Finlandiya'daki fizikçiler, on yılı aşkın süredir sadece bir varsayım olarak bilinen kuantum malzemesini üretmeyi başardı. Asıl heyecan verici olan kısım ise şu: Bu "topolojik" malzemeler, geleceğin bilgisayarlarına güç verebilir ve üretilen bu malzeme oda sıcaklığında çalışma potansiyeli taşıyor.

Heidelberg Üniversitesi'ndeki fizikçiler, kuantum fiziğinin onlarca yıldır çözemediği bir sorunu çözmeyi başardı. Araştırmacılar, küçük parçacıklarla ilgili birbiriyle çelişiyor gibi görünen iki farklı kuramın aslında aynı hikâyenin parçası olduğunu ortaya koydu. Çalışmanın odağında çelişkili gibi duran bir durum var: Normalde neredeyse hiç kıpırdamaması gereken ağır bir parçacık, ama yine de kuantum uzayında dalgalanmalar oluşturuyor. Bilim insanları bu dalgalanmaları 50 yılı aşkın süredir açıklamaya çalışıyordu.

Yüzlerce yıldır denizciler, açık denizde tuhaf bir şeye tanık oluyor. Sanki okyanus dibinde devasa bir gece lambası yanıyormuş gibi, sular beyazımsı bir ışıkla kaplanıyor. Yüzyıllar boyunca süren bu gözlemler ve modern uydu teknolojisi bile nedenini tam olarak açıklamaya yetmiyor. İşte tam da bu gizem, okyanusları bu kadar büyüleyici kılıyor.

Birmingham Üniversitesi'nden bir fizikçi, laboratuvarında küçücük bir evren yarattı. Bu evrende zaman, dışarıdan bakan bir saatten gelmiyor; sistemin kendisinden doğuyor. Sırrın anahtarıysa kaostan, daha doğrusu entropiden geliyor.

Yıldızlara bakıp zamanın ne olduğunu hiç düşündün mü? Sadece "saat kaç" ya da "tatile ne kadar var" değil. Zamanın temel doğasını kastediyorum.

Kovalent ilişkiler evrenin temel kanunlarının çoğu zamanın yönünü önemsemiyor. Denklemleri ileri ya da geri çalıştır, sonuç değişmiyor. Ama gerçek hayatta zaman tek yönde akıyor. Yaşlanıyoruz. Yumurta kırılıyor ama geri birleşmiyor. Sıcak kahve soğuyor ama kendiliğinden ısınmıyor.

Fizik ile deneyim arasındaki bu uçurum, fizikçileri bir asırdan fazladır uğraştırıyor.

İşler daha da tuhaflaşıyor. Kuantum mekaniği ile genel göreliliği birleştirmeye çalışan en iddialı teoriler, evrenin kendisinin yerleşik bir saati olmayabileceğini söylüyor. Ünlü Wheeler-DeWitt denklemi, tüm kozmosu dışarıda zaman tutucu olmadan donmuş bir kuantum durumu olarak tanımlıyor.

Peki yerleşik bir kozmik saat yoksa, bildiğimiz zamanın akışı nereden geliyor?

Kutuda Evren İnşa Etmek

İşte Profesör Giovanni Barontini tam olarak bunu araştırmaya koyuldu. 24.000 ultra-soğuk atom kullanarak "mini evren" adını verdiği şeyi yarattı. Bu atomlar mutlak sıfıra yakın soğutulmuş, günlük dünyamızda imkansız görünen şekillerde davranmaya başlamışlar.

Atomları yalıtılmış bir kabın içine koydu ve lazerlerle oluşturduğu bir bariyerle iki bölgeye ayırdı. Birine "parlak" bölge dedi (ölçümlerin yapıldığı yer), diğerine "karanlık" bölge (gözlemlenmeyen yer). Tüm düzenek dış dünyadan tamamen izole edilmişti.

Ve sonra güzel bir şey oldu.

Mini Bir Big Bang İzlemek

Bu mini evrende parlak bölge dikkat çekici bir şey yapmaya başladı: Tekrarlayarak genişleyip büzüşüyordu. Sanki küçücük bir Big Bang ve ardından Big Crunch yaşanıyordu — evrenin genişlemesinin tersine dönüp her şeyin çöktüğü varsayımsal senaryo.

Sistem tamamen izole olduğundan, Profesör Barontini ve ekibi neler olduğunu yalnızca sistemin içinden gelen bilgilerle takip edebildiler. Dışarıdaki laboratuvar saatine bakamadılar. Olayların sırasını yalnızca mini evrenin içindeki gelişmelerden çıkarmak zorundaydılar.

İşte akıl almaz kısım: Bu işe yaradı. Dış referans olmadan olayları zaman sırasına koyabildiler.

Asıl Sır: Entropi

Peki bu küçük kozmosda zamanı ne tutuyordu? Araştırmaya göre cevap entropi — temelde bir sistemdeki düzensizlik ve yayılmanın ölçüsü.

Atomlar parlak ve karanlık bölgeler arasında hareket ettikçe, entropi değişmeye devam etti. Parçacıkların parlak bölgedeki dağılımı arttığında ya da azaldığında, sistem aslında zaman içinde ileri gidiyordu.

Ve işte kritik nokta: Parçacık dağılımı değişmeyi bıraktığında, zamanın kendisi de durdu.

Profesör Barontini buna "entropik zaman" diyor ve bu sadece felsefi bir fikir değil. Deney, bu zaman biçiminin şunları gösterdiğini ortaya koydu:

• Tutarlı tek yönde akıyor (bildiğimiz zaman okunu üretiyor)
• Evren genişleyip büzüşürken olayları doğru sıraya koyuyor
• Entropi yeniden dağıtıldığında hızlanabiliyor ya da yavaşlayabiliyor

Şöyle düşün: Zaman olayların yaşandığı sahne değil, entropi zamanın kendisi haline geliyor. Düzensizlikteki değişimler, saatin tıklaması.

Neden Önemli

Bu araştırmayı gerçekten heyecan verici buluyorum. Zamanın kuantum mekaniğinde günlük deneyimimizden farklı davrandığını uzun zamandır biliyoruz, ama bu fikirleri test etmek neredeyse imkansızdı — çünkü tüm evren üzerinde deney yapamıyoruz.

Bu mini evren her şeyi değiştirdi. İlk kez bilim insanları, daha önce sadece teorik spekülasyonda kalan zamanın doğası hakkındaki fikirleri test edebilecekleri kontrollü bir laboratuvar ortamına sahip.

Ekip ayrıca ünlü Schrödinger denkleminin — kuantum mekaniğinin temel denklemi — bu entropik zaman kavramı kullanılarak yeniden formüle edilebileceğini gösterdi. Bu, bilim insanlarının zaman harici bir saat yerine yalnızca içsel değişimlerle tanımlandığında bile kuantum sistemlerinin nasıl evrileceğini tahmin edebilecekleri anlamına geliyor.

Daha Büyük Resim

Dürüst olayım: Bu konsept beni hem heyecanlandırıyor hem de biraz ürkütüyor. Zaman, bir sistemdeki parçacık yayılımı kadar sıradan görünen bir şeyden doğuyorsa, bu gerçeklik anlayışımız için ne anlama geliyor? Anlar gerçekten var mı, yoksa değişen entropinin yarattığı kullanışlı yanılsamalar mı?

Profesör Barontini bunu güzel bir şekilde ifade etti: "Günlük hayatta zaman geçmişten geleceğe akar — neden? Temel fizik yasaları ileri ve geri aynı çalışırken."

Hâlâ bu soruya tam bir cevabımız yok. Ama bu tür deneyler cehaletimizin sınırlarını yavaş yavaş aydınlatıyor.

Sırada Ne Var?

Ekip şimdi bu yaklaşımı daha karmaşık kuantum sistemlerine taşımak istiyor. Sonunda bu, gerçek Big Bang fiziğini, simüle edilmiş kara delikleri ve zamanın tüm kozmosta nasıl işlediğine dair rekabet eden teorileri laboratuvarda keşfetmenin kapısını açabilir.

İnanılmaz iddialı bir şey. Ama fizigi bu kadar güzel kılan da bu: Sanki sormaya neredeyse fazla temel sorular sormaya isteklilik, sonra da gerçekten onları araştıracak deneyler tasarlamak.

Şimdilik, Birmingham'daki küçücük bir kutuda 24.000 atomun entropi değişimleriyle kendi zaman duygusunu yarattığını düşünüyorum. Ve bir şekilde bu, beni o gizemin parçası gibi hissettiriyor.

Sen ne düşünüyorsun? Zamanın kaostan doğabileceğini bilmek onu daha gerçek hissettiriyor mu, yoksa daha mı illüzyon görünüyor? Düşüncelerini duymak isterim.

Gökbilimciler, bilim kurgunun en çılgın fikirlerinden birini tespit etmenin yeni yollarını buldu: uzaylı uygarlıkların bir yıldızın enerjisini toplamak için inşa ettiği devasa yapılar. Yeni bir araştırma, bu yapıların — Dyson küreleri — teleskoplarımızda nasıl görünebileceğini ortaya koyuyor. Ayrıca belirli bir yıldız türünün neden en umut verici hedef olduğunu da açıklıyor.

Bakterilerin sandığımızdan çok daha yetenekli olduğunu artık biliyoruz. Bilim insanları bu mikroskobik canlıların sadece küçük biyolojik makineler olmadığını, deneyimlerden öğrenebildiklerini, geçmişte yaşadıklarını hatırlayabildiklerini ve bu anıları yavrularına aktarabildiklerini ortaya koydu. Bu keşif, hafıza konusunda insan olarak kendimizi ne kadar özel sandığımızı bir hayli sorgulatıyor.

Astronomlar evrenin henüz 670 milyon yaşındayken oluşmuş kuasarlar keşfetti. İşin ilginç tarafı, bu kozmik devlerin bu kadar erken dönemde var olmaması gerekiyordu. Bu keşif, bilim insanlarını karadeliklerin nasıl büyüdüğüne dair her şeyi yeniden düşünmeye zorluyor.

Harvard mühendisleri, dizüstü bilgisayarınızda kullandığınız silikon çip teknolojisini DNA yazan bir makineye dönüştürmenin yolunu bulmuş. Tıbbi tanıdan veri depolamaya kadar her şeyi değiştirebilecek bir atılım bu.

Bilim insanları inanılmaz bir keşfe imza attı — yaşayan goblin köpekbalıkları ilk kez, doğal derin deniz ortamlarında görüntülendi. Bu yaratık gerçekten bir bilim kurgu filminden fırlamış hissi veriyor. Bu keşif sadece "yaşayan fosiller" olarak adlandırılan bu tür hakkındaki bilgimizi genişletmekle kalmıyor, koruma stratejilerimizi de kökten değiştirebilir.

Bir gezegen düşün: bir yüzü kızgın bir cehennem, diğeri Antarktika'yı bile plaj tatili gibi gösteren donmuş bir buz kitlesi. Bilim kurgu gibi değil mi? Ama işin ilginç tarafı, araştırmacıların bu aşırı koşulların aslında yaşama uygun olabileceğini düşünmesi. Gel anlatayım.

Sıcaklığa istediğin yere git ve orada kal, hatta elektriği kapattıktan sonra bile böyle devam et deseydin? Osaka Metropolitan Üniversitesi araştırmacıları tam da bunu başarmış. Üstelik talep üzerine termal radyasyonu yönlendirebilen yeni bir programlanabilir malzeme geliştirmişler.

İsveç'teki küçücük bir adada bilim insanları gerçekten şaşırtıcı bir şey keşfetti — orada olmaması gereken kurt kalıntıları. Ama asıl ilginç olan başka bir şey: bu kurtlar serbest dolaşan yabani hayvanlar değildi. Kanıtlar, antik insanların onları yanlarında beslediğini, balık ve fok yedirdiğini gösteriyor. Hatta belki de bugüne kadar hayal bile edemediğimiz şekillerde yönettikleri ortaya çıkıyor. Bu keşif, araştırmacıları insanlığın en eski hikayelerinden birini yeniden sorgulamaya zorluyor: biz kurtlarla nasıl dost olduk.

Gökbilimciler gerçekten etkileyici bir şey başardı — bir manyetar'ın doğuşunu canlı yayın gibi izlediler. Bu kozmik dedektiflik hikâyesi sadece aşırı parlak süpernovalarla ilgili 20 yıllık bir gizemi çözmekle kalmadı, Einstein'ın görelilik kuramının öngörülerinin beklediğimizden bambaşka yollarla çalıştığını da gözler önüne serdi.

Çin'in kuzeyindeki bir Neolitik kentte yaşadığınızı düşünün. Atalarınız sadece kendilerini korumak için duvarlar ve kapılar inşa etmemiş, ayaklarınızın altında gizli bir yol ağı da bırakmış. Tam olarak bu keşfedildi ve alanındaki herkesin antik insanların neler yapabileceğine dair düşüncesini tamamen değiştirdi.

Bilim insanları, avucunuzun içine sığacak boyutta bir kristalde kuantum dolanıklığı keşfetti. Bu, kuantum tuhaflığının nereye kadar uzanabileceği konusunda bildiğimiz her şeyi alt üst ediyor. Araştırmacılar bu keşfin "tuhaf metaller" olarak adlandırılan malzemelerin garip davranışlarını açıklayabileceğini düşünüyor. Ve tuhaf bir şekilde, her şey karıncalarla ilgili.