Genel görelilikten kara deliğe uzanan serüvenin ‘kısa’ serüveni

Galileo Galilei'nin ölümünden 300 yıl sonra 8 Ocak 1942'de doğan Stephen Hawking'in bilime adanmış meşakkatli bir yaşamın ardından, Albert Einstein'ın doğumundan 139 yıl sonra, 14 Mart 2018’de dünyamızdan göçüp gitmesi oldukça anlamlıdır.

Kozmoloji alanındaki çalışmalarının yanısıra, cesareti ve kararlılığı doğrultusunda bilimden hiç kopmamayı başarabilen bir bilim insanı olması kendisini ayrıcalıklı kılmaktadır. Yaşamayı teorik fizik çalışmak için muhteşem bir dönem olarak tarif ettiği otobiyografisinde insanların giderek teknolojik hale gelen bir dünyada bilinçli kararlar vermeleri için bilimi temel düzeyde de olsa anlamaları ve bu nedenle de bilimsel bilginin mümkün olduğunca çok kişiye ulaşması gerektiği düşüncesini açıklıkla dile getirmiştir. Bu doğrultuda, yazdığı popüler bilim kitapları ile bilimsel bilginin toplumda yaygınlaşması yönünde yaptığı katkıların öneminin de belirtilmesi gerekir.

Hawking'in araştırmaya başladığı 60'ların başından itibaren en çok heyecan duyduğu alanlar parçacık fiziği, kozmoloji ve genel görelilik teorisi olmuştur. Sonraki dönemlerde genel görelilik kuramını kullanarak evrenin mimarisi ve işleyişi ile ilgili sorulara yönelen Hawking'in, 70'lerin başında, bu kuramın kestirimleri arasında bulunan kara deliklere kuantum teorisi çerçevesinden yaklaşımının en dikkat çekici sonuçlarından biri olan kara deliklerin bir tür ışınım yaydıkları öngörüsünün doğruluğu teorik fizikçilerin çoğunluğunca kabul edilmiştir. Ancak, kara deliklerin doğrudan gözlemlenmelerinin güçlüğü bir kalemde silinse bile, ışınımlarının çok zayıf olmasından kaynaklı olarak bu öngörünün deneysel olarak doğrulanması günümüzün teknolojisinde henüz çok düşük bir ihtimal olarak değerlendirilmektedir.

20. yüzyılda fizikte gerçekleşen ve devrim niteliğindeki iki dönüm noktasından ilki evreni büyük ölçekte betimlemekte kullanılan ve kütle çekim kuramının da omurgasını oluşturan Einstein’ın genel görelilik teorisi, ikincisi ise mikro evrenin kuantum teorisidir. Hawking’in çalışma alanlarına yönelik bir yazının kaleme alınması gündeme geldiğinde, evrenin kökenlerinden kara deliklerin gizemlerine kadar uzanan geniş yelpazede araştırmalar yapmış bir bilim insanının bu çok zorlu araştırma konularını merak eden ve modern fizik bilimine çok fazla aşina olmayan okuyucular için, yazarın tercihi doğrultusunda fazlaca teknik ayrıntıya girmeden 20. yüzyılın fiziğinde çığır açan bu gelişmelerin, özellikle de tarihsel süreç göz önünde bulundurularak kısa notlar halinde aktarılmasıyla temel düzeyde bazı ayrıntılara dikkat çekilmesi ve bu bilgilerin ışığında, genel görelilik teorisinden kara deliklere uzanan bir sürecin yeniden gözden geçirilmesi hedeflenmiştir. Her bir aşamanın, Hawking’in bilime katkılarının sunulduğu son bölümün daha aydınlatıcı olmasına yönelik olarak şekillendirildiğini ifade etmekte fayda vardır.         

Bilim tarihi çerçevesinden değerlendirildiğinde, insanlığın bugünkü uygarlık düzeyine ulaşması, doğayı anlama çabası ile sorgulaması, doğayı gözlemlemesi ve gözlem sonuçlarını kullanılabilir şekillere dönüştürmesi ile mümkün olabilmiştir. Bu nedenle bilim tarihi, sorgulayanların ve bu amaca yönelik gözlemlerini bilimsel düşünce süzgecinden geçirenlerin tarihidir. Örneğin, Galilei sorularına yanıt ararken, yaptığı teleskopla gökyüzünü gözlemlemiş, Copernicus’un dünyanın güneşin çevresinde döndüğü savını doğrulamıştır. Bütün bu girdiler, Newton’un güneş sistemini açıklayan evrensel çekim yasasını oluşturmasında büyük rol oynamıştır. Bir başka örnek, Einstein’ın gravitasyonel dalgaların varlığına ilişkin öngörüsünün pek çok bilim insanına ilham kaynağı olması ve 70’li yıllardan başlayarak gelişen teknolojik imkanlarla birlikte gravitasyonel dalgalarının tespitinde kullanılan dedektörlerin hassasiyetinde zaman içinde önemli yol kat edilmesidir. Bu öngörüden bir asır sonra, LIGO projesi kanalıyla gravitasyonel dalgaların gözlemlendiği doğrulanmış, Weiss ve Thorne, projenin tamamlanmasında çok önemli bir rol oynayan Barish ile birlikte, 40 yıl boyunca emek verdikleri çalışmalarının mükafatı olarak 2017 Nobel ödülüne layık görülmüşlerdir.

Yazının tamamı Bilim ve Ütopya'nın nisan 2018 sayısında!

Prof. Dr. Müge BOZ
Hacettepe Üniversitesi
Fizik Mühendisliği Bölümü

Fizik