Hawking'in ardından

Prof. Dr. Kerem Cankoçak

Hiç şüphesiz Stephen Hawking 20. yüzyılın son çeyreğinde ürünler vermiş en ünlü bilim insanlarından biridir. Her ne kadar hayatını tekerli sandalyede geçiren ve bir cihaz sayesinde konuşabilen medyatik bir figür olarak ünü ile bilimsel başarıları arasında bir orantısızlık söz konusu olsa da, kozmoloji alanında pek çok kuramı Hawking’e borçluyuz. Sadece kara deliklerin ışıma yaptığını keşfetmesi bile Hawking’in Nobel Fizik Ödülü almasına yeterli olabilirdi, eğer ki bu kuram deneysel olarak ispatlanmış olsaydı. Hawking’in şansızlığı, çalıştığı alanda deneysel ispatların zorluğundan kaynaklanmakta. Kara delikleri doğrudan gözlemlemenin zorluğu bir yana, bunların yaptığı ışınım (Hawking radyasyonu) çok zayıf olduğundan tespit edilmeleri günümüz teknolojisiyle neredeyse olanaksız. Dolayısıyla Hawking Nobel Ödülü alamadan aramızdan ayrıldı.

Elbette Hawking’in çağdaşı olan ve en az onun kadar önemli işler yapmış olan pek çok fizikçi vardır. Son yıllarda sosyal medya ve özellikle Youtube sayesinde bazıları daha tanınır olmuş olsalar da, bu fizikçiler kamuoyunda çok fazla bilinmezler. Yine de Hawking’in önemi sadece fizik bilimine katkısı dolayısıyla değil, aynı zamanda çok zor konuları kamuya basit bir şekilde aktarabilme yeteneğiyle, bütün fiziksel engellerine karşın bilime katkıda bulunabilme başarısıyla ve genç nesillere ilham kaynağı olmasıyla da değerlendirilmelidir. Uzay Yolu’ndan Big Bang Theory isimli dizilere kadar pek çok programa katılmasıyla, sık sık yaptığı sansasyonel açıklamalarıyla, yazdığı popüler kitaplar ve makalelerle halkın ilgisini fizik bilimine çekerek Hawking bir anlamda bilim kültürünün elçisi rolünü başarıyla yürütmüştür. 

İngiltere’nin Oxford kentinde, 8 Ocak 1942’de dünyaya gözlerini açan Stephen Hawking’in doğum günü, kozmik bir tesadüf eseri olarak modern fiziğin kurucusu Galileo Galilei’den tam olarak 300 yıl sonraya, ölümü ise Einstein’ın doğumunun 139. yılına rastlar. Orta halli bir ailede büyüyen Hawking’in babası Oxford’da tıp eğitimi almış bir araştırmacı, annesiyse yine Oxford’da eğitim almış bir sekreterdi.1 Dört kardeşin en büyüğü olan Stephen, anılarında mutlu bir çocukluk geçirdiğini söyler. 1950’de Londra’nın 50 kilometre kuzeyindeki St. Albans’a yerleşir ve Stephen de buradaki liseye kaydolur. Kendi ifadesine göre lise notları ortalamanın üzerine pek çıkmaz. Yine de bilime olan ilgisi lise yıllarında başlar. Özellikle matematiğe karşı çok ilgisi vardır ve üniversitede matematik okumak ister. Ancak Oxford’da matematiğe burs verilmediği için doğa bilimlerine girer. Lisans derecesini başarıyla bitirip 1962 yılında Cambridge Üniversitesinde doktoraya başlayan Hawking’in danışmanı kozmolog Denis Sciama’dır.

Cambridge’e gidişinden kısa süre sonra Setephen Hawking’e ALS, “Amyotrofik Lateral Skleroz”, ya da İngiltere’de bilindiği şekliyle motor nöron hastalığı teşhisi konur. (Birleşik Devletler’de bu hastalığa Lou Gehring hastalığı da denir.) Doktorlar kötümserdir; Stephen’in fazla yaşamayacağını düşünürler. Hastalığına rağmen Hawking doktorasına devam eder, hatta sevgilisi ve daha sonra eşi olacak olan Jane Wilde’le nişanlanır. Yaşama azmini kaybetmeyen ve ilerleyen fiziksel engellerine karşın yaşama tutunan Hawking Caius kolejinde araştırma görevlisi olur.

1965-70 yılları arası temel araştırmaları kozmoloji ve büyük ölçekte evrenin incelenmesi üzerine yoğunlaşır. Roger Penrose’la birlikte, genişleyen evrene Einstein denklemleri uygulandığında bunların evrenin başlangıcında bir tekilliğe ulaşacağını gösterirler. Diğer bir deyişle, Einstein’ın genel görelilik kuramı evrenin başlangıcını betimlemekte başarısız kalmaktadır. Bunun üzerine Hawking daha sonraki çalışmalarında çok küçüğün kuramını, yani kuantum fiziği kuramını dikkate alarak evrenin nasıl başlayacağı konusunda kestirimde bulunmanın mümkün olup olmadığını göstermeye girişir. Bu tür çabalara verilen genel isim “her şeyin kuramı”dır, ama burada kastedilen gerçek anlamda her şey değil, fizikteki temel kuvvetlerin hepsini birden içine alabilen bir kuram anlamındadır. 20. yüzyılda fizikte iki büyük devrim olmuştur: İlki Einstein’ın genel görelilik kuramı, ki evreni büyük ölçekte betimlemekte kullanılır ve kütle çekim kuramının temelini oluşturur. Diğeriyse çok küçük boyutlarda geçerli olan kuantum kuramıdır. Fizikçilerin henüz başaramadığı şey, bu iki kuramı tek bir kuram altında birleştirmektir. Oysa evrenin ilk başlarında, Büyük patlama anında evrenimiz çok küçük boyutlarda olduğundan kuantum kuramına başvurmak gerekmektedir. Ancak şimdiye kadar deneylerle test edilebilecek başarılı bir kuantum kütle çekim kuramını kimse bulamadı. İşte Hawking’in bir anlamda öncülük ettiği çalışmalar bu iki büyük kuramın birleştirilmesi üzerineydi.

Hawking, Penrose’la birlikte tekillikleri kanıtlamak için geliştirmiş olduğu tekniklerin bir çoğunun kara deliklere uygulanabileceğini kavradıktan sonra, kara delikler üzerine yoğunlaşır. Ne de olsa 13.7 milyar yıl önce gerçekleşen büyük patlama yerine şu an galaksimizde bulunan kara delikler üzerine çalışmak çok daha verimlidir. Böylece ilgi alanını kara deliklere çeviren Hawking, 1974 yılında en önemli keşfini yapar: Kara delikler tam olarak kara değildir ve ışınım yapmaktadırlar. Hawking ışınımı adı verilen bu ışınım kara deliklerin yavaş yavaş enerji kaybetmesine ve en sonunda buharlaşmalarına yol açmaktadır. Kısaca özetlemek gerekirse, Hawking ışıması, bir kara deliğin yakınında oluşan parçacık/karşı-parçacık çiftlerinden birinin kara deliğin içine düşmesi ve diğerinin kara delikten uzaklaşması sonucu meydana gelen ışınımdır. Sanal parçacıklar bir kuantum özelliğidir ve vakumda da (boş uzay) bulunurlar. Diğer bir deyişle, boş uzay boş değildir. Böylelikle Hawking fizik tarihinde ilk kez kara delikten sorumlu olan kütle çekim ile kuantum fiziğini birleştiren bir olguyu açıklamış oluyordu.

Hawking 1979’da Cambridge Üniversitesinde Lucas matematik profesörü oldu. Bu profesörlük 1663 yılında üniversite parlamento üyesi olan Henry Lucas tarafından kurulmuştu. İlk olarak Isaac Barrow sonra 1669’da Isaac Newton’a verilmişti. Bu arada Hawking’in sağlığı da giderek bozuluyordu. 1985 yılında konuşma gücünü tümden yok eden bir ameliyat geçirir. Artık konuşmalarını bir bilgisayar sistemi ve bir konuşma sentezcisi aracılığıyla yapabilecektir. 1988’de Zamanın Kısa Tarihi: Büyük Patlamadan Karadeliklere adlı ünlü kitabını yayımlar. Bu kitap 10 milyondan fazla kopya satar. Artık Hawking medyatik bir figür haline gelmeye başlamıştır. Sık sık katıldığı TV programlarında geniş kitlelere bilimsel heyecanını aşılar, onlara evren hakkında düşünmenin zevkini tanıtır. O yıllar aynı zamanda Carl Sagan’ın Cosmos adlı ünlü belgeselinin de zirvede olduğu yıllardır. Birlikte program da yaparlar. Hawking popüler bilim yazarlığını sürdürür. Ceviz Kabuğunda Evren, Büyük Tasarım, Kara Delikler ve Bebek Evrenler gibi çok satan kitaplar yazar. Bilimsel konuların geniş kitlelerce anlaşılıp tartışılmasına çok değerli katkılar verir. Bu arada bilimsel çalışmalarına da devam eder ama 1974’teki Hawking ışınımı düzeyinde bir buluş gerçekleştiremez. Hawking ışıması kuantum mekaniği ile kütle çekim arasındaki ilişki üzerine en önemli ipucunu sağlamış ve entropinin doğası üzerine derin bir açılımda bulunmuştur.

1 S. Hawking, Kara Delikler, Alfa Bilim, 2013

İzzettin Önder

Einstein, Hawking ve Marx