Antik filozoflardan Einstein’a kadar birçok bilim insanı boşluğu tanımlamaya çalıştı. Prof. Dr. Sertaç Öztürk, 2NNews olarak katıldığımız Fizik ve Felsefe Çalıştayı’nda tüm bu tarihsel dönüşümü ve boşluk anlayışının geçirdiği evrimi anlattı.
Antik Yunan filozoflarından modern kuantum kuramcılarına kadar uzanan boşluk kavramının derin sorgulaması, boşluğun sadece fiziksel değil, aynı zamanda varlık felsefesinin de merkezinde yer aldığını gösteriyor.
Boşluk kavramı, fiziksel bir gerçeklik olmanın ötesinde, insan yaşamına dair güçlü bir metafor olarak da karşımıza çıkıyor. İstinye Üniversitesi Temel Bilimler Bölümü’nden Prof. Dr. Sertaç Öztürk “Sıvılardaki çözünmüş gazları uzaklaştırmak için sıvıyı vakum ortamında bekletiriz; bu, sıvıyı daha saf ve berrak yapar. Tıpkı fizikteki ‘Horror Vacui’ gibi, hayatta da boşlukları doldurma eğilimimiz vardır.” diyor.
Antik Yunan’da Platon ve Aristoteles gibi filozoflar, doğada mutlak anlamda boşluk olamayacağını savunuyor. Yüzyıllar sonra bilimsel devrimle birlikte boşluk kavramı Newton ve ardından Einstein ile yepyeni bir anlam kazanıyor. Ancak asıl kırılma noktası, 20. yüzyılda kuantum fiziğinin gelişmesiyle yaşanıyor: Kuantum alan kuramına göre boşluk bile mutlak anlamda boş değil; içinde sürekli olarak enerji dalgalanmaları ve sanal parçacıklar ortaya çıkıp kayboluyor. Böylece boşluk, evrenin sadece sahnesi değil, aynı zamanda aktif bir oyuncusu haline geliyor.
1. Antik Çağ
Platon’un felsefesinde boşluk kavramı doğrudan bir merkezde yer almıyor, çünkü onun ontolojisi idealar kuramı etrafında şekilleniyor. Ancak boşluk meselesi, özellikle Timaeus adlı eserinde evrenin oluşumuna dair yaptığı açıklamalarda önemli bir rol oynuyor. Platon burada evrenin üç temel öğeden oluştuğunu söylüyor: var olan (idea), oluşan (duyusal dünya) ve uzam (chōra). Bu bağlamda chōra, Platon’un boşluğa en yakın kavramı.
Chōra, Platon’un Timaeus’ta almaç (receptacle), ana rahmi ya da mekan olarak tanımladığı bir kavram. Ne tam anlamıyla var olan bir şey ne de yok; oluşa ev sahipliği yapan, duyusal dünyanın biçimlenmesini mümkün kılan bir ortam. Platon, chōra’yı duyusal dünyadaki tüm varlıkların içine işlendiği bir kalıp olarak görüyor, ancak onun kendisi ne duyulur ne de tam anlamıyla bilinebilir. Chōra, evrende neden düzenli bir yapı olduğuna dair açıklamalarında merkezi bir rol oynuyor: Tanrısal aklın (nous) ideaları şekillendirdiği, maddi dünyada görünür hale getirdiği alana deniyor.
Diğer yandan; Aristoteles’in boşluk anlayışının temelinde, doğanın boşluk barındıramayacağı inancı yatıyor. Bu görüş, Latincede “natura abhorret a vacuo” yani “doğa boşluktan nefret eder” sözüyle özetleniyor. Aristoteles’e göre evrende bir cisimden tamamen arındırılmış bir mekan – yani mutlak boşluk – bulunamıyor.
Aristoteles, boşluğu üç temel nedene dayanarak reddiyor. İlk olarak; ona göre mekan, bir cismi çevreleyen yüzeylerin toplamı ve cismin kendisinden ayrı düşünülemiyor. Dolayısıyla bir yer, o yeri dolduran maddeden bağımsız olamıyor. Ayrıca boşluk varsa, bir cisim boşlukta sabit bir hızla hareket ederdi. Prof. Dr. Sertaç Öztürk şöyle söylüyor: “Antik Yunan’da boşluk ‘hiçlik’ demekti ve hiçlikten söz etmek bile çelişkiliydi.”
Ancak Aristoteles’e göre hareketin nedeni her zaman bir itici güç ve ortam direnci. Eğer boşluk varsa, direnç sıfır olurdu ve bu da cisimlerin sonsuz hızla hareket etmesine neden olurdu ki bu mümkün olamazdı. Ve eğer evrende boş bir alan oluşursa, doğa bu boşluğu hemen çevresindeki maddelerle dolduruyor. Bu da boşluğun kalıcı olarak var olamayacağı anlamına geliyor.
2. Atomcular
Leukippos ve Demokritos, evrenin temel yapı taşlarını atomlar ve boşluk olarak tanımlıyor. Atomculara göre, atomlar her şeyin özü, ancak onların hareket edebilmesi ve birbirleriyle etkileşimde bulunabilmesi için bir ortam gerekiyor. İşte bu ortam boşluk.Demokritos ve Leukippos’a göre boşluk, yokluk değil, sadece maddesiz bir ortam. Demokritos ve Leukippos’a göre boşluk, yokluk değil, sadece maddesiz bir ortam. Atomcular, boşluğun, evrende yer değiştirme ve hareketin mümkün olabilmesi için zorunlu bir unsur olduğunu savunuyor.
Epikuros ise boşluğun ruhun ve tüm varlıkların oluşumunda oynadığı rolü vurguluyor ve doğanın işleyişini atomların ve boşluğun karşılıklı ilişkisiyle açıklıyor. Lucretius, De Rerum Natura adlı eserinde, atomların hareketinin ve boşluğun varlığının ne kadar belirleyici olduğunu şu sözlerle anlatıyor: ” Eğer boşluk sonsuz ve cisimler sonlu olsaydı, cisimler hiçbir yerde duramaz, sonsuz boşluktaki rotalarında dağılırdı ve onları geri gönderecek bir destek ya da kontrol mekanizması olmazdı.”
Ayrıca Epikuros, bu determinist bakış açısını yumuşatmak için “saptırma” (clinamen) fikrini öne sürüyor. Fikre göre, atomlar bazen rastgele bir şekilde hareket ediyorlar ve bu, evrende beklenmedik değişimlere yol açıyor. Prof. Dr. Öztürk, atomcular için “Boşluk, atomların hareket edebilmesi için gerekliydi ve evrenin temel bir parçasıydı.” diyor.
3. Newton
17. yüzyıl bilimsel devriminde, boşluk kavramı Isaac Newton ile birlikte yeni bir çerçeve kazanıyor. Newton, evreni yalnızca maddi varlıklarla değil, aynı zamanda bu varlıkların hareket ettiği mutlak bir uzay ile tanımlıyor. Bu uzay, boşluk olarak adlandırılabilir, ancak Aristotelesçi “doğa boşluktan nefret eder” anlayışından tamamen farklı. Newton’a göre, mutlak uzay durağan, değişmez ve sonsuz bir mekan olarak var oluyor. Bu mekan, maddeden bağımsız ve maddi varlıklar uzayda hareket ederken bu hareket mutlak olarak ölçülebilir.
Newton, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica adlı eserinde, hareketin tanımlanabilmesi için bir referans çerçevesine ihtiyaç olduğunu vurguluyor. Bu referans çerçevesi, mutlak uzay olarak belirtiliyor. Newton’a göre eğer uzay gerçekten boşluk olmasaydı, cisimlerin hareketini tanımlamak da imkansız olurdu. Newton’un bakış açısına göre, uzay her zaman var olan, sonsuz ve sabit bir arka plan olarak tanımlanıyor. Yani bir cisim, diğer cisimlere göre değil, bu mutlak uzaya göre hareket ediyor.
Newton’un yerçekimi yasası, boşluk kavramıyla ilgili önemli bir sorunu da beraberinde getiriyor. Newton’a göre, iki cisim arasındaki çekim kuvveti uzaktan etki şeklinde işliyor. Ancak bu etkiyi taşıyan bir ortam yok; yani çekim kuvveti, tamamen boşlukta gerçekleşiyor. Bu durum, dönemin bilim insanları arasında büyük bir tartışma yaratıyor. Örneğin Leibniz, Newton’un boşluk anlayışını eleştiriyor ve uzayın sadece cisimlerin birbirine göre konumlarını belirten bir ilişkiler ağı olduğunu savunuyor. Leibniz’e göre, boşluk diye bir şey yok; uzay, yalnızca cisimlerin ilişkisel varlığından ibaret.
Newton, uzaktan etkinin nasıl işlediğini açıklamak için eter kavramını öne sürüyor. Eter, mutlak uzayın içinde var olan, ancak maddesiz bir ortam olarak tanımlanıyor. Bu eter, ışığın yayılmasını ve çekim kuvvetinin taşınmasını sağlıyor. Ancak bu teori, hem Newton’un mutlak boşluk anlayışına hem de maddenin varlık alanına aykırı. Çünkü eter, hem var olan hem de yok olan bir aracı ortam olarak tanımlanıyor. Newton’un eter hipotezi, 19. yüzyılda Maxwell’in elektromanyetik teorisi ile yeni bir boyut kazanıyor ve Einstein’ın görelilik teorisi ile birlikte bütünüyle ortadan kalkıyor.
Fakat tüm bu teoriler tamamen unutulmuş değil. Newton’ın günümüz fiziğine kattığı bir nokta var. Prof. Dr. Öztürk “Günümüzde biz fizikçiler Newton gibi boş uzayı boşluk anlamına gelen vakum ortamı olarak tanımlarız.” diyor.
4. Einstein
Isaac Newton’un mutlak uzay anlayışı, Albert Einstein ile birlikte köklü bir dönüşüme uğruyor. Newton, uzayı boşluk olarak tanımlarken, Einstein bu boşluk kavramını dinamik ve eğilebilir bir uzay-zaman dokusu olarak yeniden ele alıyor. 1905 yılında geliştirdiği Özel Görelilik Teorisi ve 1915 yılında formüle ettiği Genel Görelilik Teorisi, evrenin sadece boşluk ve maddeden oluşmadığını, aynı zamanda uzayın kendisinin de madde tarafından büküldüğünü ortaya koyuyor. Bu anlayış, Newton’un mutlak ve hareketsiz boşluk kavramını ortadan kaldırıyor.
Einstein’a göre, uzay ve zaman birbirinden bağımsız iki ayrı unsur değil, tek bir dokunun parçaları. Bu dört boyutlu uzay-zaman dokusu, maddenin varlığına bağlı olarak bükülüyor ve eğiliyor. Yani, uzay artık sadece maddesiz bir boşluk değil, maddenin varlığına tepki veren bir ortam.
Örneğin bir yıldız ya da gezegen, uzay-zamanı bükerek kütleçekim alanını oluşturuyor. Bu yüzden Einstein için boşluk, sadece bir arka plan değil, evrendeki maddelerin ve enerjinin etkisi altında sürekli değişen bir yapı olarak tanımlanıyor.
Newton’ın aksine Einstein, yerçekimini uzay-zamanın eğrilmesi olarak açıklıyor. Bir gezegen, uzay-zamanı bir çarşaf gibi büküyor ve diğer cisimler bu eğrilik boyunca hareket ediyor. Bu durum, ışıktan bile hızlı olmayan hiçbir şeyin, kütleçekim etkisinden kaçamayacağını gösteriyor. Yani, boşluk artık sadece bir ortam değil, aynı zamanda kütleçekim dalgalarının da yayıldığı bir alan olarak tanımlanıyor.
Einstein’ın görelilik teorisi, aynı zamanda boşluğun tamamen maddesiz olmadığı fikrini de güçlendiriyor. Boşlukta enerji, sanıldığı gibi sıfır değil. Hatta kuantum mekaniği ile birleştiğinde, boşlukta sürekli olarak sanal parçacıkların ortaya çıkıp kaybolduğu ortaya çıkıyor. Bu duruma vakum dalgalanmaları deniyor. Yani, Einstein’ın boşluk anlayışı, Newton’un boşluk tanımının aksine, hiçbir zaman tamamen boş olmayan, dinamik ve enerji dolu bir alanı ifade ediyor.
Einstein, 1917 yılında kozmolojik sabit kavramını ortaya attığında, boşluğun enerji içerebileceğini öngörmüştü. Ancak bu fikir, evrenin genişlemediğini varsayan bir modelde yer alıyordu. Daha sonra, 1998’de evrenin hızlanarak genişlediği keşfedildiğinde, Einstein’ın bu öngörüsü yeniden gündeme geldi. Modern kozmolojide karanlık enerji, boşluğun enerji taşıyan bir alan olduğunu ortaya koyuyor.
5. Kuantum kuramı
Klasik fizikte boşluk, maddenin olmadığı bir alan olarak tanımlanırken, kuantum mekaniği ile birlikte bu anlayış köklü bir değişime uğruyor. Kuantum mekaniğinde boşluk, aslında tamamen boş olmayan, sürekli olarak enerji ve parçacık dalgalanmalarının gerçekleştiği bir alan olarak kabul ediliyor. Bu görüş, 20. yüzyılın başında geliştirilen Heisenberg’in Belirsizlik İlkesi ile şekilleniyor. Bu ilkeye göre, bir parçacığın konumu ve momentumunu aynı anda kesin olarak bilmek imkansız. Bu belirsizlik, boşlukta sürekli olarak sanal parçacıkların ortaya çıkıp kaybolmasına yol açıyor. Prof. Dr. Öztürk “Fizikte en çok sevdiğim bağıntı Heisenberg Belirsizlik İlkesidir. Bu ilkeye göre bir sistemde enerjideki belirsizlik ile zamandaki belirsizliğin çarpımı yine Planck sabiti mertebesinde olmalıdır.” diyor.
Kuantum mekaniğine göre, boşluk, mutlak sıfır enerjili bir alan değil, sürekli enerji dalgalanmalarının gerçekleştiği dinamik bir ortam. Bu duruma vakum dalgalanmaları deniyor. Sanal parçacıklar, vakumda aniden ortaya çıkıyor ve kısa bir süre sonra yok oluyor. Bu süreç, Planck ölçeğinde gerçekleşiyor ve enerji-momentum ilişkisi ile tanımlanıyor. Bu durum, kuantum mekaniğinin temel ilkelerinden biri olan enerji korunum yasası ile çelişmiyor. Çünkü sanal parçacıklar, evrendeki toplam enerji dengesini değiştirmeden var olup kayboluyorlar.
Boşluğun tamamen boş olmadığını gösteren en somut deneylerden biri, Casimir etkisi ile gözlemleniyor. 1948 yılında Hendrik Casimir, iki iletken plaka arasında meydana gelen bir kuvvetin varlığını öngörüyor. Bu kuvvet, plakalar arasındaki sanal parçacıkların yarattığı enerji farkından kaynaklanıyor. Plakalar birbirine yaklaştıkça, aralarındaki boşlukta belirli dalga boyundaki sanal parçacıkların oluşumu engelleniyor ve bu da dışarıdaki vakum basıncının plakaları birbirine doğru itmesine yol açıyor.
Bu noktada, boşluk kavramını kuantum alan teorisi ile daha da derinleştiren bir keşif, 2012 yılında gözlemlenen Higgs alanı oluyor. Higgs alanı, evreni dolduran ve parçacıklara kütle kazandıran skaler bir alan olarak tanımlanıyor. Büyük patlama sonrasında evreni dolduran bu alan, bazı parçacıklarla etkileşime girerek onlara kütle kazandırıyor. Higgs alanı ile hiç etkileşmeyen parçacıklar ise kütlesiz kalıyor ve ışık hızında hareket ediyor. Boşluk, bu anlamda sadece sanal parçacıkların ortaya çıktığı bir sahne değil; aynı zamanda parçacıklara kütle kazandıran bir alanın titreşimi olarak da karşımıza çıkıyor. Higgs alanı deneyleri sırasında CERN’de olan ve deneylere birebir katılan Prof. Dr. Öztürk “Evrenin her noktası sanal parçacıklarla, Higgs alanıyla, uzay-zaman dokusuyla ve kozmik mikrodalga arka plan ışımasıyla doludur. Evrende hiçlik diye bir şey yoktur.” diyor.
Bugün hala boşluk kelimesi gündelik dilde hiçlik anlamında kullanılsa da, fizik ve felsefe için boşluk bir varlık türü. Belki de daha önemlisi, boşluk olmadan varlığın kendisi bile düşünülemez hale geliyor. Boşluk, görmediğimiz ama her yerde olan bir alan. Ne antik filozoflar ne de çağdaş fizikçiler onu bütünüyle çözebilmiş değil. Ancak insanlık, bu görünmeyen varlığın peşinden gitmeyi sürdürüyor.
Kaynak: 2N News
