Olanaksızın Fiziği (Michio Kaku): konusu, bilimi ve okuma rehberi

Olanaksızın Fiziği (Physics of the Impossible: A Scientific Exploration into the World of Phasers, Force Fields, Teleportation, and Time Travel), kuramsal fizikçi Michio Kaku'nun bilimkurgunun sevdiği teknolojilere fizik açısından baktığı popüler bilim kitabıdır. Doubleday tarafından 11 Mart 2008'de yayımlandı. Kitap tek bir soruya dayanır: Filmlerde ve romanlarda gördüğümüz "imkânsız" icatların hangisi gerçekten imkânsız, hangisi yalnızca henüz yapılamamış? Türkçede Olanaksızın Fiziği adıyla ODTÜ Yayıncılık tarafından yayımlanmaktadır.

Kitap ne anlatıyor?

Kaku'nun çıkış noktası, "imkânsız" sözcüğünün göreli olduğudur. Kitapta tarihten iki örnek verir: Lord Kelvin ağır hava taşıtlarının uçamayacağını düşünmüştü, Ernest Rutherford ise atom çekirdeğinden enerji elde edilmesini olanaksız saymıştı. İkisi de yanıldı. Kaku bu hatırlatmadan sonra bilimkurgu kaynaklı fikirleri sırayla ele alır: görünmezlik, ışın silahları (kitabın başlığındaki "phaser"), enerji kalkanları, ışınlanma ve zaman yolculuğu bunların başında gelir. Her konuda önce hayalî teknolojiyi, ardından onun arkasındaki gerçek fiziği anlatır: Hangi yasa buna izin veriyor, hangisi engelliyor ve laboratuvarda bugün nereye varıldı?

Kitabı sıradan bir "bilimkurguda bilim hataları" listesinden ayıran şey, kurduğu sınıflamadır. Kaku olanaksızlıkları üç sınıfa ayırır ve okura her fikrin hangi basamakta durduğunu söyler. Bu yüzden kitap, "yapılabilir" ile "yasalara aykırı" arasındaki farkı öğreten bir okuma rehberi gibi de çalışır.

Kitabın özeti

Bu bölüm kitabın sonunu da anlatır. Bilim kitaplarında özet bölüm bölüm ana fikirlerdir; aşağıda kitabın ana çizgisini, kendi cümlelerimle üç sınıf üzerinden topladım. Kitabın izlenecek bir olay örgüsü yoktur, bu bir fikirler haritasıdır.

1. Giriş: imkânsız göreli bir kavramdır. Kitap, bugün sıradan görünen pek çok şeyin geçmişte "olmaz" diye reddedildiğini hatırlatarak başlar. Amaç, okuru bir şeyi yasaklayan bilgiyle yalnızca henüz ulaşılamamış olanı birbirinden ayırmaya hazırlamaktır.
2. Birinci sınıf olanaksızlıklar. Bilinen hiçbir fizik yasasını çiğnemeyen, ama yüz ila iki yüz yıl gibi bir sürede ancak mümkün olabilecek teknolojilerdir. Kaku burada enerji kalkanlarını, görünmezliği ve ışınlanmayı toplar. Işın silahı için lazer araştırmalarını, enerji kalkanı için ise plazma pencereleri gibi gerçek laboratuvar çalışmalarını örnek gösterir; görünmezlik tartışmasında kırılma indisi, elektromanyetizma ve metamalzemeler öne çıkar. Mesaj şudur: Mühendislik zor olabilir, fizik engel çıkarmaz. Kaku bu sınıfta ilerlemeyi de gösterir; 2006'da Duke Üniversitesi'nde mikrodalgaların bir cismin çevresinden saptırılması, 2008'de ise görünür ışığın bükülmesi bu sınıfın somut işaretleri olarak anılır.
3. İkinci sınıf olanaksızlıklar. Bilgimizin sınırında duran, uygulanabilmesi için binlerce, hatta milyonlarca yıllık bir ilerleme gerektirebilecek fikirlerdir. Zaman yolculuğu bu sınıfın örneğidir; Kaku bunun için yıldız ya da kara delik ölçeğinde enerjilerin gerektiğini vurgular.
4. Üçüncü sınıf olanaksızlıklar. Bilinen fizik yasalarına doğrudan aykırı olanlardır. Sürekli hareket makineleri ve geleceği önceden görme (öngörü) bu sınıfa girer. Bu fikirlerin gerçekleşmesi için fiziğin temel anlayışının değişmesi gerekir.
5. Sınıflamanın mantığı. Bir fikrin hangi sınıfa girdiğini belirleyen iki şeydir: bilinen yasaları çiğneyip çiğnemediği ve gerektirdiği enerjinin ne kadar büyük olduğu. Yani "olanaksız" etiketi, fikrin kendisinden çok bizim bugünkü bilgimizin ve teknolojimizin sınırını gösterir.
6. Ortak sonuç. Kaku'ya göre yeterli enerji varsa neredeyse her şey kuramsal olarak mümkün görünür; bu yüzden asıl sınır çoğu zaman enerji ve mühendisliktir. Bilimkurgunun ahlaki ve toplumsal soruları da bu bilimsel sorgulamanın yanında yer alır.

Yazar ve yazıldığı dönem

Michio Kaku 24 Ocak 1947'de Kaliforniya'nın San Jose kentinde doğdu. Harvard'da 1968'de summa cum laude mezun oldu, doktorasını 1972'de Berkeley'de tamamladı. New York Şehir Koleji'nde (CCNY) kuramsal fizik profesörüdür ve Henry Semat kürsüsünü yürütür; CUNY Lisansüstü Merkezi'nin de üyesidir. Daha önce Princeton Üniversitesi ve Institute for Advanced Study ile bağlantılıydı. Popüler bilim kitapları arasında Hyperspace (1994), Parallel Worlds (2004), Physics of the Future (2011) ve The Future of Humanity (2018) bulunur. 2008'de Klopsteg Memorial Ödülü'nü, 2021'de Sir Arthur Clarke Yaşam Boyu Başarı Ödülü'nü aldı.

Olanaksızın Fiziği, yazarın Parallel Worlds (2004) kitabını izler ve Physics of the Future (2011) kitabından önce gelir. Kitaptan hemen önce, 2006'da ve 2008'de, metamalzemelerle ışığı ve mikrodalgayı saptıran ilk deneyler yapılmıştı.

Kitaptaki bilim: ne kanıtlı, ne kuramsal?

Görünmezlik

Metamalzeme kullanan ilk deneysel "pelerin", 19 Ekim 2006'da Duke Üniversitesi'nde gösterildi ve Science dergisinde yayımlandı. Bir bakır silindirin çevresinden mikrodalgalar saptırıldı; ancak cisim küçüktü (yaklaşık 13 santimetre çapında), çalışma dar bir frekans bandında geçerliydi ve görünür ışıkta işlemiyordu. Bugün de metamalzeme pelerinler mikrodalga ve kızılötesi aralığında kalıyor; geniş bantlı, büyük cisimleri örten, görünür ışıkta çalışan bir pelerin yok. Yani Kaku'nun "birinci sınıf" dediği fikir fizik açısından yasak değil, ama tablo bilimkurgudaki kadar basit de değil.

Enerji kalkanları ve ışın silahları

Kitap, bilimkurgunun enerji kalkanı ve ışın silahı fikirlerini gerçek bilimle karşılaştırırken plazma pencerelerine ve lazer araştırmalarına başvurur. Burada da kural aynıdır: Bir fikrin yasalara aykırı olmaması, onun bugün kolayca üretilebileceği anlamına gelmez. Bilimkurgudaki cihazlar çoğu zaman tek bir sahnede çalışır; gerçek laboratuvarda aynı etki için çok daha küçük ölçekte, çok daha özel koşullar gerekir.

Işınlanma

Kuantum ışınlanma gerçek bir deneydir, ama bilimkurgudaki ışınlayıcıyla ilgisi azdır. Charles Bennett ve arkadaşları yöntemi 1993'te önerdi; iki araştırma grubu (Sandu Popescu ve Anton Zeilinger'inkiler) 1997'de deneysel olarak gerçekleştirdi. Aktarılan şey madde değil, bir parçacığın kuantum durumudur; ölçüm sırasında özgün durum yok olur (kopyalanamazlık ilkesi), alıcıda yeniden kurulması için dolanık bir çift ve klasik bir iletişim kanalı gerekir. Klasik bilgi gerektiği için ışınlanma ışık hızını aşamaz. Micius uydusuyla ulaşılan 1.400 kilometre, bugün başarılan en uzun ışınlanma mesafesidir. Ayrıntısı için kuantum dolanıklık ve Star Trek'teki gibi insan ışınlanabilir mi? sayfalarına bakılabilir.

Zaman yolculuğu

Genel görelilik denklemlerinin bazı çözümleri "kapalı zaman benzeri eğriler" içerir: Bir cismin kendi geçmişine dönmesine izin veren yollar. Bunları ilk 1937'de Willem van Stockum buldu, Kurt Gödel 1949'da kendi kozmolojik çözümüyle gösterdi. Büyükbaba paradoksu gibi sorunlar nedeniyle çoğu fizikçi bu çözümleri gerçek dünyada oluşmayan yapay sonuçlar sayar; Stephen Hawking'in önerdiği "kronoloji koruma sanısı" da geleceğin kuantum kütleçekim kuramının bu eğrileri yasaklayacağını öne sürer. Geçilebilir solucan delikleri de kuramsal olarak zaman makinesine dönüşebilir, ama bunun için negatif enerjili "egzotik madde" gerekir. Daha fazlası zaman yolculuğu fiziği sayfasında.

Işıktan hızlı yolculuk: warp sürücüsü

Bu tür tartışmaların iyi bir örneği, bilimkurgunun en sevilen "olanaksızı" olan warp sürücüsüdür. Miguel Alcubierre 1994'te, aracın önündeki uzayı büzüp arkasındakini genişleterek aracı yerel olarak ışık hızını aşmadan "ışıktan hızlı" götüren bir çözüm yayımladı. Fikir negatif enerji yoğunluğuna dayanır. İlk hesaplara göre 200 metrelik bir araç, gözlenebilir evrenin kütlesinden fazla egzotik madde isterdi; sonraki çalışmalar (1999'da Chris Van Den Broeck'inki, 2003'te Serguei Krasnikov'unki) gereksinimi çok düşürdü, 2021'de Erik Lentz pozitif enerjili bir çözüm önerdi, ancak başka fizikçiler bunun da enerji koşullarını çiğnediğini savundu. Hiçbirinin laboratuvarda karşılığı yok. Ayrıntısı Alcubierre sürücüsü ve Uzay Yolu'ndaki warp sürücüsü mümkün mü? yazılarında.

Etkisi ve değerlendirmeler

Kitap eleştirmenlerden genel olarak olumlu tepki aldı. Sunday Times'tan Bryan Appleyard, Kaku'yu çok karmaşık fikirleri etkili ve yetenekli biçimde sahneleyen biri olarak niteledi. The Economist, Kaku'nun zor fiziği açıklamakta iyi bir girişimde bulunduğunu ve bilimkurgunun ahlaki sorularıyla bilimsel sorgulamayı birleştirdiğini yazdı. Capital Times'tan P.J. Slinger ise Kaku'nun yeterli enerjiyle neredeyse her şeyin kuramsal olarak mümkün olabileceği yaklaşımını öne çıkardı. Başvurduğum kaynaklarda kitaba verilmiş bir ödül anılmıyor.

Uyarlamaları

Kitabın film uyarlaması yoktur. Kaku'nun sunuculuğunu yaptığı Sci Fi Science: Physics of the Impossible belgesel dizisi (2009-2010) kitabın fikirlerini televizyona taşır. Kitaptaki ışınlanma ve ışın silahı gibi kavramların popüler kültürdeki en bilinen örnekleri Uzay Yolu: Orijinal Seri gibi yapımlardır.

Kimlere uygun, nereden başlanır?

• Uygun: Bilimkurgu seven ve gördüğü teknolojinin gerçekte nerede durduğunu merak eden lise ve üniversite düzeyindeki okurlar. Denklem yoktur.
• Dikkat: Kitap 2008'de yazıldı; görünmezlik gibi alanlarda durum o günden bu yana değişti. "Birinci sınıf" ifadesi, bir şeyin yakında yapılacağı değil, yalnızca fizik yasalarının onu yasaklamadığı anlamına gelir.
• Önce: Fiziğin temel fikirlerine yeni başlıyorsanız Carl Sagan'ın Kozmos kitabı ya da Stephen Hawking'in Zamanın Kısa Tarihi daha yumuşak bir giriştir.
• Sonra: Yüksek boyutlar ve solucan delikleri için Kaku'nun Hiperuzay (1994) kitabı, sicim kuramı için Brian Greene'in Evrenin Zarafeti.