Önsöz ve Teşekkürler
Küçük bir kızken matematik problemlerindeki ya da Alis Harikalar Diyarında gibi kitaplardaki bulmacalara ve zekâ oyunlarına bayılırdım. En sevdiğim işlerden biri okumak olduğu halde, bilim kitapları bana genellikle daha uzak ve daha az davetkâr gelmişti; hiçbir zaman yeterince bağlanmış ya da meydan okunmuş gibi hissetmedim. Üslupları çoğu zaman okuyucuları küçümseyen, bilim adamlarına aşırı tapınırcasına ya da sıkıcıydı. Yazarların bilimin kendisini tanıtmak ve bilim adamlarının buldukları bağlantıları kurma süreçlerinin kendisini anlatmaktan çok sonuçları gizemleştirdiklerini ya da onları bulan insanları yücelttiklerini hissederdim. Esas bilmek istediğim kısım buydu.
Bilim hakkında daha fazla şey öğrendikçe onu daha çok sevmeye başladım. Her zaman bir fizikçi olacağımı ve bu şekilde hissedeceğimi tahmin etmiyordum; gençken tanıdığım hiç kimse bilim yapmıyordu. Ama bilinmeyenle yakından ilgilenmek karşı konulamaz derecede heyecan vericiydi. Görünürde alakasız olaylar arasındaki bağları bulmayı ve problem çözmeyi ve dünyamızın şaşırtıcı özelliklerini öngörmeyi heyecan verici buluyordum. Şimdi bir fizikçi olarak bilimin gelişmeye devam eden yaşayan bir varlık olduğunu anlıyorum. Yalnızca cevaplar değil ama aynı zamanda oyunlar, bulmacalar ve katılım da onu ilgi çekici yapıyor.
Bu projeye atılmaya karar verdiğimde, kafamda bilimin sunumundan ödün vermeden benim işime duyduğum heyecanı paylaşan bir kitap canlandırdım. Kuramsal fiziğin büyüleyiciliğini konuyu yanıltıcı bir biçimde basitleştirmeden ya da onu değişmeyen, pasif bir şekilde hayranlık duyulacak tamamlanmış eserlermiş gibi sunmadan aktarabilmeyi umdum. Fizik insanların genelde fark ettiklerinden çok daha yaratıcı ve eğlencelidir. Fiziğin bu taraflarını henüz bu aydınlanmayı kendi başlarına yaşamış olmayan insanlarla paylaşmak istedim.
Karşımızda bizi baskılamakta olan yeni bir dünya anlayışı var. Ek boyutlar fizikçilerin evren hakkındaki düşünme biçimlerini değiştirdi. Ek boyutların dünyaya olan bağlantıları iyi yapılandırılmış pek çok başka fizikle ilgili fikirlere de bağlanabilecek olmasından ötürü, ek boyutlar evren hakkında daha eski, hali hazırda doğrulanmış gerçeklere yeni ve ilgi uyandırıcı geçitlerle yaklaşmanın bir yoludur.
Dâhil ettiğim fikirlerden bazıları soyut ve varsayımsaldır ama meraklısı olan herhangi biri açısından anlaşılmaz olması için hiçbir neden yoktur. Kuramsal fiziğin büyüleyiciliğinin kendi adına konuşmasına izin vermeye ve tarihi ve kişileri çok fazla vurgulamamaya karar verdim. Fizikle ilgilenen bir insanın herhangi belirli bir tipte olması gerektiği ya da bütün fizikçilerin tek tip oldukları gibi yanıltıcı bir izlenim vermek istemedim. Deneyimlerime ve konuşmalarıma dayanarak söyleyebilirim ki, zeki, ilgili ve gerçek mevzu hakkında daha çok şey isteyecek kadar açık olan birçok okuyucu olduğundan oldukça eminim.
Bu kitap en gelişmiş ve ilgi uyandırıcı kuramsal fikirler konusunda cimrilik etmiyor ama kendi kendine yeterli olması için elimden gelenin en iyisini yapmaya çalıştım. Hem uygulandıkları temel kavramsal gelişmeleri hem de fiziksel olayları dâhil ettim. Bölümler, okuyucuların kendi geçmişleri ve ilgi alanlarına göre istedikleri gibi okuyabilmelerine el verecek biçimde düzenlenmiştir. Bu sürece yardımcı olmak için, ek boyutlar hakkında daha yakın zamandaki fikirleri sunarken daha sonra değineceğim konuları listeledim. Aynı zamanda ek boyutlarla ilgili bölümlerin sonunda ek boyutlu evrenler için her bir olası seçeneğin diğerlerinden nasıl ayrıldığını açıklamak üzere de listeleme yaptım.
Ek boyutlar fikri muhtemelen çoğu okuyucu için yeni olduğundan, ilk birkaç bölümde bu sözcükleri kullandığımda neyi kastettiğimi ve neden ek boyutların var olabileceğini ancak görünmez ve elle tutulamaz olduklarını açıkladım. Sonrasında, parçacık fizikçilerinin gerçekte oldukça varsayımsal olarak kabul edilen bu araştırma alanına giren düşünce şekillerini aydınlatma işine yaklaşımlarında kullandıkları kuramsal yöntemlerin ana hatlarını çıkardım.
Ek boyutlar hakkındaki yakın zamandaki çalışmalar cevapladığı soruları ve yöntemleri güdülemek için hem daha geleneksel hem de daha modern kuramsal fizik kavramlarına dayanmaktadır. Böyle bir araştırmaya neyin güç verdiğini açıklayabilmek için yirminci yüzyıl fiziğinin kapsamlı bir incelemesini de dâhil ettim. Eğer bu incelemeye göz atmak isterseniz rahatınıza bakın. Ama eğer yaparsanız pek çok güzel şey kaçıracaksınız.
İnceleme parçacık fiziğine ve parçacık fizikçilerinin bugün kullandığı en önemli kavramlara dönmeden önce genel görelilik ve kuantum mekaniğiyle başlamaktadır. Oldukça soyut olan ve –kısmen bu kadar soyut olmalarından ötürü– genellikle ihmal edilen bazı fikirleri sundum ama bu kavramlar artık deneylerle onaylanmış olup bugün yaptığımız bütün araştırmalara girmektedirler. Her ne kadar bu materyalin hepsi ek boyutlar hakkında daha sonra göreceğiniz fikirleri anlamak için gerekli olmasa da, çoğu okuyucunun daha bütün bir tablo almaktan memnun olacağına inanıyorum.
Bunun ardından, son otuz yıldır üzerinde çalışılmış olan, daha yeni, daha kuramsal kavramları anlattım; bunlar süpersimetri ve sicim kuramı olarak adlandırılmaktadırlar. Geleneksel olarak fizik, kuram ile deney arasında karşılıklı bir etkileşim gerektirmiştir. Süpersimetri bilinen parçacık fiziği kavramlarının bir uzantısıdır ve önümüzdeki deneylerde iyi bir ihtimalle test edilecektir. Sicim kuramı farklıdır. Yalnızca kuramsal sorular ve fikirler üzerine kuruludur ve matematiksel olarak henüz tamamen formüle edilmemiştir; dolayısıyla sicim kuramının öngörülerinden henüz emin olunamamıştır. Bana gelince, ben bu konuda bir bilinemezciyim; sicim kuramının nihayetinde ne olacağını ya da kuantum mekaniğinin ve çözmek için yola koyulduğu kütleçekim kuvvetinin sorularını çözüp çözmeyeceğini bilmiyorum. Ama sicim kuramı, uzayın ek boyutları hakkındaki kendi araştırmamda faydalandığım yeni fikirlerin bazıları için zengin bir kaynak olmuştur. Bu fikirler sicim kuramından bağımsız olarak var olmaktadırlar ama sicim kuramı bize altlarında yatan bazı varsayımların doğru olabileceğini düşünmemiz için iyi bir sebep vermektedir.
Bu bağlamı kurduğumuza göre, son olarak, ek boyutlar hakkındaki çok sayıdaki heyecanlandırıcı yeni gelişmelere dönüyorum. Bu gelişmeler bize, ek boyutların büyüklüklerinin sonsuz olabilmesine rağmen görünmez olabileceklerini ya da bizim daha yüksek boyutlu bir evrendeki üç uzay boyutuna sahip bir çukurda yaşadığımız gibi kayda değer şeyler söylemektedirler. Aynı zamanda artık neden bizimkinden çok farklı özelliklere sahip olan ve görünmeyen paralel dünyaların olabileceğinin sebeplerini biliyoruz.
Metin boyunca, fizik kavramlarını denklemler olmadan açıkladım. Ama matematiksel ayrıntılar hakkında daha fazla bilgi edinmek isteyenler için bir matematiksel ek bölüm dâhil ettim. Metnin kendi içinde, bilimsel kavramları açıklamada kullanılan mecazların çeşitliliğini genişletmeye çalıştım. Herkesin kullandığı betimleyici kelime dağarcığının çoğu uzaysal benzerliklerden gelmektedir ama bunlar çoğu zaman temel parçacıkların ve ek boyutlu, resmedilmesi zor uzayların küçücük dünyalarında başarısız olmaktadır. Bana öyle geldi ki daha az geleneksel mecazlar, hatta sanat, yemek ve kişisel ilişkiler üzerine olanlar bile soyut fikirleri açıklamada en az diğerleri kadar iyi olabilirlerdi.
Her bir bölümde yeni fikirlere geçişi sağlayabilmek için, bölümlere daha tanıdık mecazlar ve sahneler kullanarak anahtar bir kavramı ayrı tutan bir kısa hikâyeyle başladım. Bu hikâyeleri yazarken eğleniyorum dolayısıyla bölümü okuduktan sonra eğer isterseniz bağlantıları yakalamak için dönebilirsiniz. Hikâyeleri bölümlerden “aşağı” doğru giden ve kitap boyunca “yatay” bir şekilde ilerleyen iki boyutlu bir anlatım olarak düşünebilirsiniz. Ya da onlara bir bölümde sindirmiş olduğunuz fikirleri tartmanıza izin veren bir çeşit eğlenceli bir ev ödevi problemiymiş gibi davranabilirsiniz.
Nice dost ve iş arkadaşı bu kitap için amaçladıklarımı yerine getirmemde bana yardımcı oldu. Çoğu zaman neyin peşinde olduğumu bilmeme rağmen, ne zaman başarılı olduğumu her zaman kestiremiyordum. Bir grup insan cömertçe ayırdıkları zaman, verdikleri cesaret ve anlattığım fikirlere duydukları heyecan ve meraktan ötürü teşekkürü hakkediyorlar.
Birkaç yetenekli arkadaşım kitabın taslağının çeşitli evrelerinde yaptıkları paha-biçilemez yorumları için özel bir teşekkürü hakkediyor. Anna Christina Buchmann, muhteşem bir yazar, anlattığım hikâyeleri tamamlamayı öğrenmeme yardımcı olan hem fizik hakkında hem de genel olarak çok güzel ve incelikli yorumlarda bulundu. Her zaman beni cesaretlendirmeyi amaçlayan paha biçilemez yazarlık ipuçları sağladı. Polly Shulman, aşırı derecede yetenekli bir başka arkadaşım, her bölümü dikkatlice okuyup yorumda bulundu. Onun mantıklı ve oyunbaz zihnine hayranım ve onun yardımını almış olduğum için çok şanslıyım. Lubos Motl, muhteşem bir fizikçi ve kendini işine adamış bilim iletişimcisi (ki onun bilim dünyasındaki kadınlar hakkındaki yanıltıcı görüşlerine kulak asmayacağız), daha okunur halde değilken her şeyi okudu ve her aşamada olağanüstü derecede işe yarayan öneriler ve cesaret verdi. Tom Lewenson yalnızca yetenekli bir bilim yazarının sağlayabileceği önemli tavsiyelerde ve birtakım son derece önemli önermelerde bulundu. Michael Gordin bir bilim tarihçisinin ve bu cins edebiyatın ustasının bakış açısını sundu. Jamie Robins kitabın taslağının birden fazla nüshası üzerine bilgi dolu yorumlarda bulundu. Esther Chiao taslak üzerine yararlı görüşler ve bilimin dışında bir geçmişi olan zeki, ilgili bir okuyucunun son derece yararlı bakış açısını verdi. Ve Cormack McCarthy’nin kitabın son kısımlarında verdiği değerli öneriler ve cesaretlendirmesinden ötürü çok memnunum.
Birtakım insan bu projenin başlangıç aşamasında bana yardımcı olan ilgi çekici hikâyeler ve gözlemler sağladı. Massimo Porrati bazılarının burada gözüktüğü fevkalade gerçekleri barındıran bir kaynaktır. Gerald Holton’ın yirminci yüzyılın başlarındaki fizik anlayışı kuantum mekaniği ve görelilik hakkındaki düşüncelerimi zenginleştirdi. Jochen Brocks bilim yazarlığında neyi sevdiği hakkında kullanışlı içgörüler verdi ve bazı yazarlık fikirlerini teşvik etti. Chris Haskett ve Andy Singleton’la olan sohbetlerim fizikçi olmayanların neleri öğrenmeyi ümit edebileceklerini anlamamda bana yardımcı oldular. Albion Lawrence bazı zor bölümleri çözümlememde bana yardımcı olan birtakım değerli katkılarda bulundu. John Swain sunuş yapmanın bir çift güzel yöntemini benimle paylaştı.
Birçok meslektaşım değerli yorumlarda ve önerilerde bulundu. Teşekkür borçlu olduğum diğer birçok insan arasından, Bob Cahn, Csaba ve Zsusanna Csaki, Paolo Creminelli, Joshua Erlich, Ami Katz ve Neil Weiner hepsi kitabın önemli kısımlarını okudu ve bilgili yorumlarda bulundu. Aynı zamanda Allan Adams, Nima ArkaniHamed, Martin Gremm, Jonathan Flynn, Melissa Granklin, David Kaplan, Andreas Karch, Joe Lykken, Peter Lu, Ann Nelson, Amanda Peet, Riccardo Rattazzi, Dan Shrag, Lee Smolin ve Darien Wood hepsi kullanışlı yorumlarda bulundu ve tavsiyeler verdi. Howard Georgi bana ve yukarıda adı geçen birçok fizikçiye bu kitapta benimsenen etkin kuram anlayışı hakkında tavsiyeler verdi. Aynı zamanda yararlı eleştiriler, öneriler ve cesaretlendirmeler sağlayan Peter Bohacek, Wendy Chun, Enrique Rodriguez, Paul Graham, Victoria Gray, Paul Moorhouse, Curt McMullen, Liam Murphy, Jeff Mrugan, Sesha Pretap, Dana Randall, Enrique Rodriguez ve Judith Surkis’e teşekkür ederim. Aynı zamanda Marjorie Caron, Tony Caron, Barry Ezarsky, Josh Feldman, Marsha Rosenberg ve diğer aile üyelerine okuyucu kitlemi daha iyi anlamamda yardımcı oldukları için teşekkür ederim.
Greg Elliot ve Jonathan Flynn bu kitapta bulunan harika fotoğrafları çektiler ve önemli katılımları için olağanüstü derecede minnettarım. Rob Meyer ve Larua Van Wyk’e kitap boyunca yapılan birçok alıntı için izin almamda yardımcı oldukları için teşekkür ederim. Kaynakları doğru düzgün bir şekilde belirtmek için her türlü çabayı gösterdim. Eğer doğru bir şekilde belirtildiğinizi hissetmiyorsanız lütfen beni bilgilendirin. Aynı zamanda bu kitapta anlattığım araştırmamda birlikte çalıştığım iş arkadaşlarıma, özellikle Raman Sundrum ve Andreas Karch’a teşekkür ederim, her ikisiyle de çalışmak harikaydı. Ayrıca tartışmaya yerim kalmadıklarım da dâhil olmak üzere bu konu ve alakalı fikirler hakkında düşünmüş bütün fizikçilerin katkılarını belirtmek isterim. Aynı zamanda Ecco Press editörüm, Dan Halpern’a, Penguin editörlerim, Stefan McGrath ve Will Goodlad’e ve ABD’deki ve İngiltere’deki kopya editörlerim, Lyman Lyons ve John Woodruff’a bu kitap için olan destekleri ve çok sayıda yardımcı önerilerinden ötürü onlara olan saygımı belirtmek isterim. Ve edebi danışmanım, John Brockman’a ve aynı şekilde Katinka Matson’a önemli yorumlamaları ve tavsiyeleri ve bu kitabın yayımlanmasındaki paha biçilmez yardımları için teşekkür etmek isterim. Aynı zamanda Harvard Üniversitesine ve Radcliffe İleri Araştırma Enstitüsüne bu kitaba odaklanmam için zaman sağladıkları için ve MIT, Princeton, Harvard, Ulusal Bilim Vakfı, Enerji Departmanı ve Alfred P. Sloan Vakfına araştırmamı destekledikleri için müteşekkirim. Son olarak, aileme: ebeveynlerim, Richard Randall ve Gladys Randall’a ve kardeşlerim, Barbara Randall ve Dana Randall’a bilimsel kariyerimi destekledikleri ve mizahlarını, düşüncelerini esirgemedikleri ve yıllar boyunca olan cesaretlendirmeleri için teşekkür etmek isterim. Lynn Festa, Beth Lyman, Gene Lyman ve Jen Sacks son derece destekleyiciydiler ve hepsine yol boyunca olan muhteşem tavsiyeleri ve önerileri için teşekkür ederim. Ve en son olarak Stuart Hall’a içgörülü bakış açısı, yardımcı yorumları ve bencil olmayan desteği için çok minnettarım.
Hepinize teşekkür ederim ve umarım katkılarınızın geri ödendiğini düşünürsünüz.
Lisa Randall
Cambridge, MA
Nisan 2005