Stephen Hawking’i meşhur eden keşifler

İçgüdüleri modern kozmolojiyi şekillendiren ve milyonlarca küresel dinleyiciye ilham veren bilimin en büyük yıldızı Stephen Hawking , 14 Mart 2018’de 76 yaşında hayatını kaybetmişti.

76 yıllık yaşamında Stephen Hawking’in insanlığa ve bilime kattıklarını hep birlikte tekrar anımsayalım. Çünkü bundan sonraki hayatımızda hepimizin bunlara ihtiyacı olacak gibi görünüyor.

Stephen Hawking’i meşhur eden keşifler

Öncelikle Stephen Hawking hakkında kısa bir zaman tüneline göz atalım, daha sonra bu eşsiz bilim adamının keşiflerini inceleyelim.

– Stephen William Hawking, 8 Ocak 1942’de Oxford’da doğdu. Biyolog olan babası, annesiyle birlikte Almanya’da bombardımanlardan kaçıp Londra’ya taşınmıştı.

– 1963 yılında Hawking 21 yaşındayken, kendisine ALS teşhisi konuldu ve doktorları iki yıl ömrü kaldığını söyledi.

– 1970‘lerin sonlarına doğru ALS nedeniyle konuşma yetisini kaybetmeye başlayan ünlü bilim adamı, 1985‘te CERN’i ziyaret ederken zatürre kaptı. Bu nedenle nefes borusuna delik açılması gerekti ve sesini tamamen yitirdi.

– “Büyük Patlamadan Karadeliklere” adlı kitabı en çok satanlar listesine girdi ancak kaç kişinin bu kitabı bitirdiği veya anlayabildiği belirsiz.

– Çok sayıda televizyon programına katılan Hawking, sentezlenen sesinin de birçok kayıtta kullanılmasına izin verdi.

– Oxford Üniversitesi’ni birincilikle bitirip Cambridge Üniversitesi’nde kozmoloji (evren bilimi) doktorasını yaptı. Gençliğinde at biniyor, kürek sporuyla ilgileniyordu. Ama Cambridge’ teyken motor nöron hastalığı teşhisi kondu ve vücudunun işlevini neredeyse tamamen yitirdi.

Stephen Hawking’in yaşamına dair kısa bir göz attıktan sonra, büyük ihtimalle modern zamanların en ünlü dahisi olarak tanımlanmasına neden olan tüm keşiflerine geçelim.

Düzenlenen bazı anketlerde 20. yüzyılın en önemli fizikçileri ya da yaşayan en iyi fizikçiler arasında Stephen Hawking yok ya da liste dışı bulunuyor. Peki modern zamanların en ünlü dahisinin bu anketlerde yer alması gerekmiyor mu?

Cevap tabi ki evet. Ancak fizik dünyası geniş bir alan ve bu alanda çok sayıda hayranlık uyandıran isimlere sahip. Hawking de bunlardan sadece biri.

Stephen Hawking’in zekası fizik teorisinin çok sayıda temel alanını bir araya getiriyor: yerçekimi, kozmoloji, kuantum fiziği, termodinamik ve bilgi teorisi. Bu bağlamda Hawking’in dehası, çok yüksek ihtimalle Nobel ödülünü de hak ediyordu.

Big Bang ve Kara Delik Teorisi

Isaac Newton’ın yerçekimi hakkındaki görüşü büyük objelerin manyetik alan benzeri bir alan yaratarak uzaya nüfuz ettiği yönündeydi. Bu alan Dünya gibi büyük bir kütlenin bir diğerine güç uygulamasını sağlıyordu. Bu düşüncelerinin yanında Newton, bu gücün tam olarak ne olduğunu bildiğini de iddia etmedi.

Albert Einstein’in izafiyet teorisine göre de yerçekimi uzaydaki bir alan değil, uzayın sahip olduğu şeydi. Einstein’in iddialarından biri de çok büyük bir objenin kontrolden çıkması durumunda kendi yerçekimi altında çöküşe geçebileceği olayıydı. Bu olay daha sonra kısaca kara delik olarak adlandırıldı.

Her iki bilim insanının bu iddiaları, gün gelince atom bombasını geliştirecek olan Amerikalı fizikçi Robert Oppenheimer ve öğrencisi Hartland Snyder’ın 1939’da yazdığı makalede yeniden belirtildi. Bu makale çoğu fizikçi tarafından desteklenmediği için bu fikir güçlenemedi.

Stephen Hawking fizikten mezun olduktan sonra kozmolog Denis Sciama denetiminde Cambridge Üniversitesi’nde doktoraya başladı. Kendisinin seçtiği ana çalışma alanıysa izafiyet teorisi ve kara delikler oldu.

Hawking, Sciama önderliğinde Big Bang teorisi hakkında çalışmalara başladı. Bu teori, evrenin küçük bir merkezden başlayıp daha sonra genişlediğini benimsiyordu. Bu noktada Hawking, Big Bang’in bir kara deliğinin çöküşünün tam tersi olduğunun farkına vardı.

Fikrini Penrose ile beraber geliştirdi. 1970 yılında ikisi birlikte, genel izafiyet teorisinin evrenin bir tekillik olarak başladığına işaret ettiğini anlatan bir makale yayımladı. Hastalığının ilerlediği zamanlarda, 1970’lerin sonunda bir gece yatağına zar zor giderken önemli bir aydınlanma yaşadı. Bu aydınlanmada bir kara deliğin boyutunun sadece büyüyebileceğini fark etti.

1970’lerin sonunda kara deliklerin sadece büyüyebileceği duyurusunu yaptığında, fizikçi Jacop Bekenstein kendisine bir teklifte bulundu. Bekenstein, bir kara deliğin olay ufkunun alanının kara deliğin entropisinin ölçümü olabileceğini söyledi.

Hawking, bu iddianın doğru olmadığını düşünüyordu, ta ki bu iddianın yanlış olduğunu ispat etmek için çalışmalara başlayıncaya kadar. Çalışmaları ilerledikçe Bekenstein’in bu teorisinin temelde doğru olduğunu gördü. Bunu yapmak için de fiziğin daha önce kimsenin bir araya getiremediği iki alanını birleştirdi; genel izafiyet (görelilik) ve kuantum teorisi.

Kuantum Teorisi / Her şeyin teorisi

Kuantum teorisi atom ya da atomu oluşturan parçalar gibi görülemeyecek boyuttaki küçük şeylerin tanımlamasında kullanılan bir terim. Genel izafiyet teorisi ise yıldızlar ve galaksiler gibi kozmik boyuttaki şeyleri tanımlamada kullanılıyor.

Dışardan bakıldığında bu iki teoremin bir araya getirilmesi veya yorumlanması imkansız gibi görünüyor.

Kuantum teorisine göre uzayın boşluğu hükümsüz bir durum, çünkü uzay dümdüz ve tamamen bomboş olamaz. Parçacıkların çiftleri sürekli olarak anında ortaya çıkar, biri maddeyi diğeri karşı maddeyi oluşturur. Birinin pozitif enerjisi varken diğerinin negatif enerjisi olduğu için sonuçta yeni bir enerji yaratılamaz. İkisi birbirini çok hızlı bir şekilde yok ettiği için tespit edilemezler. Bu yüzden sonuç olarak görülen parçacıklar olarak adlandırılırlar.

Hawking bu parçacık çiftlerinin eğer bir kara deliğin yanında meydana gelirlerse görünenden gerçeğe geçebileceğini öne sürdü.

Kara delik tarafından negatif enerji taşıyan parçacık emilirse, kara deliğin toplam enerjisi azalır, bu nedenle kütlesi de azalır. Diğer parçacık ise pozitif enerjiyi nötr hale getirir. Bunun sonucu olarak kara delik enerji yayarak gittikçe küçülür. Fizik dünyasında bu olayın adına Hawking ışınımı ya da radyasyonu deniyor.

Bu teorisi sonucunda da daha önce kara deliklerin sadece büyüyebileceğini öne süren Hawking, kendisi haksız çıkardı: Kara delikler de aslında küçülebilir ve yavaş yavaş buharlaşacağı anlamına gelir.

Beyaz Sıcak Teoremi

Stephen Hawking 1971 yılında kara delikler hakkında yeni bir radikal görüş ortaya attı. Bing Bang sırasında bazı parçaların minyatür kara deliklere parçalanmış olabileceğini öne sürdü.

Bir kara deliğin olay ufkunun alanı gittikçe küçülürken sıcaklığı yükselir, kara delik çok küçük olabilir ama sıcaklığı yüksek olabilir. Bu, sonuçta ortadan kaybolana kadar kitlenin Hawking ışıması yaymasına neden olur. Karşınızda Hawking’i ünlü yapan keşiflerinden bir yenisi, beyaz sıcak teoremi.

Stephen Hawking, şimdiye kadar ortaya çıkardığı Hawking ışıması ve mini kara delikler ile ilgili teorilerini de 1974 yılında Nature dergisinde yayımlanan makalesinde açıkladı.

Bilginin yok olduğunu ileri süren teorisi

1982 yılında Hawking, yok olan kara deliklerle ilgili başka bir tespitte bulundu. Yeni iddiasında kara deliklerin bilgiyi yok ettiklerini açıkladı.

Işın ışınları bir kara deliğin olay ufkundan geçerken evrenin geri kalanına asla dönmez. Bu yapının bazı bilgileri taşıdığını düşünüyordu. Hawking 1981’de kara delik fiziğinde bilginin yok olması paradoksuyla ilgili olarak San Francisco’da bir konuşma gerçekleştirdiğinde, Amerikalı fizikçi Leonard Susskind bu fikre karşı çıkmıştı.

1997’de Hawking, California Teknoloji Enstitüsü’nden John Preskill ile bilginin kara delikte kaybolduğuna dair ansiklopedisine iddiaya girdi. 2004’de Dublin’deki bir konferansta Stephen Hawking, Susskind’in haklı olduğunu ve Preskill’in ansiklopediyi kazandığını açıkladı.

Uzay ve zaman ayrımı

Hawking’in kara delik çalışmalarındaki izafiyet teorisi, kuantum teorisi, termodinamik ve bilgi teorilerinin birbirine bağlı şekilde yorumlaması, kendisinin yaptığı ve bilime kattığı en önemli buluşlarından.

1980’lerde Big Bang’i kuantum fiziği ile anlatmaya çalıştı. James Hartle ile çalışarak bütün evrenin oluşum aşamalarını açıkladığı bir kuantum denklemi geliştirdi. Bu denklemlerin ortaya çıkardığı tek şey ise evrenin kaynağıyla ilgili soru sormanın ya da teori geliştirmenin yersiz olduğunu ortaya koydu.

Kuantum fiziği, evrenin neredeyse bir yoktometrenin (0.000000000000000000000001 metre) milyarda biri olduğu ilk aşamalarında çok küçük olduğunu, bu yüzden uzay ve zaman arasındaki farkın çok bulanık olduğunu öne sürüyor. Bu da evrende zaman ve uzay arasında anlamlı sınırlar olmadığı anlamına gelir.

Son sözler

Stephen Hawking, elbette yaşamının büyük bir bölümünü normal bir insan koşullarında devam ettirememesine rağmen, bilim dünyasına modern olarak en çok değeri ve değişkeni katan bilim insanı. Ancak kendisinin bilim insanı olan Hawking profilinden daha çok popüler kültürde yer alan Hawking olarak akıllarda kalması da sorgulanması gereken bir unsur.

Popüler kültür alanında ise The Simpson çizgi filminde Homer karakteriyle resmedilmiş, BBC’nin komedi dizisi Red Dwarf’ ta kendi oynamış, Star Trek: New Generation filminde hologramı yer almıştı.

Pink Floyd grubu da, 1994 yılında çıkardıkları The Division Bell adlı albümlerindeki Keep Talking şarkısında Hawking’in mekanik sesini kullandı.

2007 yılında ise özel geliştirilen bir uçağın içinde yer çekimi olmayan ortamı deneyimleyen ilk felçli kişi oldu.

Son olarak, Discovery Channel’da katıldığı bir programda, başka bir yerde bir hayat olduğunu düşünmenin mantıklı olduğunu ve uzaylıların da yeryüzünü işgal edip kaynakları ele geçirip sonra terk edebileceği uyarısını yapmıştı.