Nüve Forum

Nüve Forum > kütüphane > Bilim ve Teknoloji > Gökbilim > Kütle Çekiminin Tanecik Teorisine Ilişkin Bir Evren Modeli

Gökbilim hakkinda Kütle Çekiminin Tanecik Teorisine Ilişkin Bir Evren Modeli ile ilgili bilgiler


20. yüzyılın başlangıcı, fizikte iki ayrı teoriye tanıklık etti. Bunlardan birincisi, "genel görelilik teorisi"; diğeri ise "kuantum (tanecik) teorisi" dir. Genel görelilik, kütle çekim gücünü açıklayan klasik bir teoridir. Einstein'ın

Cevapla

 

LinkBack Seçenekler Stil
  #1  
Alt 04.02.08, 01:22
nuvekolik
Ziyaretçi
 
İletiler: n/a
Standart Kütle Çekiminin Tanecik Teorisine Ilişkin Bir Evren Modeli

20. yüzyılın başlangıcı, fizikte iki ayrı teoriye tanıklık etti. Bunlardan
birincisi, "genel görelilik teorisi"; diğeri ise "kuantum (tanecik) teorisi"
dir.

Genel görelilik, kütle çekim gücünü açıklayan klasik bir teoridir.
Einstein'ın 1915 yılında ortaya attığı bu teoriye göre; uzay-zaman düz
değil, eğridir. Bu eğriliğe/bükülmeye yol açan, uzay-zamanın içindeki kütle
ve enerjidir. Gezegenler gibi nesneler, uzay-zaman içinde düz bir çizgide
hareket etmeye çalışırlar. Fakat uzay-zaman düz değil de, eğri; bükülmüş
olduğu için, yolları bükülmüş görünür. Örneğin dünya, düz bir çizgide
hareket etmeye çalışmaktadır. Ancak, uzay-zamanda güneşin kütlesinin
yarattığı eğrilik, dünyanın, güneşin çevresinde bir daire içerisinde hareket
etmesine yol açar.1 Kısaca -bu teoriye göre- nesneleri birbirine doğru çeken
olgu, kütle sebebiyle uzay-zamanın eğilmiş olmasıdır. Teorinin özgün
halinde, uzay-zamanın sabit olduğu, büyüyüp küçülmediği ileri sürülmüşse de,
sonraki bilimsel gözlemler, evrenin ve dolaysıyla uzay-zamanın genişlediğini
ortaya koymuştur.

Kuantum teorisinin temel önermesi, "belirsizlik ilkesi"dir. Bu ilke, bir
parçacığın konumu ve momenti gibi belirli nicelik çiftlerinin, aynı anda
istenilen doğrulukta ölçülemeyeceğini belirtir.2 Bu teoriye göre ışık,
(foton ismi verilen) parçacıklar halinde yayılır. Varlığı bilinen tüm güçler
de paketler/parçacıklar şeklinde yayılıp taşınırlar.

Kuantum mekaniği, atomlar ya da moleküller gibi sonlu sayıda serbestlik
derecesine sahip sistemlerde başarıyla uygulandı. Ancak, sonsuz derecede
serbestlik derecesine sahip olan elektromanyetik alana uygulanmasında bazı
zorluklar çıktı. Bu zorluklar, "renormalizasyon" denen yöntemle giderilmeye
çalışılmıştır. Bu yöntem, bazı sonsuz niceliklerin, geride sonlu artıklar
bırakacak şekilde çıkarılmasına ve böylece, deneysel olarak tespit edilen
-giydirilmiş- parçacıkların, teoride öngörülen çıplak parçacıklar yerine
hesaplamaya konu edilmesine dayanır.

Kütle çekiminin kuantum teorisini oluşturma çabaları ise sonuç vermedi.
Çünkü, sonsuz sayıda sezilgen (kuvvetleri taşıyan, gerçek parçacıklar
üzerindeki etkileri sezilebilen, ancak, gerçek parçacıklar gibi, varlıkları
deneysel olarak tespit edilemeyen) parçacığın birbirini etkilediği kabul
ediliyordu ve bu sonsuz sayıda sezilgen parçacığın etkilerinin birbirini
götürmesi mümkün olmadığından, teori renormalize edilemiyordu. Gerçekten de,
kütle çekim gücünü taşıdığı varsayılan, "graviton" denen sezilgen
parçacıkların, birbirleri üzerinde de etkisi olduğu kabul edildiğinden,
hesaplama yapılması mümkün değildi.

Kütle çekim gücü ile kuantum teorisini birleştirme çabaları halen devam
etmektedir. Bu hususta en çok güvenilen teoriler, ayrıntısına girilmeksizin,
sadece ismiyle belirtmek gerekirse; "sicim teorisi", "süper kütle çekim
teorisi" ve bu iki teoriyi birleştiren, "süper sicim teorisi"dir.3 Bu
doğrultudaki çalışmalar devam etmektedir. Burada, kütle çekimi ile tanecik
kuramını birleştirme imkanı veren ve dört temel gücü (kütle çekimi, güçlü
kuvvet, elektromanyetik kuvvet, zayıf kuvvet) birlikte açıklayabilen bir
"evren modeli" ileri sürülecektir:

EVREN MODELİ

1. Evrendeki toplam pozitif enerji miktarı ile toplam negatif enerji miktarı
birbirine eşittir. Negatif enerji miktarı, aynı zamanda kütleye eşittir;
çünkü, kütle çekimi gücü, bizatihi negatif enerjiyi oluşturmaktadır. Madde
enerjiye; enerji de maddeye dönüşebildiğinden, aynı zamanda, pozitif enerji,
negatif enerjiye; negatif enerji de, pozitif enerjiye dönüşebilmektedir. Bu
değişim/dönüşüm süreci aşağıda açıklanmıştır.

2. Pozitif enerji, birim zamanda/periyotta, uzay alanı yaratır. Bu alan,
örümcek ağında olduğu gibi, dairesel bir başlangıçtan, dikey bileşenlerin
uzay alanını; yatay/dairesel bileşenlerin de zaman alanını oluşturdukları,
birbirinin içine geçmiş ilmikler biçiminde oluşur. Öyle ki, pozitif enerji
miktarı büyük ise, dikey bileşen büyük olacak; pozitif enerji miktarı küçük
ise dikey bileşen küçük olacaktır. Böylece, başlangıçta küçük bir daireden
ibret olan uzay-zaman, pozitif enerjinin alan yaratması ile, örümcek ağı
gibi, içten dışa doğru, yine dairesel olarak büyümeye başlayacaktır. Her
birim zaman/periyotta, pozitif enerjinin miktarına göre, daha çok ya da daha
az (frekansı büyük, dalga boyu küçük daha çok parçacık ya da frekansı küçük,
dalga boyu büyük daha az) sayıda parçacık/foton, bu şekilde uzay-zamanı
yaratır.

3. Negatif enerji/kütle çekimi gücü ise pozitif enerjinin yarattığı
uzay-zaman alanını (öncelikle dikey olan uzay bileşenini) yok eder. Kütle
çekimi gücü, gerçekte, doğrudan doğruya parçacıkların üzerine/kütlesine
etkiyen bir güç değildir; uzay-zaman alanını yok ettiği için parçacıkları
birbirine yaklaştıran bir güçtür.

4. Böylece, gerek pozitif enerji taşıyan; gerekse negatif enerji/kütle çekim
gücü taşıyan sezilgen parçacıklar (foton, graviton ve hatta ileride
açıklanacağı üzere gluon) birbirleriyle etkileşmezler; sadece uzay-zaman
alanı ve gerçek parçacıklarla etkileşirler. Ancak bu etkileşim, uzay-zaman
alanı yaratmak ya da yok etmek suretiyle, parçacıkları birbirinden
uzaklaştırır veya yaklaştırır. Sezilgen parçacıkların gerçek parçacıklar
üzerindeki etkisi, yukarıda açıklanan surette ve dolaylıdır.

5. Gerçek parçacıklar olan (şimdilik bilinen en küçük birimler olarak)
kuvarklar (ve elektron gibi leptonları oluşturan fakat henüz varlığı
saptanamamış -bu modelde ileri sürülen- daha küçük parçacıklar) birkaç
tanesi bir uzay-zaman alanını/ilmiğini işgal edecek şekilde bir arada
bulunurlar. Ancak bunlar birleşerek atom altı seviyeden daha büyük
parçacıkları oluşturduklarında, her bir parçacık, bir uzay-zaman alanını;
yukarıda açıklanan bir ilmiği işgal eder. Böyle olsa da, her bir ilmikte,
birden fazla atom altı parçacığın birlikte yer alması kaçınılmazdır.

6. Yukarıda açıklandığı gibi kütle, negatif enerjinin başlıca kaynağıdır.
Kütle büyüdükçe, nesnenin yayınladığı negatif enerji miktarı da büyür. Diğer
yandan, pozitif enerji de, her gerçek parçacıkla; daha doğrusu onun işgal
ettiği alanla sürekli etkileşim halindedir. Bir gerçek parçacığın işgal
ettiği alana etkiyen pozitif enerji, bu alanda, gerçek parçacıkla da
etkileşime girer: Gerçek parçacık, pozitif enerjinin bir miktarını soğurur
geri kalanını yeniden yayınlar. Böylece, bir miktar pozitif enerji, kütleye;
yani, negatif enerjiye dönüşmüş olur. Doğal olarak bu süreç, uzay-zaman
alanı da yarattığından, gerçek parçacığın hareketinin hızlanması ile
sonuçlanır.

7. İşte bir gerçek parçacığın, pozitif enerji taşıyan parçacık ile bu
suretle etkileşmesi sırasında; kuvarklar (ve alt leptonlar) bir yandan
pozitif enerjiyi soğurup, diğer yandan kalanını yeniden yayınlarken ve bu
arada bir uzay-zaman alanını terk edip, (bitişik) diğer uzay-zaman alanına
giderken, yayınladıkları pozitif enerji parçacığının yarattığı uzay-zaman
alanı sebebiyle, birbirlerinden uzaklaşma eğilimine girerler. Ancak, gerçek
parçacıklar aynı zamanda (durgun halde dahi) kütleli olduğundan, sürekli
olarak negatif enerji taşıyan parçacıkları da yayınlamaktadır. Bu negatif
enerji parçacıkları da, uzay-zaman alanını yok etmektedir. Öyle ki, negatif
enerji taşıyan parçacıklar, öncelikle, parçacığın kendi pozitif enerji
alışverişi sonucunda yayınladığı, pozitif enerji taşıyan parçacığın
yarattığı uzay-zaman alanını yok eder. Dolayısıyla, gerçek parçacığın
yayınladığı negatif enerji parçacığı, öncelikle, parçacıkları birbirinden
ayırma eğiliminde olan, kendi yarattığı uzay-zaman alanını yok ederken
enerji kaybeder. En büyük negatif enerji kaybı, işte bu sırada gerçekleşir.
Çünkü negatif enerji parçacığı, onu da yayınlayan gerçek parçacığın diğer
yayını olan pozitif enerji parçacığının ürünü ile savaşmaktadır. İşte atom
altı parçacıkların yayınladıkları negatif enerji taşıyan bu parçacıkların,
yine aynı gerçek parçacıkların yarattığı pozitif enerji parçacıklarının
oluşturduğu alanları yok etmeden önceki haline; yani en güçlü haline "güçlü
kuvvet" denir. Açıklamadan anlaşılacağı üzere, güçlü kuvvet, kütle çekim
gücünün enerji yitirmeden önceki, en güçlü durumudur; bir negatif enerji
biçimidir ve fonksiyonu, uzay-zaman alanını yok etmektir.

8. Parçacığın kendi yayınladığı fotonun oluşturduğu uzay-zaman alanını yok
ederek enerjisinin büyük bölümünü yitiren negatif enerji taşıyan parçacık,
daha uzaktaki diğer uzay-zaman alanlarını da yok ederek yoluna devam eder.
Ancak her bir aşamada, enerjisi biraz daha azalır ve sonuçta tükenir. İşte
bu nedenle, kütle çekimi gücü, uzaklıkla ters orantılıdır. Kısaca, güçlü
kuvvet ve kütle çekim gücü; aynı nitelikteki enerjinin (negatif enerjinin)
farklı şiddetteki görüntüleridir. Güçlü kuvvet, parçacığın kendi pozitif
enerjisinin yarattığı uzay-zaman alanını; yani atom altı
parçacıkların/kuvarkların arasına girerek, onları farklı uzay-zaman
alanlarına yerleştirme eğiliminde olan alanı yok ederken, çok büyük ölçüde
enerji kaybettiği için, uzay-zaman alanındaki ilmiğin dışına çıktığında,
görünümünü ve şiddetini değiştirerek, kütle çekim gücüne dönüşür. Kısaca,
güçlü kuvvet, aynı uzay-zaman ilmiğinin içinde mücadele eden çok daha
şiddetli bir negatif enerji biçimidir. Kütle çekimi ise, negatif enerjinin,
atom altı parçacıkların işgal ettiği uzay-zaman ilmiğinin dışına, şiddetini
kaybetmiş olarak çıktıktan sonraki biçimidir.

9. Güçlü kuvvet bir negatif enerji biçimi olduğundan ve negatif enerji de,
uzay-zaman alanlarını yok ettiğinden, keza, aynı uzay-zaman ilmiği içinde
yer alan atom altı parçacıkların yayınladıkları negatif enerji parçacıkları,
gerçek parçacığın işgal ettiği alanı yok edemeyeceklerinden, güçlü kuvvet,
yeni bir alan oluşturma girişimi gerçekleşmedikçe, bir ilmiğin içinde
etkisini göstermez. Çünkü, o ilmiğin içinde yayınlanmıştır ve parçacıkların
bulunduğu ilmiğin yok edilmesi mümkün değildir. Ne zaman ki, parçacıkların
yayınladığı pozitif enerji parçacığı, onların arasında yeni bir alan
oluşturmaya kalkışır; güçlü kuvvet, işte bu yeni oluşacak alanı yok eder.
Atom çekirdeği içinde güçlü kuvvetin, kuvarklar birbirine yakınken etkili
olmaması; ancak, kuvarklar ayrılmaya çalışıldıkça, çok büyük bir şiddetle
buna engel teşkil etmesine "asimptotik özgürlük" denir. Asimptotik
özgürlüğün sebebi, işte yukarıda açıklanan olgudur. Kuvarklar birbirine
yakınken etki hissedilmez; fakat uzaklaştırmaya kalkışıldığında, çok güçlü
bir kuvvet buna karşı koyar.

10. Bu açıklamalar ışığında, evrensel gelişim süreci şu şekilde gerçekleşir:
Kütle miktarının daha fazla olduğu (pozitif enerjinin maddeye/kütleye
dönüştüğü) aşamada, negatif enerji miktarı, pozitif enerji miktarının
üzerine çıkar. Böylece, yaratılan uzay-zaman alanından daha fazlası yok
edilmeye başlar. Bu gelişmenin sonucu, uzay-zamanın büzülmesi ve
parçacıkların birbirine yaklaşmaya başlamasıdır. Yeterince küçülme meydana
geldiğinde, parçacıklar ve karşı parçacıklar birbirine çarpmaya başlar.
Karşı parçacık, kütlesi parçacıkla eşit olan; ancak, "elektrik yükü", "spin"
gibi kuantum özellikleri parçacığın tam tersi olan parçacıklara denir. İşte
bu özellikten dolayı, bir parçacık, karşı parçacığıyla; madde, karşı madde
ile çarpıştığında, her ikisi de yok olur ve kütleleri pozitif enerjiye
dönüşür.

11. İşte bu sürecin sonucu, kütlenin (ve dolayısıyla, negatif enerji
miktarının) azalması; buna karşılık, pozitif enerji miktarının artmasıdır.
Bu aşamada, hızla yeni uzay-zaman alanı yaratılır ve kalan parçacıklar
birbirinden hızla uzaklaşmaya başlar. Bu aşamada evren hızla genişler. Ancak
bir yandan uzay-zaman alanı yaratarak oluşan enerji kaybı; diğer yandan,
pozitif enerjinin, çarptığı parçacıklar tarafından kısmen soğurulmak
suretiyle maddeye/kütleye dönüşmesi, bir süre sonra, kütlenin/negatif
enerjinin miktarını, pozitif enerjinin üzerine çıkarır ve genişleme süreci,
yeni bir büzüşme sürecine dönüşür. Bu süreçler, milyarlarca yıllıktır.

12. Maddeyi pozitif enerjiye dönüştüren sebeplerden birisi, madde,
karşı-madde çarpışmasıdır. Diğeri ise zayıf kuvvettir. Zayıf kuvvet de
pozitif enerji (nükleer enerji) oluşturan; böylece uzay-zaman alanı yaratan
güçlerden birisidir.

13. Uzay-zaman, yukarıda açıklandığı gibi, (örümcek ağına benzer) dairesel
şekilde genişlerken, gerçek parçacıkların bulunduğun alanların yakınlarında,
negatif enerji bu alanları yok etmeye başladığı için şekil bozulur.
Parçacıklar bir araya gelip kütle büyüdükçe, burada yok olan alan (ilmiğin
çözülmesi) artar ve uzay-zaman bükülmeye başlar. Öyle ki, çok büyük kütlenin
işgal ettiği bölgelerde, uzay-zaman ilmiğinin çözülmesi ile diğer yerlerde
yeni alan oluşması süreci birlikte devam ettiğinden, uzay-zaman, kütleli
alanlarda (maddenin beşinci boyutu olan ve gerçek zamana dik bileşen; sanal
zaman alanına doğru) bükülmeye başlar. Çünkü, dairesel büyüme, diğer
alanlarda devam ederken, kütleli alanlarda durmuş ya da çok azalmıştır.
Diğer alanlardaki dairesel büyümenin devam edebilmesi için, uzay-zamanın
bükülmesi zorunludur. Zamanla kütlenin artması ile bükülme de devam eder ve
nihayet, dairesel olarak genişleyen uzay-zaman, bükülmenin de sonucunda, bir
küre oluşturacak şekilde kendi üzerine kapanır.4 İşte bundan sonra, negatif
enerji miktarı pozitif enerji miktarını aşsa ve dolaysıyla, ilmiğin zaman
bileşeni de sökülmeye başlasa dahi, bu sadece, kendi üzerine kapanma
suretiyle oluşan kürenin küçülmesine yol açar. Bundan sonra küre şeklini
almış olan uzay-zaman büyüyecek ya da küçülecektir. Ancak süreç hiçbir zaman
sona ermeyecektir. Kısaca, uzay-zaman sonlu ama sınırsızdır.

14. Bu modele göre, kütle çekimin, tanecik seviyesinde hesaplanması ve
hatta, teorinin renormalize edilmesi de mümkündür. Çünkü, kütle çekim gücünü
taşıyan -sezilgen- parçacıklarla pozitif enerjiyi taşıyan sezilgen
parçacıkların birbirleriyle etkileşmedikleri kabul edilmektedir. Yukarıda
açıklandığı gibi, bu parçacıklar, sadece uzay-zaman alanları ile
etkileştiklerinden (alan yaratıp/yok ettiklerinden), hesaplama sonsuz ve
anlamsız çıkmayacaktır.

15. Zamanın herkes için değişken olması, yaratılan uzay-zaman alanının uzay
bileşeninin büyüklüğü ile ilgilidir. Pozitif enerji fazla ise, uzay bileşeni
büyük olacaktır. Bu durumda, aynı periyotta yaratılan daha küçük alana göre,
büyük alanda gerçekleşen değişme daha büyük olacağından, aynı birim
zamanda/periyotta, yüksek enerjili maddeler için daha çok mesafe kat
edilecektir. Bu da yüksek hızlı nesneler içinde, zamanın daha yavaş geçtiği
şeklinde bir algılamaya yol açar. Bu nedenle herkesin birim zamanı kendi
hızına gör değişik olmak zorundadır. Zaman mutlak değildir; ölçülen alandaki
pozitif enerji miktarına (yaratılan uzay alanına) göre değişir; görelidir.
Örneğin, genişleme sürecinin başlangıcında, bir saniyede dahi, çok büyük
miktarda pozitif enerji açığa çıkmış ve çok miktarda uzay-zaman alanı
yaratılmış olduğundan, o uzay-zamanda yaşanan bir saniye, şimdi şu anda her
birimizin yaşadığı bir saniyeden çok daha farklı (uzun) algılanmaktadır.

16. Fermiyonların (1/2 spinli gerçek parçacıkların), aynı anda, aynı yerde
bulunmaları mümkün değildir. Buna, "Pauli Dışarlama İlkesi" denir. İki
elimizi birbirine yaklaştırdığımızda, bir elimizin diğerinin içinden
geçememesinin sebebi bu ilkedir. "Dışarlama ilkesi", kuvark üstü
parçacıkların en çok bir uzay-zaman ilmiğini işgal edebilmelerinden
kaynaklanır. Kuvark üstü birden çok parçacığın, aynı anda bir tek uzay-zaman
ilmiğinde yer alması mümkün değildir. Oysa, sezilgen parçacıklar için böyle
bir sınırlandırma söz konusu değildir. Kısaca önerilen model, dışarlama
ilkesini de açıklamaktadır.

17. Elektromanyetik güç ise alanları -doğrudan- etkilemez; elektrik yükü
üzerine evrensel olarak etkiyerek, uzay-zaman alanları üzerinde gerçek
parçacıkların hareket etmesini sağlar. Bu güç, gerçek parçacıkların hareket
etmesine, dolayısıyla, pozitif enerjiye yol açtığı oranda, uzay-zaman
alanının yaratılmasını (dolayısıyla) etkiler. Nitekim, elektromanyetik güç
ile zayıf kuvveti birleştiren ve renormalize edilebilen bir teori
gerçekleştirilmiştir.
18. Kısaca, ileri sürülen evren modelinde, miktarı sabit ve eşit olan
pozitif enerji ve negatif enerji, birbirine dönüşebilmektedir. Bu dönüşümün
yönüne göre, evren büzülmekte ya da genişlemektedir. Evrene etki eden
güçler, işte bu dönüşümü sağlayan araçlardır. Pozitif enerji, uzay zaman
alanı yaratarak evreni genişletir. Bunu sağlayan güç, zayıf kuvvet ve kısmen
elektromanyetik kuvvettir. Negatif enerji ise uzay-zaman alanını yok ederek,
evrenin büzülmesine yol açar. Bunu sağlayan güçler ise kütle çekimi ve güçlü
kuvvettir. Pozitif ve negatif enerjiyi taşıyan sezilgen parçacıklar,
birbirleri ile değil; uzay-zaman alanı ile etkileşim halindedirler. Bu
nedenle, diğer üç gücün yanında, kütle çekiminin kuantum teorisini
oluşturmak, teoriyi renormalize etmek ve hesaplama yapmak mümkündür.
M. İhsan DARENDE
1 Stephen Hawking, Kara Delikler ve Bebek Evrenler (Nezihe Bahar çevirisi),
Sayfa: 77
2 Gerard't Hooft, Maddenin Son Yapı Taşları, (Mehmet-Nazife Ö. Koca
çevirisi), Sayfa: 18
3 Gerard't Hooft, Maddenin Son Yapı Taşları, (Mehmet-Nazife Ö. Koca
çevirisi), Sayfa: 297
4 Stephen W. Hawking, Zamanın Kısa Tarihi, Büyük Patlamadan Kara Deliklere (
S.Say-M.Urul çevirisi) Sayfa:
150








Kütle Çekiminin Tanecik Teorisine Ilişkin Bir Evren Modeli - fizik delileri | Google Gruplar
Alıntı ile Cevapla
Cevapla

Tags
çekiminin, evren, ilişkin, kütle, modeli, tanecik, teorisine

Seçenekler
Stil

Yetkileriniz
You may not post new threads
You may not post replies
You may not post attachments
You may not edit your posts

BB code is Açık
[IMG] Kodları Açık
HTML-KodlarıKapalı
Trackbacks are Açık
Pingbacks are Açık
Refbacks are Açık



Bütün zaman ayarları WEZ +2 olarak düzenlenmiştir. Şu anki saat: 06:05 .