Paylaşım Yap
Tüm Reklamları Kapat

Kuantum Dalgalanma: Enerji Yoktan Var Olabilir mi?

Kuantum Dalgalanma: Enerji Yoktan Var Olabilir mi? YouTube
8 dakika
91,704
Evrim Ağacı Akademi: Fiziğe Giriş: Newton'dan Kuantuma Yazı Dizisi

Bu yazı, Fiziğe Giriş: Newton'dan Kuantuma yazı dizisinin 18. yazısıdır. Bu yazı dizisini okumaya, serinin 1. yazısı olan "Fizik Ne İşe Yarar: Sofra Tuzundan Atmosferin Yapısına..." başlıklı makalemizden başlamanızı öneririz.

Yazı dizisi içindeki ilerleyişinizi kaydetmek için veya kayıt olun.

EA Akademi Hakkında Bilgi Al

Kuantum Fiziği dahilinde Kuantum Dalgalanma (veya Kuantum Çalkalanma, İng: "Quantum Fluctuation"), uzayın belli bir noktasında, Werner Heisenberg'ün tanımladığı Belirsizlik İlkesi dahilinde, enerji miktarındaki geçici değişmedir. Bu olay, enerji korunumu ilkesinin ihlal edilebileceğini göstermektedir. Ancak bu ihlal; sadece çok küçük zaman aralıklarında olabilmektedir.

Buna rağmen fizikçiler, bu ihlalin yapıldığı anda var olan koşullara bağlı olarak sürenin uzatılabileceğini ve hatta, Evren'i yaratabilecek bir baloncuğun yoktan oluşup genişleyebileceğini ileri sürmektedir. Buradaki yazımızda, bunun her türlü evren modeli için mümkün olduğunun matematiksel kanıtının yapılıp Science dergisinde yayınlandığına dair bir haber çevirisi paylaşmıştık.

Peki ama kuantum dalgalanma nasıl hiçlikten enerji, dolayısıyla madde oluşumuna neden olabilir? Bunun Evren algımız açısından değeri ve önemi nedir? 

Tüm Reklamları Kapat

Kuantum dalgalanması görselleştirmesi
Kuantum dalgalanması görselleştirmesi
Ahmed Neutron

Teoriye göre, Kuantum Dalgalanma sonucunda sanal parçacıkların madde-antimadde çiftleri hiç yoktan var olabilmektedir. Sanal parçacıklar, Kuantum Alan Teorisi dahilindeki matematiğin bir sonucu olarak ortaya çıkan, detayları henüz tam olarak anlaşılamamış bir konsepttir. Bu parçacıklar, doğrudan yapılan gözlemlerle tespit edilememektedirler. Matematiksel hesapların gözlenebilir ve tespit edilebilir kısımları üzerinde etkileri olmadığı için, bunlara "sanal" parçacık denmiştir.

Ancak bu yapıların çok ilginç özellikleri vardır: İlk olarak, fiziğin temel ilkelerini ihlal edebilmektedirler. Örneğin zamanda geriye hareket edebilmektedirler, enerji korunumuna tabi değilmiş gibi davranmaktadırlar ve hatta ışıktan hızlı hareket edebilmektedirler. Bunların hiçbiri, gerçek parçacıklar tarafından yapılamaz.

Sanal parçacıkların yoktan var olup, kısa sürede yok olmasını gösteren bir animasyon.
Sanal parçacıkların yoktan var olup, kısa sürede yok olmasını gösteren bir animasyon.
Quanta Magazine

Sanal parçacıkların bunu yapabilmesinin nedeni, varlıklarının madde ve enerji üzerindeki toplam etkisinin her zaman sıfır olmasındandır. Gerçek bir madde, asla bu kuralları ihlal edemez, çünkü kendisinin sebep olduğu her şey, "bilgi değeri" taşır ve etrafındaki sistemi toplamda sıfır olmayacak şekilde etkiler. Sanal parçacıklar ise, her zaman kendilerini iptal eden karşıt sanal parçacıklarla bir arada oluştukları için, fiziğin tüm temel ilkelerini ihlal edebilirler.

Burada uyaralım: Sanal parçacıklar, anti parçacıklar ile karıştırılmamalıdır; ayrı konulardır. Sanal parçacıklar olduğu gibi, sanal anti parçacıklar da bulunmaktadır. Bunların etkileri, maddenin karşıtı olan antimaddeden farklıdır. Bu kulağa fantastik geliyor olabilir; ancak kuantum mekaniğinin en temel bulguları arasında yer almaktadır. Üstelik, gerçek madde ve enerji üzerinde tekil etkileri de tespit edilmiştir.

Tüm Reklamları Kapat

Az önce, maddeye ve enerjiye etki edemeyeceklerini söylemiştik. Ancak bu, sanal parçacıkların toplam etkisidir. Sanal parçacık çiftlerinin tekil halleri, madde ve enerjiyle etkileşebilir. Ancak sanal parçacıkların sistemin toplamına etkisi sıfırdır.

Sanal parçacıkların etkileri, sayısız defalar, çok çeşitli fiziksel araştırmalarda tespit edilmiştir. Coulomb kuvveti, dipoller arası manyetik kuvvet, elektromanyetik indüksiyon, zayıf çekirdek kuvveti, kuarklar arası güçlü çekirdek kuvveti, fotonların spontane saçılımı, vakum polarizasyonu, Casimir etkisi, atomik düzeydeki Lamb kayması, Hawking radyasyonu gibi sayısız olguda, sanal parçacıkların etkisi tespit edilebilmiştir. Kendileri doğrudan gözlenip tespit edilememektedirler; ancak doğru yere bakmayı bilirseniz, etkileri ayırt edilebilmektedir (bu açıdan karanlık maddeye benzetilebilirler). Hatta günümüzde yapılan araştırmalar, bu sanal parçacıkların muhtemelen Evren'in her noktasında her an oluştuğunu ve sonrasında hemen yok olduklarını doğrulamaktadır. 

Ana görselde gördüğünüz çizim, konuyu güzel bir şekilde özetliyor. En alt tabakadaki ızgaralar, aslında var olan şeyler değildir. Hiçlik, hayali bir ızgara olarak tanımlanmaktadır (bilgisayar çizim eğitimi almış olanlar bunu iyi bileceklerdir). Bunun içerisinde durmaksızın ve her noktada dalgalanmalar olur. Bu sırada hiçlikten var olan parçacıklar, anlık olarak var olup yok olurlar. Bazen (eğer ki bu yaklaşıma yöneltilen eleştirileri dikkate alacak olursak, çok çok nadiren demeliyiz), bu dalgalanmalardan bir tanesi anlık olarak oluşup yok olmaz ve hızla genişlemeye başlar. İşte Büyük Patlama anı, bu an olabilir. Sonrasında ise, devasa bir "sıfır" şişip genişler ve kendi içinde madde ve anti-madde oluşmaya başlar. Hayal etmesi her kuantum mekaniği konusunda olduğu gibi çok zor, farkındayız. Ancak bu, gerçeklik değerini değiştiren bir sorun değil.
Ana görselde gördüğünüz çizim, konuyu güzel bir şekilde özetliyor. En alt tabakadaki ızgaralar, aslında var olan şeyler değildir. Hiçlik, hayali bir ızgara olarak tanımlanmaktadır (bilgisayar çizim eğitimi almış olanlar bunu iyi bileceklerdir). Bunun içerisinde durmaksızın ve her noktada dalgalanmalar olur. Bu sırada hiçlikten var olan parçacıklar, anlık olarak var olup yok olurlar. Bazen (eğer ki bu yaklaşıma yöneltilen eleştirileri dikkate alacak olursak, çok çok nadiren demeliyiz), bu dalgalanmalardan bir tanesi anlık olarak oluşup yok olmaz ve hızla genişlemeye başlar. İşte Büyük Patlama anı, bu an olabilir. Sonrasında ise, devasa bir "sıfır" şişip genişler ve kendi içinde madde ve anti-madde oluşmaya başlar. Hayal etmesi her kuantum mekaniği konusunda olduğu gibi çok zor, farkındayız. Ancak bu, gerçeklik değerini değiştiren bir sorun değil.
Science for Thought

Peki bunun evrenin var oluşuyla ilgisi nedir? Bu çok kapsamlı bir konu ve üzerine cilt cilt kitaplar yazıldı, yazılıyor ve yazılacak. Ancak çok kısa bir düşünce zinciri, bizi şu noktaya getirmektedir: Evren'deki bütün maddenin ve enerjinin toplam enerjisi sıfırdır. En azından birçok ayrı bilim insanının (Stephen Hawking ve Michio Kaku gibi) analizleri bunu göstermektedir. Eğer ki toplam enerji sıfırsa evren, hiçlikten var olabilen kuantum dalgalanmanın bir ürünü olabilir! Yani kocaman bir sanal parçacık içerisinde yaşıyor olabilir miyiz?

Ancak sanal parçacık çiftlerinin çok kısa bir süre için var olabildiğini, sonrasındaysa yok olmak zorunda olduğunu söylemiştik. Bu ne olacak?

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Sorunun cevabı, Büyük Patlama Teorisi ve alt başlıklarında gizli. Modern fiziğin anlaşmaya vardığı en temel noktalardan birisi, Büyük Patlama'nın bir noktada, müthiş küçük bir hacimde ve bir anda gerçekleştiği ve sonrasında müthiş hızlı bir genişleme (enflasyon) dönemine girildiğidir. Bugün, Mikrodalga Artalan Işıması ve kütleçekim dalgaları gibi bulgular, bu görüşleri doğrulamaktadır.

Bir diğer önemli nokta da, bu genişlemenin başlaması için çok çok çok küçük bir miktar enerjinin yeterli olduğudur. Tıpkı bir orman yangını gibi, ufacık bir "enerji", her şeyi başlatabilir. Çünkü başlangıç çok küçüktür ve sonrasında var olan her şeyin toplam enerjisi sıfırdır.

Kuantum dalgalanma olayı Evren içinde de, muhtemelen Evren'in oluşmasından önce de, sürekli gerçekleşen bir olay olabilir. Bir diğer deyişle, tıpkı Evren'imiz içerisinde var olduğu gibi, hiçlik içerisinde de kuantum dalgalanma durmadan süregeliyor olabilir. Bunların enerji dengesi ve özellikleri her seferinde birbirinden farklıdır ve o kadar çok sayıda meydana gelir ki, içlerinden biri, doğru şartlarda meydana gelirse, Evren'in başlangıcını tetikleyecek genişlemeyi yaratabilir!

Bunun mümkün olabileceğini de, yukarıda verdiğimiz haberdeki araştırmacılar matematiksel olarak göstermiş oldular: Wheeler-DeWitt Denklemlerinin özel bir alt küme çözümü... Bu denklem, modern fiziğin iki mihenk taşı olan Kuantum Mekaniği ile Genel Görelilik Teorisi'ni birbirine bağlamaya çalışan bir denklemdir. Eğer bu başarılabilirse, Kuantum Kütleçekim Teorisi'nin inşa edilmesi mümkün olabilecektir. Denklemin kendince sorunları vardır (zaman problemi gibi), ancak yine de önemli bir matematiksel ifade olarak görülmekte ve yaygın olarak kullanılmaktadır. Çünkü, işe yaramaktadır! 

Kuantum dalgalanma sonucu hiçlikten oluşan varlık, Science dergisinde yayımlanan makaleye göre, evrenin herhangi bir şekil modelinde oluşabilmektedir. Matematiksel olarak yapılan bu ispattan önce, evrenin sadece dümdüz olması halinde kuantum dalgalanmanın hiçlikten bir evren yaratabileceği, çünkü ancak o zaman sanal parçacıkların toplam etkisinin sıfır olabileceği düşünülüyordu. Ancak yapılan araştırma, evrenin şekli ne olursa olsun (açık, kapalı veya düz), kuantum dalgalanmanın hiçlik içerisinden toplam enerjisi sıfır olan bir varlığı, kendiliğinden ve durup dururken yaratabileceğini doğrulamış oluyor.

Buna kesin gözüyle bakmak çok doğru olmaz; halen doğrulanması, tekrarlanması ve gözlenebilir kanıtlarla desteklenmesi gerekiyor. Bunları elde etmek için epey bir beklememiz gerekebilir. Fakat ola ki bu hesap doğruysa ve deneysel olarak gösterilirse, evrenin nasıl var olduğunun sorusu nihai olarak çözülmüş olabilir. En azından o yöne doğru büyük bir adım atmış olabiliriz.

Tüm Reklamları Kapat

Hatta bu keşfin, "Evren'in dışında ne var?" sorusuna da cevap veriyor olması muhtemel: kuantum dalgalanmalar ile örülü devasa bir hiçlik. Bunun içerisinde, çok sayıda var olmuş ve var olan evren... Bizim evrenimiz, hiçlik içerisinde sürekli yanıp sönen noktacıklar gibi olan kuantum dalgalanmalarının içinde var olabilmiş, sıradan bir genişleme olabilir.

Ancak o zaman neden bu kadar karmaşık ve girift bir içeriğe sahip? Madde ile antimadde birbirinden nasıl ayrıldı? Toplam enerji sıfırsa, belli lokalitelerde bu enerji nasıl öbeklendi? Bu ve bunun gibi sorularla bu sahadaki bulgular bilim camiası tarafından heyecanla, merakla ve eşit derecede şüpheyle karşılanıyor. 

Son olarak... Bu bulgu ve evrenin olası bu modeli, aslında bizim "yok olduğumuz" anlamına mı geliyor? Hayır, bu hatalı bir yorum olurdu. Çünkü biz, maddeden oluşan varlıklar olarak, neysek oyuz. Yani evrenin toplam enerjisinin sıfır olması veya hiçlikten var olduğumuz gerçeği, bizim "hiç" olduğumuz anlamına gelmiyor. Çünkü nasıl var olduğumuzu keşfetmemiz, var olduğumuz gerçeğini değiştirebilen bir keşif değil. Biz, evrenin pozitif madde-enerji tarafında bulunan yapılarız. Bunu hiçbir bulgu değiştirmeyecek. Ancak bu keşif, bizim varlığımızın "devasa" bir hiçlik içerisinde olduğunu doğrulayabilir. Bunun sonucunda, hiçlik içerisinde sonsuz sayıda evrenler oluşabileceği fikrine de kapı aralanmış olur. Zaten çoklu evrenlere yönelik bulguların ve bilgilerimizin giderek arttığı günümüzde (buradan ve buradan bakabilirsiniz), bunu keşfetmek de büyük bir atılım olurdu. 

Tüm Reklamları Kapat

Henüz bir yargıya varmak ve kesin gözüyle bakmak için çok ama çok erken. Bu yaklaşımla ilgili olası sorunlar da (Doğallık Sorunu, Hiyerarşi Sorunu, vb.) ileri sürülüyor (bir örnek buradan okunabilir). İleri sürülen bu sorunların hiçbiri, modeli yanlışlamıyor, sadece kapsamını daraltma potansiyeline sahip soru işaretleri ileri sürülüyor. Bu konuda araştırmalar halen devam ediyor. Ancak evrenin var oluşunun mekanistik bir modelle açıklanmasına yönelik atılan bu adımlar, bilimin gelecekte ne kadar güçlü bir yol gösterici haline geleceğinin sinyallerini veriyor. Bekleyip göreceğiz.

Bu Makaleyi Alıntıla
Okundu Olarak İşaretle
Evrim Ağacı Akademi: Fiziğe Giriş: Newton'dan Kuantuma Yazı Dizisi

Bu yazı, Fiziğe Giriş: Newton'dan Kuantuma yazı dizisinin 18. yazısıdır. Bu yazı dizisini okumaya, serinin 1. yazısı olan "Fizik Ne İşe Yarar: Sofra Tuzundan Atmosferin Yapısına..." başlıklı makalemizden başlamanızı öneririz.

Yazı dizisi içindeki ilerleyişinizi kaydetmek için veya kayıt olun.

EA Akademi Hakkında Bilgi Al
98
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
Paylaş
Sonra Oku
Notlarım
Yazdır / PDF Olarak Kaydet
Bize Ulaş
Yukarı Zıpla

İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!

Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.

İçerikle İlgili Sorular
Soru & Cevap Platformuna Git
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Muhteşem! 57
  • Bilim Budur! 43
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 37
  • Merak Uyandırıcı! 32
  • İnanılmaz 25
  • Tebrikler! 22
  • Umut Verici! 16
  • Korkutucu! 9
  • Üzücü! 6
  • İğrenç! 6
  • Güldürdü 5
  • Grrr... *@$# 4
Kaynaklar ve İleri Okuma
Tüm Reklamları Kapat

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 23/04/2024 00:20:41 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/2894

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Keşfet
Akış
İçerikler
Gündem
Şempanze
Ekonomi
Gaz
Tutarlılık
Deniz
Öğrenme
Galaksi
Hızlı
Yörünge
Evrimsel Biyoloji
Karanlık
Kimyasal Bağ
Karanlık Madde
Spor
Moleküler Biyoloji
İhtiyoloji
Haber
Ayak
Hominid
Mühendislik
Kedi
Proton
Kafatası
Abd
Diş Hekimliği
Aklımdan Geçen
Komünite Seç
Aklımdan Geçen
Fark Ettim ki...
Bugün Öğrendim ki...
İşe Yarar İpucu
Bilim Haberleri
Hikaye Fikri
Video Konu Önerisi
Başlık
Gündem
Bugün bilimseverlerle ne paylaşmak istersin?
Bağlantı
Kurallar
Komünite Kuralları
Bu komünite, aklınızdan geçen düşünceleri Evrim Ağacı ailesiyle paylaşabilmeniz içindir. Yapacağınız paylaşımlar Evrim Ağacı'nın kurallarına tabidir. Ayrıca bu komünitenin ek kurallarına da uymanız gerekmektedir.
1
Bilim kimliğinizi önceleyin.
Evrim Ağacı bir bilim platformudur. Dolayısıyla aklınızdan geçen her şeyden ziyade, bilim veya yaşamla ilgili olabilecek düşüncelerinizle ilgileniyoruz.
2
Propaganda ve baskı amaçlı kullanmayın.
Herkesin aklından her şey geçebilir; fakat bu platformun amacı, insanların belli ideolojiler için propaganda yapmaları veya başkaları üzerinde baskı kurma amacıyla geliştirilmemiştir. Paylaştığınız fikirlerin değer kattığından emin olun.
3
Gerilim yaratmayın.
Gerilim, tersleme, tahrik, taciz, alay, dedikodu, trollük, vurdumduymazlık, duyarsızlık, ırkçılık, bağnazlık, nefret söylemi, azınlıklara saldırı, fanatizm, holiganlık, sloganlar yasaktır.
4
Değer katın; hassas konulardan ve öznel yoruma açık alanlardan uzak durun.
Bu komünitenin amacı okurlara hayatla ilgili keyifli farkındalıklar yaşatabilmektir. Din, politika, spor, aktüel konular gibi anlık tepkilere neden olabilecek konulardaki tespitlerden kaçının. Ayrıca aklınızdan geçenlerin Türkiye’deki bilim komünitesine değer katması beklenmektedir.
5
Cevap hakkı doğurmayın.
Bu platformda cevap veya yorum sistemi bulunmamaktadır. Dolayısıyla aklınızdan geçenlerin, tespit edilebilir kişilere cevap hakkı doğurmadığından emin olun.
Ekle
Soru Sor
Sosyal
Yeniler
Daha Fazla İçerik Göster
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
Evrim Ağacı'na Destek Ol

Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katın.

Evrim Ağacı'nı Takip Et!
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
Kaldığım Yeri İşaretle
Göz Attım

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.
[Site ayalarına git...]

Filtrele
Listele
Bu yazıdaki hareketlerin
Devamını Göster
Filtrele
Listele
Tüm Okuma Geçmişin
Devamını Göster
0/10000
Bu Makaleyi Alıntıla
Evrim Ağacı Formatı
APA7
MLA9
Chicago
Ç. M. Bakırcı. Kuantum Dalgalanma: Enerji Yoktan Var Olabilir mi?. (25 Ekim 2014). Alındığı Tarih: 23 Nisan 2024. Alındığı Yer: https://evrimagaci.org/s/2894
Bakırcı, Ç. M. (2014, October 25). Kuantum Dalgalanma: Enerji Yoktan Var Olabilir mi?. Evrim Ağacı. Retrieved April 23, 2024. from https://evrimagaci.org/s/2894
Ç. M. Bakırcı. “Kuantum Dalgalanma: Enerji Yoktan Var Olabilir mi?.” Edited by Çağrı Mert Bakırcı. Evrim Ağacı, 25 Oct. 2014, https://evrimagaci.org/s/2894.
Bakırcı, Çağrı Mert. “Kuantum Dalgalanma: Enerji Yoktan Var Olabilir mi?.” Edited by Çağrı Mert Bakırcı. Evrim Ağacı, October 25, 2014. https://evrimagaci.org/s/2894.
ve seni takip ediyor

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close