Paralel Dünyalar (Michio Kaku): konusu, bilimi ve okuma rehberi

Paralel Dünyalar (Parallel Worlds: A Journey Through Creation, Higher Dimensions, and the Future of the Cosmos), kuramsal fizikçi Michio Kaku'nun evrenin doğuşundan geleceğine uzanan popüler bilim kitabıdır. Doubleday tarafından 28 Aralık 2004'te yayımlandı; ilk baskısı 428 sayfadır. Kitap üç bölüme ayrılmış on iki bölümden oluşur. Türkçede Paralel Dünyalar adıyla ODTÜ Yayıncılık tarafından yayımlanmaktadır.

Kitap ne anlatıyor?

Kaku, kitabında fizik tarihini Newton'dan görelilik kuramına, kuantum fiziğine, sicim kuramına ve en yeni biçimi olan M-kuramına kadar izler. Her kuramın hangi öngörülerde bulunduğunu, fizikçilerin, gökbilimcilerin ve kozmologların şu anda neyi aradığını ve bunun için hangi teknolojileri kullandığını anlatır. Yani kitap, tek bir fikri savunan bir tez kitabı değil, çağdaş kozmolojinin ve kuramsal fiziğin sınır sorularını tarayan bir turdur.

Başlıktaki "paralel dünyalar", kitabın merkez fikrine, çoklu evrene işaret eder. Kaku bu fikri tek bir anlamda değil, farklı fizik kuramlarının farklı biçimlerde öngördüğü birkaç senaryo olarak ele alır: şişme kuramından doğan kabarcık evrenler ve kuantum mekaniğinin "çok dünyalar" yorumu. Bu iki fikir, çoklu evrenin birbirinden farklı iki türüdür; Max Tegmark'ın sınıflandırmasında ikinci ve üçüncü düzeye karşılık gelirler.

Kitabın özeti

Bu bölüm kitabın sonunu da anlatır. Bilim kitaplarında özet bölüm bölüm ana fikirlerdir; aşağıda kitabın üç ana bölümünü ve onları bağlayan fizik tarihi çizgisini, kendi cümlelerimle ana fikirleriyle topladım. Kitabın kısa bir örgüsü olmadığı için bu bir olay özeti değil, bir fikirler haritasıdır.

1. Zemin: kuramların sırası. Kitap boyunca Newton fiziğinden görelilik ve kuantum kuramına, oradan sicim kuramına ve M-kuramına doğru ilerleyen bir çizgi izlenir. Her aşamada iki soru sorulur: Bu kuram ne öngörüyor ve bugün bunu nasıl sınamaya çalışıyoruz?
2. Birinci kısım (1-4. bölümler): Evrenin doğuşu. Kitap, Büyük Patlama'yı ve evrenin ilk dönemlerindeki gelişmeyi anlatarak başlar. Bu kısmın vardığı yer, "sonsuz şişme" senaryosu ve ondan doğan çoklu evren fikridir. Bu çoklu evren, Max Tegmark'ın sınıflandırmasındaki ikinci düzeye karşılık gelir. Mesaj şudur: Evrenimiz, büyük bir şişme sürecinin içinde yalnızca bir kabarcık olabilir.
3. İkinci kısım (5-9. bölümler): M-kuramı ve kuantum dünyaları. Bu kısım M-kuramını ve kuantum mekaniğinin "çok dünyalar" yorumunu (Tegmark'ın üçüncü düzeyi) ele alır. Ardından geleceğin teknolojisinin solucan deliklerini nasıl mümkün kılabileceği tartışılır. Ana fikir, evrenimizin ötesinde çok boyutlu bir fizik yapısının kuramsal olarak olası olduğudur.
4. Üçüncü kısım (10-12. bölümler): Büyük Donma ve kaçış. Son kısım evrenin sonunu, yani "Büyük Donma"yı (Big Freeze) anlatır: Genişleyen evren soğur, yıldızlar tükenir ve evren giderek karanlığa gömülür. Kaku, 11 boyutlu hiperuzaydaki bir solucan deliğinin, uygarlıkların ve yaşamın daha genç bir evrene kaçmasına olanak tanıyabileceğini öne sürer. Kitabın en spekülatif kısmı budur.

Kitabın ortak çizgisi şudur: Fiziğin bugünkü sınırında duran kuramlar, evrenimizin tek ve yalnız olmadığı bir tabloya işaret edebilir; ama bu tablonun çoğu hâlâ gözlemle sınanmış değildir. Kaku'nun iyimser yaklaşımı da burada belirir: Evrenin sonu bile, yeterince ileri bir uygarlık için kaçınılmaz bir son olmayabilir.

Yazar ve yazıldığı dönem

Michio Kaku 24 Ocak 1947'de Kaliforniya'nın San Jose kentinde doğdu. Anne ve babası ikinci kuşak Japon Amerikalılardı ve İkinci Dünya Savaşı sırasında Tule Lake kampında tutulmuşlardı. Harvard'da 1968'de, fizik sınıfının birincisi olarak, summa cum laude mezun oldu; doktorasını 1972'de Berkeley'de tamamladı. 1974'te Keiji Kikkawa ile sicim kuramını alan kuramı biçiminde tarif eden ilk makaleleri yazdı. New York Şehir Koleji'nde (CCNY) ve CUNY Lisansüstü Merkezi'nde kuramsal fizik profesörüdür ve Henry Semat kürsüsünü yürütür. Önceleri Princeton'da ders verdi ve Institute for Advanced Study'de misafir araştırmacı olarak bulundu. Kitapları arasında Hyperspace (1994), Physics of the Impossible (2008), Physics of the Future (2011), The Future of the Mind (2014), The God Equation (2021) ve Quantum Supremacy (2023) vardır. 2008'de Klopsteg Memorial Ödülü'nü, 2021'de Sir Arthur Clarke Yaşam Boyu Başarı Ödülü'nü aldı. BBC, Discovery Channel, History Channel ve Science Channel belgesellerinde yer aldı; WBAI'de haftalık Exploration radyo programını sunar.

Kitap, Hyperspace'in on yıl sonrasında, kozmolojinin hızla ilerlediği bir dönemde yazıldı. Evrenin genişlemesinin hızlandığı 1998'deki süpernova gözlemleriyle ortaya çıkmıştı. Kitabın evrenin geleceğine dair bölümleri bu bilgiyle birlikte okunmalıdır.

Kitaptaki bilim: ne kanıtlı, ne kuramsal?

Şişme ve çoklu evren

Kitabın birinci kısmı kozmik şişme fikrine dayanır. "Sonsuz şişme" (eternal inflation), şişmenin uzayın çoğu bölgesinde sürmesini ve birbirinden nedensel olarak kopuk "kabarcık evrenler" doğurmasını öngörür. İlk modeli Paul Steinhardt 1983'te önerdi, Alexander Vilenkin bunun şişme modellerinde genel olduğunu gösterdi, Andrei Linde ise 1986'da kendi biçimini geliştirdi. Bugün durum ilginçtir: Linde ve Alan Guth gibi isimler çoğu şişme modelinin bir çoklu evrene yol açtığını savunurken, ilk modelin sahibi Steinhardt bu sonucun şişmeyi sınanamaz kıldığını söyleyerek karşı çıkar. 2018'de Stephen Hawking ve Thomas Hertog, sonsuz çoklu evrenden kaçınan, evrenin "pürüzsüz ve küresel olarak sonlu" olduğu bir alternatif önerdi. Ayrıntısı şişme kuramına yöneltilen eleştiriler ve çoklu evren sayfalarında.

Çok dünyalar yorumu

Kuantum mekaniğinin "çok dünyalar" yorumu, Hugh Everett III'ün 1957'deki doktora tezine dayanır; "çok dünyalar" adını sonradan Bryce DeWitt yaygınlaştırdı. Yoruma göre kuantum ölçümünün olası her sonucu ayrı bir "dünyada" gerçekleşir ve dalga fonksiyonu çökmez, dallanır. Bu yorum kuantum mekaniğinin ana akım yorumlarından biridir, ama aralarında bir uzlaşma yoktur. Eleştirilerin ikisi öne çıkar: olasılıkların (Born kuralı) bu çerçevede nasıl çıkarılacağı tartışmalıdır ve dallar arasında bilgi geçişi olmadığı için yorumun sınanamaz olduğu söylenir. Daha geniş resim için kuantum mekaniğinin yorumları sayfasına bakın.

M-kuramı

M-kuramı, Edward Witten'in 1995'te beş farklı süpersicim kuramının tek bir kuramın sınır durumları olduğunu öne sürmesiyle doğdu. On bir boyutlu bir uzay-zaman öngörür ve iki ile beş boyutlu "zarlar" içerir. Kuramın tam formülasyonu bilinmiyor ve onu doğayı tek anlamlı biçimde işaret eden bir deney yok. Dolayısıyla Kaku'nun "11 boyutlu hiperuzay" anlatımı kanıtlanmış bilgi değil, kuramsal bir çerçevedir. Ayrıntısı için sicim teorisi sayfasına bakılabilir.

Solucan delikleri

Solucan delikleri, Einstein'ın alan denklemlerinin matematiksel çözümleridir; Einstein ve Rosen 1935'te "köprü" adını verdikleri yapıyı yayımladı, "solucan deliği" terimini 1957'de John Archibald Wheeler yaygınlaştırdı. Kip Thorne ile Mike Morris 1988'de, geçilebilir bir solucan deliğinin ancak negatif enerji yoğunluklu "egzotik madde" ile açık tutulabileceğini gösterdi. Kuantum mekaniğindeki Casimir etkisi, negatif enerjinin kuramsal olarak mümkün olabileceğini düşündürür ama gereken koşullar çok zordur. Bugüne kadar bir solucan deliğinin varlığına dair gözlemsel kanıt yoktur. Yani Kaku'nun geleceğin uygarlıklarının solucan deliğinden yararlanmasına dair öngörüsü, bugün yalnızca kuramsal bir olasılıktır; gerçekleşebileceğini gösteren bir gözlem ya da teknoloji yoktur.

Evrenin sonu

Kitabın "Büyük Donma" senaryosu, bugünkü kozmolojiyle uyumlu ana senaryolardan biridir. Bu senaryoda evren sonsuza dek genişler, yıldız oluşumu yaklaşık 10¹² ila 10¹⁴ yıl boyunca sürer ve yakıt tükendikçe evren karanlığa gömülür. Karanlık enerji, Lambda-CDM modeline göre evrenin toplam enerji içeriğinin yaklaşık yüzde 68'ini oluşturur ve genişlemeyi belirleyen etkendir. 1998'den itibaren süpernova gözlemleri genişlemenin hızlandığını gösterdi. Büyük Çöküş senaryosu pek olası görünmez ama kesin olarak dışlanmış da değildir. Daha fazlası için evrenin sonu ve karanlık enerji sayfalarına bakılabilir.

Etkisi ve değerlendirmeler

Kitap eleştirmenlerden karışık ama genelde olumlu tepki aldı. The Independent'tan Scarlett Thomas kitabı elden bırakmanın imkânsız olduğunu yazdı. Universe Today'den Mark Mortimer, kitabın ayrıntı ile konunun çevresi arasında iyi bir denge kurduğunu, ancak zaman zaman felsefi tarafa kaydığını belirtti. Astronomi Enstitüsü'nden Gerry Gilmore kitabı bir klasik olarak görmedi ama pek çok ilginç fikre değindiğini, "egzotik fizik" kısmının zihinsel bir meydan okuma sunduğunu yazdı; öte yandan fazla bir karışım olduğunu ve en zayıf yanının astrofiziksel tarihi ele alışı olduğunu ekledi.

Uyarlamaları

Kitabın bilinen bir film ya da dizi uyarlaması yoktur. Çoklu evren fikri, bilimin dışında popüler kültürde de yaygındır; örneğin Doktor Strange: Çoklu Evren Çılgınlığında gibi filmler bu temayı işler. Ancak bunlar kurgudur ve Kaku'nun kitabıyla doğrudan bir bağı yoktur.

Kimlere uygun, nereden başlanır?

• Uygun: Fiziğin sınırlarını, çoklu evren, ekstra boyutlar ve evrenin sonu gibi konuları merak eden, lise ve üniversite düzeyinde okurlar. Denklemlerden çok anlatıma dayanır.
• Dikkat: Kitabı okurken kanıtlanmış bilgiyi (Büyük Patlama, genişlemenin hızlanması) kuramsal fikirlerden (çok dünyalar, M-kuramı, sonsuz şişme) ve spekülasyondan (solucan deliğiyle kaçış) ayırmak gerekir. 2004'ten bu yana kozmoloji ilerledi; örneğin Planck uydusunun verilerinde kabarcık evren çarpışmalarına dair anlamlı bir iz bulunmadı.
• Önce: Kozmos (Carl Sagan) ya da Zamanın Kısa Tarihi daha yumuşak bir giriştir.
• Sonra: Sicim kuramına odaklanmak için Evrenin Zarafeti (Brian Greene) ve Hawking'in Ceviz Kabuğundaki Evren kitabı.