplarn says
n yalnzca artracaktr. Baka bir deyile, her iki yark akken
gzlemlediimiz, duvardaki yarklar birbirinden ayr olarak al
dnda gzlemlediklerimizin toplamdr. Bu, gnlk hayatmz
dan alkn olduumuz bir gerekliktir. Ancak moleklleri frla
tan AvusturyalI aratrmaclarn bulduklar ey farkl oldu.
ift yark futbolu Duvardaki yarklardan toplar geiren bir futbolcu anlalr
bir rnt oluturacaktr.
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
58/154
59
Avusturya deneyinde ikinci yarn almas, gerekten de ek
rann baz noktalarna arpan molekllerin saysn artrd, ama
aadaki resimde grebileceiniz gibi, baz noktalardaki mole
kl saysn azaltt. Aslnda, arkadaki ekranda yle noktalar vard ki, yarklarn ikisi de akken buckytoplarnn hibiri bu nokta
larda gzlemlenmiyor, buna karn yarklardan yalnzca biri ak
ken gzlemleniyordu. Bu ok tuhaf bir durumdu. kinci yar a
mak nasl belirli noktalara daha az molekln arpmasna neden
olabiliyordu?
Ayrntlar inceleyerek yant iin bir ipucu bulabiliriz. Deneyde, molekller hangi yarktan gnderilirse gnderilsin, varmas
n beklediiniz yerin yars kadar uzaklkta bir noktaya ulayor.
Bu merkezi noktann biraz uzana ok az molekl geliyor, ama
biraz daha uzanda molekllerin yeniden younlat grl
yor. Bu rnt, her yark birbirinden ayr olarak aldnda olu
an rntlerin toplam deil; 3. blmden hatrlayacanz giriim dalgalarna zg bir rnt. Molekllerin gelmedii alanlar,
iki yarktan kan zt fazl dalgalarn ykc giriim oluturduu
blgelere; molekllerin youn olarak arpt alanlar ise dalgala
rn e fazl olarak geldii ve yapc giriim oluturduu blgelere
karlk geliyor.
Buckytoplaryla futbol Molekler futbol toplan ekrandaki yarklardan geirildiinde ortaya
kan rnt alk olmadmz kuantum yasalarn yanstr.
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
59/154
60
Bilimsel dncenin ilk iki bin yllk srecinde kuramsal ak
lamann temeli basit deneylere ve sezgiye dayanr. Teknolojimi
zi gelitirdike ve gzlemleyebildiimiz fenomenlerin alanlar ge
niledike doann bizim gndelik deneyimimizden, dolaysylasezgilerimizden olduka farkl ilediini daha iyi anlamaya bala
dk; buckytoplar deneyi de bunu kantlamtr. Bu deney, klasik
bilimin dnda kalan, ancak kuantum fizii ile aklanabilen fe
nomenlerin tipik rneklerinden biridir. Aslnda, yukarda anlatt
mz ift yarkl deneyin kuantum mekaniinin btn gizemleri
ni ierdiini syler Richard Feynman.Kuantum fiziinin ilkeleri 20. yzyln balarnda, doann
atom ve atomalt dzeylerini Newtoncu kuramn aklamakta ye
tersiz kald anlaldktan sonra gelitirildi. Fiziin temel kuram
lar doann glerini ve nesnelerin bu glere nasl tepki verdik
lerini tanmlar. Newtonnki gibi klasik kuramlar gndelik deneyi
mimizi yanstan bir ereve zerine ina edilmilerdir ve bu erevede madde bireysel varla sahiptir, kesin konumu belirlene
bilir, belirli yollar izler vs. Kuantum fizii, doann atom ve ato-
malt dzeylerde nasl ilediini anlamamza yarayan bir ereve
sunar, ancak daha sonra ayrntl olarak greceimiz gibi kavram
sal erevesi tmyle farkldr ve bu ereveye gre bir nesnenin
konumu, yolu, hatta gemii ve gelecei kesin olarak belirli deil
dir. ekim gc veya elektromanyetik kuvvet gibi kuantum ku
ramlar bu ereve iinde oluturulmulardr.
Gndelik hayatmza son derece yabanc bir erevede geli
tirilen kuramlar, klasik fizik tarafndan olabildiince kesinlik
le modellenen basit deneylerin sonularn da aklayabilir mi?
Aklayabilir nk biz ve evremizdeki her ey, akl almaz sa
yda atomdan; gzlemleyebildiimiz evrendeki yldzlarn saysn
dan bile daha fazla atomdan oluan birleik yaplarz. Bileimle
ri kuantum fiziinin ilkelerine uysa da, futbol topunu, algam,
jumbo jeti -ve bizi- oluturan byk atom topluluklarnn yark
lardan geerken krnmdan kanabilecei aktr. Yani gndelik
nesnelerin bileenleri kuantum fiziinin ilkelerine uymakla be
raber, Newton yasalar gndelik hayatmzdaki birleik yaplarn
nasl davrandn ok doru bir ekilde tanmlayan etkileyici bir
kuram oluturur.
Bu tuhaf gelebilir, ancak bilimde byk topluluklarn kendi
bireysel bileenlerinden olduka farkl bir ekilde davrandngsteren pek ok rnek vardr. Tek bir nronun gsterdii tepki
ler, insan beyninin gsterecei tepkileri neredeyse hi haber ver-
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
60/154
61
mez veya bir su molekln bilmek size bir gln nasl davrana
can hakknda ok bir ey sylemez. Kuantum etki alanndan
Newton yasalarnn nasl ktn bulmak iin fizikiler hl a
lmakta. Kesin olarak bildiimiz ey, btn nesnelerin bileenlerinin kuantum fizii yasalarna uyduu ve Newton yasalarnn,
kuantum bileenlerinden oluan ok daha makroskobik nesnele
ri tanmlamak iin iyi bir kestirim sunduudur.
Bu nedenle Newtoncu kuramn ngrleri, etrafmzdaki dn
yay deneyimlerken gelitirdiimiz gereklik grmze uygun
dur. Ancak kendi balarna atomlar ve molekller, bizim gnde
lik deneyimlerimize tamamen aykr bir davran sergilerler. Ku
antum fizii bize evrenin bir resmini sunan yeni model bir ger
ekliktir. Bu resimde, gereklii sezgisel olarak alglaymzn te
meli olan pek ok kavram artk bir anlam tamyor.
ift yark deneyi ilk kez 1927de, Bell Laboratuvarnda de
neysel fiziki olarak grev yapan ve -buckytoplarndan ok da
ha basit nesneler olan- elektron nlarnn nikelden yaplma bir
kristal ile etkileimi zerinde alan, Clinton Davisson ve Les
ter Germer tarafndan gerekletirildi. Elektron gibi madde par
acklarnn su dalgalar gibi hareket ediyor olduu gerei, ku
antum fiziine ilham veren artc sonulardan biridir. Bu dav
ran makroskobik lekte gzlemlenmediinden, ne byklk-
' d i k l l d d d l k d
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
61/154
62
te ve karmaklkta bir nesnenin dalga benzeri zellikler gstere
bileceini bilim insanlar uzun sre merak ettiler. Bu etki insanla
r veya suaygrlarn kullanarak gsterilebilseydi olduka byk
bir grlt kopard, ama dediimiz gibi, genellikle nesne ne kadar bykse kuantum etkilerinin grnrl ve gc de o l
de kktr. Yani hayvanat bahesindeki herhangi bir hayvann
kafeslerinin parmaklklar arasndan bir dalga gibi gemeleri pek
mmkn deil. Yine de, deneysel fizikiler dalga hareketi feno
menini giderek daha byk paracklarda gzlemliyorlar. Bilim
insanlar buckytoplaryla yaptklar deneyi bir gn yalnzca okdaha byk olmakla kalmayp ayn zamanda canl bir varlk ola
rak deerlendirilen bir virs kullanarak yapmay mit ediyorlar.
Bir sonraki blmde yapacamz tartma iin kuantum fizi
inin sadece baz zelliklerinin anlalmas gerekiyor. En temel
zelliklerinden biri dalga/parack ikiliidir. Madde parackla
rnn bir dalga gibi davranmas herkesi artr. Ancak n birdalga gibi davranmas artk kimseyi artmyor. In dalga ha
reketi bize doal geliyor ve neredeyse iki yzyldr kabul edilmi
bir gerek olarak deerlendiriliyor. Yukardaki deneyde bir k
demetini iki yarktan geirdiinizde iki dalga ortaya kar ve ar
kadaki perdede buluur. Baz noktalarda dalgalarn tepeleri ve
ukurlar akr ve parlak bir nokta oluturur; dierlerinde isebir dalgann tepesi ile dier dalgann ukuru akarak birbirleri
ni snmler ve karanlk noktalar olutururlar. ngiliz fiziki Tho-
mas Young bu deneyi 19. yzyln balarnda yapt ve insanlar
n Newtonn inand gibi paracklardan deil dalgalardan
olutuuna ikna oldular.
Newtonn n bir dalga olmadn sylerken yanld sonucuna varlabilir, ama paracklardan olumu gibi davranabildii-
ni sylerken haklyd. Gnmzde bu paracklara foton diyoruz.
Biz nasl ok byk sayda atomdan oluuyorsak, gndelik haya
tmzda grdmz k da ok ok fazla sayda fotonun bile
mesinden oluuyor - hatta bir vatlk gece lambalar bile her sa
niye milyarlarca foton yayyor. Tek bir fotonu grmek genellikle mmkn deil, ancak laboratuvarda rettiimiz, tekli fotonla-
rn akndan oluan ok zayf bir k demetinde bireysel foton-
lar saptayabiliyoruz, tpk bireysel elektronlar veya buckytopla-
rn saptayabildiimiz gibi. Ve yeterince seyrek bir n kullanarak
Youngn deneyini tekrarlayabiliyoruz; fotonlar engelden birer bi
rer geiriyoruz ve ekrana ulaan her bir foton arasnda birka saniye oluyor. Bunu yapp daha sonra engelin arkasndaki ekrann
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
62/154
65
"Eer bu doruysa, dalga olduunu dndmz her ey
aslnda parack ve parack olduunu dndmz
her ey aslnda dalga."
zerinde kaydedilen arpmalar toplarsak, elde ettiimiz rn-
tnn; Davisson-Germer deneyini elektronlar (veya buckytopla-
rn) ekrana birer birer atarak tekrarlasaydk elde edeceimiz gi
riim rntsyle ayn olacan grrz. Bu durum fizikiler iin
ok artc bir keifti: Paracklar kendileriyle giriim gerekle-
tirebiliyorsa, o zaman n dalga zellii yalnzca bir k demeti
nin veya byk foton topluluklarnn deil, bireysel paracklarn
da zelliidir.
Kuantum fiziinin temel ilkelerinden bir dieri de, Werner He
isenberg tarafndan 1926da formle edilmi olan belirsizlik il
kesidir. Belirsizlik ilkesi bize, bir paracn konumu ve hz gi
bi belirli verileri ayn anda lme yeteneimizin snrl olduunu
syler. Belirsizlik ilkesine gre, paracn konumundaki belir
sizlii momentumundaki (paracn ktlesi arp hz) belirsizli
i ile arptmzda elde edeceimiz sonu asla, deimez bir ni
celik olan Planck sabitinden* daha kk olamaz. Biraz tekerle
me gibi olacak, ama iin zn yle anlatabiliriz: Hz ne kadar
kesin lerseniz, konumu o kadar az kesin lersiniz veya tam
tersi. rnein, konumdaki belirsizlii yarya indirdiinizde, hzn
belirsizliini ikiye katlam olursunuz. Gndelik yaamda kullan-
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
63/154
64
dmz metre, kilogram, saniye gibi l birimlerimizle karla
trdmzda Planck sabitinin ok kk olduunu belirtmekte
de yarar var. Aslnda birimle ifade edecek olursak yaklak ola
rak 6/10.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 gibi bir deere sahiptir. Sonu olarak, ktlesi bir kilogramn te biri ar
lnda olan futbol topu gibi makroskobik bir nesnenin yerini her
yne doru 1 milimetre kesinliinde saptadmzda, hzn saat
te kilometrenin milyar milyar milyarda birinden daha kesin ola
rak lebiliriz; nk birimlerle gsterecek olursak, topun kt
lesi 1/3tr ve konumunun belirsizlii 1/1.000dir. Planck sabitindeki btn o sfrlara karlk gelmesi iin hibiri yeterli deil
dir ve bu yzden grevi hzn belirsizlii stlenir. Ancak bir elekt
ronun ktlesi 0,000000000000000000000000000001dir, bu neden
le elektronlarda durum olduka farkldr. Bir elektronun konu
munu, bir atomun yaklak byklne denk gelen bir kesinlik
te lersek, belirsizlik ilkesine gre bu elektronun hzn saniyede art veya eksi 1.000 kilometreden daha kesin lemeyiz ki, bu
da pek doru bir lm olmaz.
Kuantum fiziine gre ne kadar bilgiye ulatmz veya ne ka
dar gl bir hesaplama yeteneine sahip olduumuz hi fark et
miyor; fiziksel srelerin sonularn kesinlik dahilinde ngr
mek mmkn deildir, nk onlar kesinlik dahilinde belirlen-memitir. Tersine, bir sistemin balang koullarn bilsek bile,
doa o sistemin geleceini temelde belirsiz bir sre yoluyla sap
tar. Bir baka deyile, en basit durumlarda bile doa bir srecin
veya bir deneyin sonularn dikte etmez. Bunun yerine, her bi
ri belirli bir gerekleme olabilirlii tayan pek ok farkl olasl
a izin verir. Bu, Einsteinn yorumuyla, Tanrnn sonucuna kararvermek iin her fiziksel srecin ncesinde zar atmas gibidir. Bu
dnce Einstein rahatsz etmi, kuantum fiziinin kurucularn
dan biri olmasn ramen, sonradan eletirmeye balamtr.
Kuantum fizii, doann yasalarla ynetildii dncesini yk
maya alyor gibi grnebilir, ama durum bu deildir. Tersine
yeni bir determinizm anlayn kabul etmemiz iin bize yol gsterir: Doann yasalar belirli bir sistem iin kesin bir gemi ve
gelecek saptamak yerine, farkl gemi ve gelecek olaslklarsaptar. Bu bazlarnn houna gitmese de, bilim insanlar kendi
nyargl dncelerini deil, deneylerle uyum gsteren kuramla
r kabul etmek zorundadr.
Bilimin bir kuramdan bekledii test edilebilir olmasdr. Kuantum fiziine ait ngrlerin olaslksal doas, bu ngrlerin
7/31/2019 Buyuk Tasarim Stephen Hawking
64/154
65
dorulanmasnn olanakszl anlamna gelseydi, kuantum ku
ramlar geerli olarak nitelenmezdi. Ancak ngrlerin olaslk-
sal doasna ramen kuantum kuramlarn test edebilmekteyiz.
rnein bir deneyi pek ok kez tekrar edebilir, farkl sonularaait frekanslarn ngrlen olaslklara uyduunu dorulayabiliriz.
Buckytoplar deneyini ele alalm. Kuantum fizii bize hibir e
yin asla kesin bir noktada saptanamayacan syler, eer aksi ol
sayd momentumdaki belirsizliin sonsuz olmas gerekirdi. Asln
da kuantum fiziine gre, her paracn evrenin herhangi bir ye
rinde bulunma olasl vardr. Yani ift yarkl dzenekte belirli bir elektronu bulma ans ok yksek olsa da, o elektronu Alp
ha Centauri yldznn en uzak kesinde veya ofisinizin kafeter
yasnda yediiniz oban breinde bulma olasl her zaman var
dr. Sonu olarak, bir kuantum buckytopuna tekme atp umas
na izin verirseniz, onun tam olarak nereye ineceini n