Önce Quora.com'dan aldığım bir metni ve onun çevirisini aldım aşağıya; ardından da bu metne dair claude'un değerlendirmesi ekledim. Meraklısı kaçırmasın derim.
To call Penrose a mathematician, using a derisory tone, is a gross misrepresentation of Penrose’s areas of expertise. The correct characterisation is that Penrose is one of the few mathematical physicists who really understands General Relativity and has very credible criticisms of mostly US trained particle physicists who moved into unification and cosmology with only an undergraduate knowledge of GR. GR is far more than just a theory of gravitation, its contains deep truths about what we mean by location, and duration, and about the non-existence of coordinate location. It is false to point at a point in space and give it any meaningful existence. The only thing meaningful is the location of fields and matter in relation to each other and in particular in relation to the gravitational field. Those who think that GR describes a space with a metric which determines distance and duration are very mistaken. The entire diffeomorphic symmetry of GR dictates that under all general coordinate transformations, the underlying structure is invariant. This is what makes location so slippery, because its only real matter (energy-momentum) in relation to the gravitational field (curvature) which specifies a co-location.
The particle physicists neglect the
important contribution of the gravitational degrees of freedom, and they way
they dominate over matter in the early universe. Inventing inflation to ensure
that the matter and temperature are uniform, is wagging the dog. If the
gravitational modes were active before inflation, the result would be a
non-uniform mess. Penrose, as usual, points out that the fundamental problem is
the extremely low entropy of the initial big bang state, which is responsible
not only for the homogeneity of the cosmos, but the very arrow of time,
generating all the complexity we now see after 13.6 billion years. He points
out that for this to be true, right at the Big Bang, a quantity called the Weyl
Tensor, (responsible for bending of starlight during an eclipse), must have
been exactly zero, meaning the gravitational field was perfectly uniform. Since
all matter fields are created out of the vacuum, this condition is necessary
for inflation to produce a uniform state, it does not in itself solve the
problem. The inflation proponents just look at this and scratch their heads,
what do particle physicists understand about General Relativity?
I am getting tired of pointing out that String Theory arose out of particle physicists attempting to quantise the linearised version of GR, normally used in make perturbations to Newton’s laws in the solar system. This produces a free spin-2 graviton at 0th-level, and then they attempt to use first order interactions to construct a full interacting quantum field theory of gravitons - in FLAT space - which has none of the full symmetries of GR, and it fails miserably by throwing up infinities at all orders. Not to be daunted, they added supersymmetry to cancel the infinities, but that did not work as expected, so they invented Strings instead of points, to remove the short distance interactions. Why would this ad-hoc
procedure produce anything like Quantum GR? It gets worse, they quantise this strings in FLAT spacetime, but find that they need 10 dimensions instead of 4, so they then ‘compactify’ 6 to get something like our world. Problem is, there is about 10^500 different ways to do this - hence the multiverse. Never before has such a failed theory taken on such a life of its own, at least the Aristotelian epicycles produced decent predictions.
As it turns out, when a group of
physicists including Lee Smolin and Carlo Rovelli, who understood GR, actually
found a way to quantise the arbitrary curved spacetime of GR directly,
respecting its symmetries, what dropped out was a real theory of quantum
gravity, with no extra dimensions, no supersymmetry, no 10^500 different
universes, just a set of quantum states of space, based on simple geometrical
solids connected like Lego, each with unique quantum numbers, which at the
large scale looks like the space-time of General Relativity. This theory is
Loop Quantum Gravity. It turns out that the mathematical structure of these
quantum states, had been found two decades earlier by Penrose, while looking
for possible quantum states of gravity. Like String Theory, LQG is not yet
experimentally verifiable either, but it has been used to specify exact states
of a black-hole horizon, and in the early universe to avoid an initial
singularity. It does what a quantum theory of gravity, which respects GR, would
be expected to do. There is much to do, but GR has always been very hard to
find and understand its solutions, and any quantum version would be equally
difficult. There are proposals for experiments to look at light from distant
galaxies, for any sign of the granularity of space, accumulated over billions
of years, which may just be detectable in the near future.
Penrose’s views on Quantum Theory are speculative, but
there are many different interpretations, and at least he makes proposals which
can be experimentally falsified. He speculates on dimensional grounds, that the
Planck Mass, usually associated with a quantum black hole, when turned into
everyday units, is about 2 x 10–5 grams, which is tantalisingly close to the
scale above which quantum properties are not observed. He conjectures that the
gravitational disturbance caused by the movement of this mass, is responsible
for the “collapse of the wavefunction” which occurs during quantum measurement
on a macroscopic system. Perhaps more controversial, he suggests that there may
be processes in the human brain at this scale, which may allow quantum
mechanical effects to be related to consciousness. He enlisted a medical
researcher Stuart Hameroff to assist his development of these ideas. But none
of this is anything other than scientific enquiry, ultimately decidable by
experimental data.
*** Çeviri
Roger Penrose şöyle diyor: "String teorisi
bir moda, kuantum fiziği bir inanç, kozmik enflasyon ise bir fantezidir."
Haklı mı?
Penrose'u küçümseyici bir tonla "sadece bir
matematikçi" olarak nitelemek, onun uzmanlık alanını ciddi şekilde
çarpıtmaktır. Doğru tanım şudur: Penrose, Genel Görelilik'i (GR) gerçekten
anlayan ender matematiksel fizikçilerden biridir ve çoğunlukla ABD'de eğitim
görmüş, GR konusunda yalnızca lisans düzeyinde bilgiyle birleştirme
(unification) ve kozmolojiye yönelmiş parçacık fizikçilerine yönelik son derece
güvenilir eleştiriler getirmektedir. GR yalnızca bir yerçekimi teorisi
değildir; konum ve süre ile ne kastettiğimize, koordinat-konumun var olmayışına
dair derin gerçekler içerir. Uzayda bir noktayı işaret edip ona anlamlı bir
varlık atfetmek yanlıştır. Anlamlı olan tek şey, alanların ve maddenin
birbirlerine göre, özellikle de yerçekimi alanına göre konumudur. GR'nin,
mesafeyi ve süreyi belirleyen bir metriğe sahip bir uzayı tanımladığını
düşünenler büyük yanılgı içindedir. GR'nin bütünüyle diffeomorfik simetrisi,
tüm genel koordinat dönüşümleri altında temel yapının değişmez kaldığını
buyurur. Konumun bu kadar "kaypak" olmasının sebebi budur; çünkü
gerçekte var olan yalnızca enerji-momentumun yerçekimi alanına (eğriliğe) göre
konumudur ve bu da bir "ortak-konumlanma" belirler.
Parçacık fizikçileri, yerçekimsel serbestlik derecelerinin önemini ve bunların erken evrende maddeye baskın gelme biçimini göz ardı etmektedir. Madde ve sıcaklığın homojen olmasını sağlamak için enflasyonu icat etmek, "kuyruğun köpeği sallaması" gibidir. Eğer enflasyondan önce yerçekimsel modlar aktif olsaydı, sonuç homojen olmayan bir karmaşa olurdu. Penrose her zamanki gibi, temel sorunun Big Bang'in başlangıç durumundaki son derece düşük entropi olduğuna işaret eder; bu düşük entropi yalnızca kozmosun homojenliğinden değil, aynı zamanda 13,6 milyar yıl sonra gördüğümüz tüm karmaşıklığı üreten zamanın okundan da sorumludur. Bunun doğru olabilmesi için, Big Bang anında, Weyl Tensörü adı verilen ve (bir tutulma sırasında yıldız ışığının bükülmesinden sorumlu) niceliğin tam olarak sıfır olması gerektiğini belirtir; bu da yerçekimi alanının mükemmel derecede homojen olduğu anlamına gelir. Tüm madde alanları vakumdan yaratıldığından, bu koşul enflasyonun homojen bir durum üretebilmesi için gereklidir, ancak sorunu kendi başına çözmez. Enflasyon savunucuları buna bakıp şaşkınlıkla kafa kaşırlar; parçacık fizikçileri Genel Görelilik hakkında ne anlıyor ki?
String Teorisi'nin, parçacık fizikçilerinin
GR'nin doğrusallaştırılmış versiyonunu (genellikle Güneş Sistemi'nde Newton
yasalarına yapılan pertürbasyonlarda kullanılan) kuantalama girişiminden
doğduğunu tekrar tekrar belirtmekten yoruldum. Bu, sıfırıncı seviyede serbest
spin-2 graviton üretir, ardından birinci mertebe etkileşimler kullanılarak tam
etkileşimli bir kuantum graviton alan teorisi inşa edilmeye çalışılır — ancak
DÜZ uzayda — ki bu, GR'nin tam simetrilerinden hiçbirine sahip değildir ve her
mertebede sonsuzluklar üreterek acınası şekilde başarısız olur. Buna pes
etmeyip sonsuzlukları iptal etmek için süpersimetri eklenmiş, ama bu da
beklendiği gibi işe yaramamış, bunun üzerine noktacıklar yerine Stringler icat
edilerek kısa mesafe etkileşimleri ortadan kaldırılmaya çalışılmıştır. Bu
gelişigüzel yöntemin neden Kuantum GR'ye benzer bir şey üretmesi beklensin ki?
Daha da kötüsü, bu stringler DÜZ uzay-zamanda kuantalanır, ama 4 yerine 10
boyuta ihtiyaç duyulduğu görülür, bu yüzden dünyamıza benzer bir şey elde etmek
için 6 boyut "sıkıştırılır" (compactify). Sorun şu ki, bunu yapmanın
yaklaşık 10^500 farklı yolu var — dolayısıyla çoklu-evren (multiverse) fikri
ortaya çıkıyor. Aristo'nun episikllerinin bile en azından makul tahminler
ürettiği düşünülürse, hiçbir başarısız teori bu kadar kendi başına bir hayat
kazanmamıştı.
Nitekim, GR'yi anlayan Lee Smolin ve Carlo
Rovelli dahil bir grup fizikçi, GR'nin keyfi eğrilmiş uzay-zamanını doğrudan,
simetrilerine saygı göstererek kuantalamanın bir yolunu bulduklarında, ortaya
ekstra boyutları olmayan, süpersimetrisi olmayan, 10^500 farklı evreni olmayan,
gerçek bir kuantum yerçekimi teorisi çıktı; yalnızca basit geometrik katılardan
oluşan, Lego gibi birbirine bağlanan, her biri kendine özgü kuantum sayılarına
sahip bir dizi uzay kuantum durumu. Bu teori, Halka Kuantum Yerçekimi'dir (Loop
Quantum Gravity - LQG). Görünen o ki bu kuantum durumlarının matematiksel
yapısı, iki on yıl önce Penrose tarafından, yerçekiminin olası kuantum
durumlarını ararken zaten bulunmuştu. String Teorisi gibi LQG de henüz deneysel
olarak doğrulanabilir değil, ama bir kara delik ufkunun kesin durumlarını
belirlemek ve erken evrende başlangıç tekilliğinden kaçınmak için
kullanılmıştır. GR'ye saygılı bir kuantum yerçekimi teorisinden beklenen şeyi
yapmaktadır. Yapılacak çok şey var, ama GR'nin çözümlerini bulmak ve anlamak
her zaman çok zor olmuştur ve herhangi bir kuantum versiyonu da eşit derecede
zor olacaktır. Uzak galaksilerden gelen ışığı inceleyerek, milyarlarca yıl
boyunca birikmiş uzayın "tanecikliliğine" (granularity) dair herhangi
bir işaret arayan deney önerileri var, ve bunlar yakın gelecekte tespit
edilebilir olabilir.
Penrose'un Kuantum Teorisi hakkındaki görüşleri
spekülatiftir, ama pek çok farklı yorum vardır ve en azından o, deneysel olarak
yanlışlanabilir öneriler sunmaktadır. Boyutsal gerekçelerle, genellikle bir
kuantum kara deliğiyle ilişkilendirilen Planck Kütlesi'nin, günlük birimlere
çevrildiğinde yaklaşık 2 x 10⁻⁵ gram olduğunu ve bunun kuantum özelliklerinin
gözlemlenmediği ölçeğe can sıkıcı derecede yakın olduğunu öne sürer. Bu
kütlenin hareketinin yol açtığı yerçekimsel bozulmanın, makroskopik bir sistemde
kuantum ölçümü sırasında meydana gelen "dalga fonksiyonunun
çökmesi"nden sorumlu olduğunu varsayar. Belki daha da tartışmalı olarak,
insan beyninde bu ölçekte, kuantum mekaniksel etkilerin bilinçle
ilişkilendirilmesine izin verebilecek süreçler olabileceğini öne sürer. Bu
fikirleri geliştirmesine yardımcı olması için tıp araştırmacısı Stuart
Hameroff'u işe almıştır. Ama tüm bunlar, sonuçta deneysel verilerle karara
bağlanabilecek bilimsel bir sorgulamadan başka bir şey değildir.
Eleştirel
Değerlendirme
1. Retorik ve üslup sorunları
Metin, güçlü bir polemik tonuyla yazılmış ve bu,
bilimsel tarafsızlığı zedeliyor. "Parçacık fizikçileri GR hakkında ne
anlıyor ki?" gibi ifadeler, argümanı güçlendirmek yerine bir
"biz-onlar" karşıtlığı kuruyor. Bu, Penrose'un gerçek eleştirilerinin
bilimsel içeriğini, kişisel bir hesaplaşma havasına büründürüyor. Ayrıca
yazarın kendisini "yorulmuş, tekrar tekrar açıklamak zorunda kalan"
biri olarak konumlandırması, nesnel bir analizden çok bir forum/blog yorumu
tonuna işaret ediyor — ki muhtemelen de öyle bir kaynak.
2. String teorisi eleştirisi — kısmen doğru, ama
tek taraflı
Metnin string teorisinin tarihsel gelişimini
(doğrusal graviton kuantalaması → sonsuzluklar → süpersimetri → stringler → 10
boyut → kompaktifikasyon → manzara problemi/10^500) özetlemesi teknik olarak
büyük ölçüde doğru. Ancak birkaç önemli eksiklik var:
- Landscape
(10^500) sorunu abartılı bir kesinlikle sunuluyor. Bu sayı,
string teorisinin tahmin gücünün zayıflığına işaret eden gerçek bir
sorundur, ama bunun "teorinin çöküşü" anlamına geldiği iddiası
bilim camiasında hâlâ tartışmalıdır; pek çok string teorisyeni bunu
çözülmesi gereken açık bir problem olarak görür, teorinin yanlışlığının
kanıtı olarak değil.
- String
teorisinin başarıları görmezden geliniyor. AdS/CFT
yazışması (holografi), kara delik entropisi hesaplamaları (Strominger-Vafa
gibi) ve matematiksel fizik ile geometri üzerindeki derin etkileri hiç
anılmıyor. Bir teori sadece "henüz deneysel doğrulama yok" diye
tümüyle değersiz sayılamaz; metin bu ayrımı yapmıyor.
- "Epikllerin
bile tahmin ürettiği" benzetmesi duygusal
bir kıyaslama; epikller gözlemsel veriye uydurulmuş bir modeldi,
string teorisi ise (iddia edildiği gibi) matematiksel tutarlılıktan yola
çıkan bir çerçeve — bu ikisini eşitlemek yanıltıcı bir retorik hamle.
3. Enflasyon eleştirisi — Penrose'un gerçek
pozisyonu doğru aktarılmış, ama tartışmalı sunuluyor
Penrose'un düşük entropi/Weyl eğriliği hipotezi
(Weyl Curvature Hypothesis) doğru şekilde özetlenmiş. Ancak metin, bunun
kozmoloji camiasında azınlıkta kalan bir görüş olduğunu belirtmiyor.
Çoğu kozmolog, enflasyonun ufuk (horizon) ve düzlük (flatness) problemlerini
çözdüğünü ve gözlemsel olarak CMB'nin (kozmik mikrodalga arka plan ışınımının)
neredeyse mükemmel düzgünlüğünü ve ölçek-değişmez yoğunluk dalgalanma spektrumunu
doğru tahmin ettiğini savunur — bunlar enflasyon lehine güçlü kanıtlardır ve
metinde hiç geçmiyor. "Kuyruğun köpeği sallaması" benzetmesi zekice
ama argüman değil, sadece bir imge.
4. LQG'nin taraflı sunumu
Halka Kuantum Yerçekimi'nin (LQG) "ekstra
boyut yok, süpersimetri yok, multiverse yok" diye övülmesi doğru ama eksik
bir resim çiziyor. LQG'nin de kendi ciddi açık sorunları var:
- Genel
Görelilik'in düşük-enerji limitini (klasik GR) LQG'den türetmek
(semiklasik limit problemi) hâlâ tam çözülmüş değil.
- Standart
Model'deki madde alanlarını ve etkileşimleri (kuarklar, leptonlar, ayar
bozonları) doğal biçimde içermiyor — string teorisinin aksine birleştirme
(unification) iddiası yok.
- Deneysel
doğrulanabilirlik açısından LQG de en az string teorisi kadar (bazılarına
göre daha da) uzak.
Metin bunları atlayarak LQG'yi
"kazanan" gibi sunuyor; bu bilimsel değil, taraflı bir çerçeveleme.
5. Penrose'un bilinç/kuantum-beyin fikirleri
kısmı — en zayıf halka
Penrose-Hameroff "Orch-OR"
(Orchestrated Objective Reduction) hipotezi, fizik ve nörobilim camialarında büyük
ölçüde marjinal ve eleştirilen bir fikirdir. Beyindeki mikrotübüllerin oda
sıcaklığında kuantum tutarlılığını (coherence) koruyabileceği iddiası,
dekoherans zaman ölçekleri hesaplamalarıyla (örn. Max Tegmark'ın 2000 tarihli
hesaplamaları) ciddi şekilde çürütülmüştür — beyindeki ısıl/kimyasal ortamda
kuantum tutarlılığın nanosaniyeden çok daha kısa sürede kaybolacağı
gösterilmiştir. Metin bunu "sonuçta deneyle karara bağlanabilir bilimsel
bir sorgulama" diyerek çok nazik bir şekilde geçiştiriyor; oysa bu,
Penrose'un fizikteki genel saygınlığından çok farklı, spekülatif ve büyük
ölçüde reddedilmiş bir alandır. Metnin bunu diğer, çok daha sağlam GR
eleştirileriyle aynı paragrafta sunması, okuyucuda "hepsi aynı derecede
geçerli" izlenimi bırakıyor — bu bir mantık hatası (otorite argümanının
yanlış genellenmesi).
6. Genel değerlendirme: Argümantasyon yapısı
Metnin temel zaafı şudur: Penrose'un GR
uzmanlığından hareketle, onun tüm iddialarının (string teorisi
eleştirisi, enflasyon eleştirisi, kuantum-bilinç spekülasyonu) aynı ölçüde
güvenilir olduğu ima ediliyor. Bu, klasik bir "otoriteye başvurma"
(argumentum ad verecundiam) hatasının incelikli bir versiyonu: Bir alanda (GR)
gerçek uzmanlık, başka bir alanda (nörobilim, kuantum ölçüm teorisi) otomatik
geçerlilik sağlamaz.
Sonuç olarak: Penrose'un GR'ye dayalı string
teorisi ve enflasyon eleştirileri gerçek, teknik olarak ciddiye alınması
gereken eleştirilerdir ve bilim camiasında tartışılmaktadır — ama bunlar
"kesin doğru" değil, "azınlık ama saygın görüş" statüsündedir.
Metin bu nüansı kaybederek, karşıt argümanları hiç sunmadan tek taraflı bir
"Penrose haklı, ötekiler anlamıyor" anlatısı kuruyor. Bilimsel bir
tartışmayı olduğu gibi yansıtmak yerine, savunuculuk (advocacy) yapan bir metin
bu.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder