Nasıl Evren Sadece Devasa Bir Sabun Köpüğü Olabilir?

Özet

Yerçekimi her zaman sessiz, görünmez bir ortak gibiydi; asla kira ödemeden her şeyi kendine doğru çeken. Peki ya yerçekiminin biz düşündüğümüz gibi olmadığını ne olurdu? Eğer gizemli bir güçten ziyade, yalnızca son parça pizzanın olduğu gibi ortadan kaybolan yan ürün – bir yanılsama – olduğunu ne olurdu?

Bu makalede, yerçekiminin aslında yüzey gerilimi – kabarcıkları, su damlalarını ve tüm astronot olma hayallerimizi bir arada tutan güç – bir tezahürü olduğunu varsayan (yani muhtemelen çılgın) hipotezi araştıracağız. Yol boyunca, fiziğe bakıp, uzay-zamanla oynayıp, birkaç analoji yanlış yorumlayacak ve parçacıkları acımasızca insanileştireceğiz. Hazır ol.

İçindekiler

  1. Giriş: Yerçekimi Bir Yanılgı mı?

    Advertising

  2. Yüzey Gerilimi Nedir ve Neden Su Birlikte Kalır?

  3. Yüzey Gerilimi ve Uzay-Zamanın Fiziği

  4. Yerçekimi: Evrenin Sadık Köpeği

  5. Yerçekiminin Yüzey Gerilim Modeli

  6. Kanıtlar ve Düşünce Deneyleri

  7. Sorunlar, Eleştiriler ve Kızgın Fizikçiler

  8. Holografik İlke ve Yerçekiminin Yükselişi

  9. Çok Uzak Bir Metafor? Analojilerin Komplo Teorisine Dönüştüğünde

  10. Sonuç: Devasa Bir Damla İçinde Mi Yaşıyoruz?

1. Giriş: Yerçekimi Bir Yanılgı mı?

Yerçekimi: Newton dedi ki bir güçtü, Einstein dedi ki uzay-zamanın bükülmesidir ve kediniz diyor ki zemin kaderle nasıl başa çıkılır. Ama biz tüm bunları yanlış anlamış olabilir miyiz?

Yerçekimi temel olmayabilir mi? Belki de bir brunch gibi – sadece doğru şeyleri bir araya getirdiğinizde ortaya çıkan yüzeysel bir fenomen midir?

Evet. Belki. Muhtemelen değil. Ama öyle yapıyormuşuz gibi davranmak eğlenceli.

2. Yüzey Gerilimi Nedir ve Neden Su Birlikte Kalır?

Basitçe başlayacağız. Yüzey gerilimi, sıvılar ile hava arasındaki sınırda moleküler etkileşimlerden kaynaklanan bir kuvvettir. Sıvıdaki moleküller her yöne eşit olarak itilir ve çekilir. Ama yüzeyde? Sosyal anksiyete gibidir – elinden tutacak kimse yok.

Sonuç? Sıvı yüzeyinde, sanki elastik bir “deri” oluşur. Bu yüzden su damlaları boncuklanır. Böceklerin suda yürüyebilmesinin sebebi de budur. Ve şampuan şişenizi yanlış sıktığınızda şarkı söylemesinin sebebi de bu.

Arkasındaki matematik, moleküler kuvvetleri ve yüzey alanının en aza indirilmesini içerir, ancak gerçek anlayış şu ki:

3. Yüzey Gerilimi ve Uzay-Zamanın Fiziği

Şimdi, evrenin devasa bir sıvı olduğunu varsayalım. Ve uzay-zaman onun yüzeyi olsun. Saçma mı? Harika, şimdi teorik bir fizikçi gibi düşünüyorsunuz.

AdS/CFT yazışması gibi gerçek teoriler var – evrenin holografik olabileceğini öne sürüyor; yani 3D'de deneyimlediğimiz her şey aslında 2D bir yüzeyden yansıtılıyor. Dünyanın en tuhaf IMAX sineması gibi.

Yerçekimi – eski dostumuz – bu bağlamda bir tür yüzey gerilimi olabilir mi? Uzay-zamanın yüzey enerjisini en aza indirme eğiliminden kaynaklanan bir güç mü?

Uzayın kendisi gergin bir membran gibi, ve madde onu gizemli bir kuvvet aracılığıyla değil, yerel yüzey enerji dağılımındaki değişikliklerle büküyor. Sanki bowling topunu bir trampolina koymak gibidir. Sadece trampolin görünmez ve bowling topu parçacıklardan oluşuyor.

4. Yerçekimi: Evrenin Sadık Köpeği

Yerçekiminin yeterince takdir edilmediğini belirtelim. Elektromanyetizma tüm parlak ışıkları ve parıldayan şeyleri alır. Güçlü ve zayıf nükleer kuvvetler atom çekirdeklerini bir arada tutar ve radyoaktif bozunmayı tetikler. Ama yerçekimi? Sadece çeker.

Gezegenleri, yıldızları ve antrenmandan sonra sizi çeker. Ve kablosuz ağınız gibi her zaman açıktır.

Peki ya bu “çekme” sadece bir yüzey gerilimi nedeniyle oluşan bükülmenin etkisinden ibaret olabilirse ne olurdu? Bir şeyi uzay-zamana düşürdüğünüzde, kozmik yüzeyi deforme etmek ve diğer şeyleri “kaydırıp” bırakmak yeterli olmaz mı? Ant üzerinde zıplayan karınca gibi?

Einstein'ın ünlü kauçuk levha modelini düşünün – şimdi suya ekleyin. Kozmik bir çorba hazırladınız.

5. Yerçekiminin Yüzey Gerilim Modeli

Hayal gücümüzü kullanarak teorimizi geliştirelim. İşte sunum:

Başka bir deyişle: Yerçekimi başka bir şeyden ibaret değil, kozmik kılcal kuvvettir. Küçük nesneler büyük kütlelerin enerjik eğrilerini tırmanır, tıpkı suya isteksizce bir kağıt havluya sızan su gibi.

Bu aynı zamanda kara delikleri açıklamakla bile örtüşüyor! Çok fazla madde toplandığında, yüzey gerilimi sınırlarına kadar gerilir – uzay-zaman filminde bir yırtık veya “dolinen çukuru” oluşur.

6. Kanıtlar ve Düşünce Deneyleri

A) Sabun Köpüğü Dünya

Dünyanın bir sabun köpüğü olduğunu hayal edin ve üzerine bir bilye koyun. Bilye yüzeyi biraz deforme eder ve yakındaki diğer bilyeler üzerine yuvarlanır. İşte yerçekimi, bebeğim.

Şimdi bilyeyi gezegenle değiştirin ve sabun köpüğünü uzay-zamana dönüştürün. BOOM: Yerçekimi Genel Görelilik teorisi gibi bir yüzey gerilim analojisi.

B) Kozmik Kahve Fincanı

Kahveye süt dökün. Sütün daha yoğun, enerji açısından zengin bölgelere doğru aktığını izleyin. Şimdi kahveyi uzay-zamanla değiştirin ve sütü… metafor bozuluyor. Ama iyi görünüyordu, değil mi?

7. Sorunlar, Eleştiriler ve Öfkeli Fizikçiler

Bu noktada belirtelim ki gerçek fizikçiler bununla çok rahat etmezler.

İşte bazı sorunlar:

Ayrıca uzayı bir sabun köpüğü gibi modellemeye çalıştığınızda matematik gerçekten tuhaflaşıyor. Tensor hesabını gözyaşlarıyla yapmadığınız sürece.

Ama eğlenceyi mahvetmek istemiyoruz.

8. Holografik İlke ve Ortaya Çıkan Yerçekimi

İşte işlerin gerçekten tuhaflaştığı yer burası. Erik Verlinde gibi bazı fizikçiler, yerçekiminin temel değil, entropi gradyanlarından kaynaklandığını öne sürdüler.

Temel olarak madde, uzay-zaman alanındaki bilginin kodlanabileceği miktarı etkiler. Bu nedenle yerçekimi, sistemlerin entropiyi maksimize etmeye çalıştığı gibi entropi gradyanlarının bir sonucudur – tıpkı haftanın sonunda masanız.

Bu bakış açısında yerçekimi olarak yüzey gerilimi pek de uzak değil.Entropik dişlere sahip bir metafor. Uzay-zaman düzleşmek ister. Ve madde, gerçekliğin örtüsündeki sadece bir kırışıklık.

Şimdi bu hoş değil mi?

9. Metafor Çok Mu Fazla? Komplo Teorilerine Dönüşünce

İşte tehlike: Tüm metaforlar ölçeklenemez. Yerçekimi yüzey gerilimine benzese bile, yerçekiminin yüzey geriliminden ibaret olduğu anlamına gelmez. Tıpkı bir köpeğin havlaması ve bir mikrodalga fırınının düğmelerine basılması nedeniyle her ikisinin de köpek olduğunun söylenmesi gibi.

Yine de bu fikirlerin keşfedilmesi sezgimizi genişletiyor. Bu, fiziksel düşünceyi canlı tutuyor. Bazen fiziğe tuhaf bir şeye ihtiyacı vardır.

Sadece Schrödinger'in kedisinden sorun.

10. Sonuç: Devasa Bir Damla İçinde Mi Yaşıyoruz?

Dürüst olalım: Yerçekimi ne olduğunu asla bilemeyebiliriz. Kuvvet mi? Eğrilik mi? Yüzey gerilimi fenomeni mi? Matris'teki bir hata mı?

Bildiğimiz şey, bu fikirlerin keşfi aracılığıyla fiziksel düşünceyi canlı tuttuğudur. Sadece gerçeklere değil, oyunlara, şaşkınlığa ve bazen de sabah 3’te şuna bağırmaktır: “Evren pudingden mi oluşuyor?”

Bu nedenle bir sonraki kez tostunuz yere düştüğünde ve tereyağlı tarafı aşağıya doğru indiğinde, yerçekimini lanetlemeyin. Sadece gülümseyin ve fısıldayın:

„Ah evet… yüzey gerilimi yine kazandı.“

COPYRIGHT ToNEKi Media UG (limited liability)

YAZAR:  THOMAS JAN POSCHADEL

Kaynakça

Soyut