Posts

Kütlemiz Nereden Geliyor? Higgs’den Değil!

21 Gram….

Eğer 70 kilo iseniz 21 gram vücudunuzdaki tüm elektronların kütlesidir. Bu 21 gram tamamen Higgs mekanizmasından gelmektedir. Bunun anlamı; elektronlarınız uzay ve zamanda hareket ederken higgs alanı ile etkileşime girerler ve bu etkileşimden dolayı kütle kazanırlar. Higgs alanı elektronları yavaşlatır ve ışık hızına ulaşmasını engellerler. (Higgs Bozonu Higgs Alanı Nedir?)

kütlenin kaynağıFakat sizin veya etrafınızdaki her şeyin kütlesinin büyük bir bölümü Higgs mekanizmasından gelmemektedir. Higgs mekanizması, Standart Model dediğimiz parçacık fiziğinde, elektron gibi atom altı parçacıkların kütlesini nasıl kazandıklarını ortaya koyan bir mekanizmadır. Kütle daha farklı bir yerden gelmektedir. Kütlenizin büyük bir kısmı Nötron ve Proton gibi parçacıklardan gelmektedir.

Nötron ve Proton atom altı parçacıklar değildir, kuark denilen atom altı parçacıklardan oluşmuşlardır.

kuarklarKuantum Renk Dinamiği (İngilizce: Quantum Cromer Dynamics) teorisine göre kuarklar birbiriyle Gluon denilen başka bir atom altı parçacık aracılığı ile etkileşirler. Cromer antik yunanda renk anlamına gelmektedir. Kuarklar renk denilen bir yüke sahiptirler. Bildiğimiz üç ana renk; kırmızı, mavi, yeşil. Elbette görülebilir ışıkla görülmesi için oldukça küçüktür kuarklar. Bu renkler Güçlü Nükleer Kuvvetin yükleridir. Renklerle isimlendirmemizin sebebi görülebilir ışıktaki ana renklere benzemektedir ve kuarkların birbiri ile etkileşimini anlamamıza yardımcı olur. Bir başka yazımda tetrakuarklardan bahsetmiştim. (Cern’de Tetrakuark’ların Keşfi ve Quark Yıldızları)

Kurallar basit. Kuarklar var olabilmesi için renksiz veya beyaz olmalıdır. Bunu yapabilmek için iki yönteminiz vardır. Üç ana rengi bir araya getirmek ya da bir kuark ile anti-kuarkı bir araya getirmek. Şimdi ise kuarklar bir araya geldiğinde ne olduğunu anlatalım.stella neutroni collissione oroBir çoğunuz belirsiz ilkesini bilmektedir. Belirsizlik ilkesi ile kuantum evreninde boş uzay diye bir şeyin olmadığını anladık. Boş uzayda aslında hiçlikten ödünç enerji alarak bir parçacık ve anti-parçacık ikilisi oluşup kısa sürede bir araya gelerek yok olurlar. Bu yok olma esnasında oluşan enerji ile ödünç aldıkları enerjiyi geri ödemiş olurlar. Kuarklar bu renk sistemi ile bir araya geldiklerinde kendi aralarında gerçekten boş uzay oluşmuş olur. Orada parçacık ve anti-parçacık ikilisinin oluşup yok olması yoktur artık. Burayı aklınızda tutun.

İşin güzel yanına gelirsek kuarklar bu renk kuralından dolayı tek başına bulunamazlar ve biz bir arada olan kuarkları asla ayıramayız. İstersek sonsuz enerjiye sahip olalım. Bunun sebebi ise kuarkları birbirinden uzaklaştırdıkça onları ayırmamız gereken enerji gitgide artacak. Bir noktaya geldiğinde verdiğimiz bu enerji kuark ve anti-kuark ikilisi oluşturmamızı sağlayacak. Bu sefer elimizde ayırmak isteyeceğimiz iki tane kuark grubu bulunacaktır. Bunu anlayabilmek için kuantum belirsizliğine dönelim. Parçacık ve anti-parçacık ikilisinin ödünç enerji alarak ortaya çıktığını söylemiştik. Verdiğimiz enerji ödünç almadan iki parçacık oluşmasını sağlar. Ya da ödünç almış parçacıkların borcunu ödeyerek özgür kalmalarını sağlamış oluruz.

protonun kütlesiFakat kuarkların kütlesi, protonun kütlesinin sadece %1’ni oluşturmaktadır. Kuarklar higgs alanı ile olan etkileşimi de biraz kütle kazandırır ama fazla değildir. Peki geri kalan kütle nereden gelmektedir?

Cevap enerjidir. Einstein’in ünlü formülünü bilirsiniz. Kim bilmez ki! Bu formüle göre çok küçük bir kütlede çok büyük bir enerjiye sahibizdir. Fakat bu formüldeki eşitlikte biraz değişiklik emc2yinyangyaptığınızda durum netleşir. E=mc2
‘yi şu şekilde değiştirirsek eğer; m=E/c2; çok fazla enerjiye sahip olursak kütleye de sahip olacağımız anlamındadır. Enerji/Madde ikilemi. Bir madalyonun iki yüzü. Einstein elindeki sıcak çay ile dolu bardağın, soğuk çay ile dolu bardaktan daha faza kütleye sahip olacağını belirtmişti. Bu doğruydu çünkü sıcak çay daha çok enerjiye sahiptir.

Bu protondaki enerji; kuarklar arasındaki Güçlü Nükleer Kuvvet alanındaki yoğun enerjidir. Renk sistemi oluşurken kuarklar arasında hareket eden kütlesiz gluon parçacığı, gerçek boşluğu oluşturmak için çok fazla enerji taşımaktadır. Bu enerji de protonun asıl kütlesini oluşturmaktadır. Yani kütlenizin %99u enerjidir.

İsterseniz buradan atomun %99’u boştur bilgisini de ekleyerek aslında neyiz tartışması yapabilirsiniz ama pek faydalı görmemekteyim ve tavsiye etmemekteyim. Çünkü insan ister mikro evren olsun ister makro evren, mesafeleri gözlerinde canlandıramadığı için kendi büyüklük ölçüsüne göre değerlendirme çalışmaktadır. Bu da onu garip düşüncelere itmektedir. Yakında kuantum fiziğini, klasik fizik bakış açısıyla bakarak anlamaya çalışanlara yazdığım yazımda anlayacaksınız.

Profesör Andrea Morello ile Etrafınızdaki Kuantum // Kuantum Dolanıklığı

Bu yazımda ben pek bir şey anlatmayacağımı düşünüyordum ama videodan sonra siz izledikten sonra kafanızda oluşabilecek soru işaretlerini tahmin edebildiğim için açıklamaya girişeceğim. Tavsiyem videoyu izledikten sonra yazdıklarımı okuyun.

Alt yazısını oluşturduğum videoda Profesör Andrea Morello klasik fizik bağıntısı ile Kuantum Dolanıklığı’nın arasındaki farkı gösteren Bell Eşitsizliğini ve Kuantum Dolanıklığı’nı anlatıyor.

Altyazıyı açmak için, tam ekran yap gibi düğmelerin olduğu yerde altyazı düğmesi de bulunmaktadır. O düğmeye basarak altyazıyı açabilirsiniz.

Read more

Feynman’ın Dersleri Ücretsiz Olarak Yayınlandı!

Feynman’nın dersleri fizik dünyasında en ünlü derslerdir. Dersleri öğrenciler, öğretmenler, meraklılar, bilim insanları kısacası herkes için yararlıdır ve fantastiktir. California Teknoloji Enstitüsü’nün (kısaca Caltech) Feynman’ın Dersleri sitesinde tüm derslerin içeriğini ücretsiz olarak online yayınlamışlar.

Feynman Diyagramı

Bu Feynman diyagramında, bir elektron ve bir pozitron yokoluşu, bir foton’un üretilmesi ( mavi sine dalgası tarafından gösterilebilir) alıyor bir kuark-antikuark çifti, sonrasında antiquark ışıması bir gluon (yeşil helis ile gösterilebilir).

Bu dersler ilk başta fizikçi Richard Feynman tarafından 1960 yılında Caltech’de sunulmuştu. Şimdi ise bir araya getirildi ve 3 bölüm halinde sunuldu. Şu güne kadar kitap olarak 1,5 milyon adet satılmıştır. Şimdi ise ücretsiz. Tabi sizlerin ingilizce bilmesi şart okuması için.

Richard Feynman hakkında kısaca bilgi vermemiz gerekirse kendisi 20. yüzyılın en önemli ve efsanevi fizikçilerindendir. Kuantum Elektrodinamiği çalışmalarıyla 1965’te Julian Schwinger ve Sin-Itiro Tomonaga ile beraber nobel ödülü almıştır. Richard Feynman’ın en büyük katkısı Kuantum Elektrodinamiği’ni açıklamak için oluşturduğu diyagramlardır. Örnek bir diyagram solda görebilirsiniz.

Eğer okumak değil de izlemek istiyorsanız aşağıdaki Feynman’ın 50 yıl önce sınıfında verdiği dersleri dinleyebilirsiniz.

Ders 1: Kütleçekimi Kanunu

Ders 2: Matematik ve Fiziğin İlişkisi

Ders 3: Büyük Korunma İlkeleri

Ders 4: Fizik Yasalarında Simetri

Ders 5: Geçmiş ve Gelecek Ayrımı

Ders 6: Olasılık ve Belirsizlik Doğanın Kuantum Mekanik Görünümü

Ders 7: Yeni Yasaları Aramak

Richard Feynman

Teori’nin ne kadar güzel olduğu önemli değil, senin ne kadar zeki olduğun da önemli değil. Eğer teorin deney sonuçları ile uyuşmuyorsa yanlıştır.
Richard Feynman

Genel Görelilik Ve Kuantum Mekaniği’nin Çıkmazı, İki Küskün Aşık

Büyük Birleşim Kuramı – Birleşik Alan Teorisi yazımda, konu Süper Birleşik Alan Teorisine ve büyük patlamaya geldiğinde bu konudan bahsedeceğimi söylemiştim. Aynı zamanda daha önce anlattığım ama yetersiz olan diğer yazım Kuantum mekaniği ve İzafiyet Teorisinin Bir Araya Gelememe Problemi ‘ni de güncellemiş oluyorum. Ben de gelişen ve öğrenen bir birey olarak aradan geçen zamanda çok yetersiz ve zayıf bir yazı olduğunu görebiliyorum ki bir süredir bu yazıyı yazmak istiyordum bu yüzden. Umarım bu yazılarımın da yetersiz ve zayıf geldiği geliştiğim günleri görürüm.

Bu iki teorinin neden bir araya gelemediğin, neden bir araya gelmesi gerektiğini bu sefer ayrı ayrı başlıklar altında anlatacağım.

Genel Görelilik Ve Kuantum Mekaniğini Uyumsuzluğunun Nedenleri

-Kütleçekimi Belirleme Biçimi-

Öncelikle kütleçekiminin her iki teoride ne olduğunu ele alalım Otomatik olarak neden uyumsuz olduğunu anlayabilirsiniz.

Genel Görelilik: Genel görelilikte uzay ve zaman birbirinden ayrılmaz öğelerdir ve enerji ile kütle, uzay-zamanın eğilmesine sebep olur. Kütleçekim bu eğilmenin sonucudur. Kütleçekimden ya da uzay-zamanın eğriliğinden dolayı bir obje yönünü değiştiriyor demek, genel göreliliğe göre o obje en düz çizgide ilerlemeyi, daha doğrusu bir mesafeyi en kısa zamanda almasıdır.

Kuantum Mekaniği: Kuantum mekaniğinde henüz hipotez halinde olsa da, yani ispatlanmamış olsa da, eğer ispatlanırsa kütleçekim şu şekilde olmalıdır: Kuantum mekaniğinin bir ürünü olan Standart Modele göre kütleçekim graviton denilen sanal parçacıklarla iletilen bir enerjidir. Herhangi bir bükülmenin sonucu değildir.

Bu ne gibi sıkıntılara sebep olur? Arkadaşlarla Beyin Fırtınası Keyfi-Başlangıç yazımda yer alan sohbetimde belirttiğim üzere, mesela, bir karadelikte dengesizliğe sebep olur. Her iki teori ile birden anlatmaya kalkarsak uzay-zamanın bükülmesi, gravitonların da kaçmasını engelleyerek kütleçekimin bir bakıma oluşmasını engeller.

-Zaman Kavramı-

Genel görelilikte uzay ve zaman birbirinden ayrılmaz kavramlardır demiştik. Oysa kuantum fiziğinde böyle değildir. Hatta kuantum fiziğinde zaman kavramı yoktur; an kavramı vardır. Her olay bir anda oluşur ve bu bakımdan olaylar arası süreklilik bulunmaz. Zaten kuantum tünellemenin ışıktan hızlı bilgi akışı gibi gözükmesinin sebebi budur aslında bana göre.  Hatta bazı durumlarda kuantum mekaniğinde geleceğin geçmişi etkileyebildiği de öngörülmektedir.

-Uzay ve Zamanın Bükülmesi-

Yukarıda da belirttiğimiz gibi genel görelilikte kütle ve enerji, uzay-zamanın bükülmesine sebep olur ve bu durum mutlak zaman kavramını da yıkmıştır. Fakat yukarıda belirttiğimiz kuantum fiziğinde gibi zaman yoktur ve uzay da bükülme de yoktur. Bunun belirsizlik ilkesi ile genel görelilikte neye sebep verdiğini anlatacağım.

-Uzay’ın Yapısı-

Genel görelilikte uzay sadece enerji ve kütle ile bükülebilir, eğilebilir ama düz ve pürüzsüz bir haldedir. Oysa ki kuantum mekaniğinde belirsizlik ilkesinin sebep olduğu kuantum dalgalanmaları nedeniyle planck mesafesinde uzay tamamen parçalanıp tanınmaz hale gelmektedir. Sebebini belirsizlik ilkesinde anlatacağım.

-Belirsizlik İlkesi-

Belirsizlik İlkesi

Belirsizlik ilkesi, 1927 yılında Werner Heisenberg tarafından öne sürüldü. Kuantum fiziğinde Heisenberg’in Belirsizlik İlkesine göre, bir parçacığın momentumu ve konumu aynı anda tam doğrulukla ölçülemez.

Kuantum mekaniğinde belirsizlik ilkesi mevcuttur. Yani bir parçacığın aynı anda hızını ve yerini ölçemezsiniz; size belirli bir oran verir. Hangisini daha kesinlikle ölçerseniz diğerini o kadar kesin olmayan bir değerle ölçmüşsünüz demektir. Ama genel görelilikte böyle bir şey yoktur. Burada artık, uzayın yapısı ve uzay-zamanın bükülmesiyle ilgili bahsettiğim konuları ele alıp toparlama zamanı geldi.

Belirsizlik ilkesi bir parçacığın aynı anda yerini ve hızını bilemeyeceğimiz söyler. Genel göreliliği boş uzayında ise hiç parçacık olmadığı anlamı demek bu kuralın ihlali demektir. Bu yüzden kuantum mekaniğinde boş uzay genelin ortalamasıdır. Hangi genelin? Planck mesafesinde yokluktan parçacık ve anti-parçacıklar oluşup sonra birbirlerini yok ederler. Bu devamlı oluşur. Bu var olma/yok olma savaşında uzay parçalanır, tanınmaz hale gelir. Bu genel görelilik ile kuantum mekaniğini birleştirmeye çalışmanın sonucudur. Genel göreliliğin hiçliği kuantum mekaniğinde imkansızdır ve bu var olma/yok olma savaşının ortalamasıdır. Genel görelilikte 0 gözükürken, kuantum mekaniğinde Planck mesafesine inildiğinde, tam bir savaş alanına dönüşüyor genel göreliliğin hiçliği.

-Determinizm-

Genel görelilikte belirsizlik ilkesi ve olasılık dalgaları olmadığından rahatlıkla determinizmden bahsedilebilir. Evrenin bir anda her parçacığının yerini ve hızını bilirseniz geleceği hesaplayabilirsiniz (bunu hesaplayacak işlem gücünü gözardı ediyoruz tabiki). Fakat kuantum mekaniğinde belirsizlik ilkesi nedeniyle hiç bir şeyin aynı anda yerini ve hızını belirleyemeyeceğimizi söyler. Bu yüzden kuantum mekaniğinde determinizm yoktur; olasılıklar vardır. Daha sonra olasılık determinizmi isminde bir kavram ürettiler fakat ne olduğunu henüz araştırmadım.

-Nesnellik-

Genel görelilikte her şey nesneldir ve bağımsızdır. Her şey çevresinden yalıtılarak incelenebilir. Fakat kuantum mekaniğinde bu nesnellik bağımsızlık yoktur. Kuantum mekaniğinde her şey olasılık dalgalarından oluşur ve enerji dalgaları olarak görülür.. Ve olasılık dalgaları tüm evrene yayılır. Bu yüzden de evren bir başlı başına bir bütündür ve bağımsız, nesnel bir yapı düşünülemez. Evrenin herhangi bir yerinde olan bir şey alakasız gözüken başka bir yeri de etkileyebilmektedir. Genel Göreliliğin ışık hızı sabitliği de burada kırılmış oluyor aslında. Bu durum, genel göreliliğin ve kuantum mekaniğinin olguları ele alışlarının farklılığından kaynaklanıyor.

-Gözlemci ve Gözlemlenen-

Genel görelilikte gözlemcilerin gözlemlediği şeyler arasında farklılık olabilir. Örnek olarak zaman ve boyutsal uzunluklar verilebilir. Fakat kuantum mekaniğinde nesnellik olmaması nedeniyle biri diğerini etkileyebildiği için, gözlemci farkı da ortadan kalkmaktadır.

Genel Görelilik Ve Kuantum Mekaniği Neden Birleştirilmeli?

Bu ikisi neden birleştirilmeli. Aslında cevabı basittir. Şu ana kadar bu ikisi birleştirilemediği için son yüzyıl içerisinde bilim insanları makro boyturlar için genel göreliliği mikro boyutlar için ise kuantum mekaniğini kullanarak bu birleştirme zorunluluğundan kaçtılar. Fizikçiler kuantum mekaniği ile Einstein’in kütleçekiminin bulunmadığı özel göreliliği birleştirerek kauntum alan teorisi yani standart modeli oluşturdular. Ama artık kaçabilecekleri bir yer kalmadı. Bazıları bu iki teoriyi birleştirmek için cesaretini toplamalı; bu cesareti gösterip deneyenler de oldu.

Öncelikle büyük patlama anı ve karadelikler gibi mikro boyutlarda makro kütleler yani kuantum mekaniğinin ilgi alanındaki çok küçük mesafelerde genel göreliliği ilgilendiren çok büyük kütleler olduğu durumlar vardır. İşte bu olguları cevaplandırmak istiyorsak bu ikisini birleştirmeliyiz. Ya da ikisini de yıkan yeni bir teori getirmeliyiz. Benim tahminime göre ikinci seçenek olacak gibi.  Aksi takdirde “Kütleçekimi Belirleme Biçimi“ başlığında belirttiğim karadelikteki kütleçekim bilmecesi ortaya çıkar.

Bundan sonra daha önce de belirttiğim üzere bir yazı dizisinin hazırlıklarına başlayacağım. İmkanım olursa kitap haline de getirmeyi düşünüşüyorum. Bu süre içinde farklı yazılarım da olacaktır. Bir sonraki yazımda görüşmek üzere.

Yapay Zekâ – Skynet

Söz konusu yapay zekâ veya robot olduğunda akla ilk gelen Skynet’tir. Ya da Terminator (yokedici) filmini izleyip sonra da üstüne düşmeyen genel kitle için Terminator gelir akla sadece. Çocukluğumun güzel filmiydi.

Terminator

Terminator

Özellikle 2. filmi Judgment Day (Kıyamet Günü) başyapıtlar arasında diyebiliriz. Kaç defa izlediğimi hatırlamıyorum. Birçok kişinin bildiğinin aksine Terminator filmi dışında bir sürü kitapları var. Konumuza dönelim. Her yazılımcının belki de bir kere aklından geçmiştir. Yapay zekâyı yazabilmek. Ben de şu an yeni yeni web programlamaya girdiğim halde bu düşünceye sahibim. Fakat ben daha gerçekçiyim ve yapay zekânın şu anki teknolojide imkânsız olduğunu biliyorum. Sebebini açıklayacağım.

Read more

Kütleçekim Dalgalarının Keşfinin Sonuçları – 2 – Kuantum Alanları, Higgs Alanı ve Şişme Teorisi

Bir önceki yazımda (Kütleçekim Dalgalarının Keşfi ve Sonuçları) kütleçekim dalgalarının ne olduğu, nasıl ortaya çıktığı, keşfi ve sonuçlarını açıklamıştım. Fakat sonuçları hakkında anlatmayı unuttuğum bir şey olduğunu farkettim ve bu yazıyı yazma kararı aldım. Hazırken higgs alanı ve şişme teorisinin arasındaki bağıntıyı da burada anlatmış olacağım.

Çoklu Evrenlere Gelen Destek ve Şişme Teorisi

Aslında çoklu evrenler teorisine genel destek kütleçekim dalgalarından gelmiyor. Bu destek şişme teorisinin kendisinden geliyor. Daha önceki yazımda belirttiğim üzere kütleçekim dalgaları şişme anından sonra olması düşünülüyordu ve bu ispatlandı. Dolaylı olarak şişme teorisi de ispatlandı. Şişme teorisi evrenin büyük patlama anından 10-32 saniye sonra ışıktan bile çok çok hızlı bir şekilde inanılmaz büyüklüklere genişlemesidir. Bunu biraz daha detaya inerek açıklamak gerekiyor.

Read more