Hiperuzay (Michio Kaku): konusu, bilimi ve okuma rehberi

Hiperuzay (Hyperspace: A Scientific Odyssey Through Parallel Universes, Time Warps, and the 10th Dimension), Michio Kaku'nun 1994'te Oxford University Press'ten çıkan popüler bilim kitabıdır; ilk baskı 344 sayfadır. Kitabın ana savı, doğanın dört temel kuvvetinin yüksek boyutlarda daha uyumlu ve daha sade anlatılabildiğidir. Okuru beşinci boyuttan on boyuta, oradan solucan deliklerine ve zaman makinelerine götürür. Türkçede kitabın adı Hiperuzay olarak geçer.

Kitap ne anlatıyor?

Kaku'nun temel fikri şudur: Bildiğimiz üç uzay boyutu ve bir zaman boyutu evrenin bütün hikâyesi olmayabilir. Fizikte kuvvetleri tek bir çerçevede birleştirme çabası, kuramcıları defalarca ek boyutlara götürmüştür. Kitap bu düşünceyi tarihsel bir çizgi üzerinde anlatır, sonra kuramsal fiziğin o günkü en iddialı adayı olan süpersicim kuramına, ardından solucan deliklerine, kara deliklere ve paralel evrenlere uzanır. Eleştirmenlerden biri, kitaptaki biyografik bölümlerin konudan uzaklaştığını belirtmiştir.

Kitabın bir başka özelliği, bilimkurgu ile bilim arasında gidip gelmesidir. Kitabın ilk kısmı, iki boyutlu "Düzülke" (Flatland) düşüncesini kullanarak yüksek boyutları kavramayı kolaylaştırmaya çalışır.

Kitabın özeti

Bu bölüm kitabın sonunu da anlatır. Bilim kitaplarında özet bölüm bölüm ana fikirlerdir; kitap dört kısımdan ve toplam on beş bölümden oluşur. Aşağıda her kısmın ana fikrini kendi cümlelerimle topladım.

1. Birinci kısım: Beşinci boyuta giriş (4 bölüm). Kitap, yüksek boyutların tarihini ve fiziğin iki büyük kuramını, genel görelilik ile kuantum mekaniğini birleştirme mücadelesini anlatır. "Düzülke" (Flatland) düşüncesi bu kısımda sezgi kurmak için kullanılır. Ana fikir: Boyut sayısını artırmak, kuvvetleri birleştirmenin doğal yolu olabilir.
2. İkinci kısım: On boyutta birleşme (5 bölüm). Kuantum kuramı, Einstein'ın çalışması ve süpersicimler ele alınır. Ana fikir: Süpersicim kuramı, parçacıkları noktalar yerine titreşen sicimler olarak görür ve bunun tutarlı olması için on boyut gerektirir. Kaku, bunun bütün kuvvetleri tek bir kuramda toplama umudunu taşıdığını anlatır.
3. Üçüncü kısım: Solucan delikleri, başka bir evrenin kapıları mı? (3 bölüm). Bu kısım kara delikleri, paralel evrenleri ve zaman makinesi kuramlarını işler. Ana fikir: Genel görelilik denklemleri, uzay-zamanda tüneller ve zamanda geriye giden yollar gibi çözümlere izin veriyor gibi görünür; ama bunların fiziksel olarak mümkün olup olmadığı belirsizdir.
4. Dördüncü kısım: Hiperuzayın efendileri (3 bölüm). Son kısım evrenin kaderini ele alır ve kitabın sonuçlarını toplar. Ana fikir: Evrenin geleceği sorusu da hiperuzay çerçevesinde tartışılabilir. Bu kısım, kitabın en spekülatif bölümleridir.

Dört kısım birlikte tek bir savı kurar: Doğanın kuvvetleri yüksek boyutlu bir uzayda daha sade yazılabilir. Kaluza'nın beşinci boyutundan süpersicimlerin on boyutuna kadar her adım, kuvvetleri birleştirme çabasının devamı olarak sunulur; solucan delikleri ve evrenin kaderi ise bu çerçevenin ulaştığı en uç sonuçlardır.

Kısacası kitap, yüksek boyutlu uzayı bir matematik oyunu olarak değil, fiziğin birleşik bir betimlemesine giden yol olarak sunar. Bu çerçevenin ne kadarının doğaya uyduğu ise bugün de açıktır.

Yazar ve yazıldığı dönem

Michio Kaku 24 Ocak 1947'de San Jose'de doğdu; Harvard'da 1968'de summa cum laude mezun oldu, 1972'de Berkeley'de doktorasını tamamladı. New York Şehir Koleji'nde kuramsal fizik profesörüdür ve Henry Semat kürsüsünü yürütür. Önceki yıllarda Princeton'da ve Institute for Advanced Study'de bulunmuştur. Sonraki popüler kitapları arasında Parallel Worlds (2004), Physics of the Impossible (2008) ve The Future of Humanity (2018) vardır. 2008'de Klopsteg Memorial Ödülü'nü, 2021'de Sir Arthur Clarke Yaşam Boyu Başarı Ödülü'nü aldı.

Kitabın yazıldığı yıl önemlidir: 1994, süpersicim kuramının "birinci devrim"inden (1984) on yıl sonra, ama Edward Witten'in beş süpersicim kuramını on bir boyutlu M-kuramı altında birleştirdiği "ikinci devrim"den (1995) bir yıl önceydi. Kitabın "on boyut" çerçevesi bu yüzden dönemin sicim kuramını yansıtır; bugün bu çerçeve M-kuramı ile on bir boyuta genişletilmiş durumdadır.

Kitaptaki bilim: ne kanıtlı, ne kuramsal?

Yüksek boyutlar

Fikrin kökü eskidir. Edwin Abbott Abbott'un 1884'te "A Square" takma adıyla yayımladığı Flatland iki boyutlu bir dünyayı ve onun yüksek boyutlarla karşılaşmasını anlatır; kitap, görelilik kuramı boyut kavramını gündeme taşıdıktan sonra yeniden ilgi gördü. Fizikte ise Theodor Kaluza 1921'de genel göreliliği beş boyuta genişleterek hem Einstein'ın kütleçekim hem Maxwell'in elektromanyetizma denklemlerini tek çatıda elde etti. Oskar Klein 1926'da ek boyutun çok küçük bir çember biçiminde kıvrılmış olduğunu önerdi; bu "sıkıştırma" ek boyutu neden görmediğimizi açıklar. Ancak Kaluza-Klein kuramı deneyle doğrulanmadı ve bir dizi öngörüsü gözlemle uyuşmadı. Yine de yüksek boyutla birleştirme fikri 1970'lerde sicim kuramı ve süper kütleçekimle geri döndü.

Süpersicim kuramı

Süpersicim kuramı tutarlı olmak için dokuz uzay ve bir zaman boyutu, yani on boyut ister; M-kuramı ise on bir boyutlu. Görmediğimiz boyutlar "sıkıştırma" ile kıvrılmış sayılır ve Calabi-Yau uzayları gibi matematiksel yapılarla betimlenir. Eleştirinin merkezi şudur: Kuramın gerçek dünyayı ne ölçüde betimlediği bilinmiyor ve sınanabilir bir öngörüsü yok. GW170817 çift nötron yıldızı gözlemi, kütleçekimin ek boyutlara sızdığı bazı modelleri sınırladı. Yani Kaku'nun kitabındaki on boyutlu hiperuzay, kanıtlanmış bilgi değil, güçlü bir matematiksel çerçevedir. Ayrıntı için sicim teorisi sayfasına bakın.

Solucan delikleri ve zaman makineleri

Solucan deliği, uzay-zamanın uzak iki noktasını birbirine bağlayan varsayımsal bir tüneldir. Einstein ve Rosen 1935'te "köprü" olarak bilinen çözümü yayımladı, "solucan deliği" terimini 1957'de John Archibald Wheeler yaygınlaştırdı. Kip Thorne ile Mike Morris 1988'de geçilebilir bir modeli kurdu; ancak böyle bir tünelin açık kalması için negatif enerji yoğunluklu egzotik madde gerekir. Bugüne dek bir solucan deliğine dair gözlemsel kanıt yok. Solucan delikleri zaman yolculuğuyla bağlandığında nedensellik sorunları ortaya çıkar; Stephen Hawking'in kronoloji koruma sanısı da böyle çözümlerin doğada gerçekleşemeyeceğini öne sürer. Ayrıntılar için solucan delikleri, zaman yolculuğu ve filmlerdeki solucan delikleri yazılarına bakılabilir.

Evrenin kaderi

Kitabın son kısmı evrenin kaderini ele alır. Kozmoloji kitaptan sonra da ilerlediği için bu bölümler güncel gözlemlerle birlikte okunmalıdır. Bkz. evrenin sonu.

Bugün nerede duruyor?

Özetle: Kitabın dayandığı yüksek boyutlu çerçeve otuz yıldır matematiksel olarak verimli, ama gözlemsel olarak desteksiz kaldı. Ek boyutlara dair doğrudan bir işaret yok, sicim kuramı sınanabilir öngörü üretmiyor ve solucan delikleri gözlenmedi. Bunun anlamı kitabın "yanlış" olduğu değil; kitabın anlattığı şeyin bir kanıt listesi değil, fizikçilerin birleşik kuramı nerede aradığının haritası olduğudur.

Etkisi ve değerlendirmeler

Kitap geniş bir okur kitlesine ulaştı, ancak eleştirmenler ikiye ayrıldı. Los Angeles Times 1994'te kitabı fizikçilere değil, olasılıklara heyecan duyan genel okura yönelik buldu ve bu amaç için uygun olduğunu yazdı. The Observatory dergisinde 1996'da Ian Crawford ise düşük temel bilimsel titizlik, zayıf kaynak gösterimi, bazı hatalar ve süpersicimlerin yetersiz anlatımı gibi eleştiriler getirdi. 2004'te SF Signal, yazının ilgi çekici olduğunu ama konuyla ilgisiz biyografik bölümlerin dikkati dağıttığını belirtti; 2016'da Michael Starks kitabı fizik ve kozmolojinin gelişimi üzerine bilgi dolu sevimli bir kitap olarak niteledi. Başvurduğum kaynaklarda kitaba verilmiş bir ödül anılmıyor.

Uyarlamaları

Hiperuzay'ın bilinen bir film ya da dizi uyarlaması yoktur. Kitabın yüksek boyutlar ve solucan delikleri gibi temaları ise popüler kültürde sık işlenir; örneğin Interstellar filmindeki solucan deliği için Filmlerdeki solucan delikleri ne kadar bilimsel? yazısına bakabilirsiniz. Bunlar Kaku'nun kitabıyla doğrudan bağlantılı değildir.

Kimlere uygun, nereden başlanır?

• Uygun: Ek boyutlar, sicim kuramı ve solucan delikleri gibi konularda fiziksel sezgi kazanmak isteyen lise ve üniversite düzeyindeki okurlar. Dört kısım kendi içinde bütündür; ilgi duyduğunuz kısımdan, örneğin solucan delikleri için üçüncü kısımdan başlayabilirsiniz.
• Dikkat: Kitap 1994'te yazıldı. M-kuramı (1995) ve GW170817 gibi gözlemler kitaptan sonra geldi. Kitaptaki iddialar kanıtlanmış bilgiden çok kuramsal öngörülerdir; Crawford'un eleştirisini de akılda tutarak okumak yararlıdır.
• Önce: Kozmos (Carl Sagan) ya da Zamanın Kısa Tarihi daha yumuşak bir giriştir.
• Sonra: Sicim kuramını derinleştirmek için Evrenin Zarafeti (Brian Greene); Kaku'nun yaklaşımının devamı için Olanaksızın Fiziği (2008).