Bu akademi ne değildir

Bir an

Pazartesi sabahı, saat altıya çeyrek var. Leyla Aksoy'un fırınında ilk tepsiler çıkıyor; Ada okula gitmeden önce annesine yardım ediyor, poşetleri katlıyor. Bir yandan da telefonunda kulüp grubuna gelen mesajları okuyor. Cumartesi gecesinden sonra herkes bir şey göndermiş.

Bir arkadaşı «Evrenin yaşı kesin belli, 13,8 milyar yıl» yazmış. Bir başkası bir video atmış: «James Webb Büyük Patlama'yı çürüttü!» Üçüncüsü «Bizimkinden başka sonsuz sayıda evren var» diyor. Gece Rıza Dede'nin söylediği de aklında: kahvaltıda «Âlemi kim yarattı, onu sorsanıza» demişti. Kuzey de ayrı bir mesajla soruyu tersine çevirmiş: «Abla, evren kendi kendine olduysa neden olmuş?»

Ada sesli okuyor. Leyla fırının ağzındaki termometreye bakıp ekmekleri çeviriyor. «Hepsini aynı sesle söylüyorlar» diyor. «Fırının kaç derece olduğunu bu ibre söyler. Ama bu ekmeği neden sabahın beşinde kalkıp pişirdiğimi ibre söylemez.»

Soru

Bilim evren hakkında hangi sorulara cevap verebilir, hangilerine veremez, ve bir iddianın ne kadar sağlam durduğunu nasıl anlarız?

Sezgi

Ada'nın telefonundaki beş cümle aynı tonda yazılmış, ama aynı türden cümleler değil. Kimi bir ölçümü aktarıyor, kimi bir hesabı, kimi tartışılan bir yorumu, kimi henüz kimsenin sınayamadığı bir öneriyi; Rıza Dede'nin sorusu ise ölçümle cevaplanacak türden hiç değil. Bu akademinin ilk işi bu farkı görünür tutmak.

Türkçede «neden» sözcüğü iki ayrı soruyu taşıyor ve karışıklığın çoğu buradan çıkıyor. «Gece neden karanlık?» diye sorduğumuzda bir sebep, bir mekanizma arıyoruz; fizik bunu cevaplayabilir ve 7.1'de cevaplayacağız. «Neden hiç yok değil de bir şey var?» ya da «evrenin bir amacı var mı?» diye sorduğumuzda ise bir mekanizma değil bir gerekçe, bir anlam arıyoruz. Fiziğin işi ilk türden «neden»dir: bir şeyin hangi süreçle ve hangi sırayla olduğu. İkinci türden soruyu ne cevaplar ne de anlamsız ilan eder; o sorunun kendi alanının dışında kaldığını söyler.

Bir sorunun bilimin alanına girip girmediğini belirleyen ölçüt basit.

Kozmolojide neredeyse hiçbir sayı doğrudan, cetvelle ölçülmez. Evrenin yaşı, içeriği, uzaklıklar bir hesabın ucunda çıkar ve o hesap bir modelin içinde yapılır.

Ada'nın gruptaki cümlelerini ayırt etmenin yolu her birine bir etiket koymak.

Etiketlerin her biri bir dersten örnekle akılda kalır. «Sağlam» bağımsız gözlemlerle defalarca doğrulanmış bulgu içindir: kozmik mikrodalga ardalanının sıcaklığı bunlardan biri.

«Model» ölçümün sağlam olduğu ama sayının bir modelin içinden okunduğu yerdir: evrenin 13,8 milyar yaşı bunun en bilinen örneği. «Tartışmalı» gözlemi olan ama yorumu süren bulgudur, 17. modüldeki Hubble gerilimi gibi. «Spekülatif» henüz sınanmamış ya da sınanamayan öneridir, çoklu evren gibi. «Çürütüldü» gözlemle çelişip terk edilen fikirdir: 8.3'teki durağan durum kuramı. «Felsefi» ise cevabı gözlemle verilemeyen sorudur, Rıza Dede'ninki gibi. Bunlara üç yardımcı etiket eşlik ediyor: öğretim aracı ya da kavram haritası için «Çerçeve», bugün geçerli olmayan model ve tartışmalar için «Tarihsel», akademinin kendi alıştırmaları için «Akademi».

Nasıl biliyoruz?

Bilim ile inancın sınırını çizen en güzel örneklerden biri, Büyük Patlama fikrinin kurucularından birinden geliyor. Belçikalı Georges Lemaître hem fizikçi hem Katolik rahipti. Bu ikili yolu Birinci Dünya Savaşı yıllarında seçmişti; 1933'te bir Amerikan gazetecisine anlattığına göre gerçeğe giden iki yol görmüş ve ikisini de izlemeye karar vermişti.

Lemaître 1930'lu yılların sonunda yazdığı ve ancak ölümünden sonra yayımlanan bir metinde, genişlemeyi geriye sarınca varılan ilk duruma «başlangıç» diyebileceğini, ama «yaratılış» demediğini yazdı. Ona göre bu sıfır anının gerçekten bir başlangıç mı, yoksa hiçten bir yaratılış mı olduğu, fiziksel ya da astronomik düşüncelerle karara bağlanamayacak felsefi bir soruydu.

1951'de Papa XII. Pius, Papalık Bilimler Akademisi'nde yaptığı bir konuşmada, çağdaş bilimin evrenin ilk anına tanıklık ettiğini ve yaratılışı doğruladığını söyledi. Konuşma Lemaître'nin adını anmıyordu, ama onun ilkel atom fikrine işaret ediyordu. Lemaître bunun yanlış anlaşılmasından kaygılandı: konuşmanın, hipotezinin dinî bir amaçla kurulduğu izlenimini uyandırmasından çekiniyordu ve hipotezin henüz gözlemle doğrulanmadığını herkesten iyi biliyordu. 1952'de Papa Uluslararası Astronomi Birliği'nde konuşacakken Lemaître Vatikan'a uğradı ve ilkel atomdan söz edilmemesini önerdi; konuşma bu öneriye uydu. 1958'de Brüksel'deki Solvay konferansında ise kuramının her türlü metafizik ve dinî sorunun tamamen dışında kaldığını açıkça söyledi.

Lemaître'nin ayrımı bugün de kozmolojinin çalışma biçimini anlatıyor. Kuram evrenin nasıl geliştiğini ve ne zaman hangi evreden geçtiğini öngörür; bu öngörüler ölçülür ve tutmazsa kuram değişir. «Neden» sorusunun gerekçe anlamı ise ölçüm masasına konmaz.

Yaygın yanılgılar

Sayılarla

Etiketler bir kesinlik sıralaması değil, bir bilgi türü ayrımıdır; ama arkalarındaki belirsizlik sayıyla da görülebilir. Ardalanın sıcaklığı, ölçümler birleştirilince 2,72548 artı eksi 0,00057 kelvin çıkıyor. Belirsizlik ölçülen değerin yaklaşık on binde ikisi kadar: bir kilometrelik bir yolu yirmi santimetre hatayla ölçmeye benzer.

Planck'ın son sonuçları evrenin yaşı için 13,787 milyar yıl veriyor; belirsizlik payı 20 milyon yıl. Bu da çok dar bir aralık, binde 1,5 kadar. Ama bu aralık yalnızca modelin içindeki belirsizliktir; modelin kendisi değişirse sayı bu aralığın dışına kayabilir. «Model» etiketi bu ikinci belirsizliği hatırlatır.

Hubble sabitinde ise iki ölçüm birbirini tutmuyor. Planck, erken evrenin ışığından ve standart modelden, saniyede megaparsek başına 67,4 artı eksi 0,5 kilometre hesaplıyor. Yakın galaksilerdeki yıldızlarla kurulan uzaklık merdiveni 2019'da 74,03 artı eksi 1,42 verdi. Aradaki fark, iki ölçümün birleşik belirsizliğinin dört katından fazla; Planck makalesi bunu «4,4 sigmalık önemli bir gerilim» diye yazıyor. Her iki ölçüm de dikkatle yapılmış, ama biri ya da model bir yerde eksik. «Tartışmalı» etiketi tam bu durum için var.

«Felsefi» etiketi taşıyan bir sorunun ise belirsizlik payı yazılamaz: hata payı, ölçülebilen bir niceliğin özelliğidir.

Bağlantılar

Neye bağlı: Bu ayrım, bilimin sınanabilir iddialarla çalışmasına ve kozmolojideki sayıların çoğunun doğrudan ölçülmeyip bir modelin içinden hesaplanmasına bağlıdır. 0.1'deki 46 milyar ışık yıllık yarıçapın «Model» etiketi taşıması da bundandı. Etiketlerin anlamlı olması için ölçülenin bağımsız yollarla denetlenebilmesi gerekir; uzaklık merdiveni (3.5) ve standart modelin bağımsız sınamaları (18.4) bu denetimin nasıl yapıldığını gösterecek.

Ona bağlı olanlar: Akademinin her dersi bu etiketlerle konuşacak. Ölçülenle hesaplananın ayrılması evrenin yaşını (8.6), bileşimini (18.2) ve geometrisini (18.3) doğru okumayı sağlar. «Neden» sorusunun iki anlamını ayırmak ise başlangıç (9.1), ince ayar (25.7) ve «neden bir şey var» (28.5) derslerinde bilimin cevabıyla felsefenin sorusunu karıştırmamanın ön koşuludur. Bir haberin ya da videonun iddiasını tartarken (18.6) okurun ilk sorusu da bu etiketlerden gelir: bu ölçüm mü, model mi, yoksa bir öneri mi?

Kendi elinle

Kapanış

1. Bilim bir şeyin hangi süreçle ve hangi sırayla olduğunu, yani «neden»in sebep anlamını cevaplar; «neden var» ve «amacı ne» sorularını ne doğrular ne çürütür, kendi alanının dışında bırakır.
2. Kozmolojideki iddialar aynı düzeyde bilinmez: bu akademi her iddiayı Sağlam, Model, Tartışmalı, Spekülatif, Çürütüldü ya da Felsefi diye etiketler; «Model» ölçümün değil hesabın sınırını gösterir.
3. Büyük Patlama kuramının kurucusu Lemaître, kuramı bir başlangıcın tarifi saydı ama yaratılış sorusunu felsefeye bıraktı; kuramdan dinî ya da dine karşı bir kanıt çıkarmaya itiraz etti.

Beş soru

1. «Neden» sözcüğünün taşıdığı iki soruyu birer örnekle ayır. Hangisi fiziğin alanına girer?
2. Sınanabilirlik nedir ve bir iddianın sınanabilir olup olmadığını hangi soruyla anlarsın?
3. Ardalanın sıcaklığı ile evrenin yaşı neden farklı etiket taşır?
4. Lemaître, Büyük Patlama kuramının dinî bir kanıt olarak sunulmasına neden itiraz etti?
5. Hubble sabiti neden «Tartışmalı» etiketi taşıyor ve bu, iki ölçümden birinin özensiz yapıldığı anlamına mı gelir?

Yanıtlar

1. «Gece neden karanlık?» bir sebep, bir mekanizma sorar ve fizik onu cevaplayabilir. «Neden hiç yok değil de bir şey var?» bir gerekçe ya da anlam sorar; gözlemle cevaplanamaz ve fiziğin alanının dışında kalır, fizik onu ne doğrular ne çürütür.
2. Sınanabilirlik, bir iddianın gözlemle yanlışlanabilecek bir öngörü vermesidir. Anlamanın yolu şu soruyu sormaktır: hangi gözlem gelirse bu iddia yanlış çıkar? Hiçbir gözlem onu yanlışlayamıyorsa iddia sınanabilir değildir.
3. Ardalanın sıcaklığı doğrudan ölçülür ve hiçbir kozmoloji modelinin varsayımına dayanmaz; bu yüzden Sağlam. Evrenin yaşı ise ardalanın ayrıntılı haritasından, standart modelin varsayımları kabul edilerek çıkarılır; model değişirse sayı kayabilir, bu yüzden Model.
4. Lemaître kuramın bir başlangıç anını tarif ettiğini, ama bu anın yaratılış olup olmadığının fizikle karara bağlanamayacak felsefi bir soru olduğunu düşünüyordu. Ayrıca hipotezinin dinî bir amaçla kurulduğu izleniminden ve henüz gözlemle doğrulanmamış bir fikrin kanıt gibi sunulmasından çekiniyordu.
5. Planck'ın erken evrenden hesapladığı değer ile yakın galaksilerdeki uzaklık merdiveninin ölçtüğü değer birleşik belirsizliklerinin dört katından fazla farklı. Bu, ölçümlerden birinin özensiz olduğu anlamına gelmez; ikisi de dikkatle yapılmış. Ya ölçümlerden birinde henüz fark edilmemiş bir etki var, ya da modelin bir yeri eksik; hangisi olduğu tartışılıyor.

Sonraki derse köprü

Bu derste etiketlerin arkasındaki sayıları gördük: on binde iki, binde bir buçuk, dört sigma. 0.3'te sayıların kendisine döneceğiz, ama bu kez kesinliklerine değil büyüklüklerine. Evren protonun içinden gözlenebilir evrenin ufkuna kadar uzanan bir ölçek merdiveni üzerinde duruyor ve basamaklar onar kat büyüyor. Bu merdivende insan nerede duruyor? 0.3'te bunu «on üzeri» gösterimiyle basamak basamak çıkacağız.