ALTIN 441,98
DOLAR 7,4126
EURO 9,0363
BIST 1.542
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 13 °C
Sağanak Yağışlı

Enerji Parçaları Evrenin Temel Yapı Taşları Olabilir – Dalgalar veya Parçacıklar Değil!

12.12.2020
141
A+
A-
Enerji Parçaları Evrenin Temel Yapı Taşları Olabilir – Dalgalar veya Parçacıklar Değil!

Madde, evreni oluşturan şeydir, ama maddeyi oluşturan nedir? Bu soru, onu düşünenler için – özellikle fizikçiler için – uzun zamandır aldatıcı olmuştur.

Fizikteki son eğilimleri yansıtan meslektaşım Jeffrey Eischen ve ben madde hakkında düşünmenin güncellenmiş bir yolunu tanımladık. Maddenin uzun süredir düşünüldüğü gibi parçacıklardan veya dalgalardan oluşmadığını, daha temelde maddenin enerji parçalarından oluştuğunu öneriyoruz.

Enerji Parçaları Evrenin Temel Yapı Taşları Olabilir - Dalgalar veya Parçacıklar Değil! 1
Eski zamanlarda, beş elementin gerçekliğin yapı taşları olduğu düşünülüyordu.

Beşten bire

Eski Yunanlılar, aşağıdan yukarıya beş yapı taşından oluşuyordu: toprak, su, hava, ateş ve metal. Metal, Dünya görüş noktasından gözlemlendiği gibi, gökleri dolduran ve yıldızların dönüşünü açıklayan maddeydi. Bunlar, bir kişinin bir dünya inşa edebileceği ilk en temel unsurlardı. Fiziksel unsurlarla ilgili kavramları yaklaşık 2.000 yıldır dramatik bir şekilde değişmedi.

Sir Issac Newton, parçacık teorisini geliştiren kişi. Katkı Sağlayanlar: Christopher Terrell, CC BY-ND

Sir Issac Newton, parçacık teorisini geliştiren kişi. Katkı Sağlayanlar: Christopher Terrell, CC BY-ND

Ardından, yaklaşık 300 yıl önce, Sir Isaac Newton, tüm maddenin parçacık adı verilen noktalarda var olduğu fikrini ortaya attı. Bundan yüz elli yıl sonra, James Clerk Maxwell elektromanyetik dalgayı tanıttı – manyetizmanın, elektriğin ve ışığın altında yatan ve genellikle görünmez formu. Parçacık, mekanik için yapı taşı ve elektromanyetizma dalgası olarak hizmet etti ve halk, maddenin iki yapı taşı olarak parçacık ve dalgaya yerleşti. Parçacıklar ve dalgalar birlikte her tür maddenin yapı taşları haline geldi.

Bu, eski Yunanlıların beş unsuru üzerinde büyük bir gelişmeydi, ancak yine de kusurluydu. Çift yarık deneyleri olarak bilinen ünlü bir deney dizisinde, ışık bazen bir parçacık gibi davranırken, diğer zamanlarda bir dalga gibi davranır. Dalgaların ve parçacıkların teorileri ve matematiği, bilim insanlarının evren hakkında inanılmaz derecede doğru tahminler yapmasına izin verirken, kurallar en büyük ve en küçük ölçeklerde yıkılıyor.

Einstein, genel görelilik teorisinde bir çare önerdi. O sırada mevcut matematiksel araçları kullanarak, Einstein belirli fiziksel olayları daha iyi açıklayabildi ve ayrıca atalet ve yerçekimiyle ilgili uzun süredir devam eden bir paradoksu çözebildi. Ancak parçacıklar veya dalgalar üzerinde iyileştirmek yerine, uzay ve zamanın çarpıtılmasını önerdiği için onları ortadan kaldırdı.

Meslektaşım ve ben, daha yeni matematiksel araçları kullanarak, evreni doğru bir şekilde tanımlayabilecek yeni bir teori ortaya koyduk. Teoriyi uzay ve zamanın çarpıtılmasına dayandırmak yerine, parçacık ve dalgadan daha temel olan bir yapı bloğu olabileceğini düşündük.

Bilim adamları, parçacıkların ve dalgaların varoluşsal zıtlıklar olduğunu anlıyor: Bir parçacık, tek bir noktada var olan bir madde kaynağıdır ve dalgalar, onları yaratan noktalar dışında her yerde var olur. Meslektaşım ve ben, aralarında temel bir bağlantı olmasının mantıklı olduğunu düşündük.

Enerji Parçaları Evrenin Temel Yapı Taşları Olabilir - Dalgalar veya Parçacıklar Değil! 2
Yeni bir madde yapı taşı, yıldızlardan ışığa kadar hem en büyük hem de en küçük şeyleri modelleyebilir. Katkı Sağlayanlar: Christopher Terrell, CC BY-ND

Akış ve enerji parçaları

Teorimiz yeni bir temel fikirle başlar – enerjinin her zaman uzay ve zaman bölgelerinden “aktığı”.

Enerjiyi, uzay ve zamanın bir bölgesini dolduran, o bölgeye girip çıkan, asla başlamayan, hiç bitmeyen ve asla kesişmeyen çizgilerden oluştuğunu düşünün.

Akan enerji hatları evreninden yola çıkarak, akan enerji için tek bir yapı taşı aradık. Böyle bir şeyi bulabilir ve tanımlayabilirsek, onu evren hakkında en büyük ve en küçük ölçeklerde doğru tahminler yapmak için kullanabileceğimizi umuyorduk.

Matematiksel olarak seçilebilecek birçok yapı taşı vardı, ancak hem parçacık hem de dalga özelliklerine sahip olan – parçacık gibi yoğunlaşan ama aynı zamanda dalga gibi uzay ve zamana yayılan bir tane aradık.

Cevap, merkezde en yüksek enerjiye sahip ve merkezden uzaklaştıkça küçülen bir enerji konsantrasyonuna benzeyen – bir tür yıldız gibi – bir yapı taşıydı.

Şaşırtıcı bir şekilde, akan bir enerji konsantrasyonunu tanımlamanın yalnızca sınırlı sayıda yolu olduğunu keşfettik. Bunlardan sadece matematiksel akış tanımımıza göre çalışan bir tane bulduk.

Ona bir enerji parçası adını verdik. Matematik ve fizik meraklıları için, A = -⍺ / r olarak tanımlanır, burada ⍺ yoğunluk ve r mesafe fonksiyonudur.

Enerji parçasını maddenin yapı taşı olarak kullanarak fizik problemlerini çözmek için gerekli olan matematiği inşa ettik. Son adım, test etmekti.

Einstein’a dönüş, evrensellik ekleyerek

100’den fazla bir süre önce, Einstein, genel göreliliği doğrulamak için fizikte iki efsanevi soruna başvurmuştu: Merkür’ün yörüngesindeki her zamankinden çok küçük bir yıllık kayma – veya devinim – ve Güneş’ten geçerken ışığın minik bükülmesi.

Enerji Parçaları Evrenin Temel Yapı Taşları Olabilir - Dalgalar veya Parçacıklar Değil! 3
Genel görelilik, Merkür’ün yörüngesinin hafif dönüşünü doğru bir şekilde tahmin eden ilk teoriydi. Kredi: Rainer Zenz, Wikimedia Commons

Bu sorunlar, boyut spektrumunun iki ucundaydı. Maddenin ne dalga ne de parçacık teorileri onları çözemezdi, ama genel görelilik çözdü. Genel görelilik teorisi, uzay ve zamanı, Merkür’ün yörüngesinin değişmesine ve ışığın tam olarak astronomik gözlemlerde görülen miktarlarda bükülmesine neden olacak şekilde çarpıttı.

Yeni teorimiz, parçacığı ve dalgayı muhtemelen daha temel bir parçayla değiştirme şansına sahip olsaydı, bu sorunları teorimizle de çözebilmemiz gerekirdi.

Merkür’ün devinim problemi için Güneş’i devasa bir sabit enerji parçası olarak ve Merkür’ü daha küçük ama yine de muazzam yavaş hareket eden bir enerji parçası olarak modelledik. Işığın bükülmesi problemi için Güneş de aynı şekilde modellendi, ancak foton ışık hızında hareket eden küçük bir enerji parçası olarak modellendi.

Her iki problemde de, hareketli parçaların yörüngelerini hesapladık ve genel görelilik teorisinin öngördüğü cevaplarla aynı cevapları aldık. Şaşkına döndük.

İlk çalışmamız, yeni bir yapı bloğunun çok büyükten küçüğe doğru vücutları nasıl doğru bir şekilde modelleyebildiğini gösterdi. Parçacıkların ve dalgaların parçalandığı yerde, enerji yapı bloğunun parçası güçlü kaldı.

Parça, gerçekliği matematiksel olarak modellemek ve insanların evrenin yapı taşları hakkında düşünme biçimlerini güncellemek için tek bir potansiyel olarak evrensel yapı taşı olabilir.

Kaynakça: Kuzey Karolina Eyalet Üniversitesi Makine ve Havacılık Mühendisliği Profesörü Larry M. Silverberg tarafından yazılmıştır.

BİR YORUM YAZIN
ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.