Kuantum Atom Teorisine Göre Görev Dağılımı
Maddi ve manevi bütün âlemlerin bilgisi, insan bilgisinin kapasitesini aşmaktadır. Dahası, varlık açısından, Evren’in fiziksel “yapı taşları” hakkında bile yalnızca kısmen doğru ve kesin olmayan hem olasılıklı hem alternatifli bilgilere ulaşılmaktadır.
Evren’in varoluşu ve yaşına dair bilimsel açıklamalar doğal olarak hâlâ teoriden öteye geçmemektedir. Bunlar arasında en çok kabul gören teori ise Büyük Patlama Teorisi’dir. Evren’in bu patlama ile birlikte, son derece hızlı ve yoğun bir hâle geldiği, sıcak parçacıklarla dolu olduğu kabul ediliyor. Özetle, önemli mesafeler alınsa dahi, içinde yaşadığımız bu Evren’in yalnızca fiziksel yapısına yönelik kesinlik içeren açıklamalar, bugün hâlâ tam olarak ortaya konabilmiş değildir.
Peki, günümüzde Evren hakkındaki bilgilerimiz açısından ulaşılan en son nokta nedir? Evren’in fiziksel anlamda en küçük yapı taşlarını keşfetmeye çabalayan, özellikle fizik ve kimya alanında çalışan bilim insanları, bugün bize bu konuda en güncel bulgularını nasıl sunuyorlar?
Elbette, aranan bu parçalara öncelikle bir isim lazımdı: Atomlar! Evet, bütün maddelerin temel yapı taşları olarak kabul edilen ve özelliklerinin yalnızca bir kısmını bildiğimiz bu atomlar, bilinen toplam 118 elementten oluşmaktadır. Bu kimyasal “harfler”, belirli bir düzen ve mantıkla Periyodik Tablo adıyla sınıflandırılmıştır.
Bilimsel ilerlemeler, Antik Yunan’da “bölünemez” anlamına gelen atomların, gerçekte üç temel parçacıktan -elektron, proton ve nötrondan- oluştuğunu göstermiştir.
Evrendeki Temel Kuvvetler
İnsanlar, bu Evren’in fiziksel yapısını, akıllarını kullanarak, mekân ve zaman kavramları çerçevesinde kavrayabilir. Dahası, mekân üç boyutlu olarak algılanabilir. Zamanın yalnızca ileri doğru aktığını ve mekâna bağlı olarak “izafî bir gerçeklik” taşıdığını ilk kez Albert Einstein, 1905 yılında yayımladığı Özel Görelilik Teorisi makalesiyle göstermiştir.
Evren’de dört temel kuvvet vardır. Bunlar, elektromanyetik, güçlü nükleer, zayıf nükleer ve kütleçekim kuvvetidir. Bazı teorik araştırmalar, beşinci bir kuvvetin varlığını incelemeye devam etmektedir. Kütleçekim kuvveti, sadece çeker. Oysa elektromanyetik kuvvet hem çeker hem iter. Çünkü bu sayede bileşik yapılar oluşur.
Varlığı kabul edilen bu ilgili kuvvetlerden ilk üç tanesi, bilim literatüründeki Kuantum Atom Modeline göre atomun içinde etkilidir. Ancak yapılan tüm araştırmalara rağmen kütleçekim kuvvetini doğrudan gözlemlenemiyor; yalnızca etkileri ve sonuçları itibariyle kabul ediliyor.
Kısaca, fiziksel anlamda Evren’in yapısı hakkında akılla bilinebilenler, sınırlı boyutlarda kavrayabildiğimiz mekân, zaman, madde ve enerji bağlamından ibarettir. Maddenin enerjiyle olan ilişkisi ise Albert Einstein tarafından formüle edilmiştir (E=mc²). Antimadde üzerine çalışmalar hâlen sürerken, Evren’in büyük bir kısmını oluşturduğu düşünülen karanlık madde ve karanlık enerji üzerinde de araştırmalar devam etmektedir.
Parçacıklar Âlemi
Farklı yorum ve yaklaşımları olmakla birlikte, Modern Kuantum Mekaniği, günümüz bilim dünyasında en yaygın olarak kabul gören, madde ve ışığın yapı taşlarını açıklayan önemli bir teoridir.
Bu modelde 6 tür kuark, 6 tür lepton ve 5 tür bozon olmak üzere toplam 17 temel atomaltı parçacık yer alır. Graviton ise hâlen gözlemlenmemiştir ama teorik olarak kütleçekim kuvvetinin taşıyıcısı olarak öngörülür. Ayrıca bu parçacıklar, farklı elektrik yükleri, antiparçacıkları ve kuantum simetrileri ile karakterizedir.
Bu teoriye göre, atomun çekirdeğinde proton ve nötron bulunur. Proton pozitif, nötron ise yüksüzdür; elektronlar ise negatif yüklüdür. Dolayısıyla atom çekirdeği pozitif yüklüdür.
Elektronlar hem parçacık hem de dalga özellikleri gösterirler (dalga–parçacık ikiliği) ve çekirdeğin etrafında belirli enerji seviyelerinde yer alırlar.
Maddenin esası olan atom, sadece fiziksel unsurlar olan proton, nötron ve elektronlardan ibaret değildir. Aynı zamanda kütle çekim, elektromanyetik, büyük ve küçük nükleer kuvvetlerin varlığı söz konusudur.
Peki tüm bu elementleri (118 adet) birbirinden farklı kılan nedir? Bu çeşitliliği mümkün kılan unsurlardan biri tanesi, elektronların orbital adı verilen enerji seviyelerinde belirli sayıda bulunabilmeleri ve bu sayının elementten elemente farklılık göstermesidir.
Kabuk ve alt kabuk adı verilen yörüngelerde, dalga–parçacık ikiliği gösteren elektron bulutu şeklinde elektronlar bulunur. Hidrojen atomu 1 elektrona sahipken, Oganesson atomu 118 elektrona sahiptir. Periyodik Tablodaki atom numaraları da bu elektron sayısından kaynaklanır.
Proton ve Nötronların Dünyası: Kuarklar
6 türü keşfedilmiş kuarklardan oluşan atomaltı parçacıklar, baryonlar ve mezonlar olarak iki ana gruba ayrılır. Baryonlar, proton ve nötronları oluşturur. Mezonlar ise kuark ve antikuark birleşiminden oluşur, genellikle kararsız ve kısa ömürlüdürler.
Yukarı, Aşağı, Alt, Üst, Tılsım ve Garip adını verdiğimiz bu 6 tür kuarktan meydana gelen parçacıkların hepsine birden hadronlar denmektedir. Ayrıca ‘‘aşağı’’ kuark ile ‘‘yukarı’’ kuarkın daha ilerisine gidilmesi imkânsızdır. Burada bir sınır ile karşılaşılmaktadır.
Kuantum Renk Dinamiği’ne (QCD) göre, 3 renk yükü (kırmızı, yeşil, mavi) baz alındığında, 6 kuark türü x 3 renk yükü = 18 farklı kuark kombinasyonu oluşur. Antikuarklar da dâhil edildiğinde, toplam 36 farklı parçacık kombinasyonu ortaya çıkar.
Elektronların Dünyası: Leptonlar
Elektron, bir lepton türüdür. Leptonlar, elektron dâhil olmak üzere 6 çeşit atomaltı parçacık ve antiparçacıktan oluşur. Bunların adları ise elektron, müon, tau, elektron nötrino, müon nötrino ve tau nötrino olarak bilinir.
Leptonların her birinin, antilepton denen zıtları da dâhil edilirse, 2 x 6 durumundan toplam 12 parçacık düşünülebilir.
İşte proton, nötron ve elektron denilen temel 3 atomaltı parçacığı meydana getiren kuarklar ve leptonlar ikilisine fermiyonlar grubu adı verilmektedir. Bu fermiyonlarda mantık ilkeleri işlerken, kuvvetleri taşıyan gulonlarda aynı ilkelerin işleyişi söz konusu değildir.
Bu arada şunu da hatırlayalım ki, Kuantum Alan Teorisine göre (Meta-Teori), atomun temel yapıları parçacıklar değil, alanlardır. Bu alanlarda, vakum dalgalanmaları nedeniyle kısa ömürlü sanal parçacıkların sürekli ortaya çıktığı, adeta daima “var olan ve yok olan” antiparçacıkların bulunduğu, bunların durmadan kesintisiz dalgalanan bir yapıda “köpüren çorba gibi” hareket ettikleri bilim insanları tarafından öngörülmektedir.
Peki atomun içindeki kuvvetler neredeler? Şimdi de bunu anlamaya çalışalım.
Kuvvetlerin Dünyası: Bozonlar
Güçlü nükleer, zayıf nükleer ve elektromanyetik kuvvetlerin taşıyıcıları, bozon adı verilen parçacıklardır. Güçlü kuvveti İngilizce’de “tutkal” anlamına gelen gluonlar, zayıf kuvveti W⁺, W⁻ ve Z⁰ bozonları, elektromanyetik kuvveti ise fotonlar taşırlar. Görev dağılımı bu şekilde işler.
Zayıf nükleer kuvvet ortada yok ama senaryoyu adeta kurandır. Güçlü nükleer kuvvet, kısa bir yerde ama kuvvetlidir, hatta protonu ve nötronu tutan da odur. Nasıl mükemmel bir iş bölümü, öyle değil mi? Oysa şuursuz madde, şuurlu ve mükemmel bir görev dağılımı yapamaz ki!
Kuvvetler birbirini hissetmezler ve iç içedirler. Ama bu fiziki unsurları ayırmak gerektiği durumlarda adeta ‘metafizik bir bilinç’ devreye girer ve hemen tepki gösterirler. Bu mikro evren, çamaşır sepetinin içine sıkıştırılan yorgana benzer. Yorganın kendisine dokunulamaz, sadece deliklerinden dışarı sızan kısmından hareketle, o mikro âlem hakkında düşünülür.
Kütleçekimi, doğrudan gözlemlenemese de doğadaki 4 temel kuvvetten biridir. Bu kuvvetin Kuantum Alan Teorisine göre varsayımsal taşıyıcısı, “graviton” adı verilen parçacıktır. Ancak gravitona dair herhangi bir deneysel kanıt bulunmamaktadır; dolayısıyla bu parçacık şimdilik teorik bir varsayım olarak ele alınmaktadır.
Bilinen kuvvet taşıyıcı bozonlar arasında W⁺, W⁻, Z⁰ bozonları, foton (γ) ve gluon (g) yer almaktadır.
Bunlara ek olarak, 4 Temmuz 2012’de Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi (CERN) bünyesinde yapılan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı deneylerinde, diğer parçacıklara kütle kazandırdığı düşünülen ve spini sıfır olan Higgs bozonunun keşfi de duyuruldu. Böylelikle kamuoyunda “Tanrı Parçacığı” olarak bilinen Higgs bozonunun (H) bulunmasıyla birlikte, Standart Model’de öngörülen temel parçacıkların tümü deneysel olarak doğrulanmış oldu.
Kuantum Renk Dinamiği’nde gluonlara ilişkin farklı kuramlar bulunmaktadır. Gluonlarda 3 renk yükü olasılığı (kırmızı, yeşil ve mavi) söz konusudur. Ancak burada kastedilen “renkler”, bildiğimiz fiziksel renkler değil; yalnızca yük çeşitliliğini ifade eden soyut bir kavramdır.
Ayrıca gluonlar, kısaca SU(3) grubu denen, üç renk (kırmızı, yeşil, mavi) ile üç anti-renk kombinasyonu toplamda 9 farklı olasılık oluştur. Ancak biri, renk açısından tamamen nötr (yani “renksiz”) olduğu için, geriye 8 bağımsız lineer kombinasyon kalır.
Beyandan Burhana İşaretler
Şimdiye kadar Evren’in fiziksel yapısına dair, aklın ulaşabildiği bilgilere değindik. Ancak insan için Evren sadece maddi bir düzen değil, aynı zamanda anlam ve hikmet barındıran bir “Kitap”tır. Nitekim İslâm geleneğinde “Kâinat Kitabı” ile “İlahi Kitap” olan Kur’an arasında derin bir irtibat kurulmuştur. Biri gözlemler ve akıl, diğeri vahiy yoluyla bizlere hakikati işaret eder. Dolayısıyla atomların, kuvvetlerin ve Evren’in düzeninde gördüğümüz deliller ile Kur’an’daki yüce beyanlar arasında dikkat çekici ortak sayısal işaretler de bulunabilir.
Mesela Basitleştirilmiş Standart Modeli esas alarak, atomaltı parçacıkları ve onların antiparçacıkları birlikte sayıldığında ortaya ilginç bir sayısal sonuç çıkmaktadır: Kuarklar 12, leptonlar 12 ve bozonlar (g, W⁻, W⁺, Z, γ, H) 6 olmak üzere toplam 30 parçacık sayılmaktadır. Teorik bir taşıyıcı olan graviton da eklenirse bu toplam 31’e ulaşır.
Standart Modelin basitleştirilmiş sayımıyla elde edilen bu 31 parçacık (kuarklar, leptonlar, bozonlar ve teorik graviton) sayısı, Kur’ân-ı Kerîm’de Rahmân Sûresi’nde geçen “O halde ikiniz, Rabbinizin hangi nimetlerini yalanlayabilirsiniz?” hitabının 31 tekrarına dikkat çekici biçimde tevafuk etmektedir. Ayetteki “ikiniz” vurgusunun, parçacıkların simetrik karşılıklarına (madde–antimadde) işaret ettiği de düşünülebilir. Bu bağlamda, modern fiziğin atomaltı parçacıklar üzerinden gösterdiği düzen ile İlahî Beyan’ın tekrarlarında anlamlı bir paralellik kurulabilir.
Ayrıca Basitleştirilmiş Standart Modelin sayımı üzerinden yapılan değerlendirmede, kuarkların toplam 36 farklı durumu, leptonların 12 kombinasyonu vardır. Gluonların 3 renk yükü, diğer bozonların (H, Z, γ, W⁻, W⁺) ise 5 türü bulunduğu görülmektedir. Graviton da bu tabloya eklendiğinde toplam sayı 57’ye ulaşmaktadır.
Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi (CERN) başta olmak üzere hâlen tartışılmakta olan Süpersimetri (SUSY) prensibi bağlamında, her bir parçacığın süpersimetrik karşılığı da dikkate alınırsa, 2 x 57 durumundan 114 sayısına denk gelmektedir. Bu sonuç, Kur’an’daki sûrelerin toplam sayısına tevafuk etmektedir.
Sonuç
Bugün gelinen noktada, modern fiziğin Standart Modeli çerçevesinde Evren’in fiziksel yapısı, yukarıda anlatılan ilgili atomaltı parçacıklar ve bu temel etkileşimler üzerinden açıklanmaktadır.
Bu modele göre, maddeyi oluşturan temel parçacıklar fermiyonlar (kuarklar ve leptonlar), etkileşimleri taşıyan parçacıklar ise bozonlardır. Güçlü, zayıf ve elektromanyetik etkileşimler bu bozonlar ile taşınırken; kütleçekim ise hâlen teorik düzeyde, gravitona atfedilmektedir. Böylece Evren’de gördüğümüz çeşitlilik, bu temel parçacıkların ve etkileşimlerin farklı kombinasyonları ile meydana gelmektedir.
Kuantum Mekaniğine, diğer sayısal teorilere dikkatle bakıldığında ve bütün bunlar hikmet gözüyle yorumlandığında, içinde yaşadığımız Evren’in aynı “Kalem” ile yazılmış ve yazılmakta olan bir “Kitap” olduğu anlaşılabilir.
İnsan, Kur’an ve Evren kitapları adeta kökleri aynı olan yaratılış ağacının semereleri gibidir. Bu üç eser, sanki yazarı ve manaları aynı alan farklı dillerde yazılan kitaplardır. Öyle ki, her birini diğer ikisi tefsir eder.
Matematiğin diliyle çözümlenen bu düzen, varlığın rastlantısal değil, bilinçli ve hikmetli bir şekilde inşa edildiğini bizlere hatırlatır. Böylece, fiziksel gerçeklik ile metafizik hakikat arasında, aklın ve kalbin kavrayabileceği derin bir uyum ortaya çıkar.
Kaynakça:
- Baha Zafer, Medeniyet Okumaları Dersleri 2019/2020, İstanbul Medeniyet Üniversitesi
- İzafiyet Teorisi, https://bilimteknik.tubitak.gov.tr/content/izafiyet-teorisi
- Suat Yıldırım, Kur’an-ı Hakim Meali, Rahman Suresi, 55/13
- Ç.Mert Bakırcı ve E.Oğuz Kaya, Elektron Konfigürasyonları Ne Anlama Geliyor? https://evrimagaci.org/
- Süpersimetri, https://en.wikipedia.org/wiki/Supersymmetry
- Quantum Chromodynamics, https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_chromodynamics
- Quantum Mechanics, https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_mechanics
- Periodic Table, https://en.wikipedia.org/wiki/Periodic_table
- Big Bang, https://en.wikipedia.org/wiki/Big_Bang
- Kuantum AlanTeorisi, https://tr.wikipedia.org/wiki/Kuantum_alan_teorisi
