Albert Einstein yaşadığı yıllarda efsane olmuş nadir kişilerden. Kuramlarının sıradan insanlar için ulaşılmazlığı ve anlaşılmazlığı bu efsaneyi beslerken bir yandan da onu ulaşılmaz bir Olimpos tanrısı durumuna yükseltiyor. Tanınmış matematikçi, bilimci ve filozof Bertrand Russell, bu durumu şöyle özetliyor: “Herkes Einstein’ın sıra dışı bir şeyler yaptığını bilmekle birlikte onun gerçekte ne yaptığını ve nasıl yaptığını çok az kişi anlayabiliyor.” Tam doğru olmasa da “dünya üzerine onun dediklerini tümüyle anlayabilecek insan sayısının bir düzineyi ancak geçebileceği” efsanesi de bu büyük matematik ve bilim sihirbazını anlama hevesindeki binlerce kişi için meydan okuma ifadesi yerine geçer.

Einstein’ın anlaşılmazlığı, biraz da çalışma alanı olan kozmoloji ve bu alanın sorunlarını çözmek için ileri sürdüğü Görelilik Kuramı’nın olağanüstü karmaşık yapısından kaynaklanıyor. İngiliz kimyacı George W. Gray’in bu durumu açıklamakta kullandığı benzetmesi şu şekilde özetlenir: “Görelilik Kuramı, kurucusunca matematiksel bir dille açıklandığı ve bu açıklamanın kesinliği başka şekilde ifade edilemeyeceği için günlük konuşma diline aktarılması güçtür. Bu biraz da Beethoven’in 5. Senfonisi’ni sadece saksafonla icra etmeye benzer.”

Bununla birlikte Einstein’ın sunduğu evren resminin bazı özellikleri, matematiksel terimlere atıfta bulunmadan da anlatılabilir. Ancak baştan kabul etmeliyiz ki bu düşünceler yüzyıllardır sıkı şekilde beyinlerimize yerleşmiş fikir ve kavramları altüst edecek yeniliklerle doludur ve neredeyse gerçek ötesi sayılabilecek öğelerin yer aldığı bir dünyadır; kısaca sıradan meraklılar için yutulması zor lokmalardır. Örnek olarak uzayın “eğri” yapıda olduğunu, iki nokta arasındaki en kısa uzaklığın bir doğru olmadığını, Evren’in sonlu fakat sınırsız yapısı olması gerektiğini belirterek başlayabiliriz. Dahası, ışığın eğri yollar takip edeceğini; zamanın göreli olduğunu, her durum ve yerde geçerli tekil (her durum ve yerde aynı) bir zamanın olanak dışılığını; uzunlukların hızla değişen (elastik) yapılar içerdiğini; hareketli bir cismin boyu kısalırken kütlesinin artması gerektiğini; bildiğimiz en, boy, yükseklikle tanımladığımız üç boyutlu uzayın, zaman dediğimiz dördüncü bir boyutu olduğunu da kabule hazır olmalıyız...

Einstein ve Evrenin Sırları 1

Einstein’ın, Princeton Üniversitesi İleri Araştırma Enstitüsü (Institute of Advanced Study) öğretim üyeliği süresince (1936-1955) kaldığı, 112 Mercer Street, Princeton, New Jersey adresli ev. Ölümünden sonra evin müzeye dönüştürülmemesi isteği nedeniyle burada sadece Amerikan Ulusal Parklar Dairesi tarafından 1976’da konan bir National Historic Landmark işareti bulunuyor.

Einstein Devrimi

Einstein devrimi 1905’te, Annalen der Physik adlı Alman dergisinde yayımlanan On the Electrodynamics of Moving Bodies (Hareketli Cisimlerin Elektrodinamiği) adlı, pek heyecan uyandırmayan bir makaleyle başladı. O zaman, büyük bilimci 26 yaşındaydı ve İsviçre Patent Ofisi’nde devlet memuruydu. 1905’teki makalesinde Özel Görelilik Kuramı’nın ilkelerini belirliyor, bunlarla hem uzay ve zamanın hem de madde ve enerjinin genel kabul gören kavramlarına meydan okuyordu. Kuramın iki temel direği şu varsayımlarla yola çıkmıştı:

Görelilik: Tüm hareketler görelidir. Bu ilkenin kolay anlaşılabilir örneği hareket halindeki trendir. Pencereler perdeyle örtülü ve dışarısı görünmüyorsa yere göre sabit hızla hareket etmekte olan trenin hareket edip etmediğini veya ne yönde hareket ettiğini bilmek, trendeki yolcuya göre olanaksızdır. Düzgün doğrusal hareket olgusunu ancak göreli şekilde yani çevremizdeki diğer cisimlere göre algılayabilir, fark edebiliriz. Örneğin çok daha büyük ölçekte olmak üzere, Dünya’nın Güneş çevresindeki hareketinin sahip olduğu saniyede

30 km’lik (saatte 108 bin km) yer değiştirme hızını bile hissetmeyiz. Çevremizdeki diğer gök cisimleri olmasa bu hızı ölçebilmemiz ve farkına varmamız da olanaksızdı. Bu ilke

çerçevesinde, önce 1905 yılında sabit hızlı doğrusal hareketler için geçerli yukarda söz ettiğim Özel Görelilik Kuramı’nı; sonra 1915’te doğrusal olmayan ve değişen hızlı (ivmeli) hareketleri ve kütle çekimini düzenleyen Genel Görelilik Kuramı’nı yayınladı.

Işık hızının değişmezliği ve geçilmezliği: Işığın hızı kaynağının hareketinden bağımsızdır. Bu hız, boşlukta, her zaman, saniyede 300 bin km olup evrenin her yerinde zamana, konuma ve yöne bağlı olmaksızın aynıdır. Yere göre hareketli bir trende bir cep feneri, trenin hareket yönünde ışık verecek şekilde yakılsa ve aynı anda, trenin yanından geçmekte olduğu bir istasyonda hareketsiz durumdaki bir bekleyen tarafından, aynı yönde ve aynı anda benzer bir fenerle ışık yakılsa hareketli trende yakılan fenerin ışık huzmesi de, duran istasyonda yakılan fenerin ışık huzmesi de aynı hızla hareket eder ve her iki huzmenin ilerisine, yakıldıkları anda aynı uzaklıkta bulunan bir hedefe aynı anda ulaşırlar. Hiçbir güç veya etki, ışığın daha hızlı veya daha yavaş gitmesini sağlayamaz. Dahası, hiçbir şey ışıktan daha hızlı gidemez. Temel parçacıkları (elektron, proton, nötron), ışığın boşluktaki hızına yaklaşan hızlara ulaştırabiliriz. Ancak insan yapısı olan hiçbir araç henüz ışık hızına ulaşamamıştır.

Einstein ve Evrenin Sırları 2

1879’da, Almanya’nın Bavyera eyaletinin Ulm kentinde orta sınıf bir Yahudi ailenin çocuğu olarak doğan Einstein, fizik alanında yaptığı devrimlerle bilim dünyasının efsanesi oldu. Çocukluk yıllarına ait bu fotoğraf, 1884 yılında Münih’te çekilmiş.

Nobel Ödülü

Yıllar Einstein’ı pek çok defa haklı çıkardı. Özel ve Genel Görelilik kuramlarına hiç ödül verilmedi. Ancak 1905’te yazdığı, üzerine ışık düşen bazı metallerin neden ve nasıl elektron saldığını açıklayan makalesiyle bir sıvı içindeki moleküllerin (Brown hareket adı verilen) hareketleri yardımıyla atom ve moleküllerin yaklaşık büyüklüklerinin hesaplandığı deneysel çalışmalarına 1921’de Nobel Ödülü verildi. Bunlar dışında son dönemlerde bilim dünyasını sarsan birçok buluşta veya buluşun açıklanmasında yine onun imzası var. Örnek olarak şu olayları belirtebiliriz:

1) Denklemleri genişleyen bir evren öngörmesine karşılık durağan evrenin daha olası olduğu düşüncesiyle Einstein, denklemlerine bir lamda (Yunanca Λ -lamda- harfini kullanarak) terimi eklemiş ve kütle çekiminin zamanla evreni çökertmesini önlemek için itme etkili bir alanının varlığını öngörmüştü. Daha sonra evrenin genişleyen yapıda olduğu, 1929’da ABD’li astronom Edwin Hubble tarafından gözlemlerle ortaya konunca kendi denklemlerine güvenmeyerek önerdiği bu lamda eklentisini “yaşamımın en büyük hatası” diyerek hayıflanmıştı. Yani Einstein, masa başında tek başına yaptığı hesaplara dayanarak ispatlanmasından yıllar önce evrenin genişlediğini ortaya koyma fırsatını kaçırdığına her zaman üzüldü. Ne yazık ki Edwin Hubble’a bu büyük buluşu için de Nobel ödülü verilmedi.

2) 1975’te radyo-astronomlar Robert Taylor ve Russel Hulse, Einstein kuramınca varlığı öngörülen kütle çekim dalgalarının ilk dolaylı izlerine ulaştı. Bu iki bilimci, uzun yıllar gözlem altında tuttukları atarca (periyodik radyo sinyalleri yayınlayan yoğun kütleli bir yıldız) türünden yakın bir çift-yıldız sisteminin gönderdiği radyo sinyallerinin davranışını, birbiri çevresinde dönmekte olan iki yoğun cismin (20 km çaplı ve sadece nötronlardan oluşan atarca yıldızların) bu sırada yayınladığı kütle çekim dalgalarıyla açıklayarak 1993’te Nobel Ödülü’ne layık görüldü.

Einstein ve Evrenin Sırları 3

ABD’nin başkenti Washington DC’deki Albert Einstein anıtı.

3) Evrenin kuramca öngörülen şekilde çok sıcak ve 13 milyar yıldan fazla zaman önce kendiliğinden ortaya çıkmış olan ve Büyük Patlama adını verdiğimiz bir tekillikten başladığını ve bu noktacığın genişleyerek belli büyüklükte bir ateş topu oluşturması gerektiği öngörüsü de 1992’de Evrensel Mikrodalga Ardalan Işıması (COBE) uydu deneyiyle kanıtlandı. Bu ateş topunun ilk ortaya çıkış anından 380 bin yıl sonraki hali olarak yorumlanan verileri elde eden ve bunların Einstein kuramına uygun yorumlayan John Mather ve George Smoot, 2006’da Nobel ile ödüllendirildi.

4) Doksanlarda evrenin sadece genişlemediği, hızlanarak genişlediği ortaya çıkınca durumu açıklamak için Einstein’in en büyük hatam dediği lamda terimine başvuruldu! Bu olayı keşfeden Saul Pearlmutter, Brian Schmidt ve Adam Reiss, 2011’de Nobel’e layık görüldü.

5) Yıl 2015, Einstein’ın öngördüğü ama “herhalde hiçbir zaman onları ölçecek duyarlılıklara ulaşamayız” deyip üzerinde durmadığı kütle çekim dalgaları ilk kez doğrudan gözlendi. Ölçüm teknolojilerini o düzeylerde geliştirmek öyle olası hale geldi ki bir atomun (~ 10-9 m) kendisinden 100 bin kez daha küçük (~ 10-14 m) çekirdeğindeki protonlardan 10 bin kat küçük ( ~ 10-18 m) uzaklık farklarının ölçülmesi mümkün oldu. ABD’de konuşlu LIGO Kütle Çekim Dalgaları detektörü, böyle bir olayı ilk kez, inandırıcı şekilde kaydederek bilim dünyasına duyurdu. Bu olayı gözlemeyi gerçekleştiren ekibin liderleri Kip Thorne, Rainer Weiss ve Barry Barish 2016’da Nobel ile ödüllendirildi.

6) Tüm bu olaylardan başımız dönmüşken 2019’da Einstein’ın öngördüğü ama “hiçbir zaman görülebilme imkânı bulunmayan” diğer bir olay gerçekleşti: 55 milyon ışık yılı uzaklıktaki M87 süper gökadasının merkezinde varlığı hesaplanan ve 6,5 milyar güneş kütlesine sahip olduğu gözlemler sonucu saptanmış bulunan bir karadelik için yine masa başı hesapları yapıldı ve görüntüsünün elde edilebileceği öngörülerek Karadelik Olay Ufku Teleskopu (KOFT) projesi 2016’da başlatıldı. Karadeliğin kendisinin değil, çevresinde biriken madde için geri dönülmez noktaların oluşturduğu “olay ufku” sınırlarında, karadelik çekimine kapılmış ve bu nedenle ufuktan içeri girmeye çalışan ve bu sırada çok sıkışarak ısınan kısmın oluşturacağı ışımanın resminin çekilmesi hedeflendiğinden gözlem projesine KOFT adı verilmişti.

2017’nin Nisan ayında KOFT Teleskopu çalıştırıldı. Sekiz adet radyo teleskoptan oluşan KOFT sistemi, Dünya büyüklüğünde bir teleskopa eşit şekilde konuşlandırılmış algılayıcılar sayesinde 10 gün süreyle M87’ye yönlendirildi, projeye katılan tüm teleskoplardan veri alma kampanyası gerçekleştirildi. Görüntüyü oluşturmak üzere toplanan veriler, dalga boyu 1,3 mm olan elektromanyetik dalgalarla yapılıyordu. Bu sırada çok hassas saatler kullanılarak kaydın her noktasının zamanı saptanıyor, bu veriler, teleskopların hassas bilinen konumlarıyla birlikte değerlendiriliyordu. Sonuç görüntü için tüm zaman, konum ve ışıma şiddeti verileri, farklı bilgisayarlarda, gerekli matematiksel yöntemler de uygulanarak bir araya getirildi. İki yıl süren verileri birleştirme ve görüntü oluşturma çalışmaları, bilim dünyasını tekrar derinden sallayan “karadelik olay ufku fotoğrafı” ile sonuçlandı ve sonuç 10 Nisan 2019’da dünyayla paylaşıldı. Önümüzdeki yıllarda bu başarının da Nobel Ödülü alması sürpriz olmayacaktır.

Einstein ve Evrenin Sırları 4

Albert Einstein’ın Princeton’daki evinin balkonunda çektirdiği, bilinmeyen bir fotoğrafı.

Tüm bu büyük başarıların arkasındaki yoğun entelektüel emek ve temel felsefe, aslında 1933’te davet üzerine gittiği Glasgow Üniversitesi’nde Einstein tarafından Genel Görelilik dersi konuşmasında şöyle özetleniyordu: “(Kuramın) sonuçları ve öngörüleri, akıllı bir lisans öğrencisinin bile fazla zorlanmadan anlayabileceği basitliktedir. Ancak bilinmeyenin karanlıklarında, yıllar süren takip sırasında hissedilebilen ama ifade edilemeyen bir gerçek peşinde çabalarken yoğun istek içinde yakalanan doğruluk ve yanlışlıkların peş peşe yer değiştirmeleri karşısında açıklık ve gerçek anlayışa ulaşıncaya kadar yaşananlar, sadece bunu deneyimleyenlerce bilinebilir ve duyumsanabilir.”

Einstein, bir başka vesileyle kendi karakterinin derin ruhsal tarafının ipuçlarını şu ifadesinde kelimelere döker: “Yaşayabileceğimiz en derin ve güzel duygu gizemin duyumsanmasıdır. Tüm gerçek bilimin tohumu bu duygudur. Bu duyguya yabancı kalanların, gizeme hayranlık duymayı ve kulak vermeyi bırakmış olanların ölüden farkı yoktur. Bizlerin insan olarak sahip olduğumuz duyularımızla ancak en basit şekliyle algılayabildiğimiz, kendini en yüksek bilgelik ve göz alıcı güzellik olarak ortaya koyan, özüne nüfuz edilemeyecek gizemin gerçekten var olduğunu bilmek! İşte bu bilgi ve his, tüm gerçek dinsel duyumsamaların da merkezidir.”

Yazar Banesh Hoffman’ın, Einstein’ın yaşam öyküsünü konu alan Creator and Rebel (Yaratıcı ve İsyankâr) adlı kitabında vardığı sonuç şuydu: “Einstein’ın bilimsel düşüncelerinin önemi sadece onun büyük başarılarından kaynaklanmıyor. Bunların psikolojik etkileri de aynı derecede güçlü. Bilim tarihinin kritik bir döneminde Einstein oldukça uzun sürelerdir başarılı

olmuş ve kabul görmüş fikir ve düşüncelerin de kutsal ve dokunulmaz olmadıklarını gösterdi. Bu durum, her şeyden daha fazla Niels Bohr, Louis de Broglie gibi bilimcilerin hayal güçlerini serbestçe ateşlemelerini sağladı, kuantum fiziği alanındaki cesur girişimleri için onlara ilham verdi. Ne yöne bakarsak bakalım 20’inci yüzyıl fiziğinde Einstein’ın dehasının izleri var!” Onun öngörülerine ve kuramından çıkan sonuçlara verilen Nobellerin sayısı her geçen gün artıyor. Bu da gösteriyor ki Einstein’ın bilime katkıları ve adının çevresindeki efsane, yüzyılımızda da bütün hızıyla büyüyerek sürecek.


*Prof. Dr. Mehmet Emin Özel, Afşinbey Eğitim Kurumları Bilim Akademisi