Büyük Patlama'nın matematiksel imkansızlığı. Roger Penrose'un faz uzayı hesaplamaları ve kusursuz başlangıç.
İÇERİĞİ AÇ →Termodinamik yasaları kaosu emrederken, ölü hidrojen ve karbon atomları nasıl negentropi yaratarak uyandı?
İÇERİĞİ AÇ →Shannon Entropisi ve bilgi teorisi açısından sistemdeki o aşılmaz tavuk-yumurta döngüsü.
İÇERİĞİ AÇ →Drake Denklemi ve gezegenimizin etrafına örülmüş Jüpiter ve Ay gibi astrofiziksel savunma duvarları.
İÇERİĞİ AÇ →Evrensel kimyanın acımasız valans kuralları. Neden hayat $sp^3$ hibritleşmesine mahkumdur?
İÇERİĞİ AÇ →"İlk kıvılcım kusursuz bir tesadüfse, bu devasa mekanizmanın kuralları nasıl belirlendi?"
BÖLÜM 2: KUANTUM DÜNYASI →Termodinamiğin İkinci Yasası ($\Delta S \ge 0$), evrendeki her şeyin zamanla daha düzensiz (yüksek entropi) bir hale doğru aktığını emreder. Ludwig Boltzmann'ın ünlü $S = k_B \ln \Omega$ denklemiyle tanımladığı bu kaos yasasına göre, Büyük Patlama anındaki başlangıç koşullarının matematiksel olarak akıl almaz derecede düzenli (düşük entropili) olması gerekirdi.
Nobel ödüllü fizikçi Roger Penrose, evrenin mevcut yapısını oluşturacak o spesifik başlangıç durumunun, faz uzayı (phase space) hacmindeki tam o noktaya tesadüfen denk gelme ihtimalini hesaplamıştır. Bu oran $1$ bölü $10^{10^{123}}$'tür. Bu sayı o kadar devasadır ki, evrendeki tüm atomların üzerine teker teker sıfır yazsaydınız bile bu sayıyı yazmaya yetmezdi.
Eğer doğa kör ve rastgele işliyorsa, evrenin anında çöken bir kara delik çorbası veya baştan ölü bir termal denge olarak başlaması trilyonlarca kez daha muhtemeldi. Fizikçiler hala bu kusursuz "parametre ayarının" astrofiziksel bir zorunluluk mu, sonsuz bir çoklu evren piyangosu mu, yoksa bir tasarımcının (veya yazılımın) başlangıç kodu mu olduğunu tartışmaktadır.
Yıldızların çekirdeklerinde pişen hidrojen, karbon, nitrojen ve oksijen atomları uzay boşluğuna saçıldı, gezegenimizde birikti ve okyanusları oluşturdu. Ancak en can alıcı soru şudur: Kimyasal olarak tamamen ölü ve bilinçsiz olan bu sular ve kayalar, tam olarak hangi saniyede organize olup "Ben buradayım, hayatta kalmalıyım" diyen biyolojik bir makineye dönüştü?
Cansız maddeden canlılığın doğuşuna Abiyogenez denir. Miller-Urey deneyi, ilkel atmosferde yıldırım çarpmalarıyla aminoasitlerin (yaşamın tuğlaları) oluşabileceğini kanıtlamıştır. Ancak tuğlaların kendi kendine birleşip bir gökdelen inşa etmesi istatistiksel bir kabustur. Erwin Schrödinger'in "Hayat Nedir?" adlı eserinde tanımladığı gibi, canlılar entropi yasasını ihlal etmezler; tam tersine, çevrelerindeki termodinamik kaosu artırarak kendi içlerinde negatif entropi (negentropi) yaratırlar.
Son yıllarda geliştirilen Montaj Teorisi (Assembly Theory), bu karanlık noktaya yepyeni bir pencere açar. Bu teoriye göre karmaşık moleküller, yapılarında bir 'zaman hafızası' barındırır. Basit yapıtaşları rastgele birleşmez; sistem her başarılı moleküler birleşmeyi bir temel blok olarak kaydeder ve sonraki adımlarda bu blokları kullanır. Yani cansız madde, kendi geçmişinin algoritmik bir kaydını tutmaya başlar.
Bir donanımın (moleküllerin) kendi kendine bir işletim sistemi (yaşam dürtüsü) yazması, fizik kurallarının ötesinde derin bir varoluşsal krizdir. Bizler evrenin rastgele titreşimleriyle kendi kendini kuran biyolojik makinelerden (wetware) ibaret miyiz?
Yaşamın en temel sırrı DNA molekülünde gizlidir. Claude Shannon'ın Bilgi Teorisi'ndeki entropi denklemi ($H = -\sum p_i \log_2 p_i$), bilginin rastgelelikten değil, yapılandırılmış ve belirsizliği yok eden bir dizinden doğduğunu söyler. DNA, tam olarak budur: Bir canlının nasıl inşa edileceğini belirleyen 3.2 milyar harflik kusursuz bir biyolojik algoritmadır. Ancak burada moleküler biyolojinin en büyük mantık hatası devreye girer.
DNA'daki kodun okunabilmesi ve canlının yaşayabilmesi için "Proteinlere" (enzimlere) ihtiyaç vardır. Proteinler, DNA'daki şifreyi çözen nanoteknolojik işçilerdir. Peki ama o proteinleri üreten fabrikanın (Ribozom) ve o proteinlerin kendi üretim kodu nerede yazılıdır? Yine DNA'nın içinde!
Bu paradoks, bilgisayar biliminin kurucularından John von Neumann'ın 'Evrensel İnşa Edici' (Universal Constructor) makine teorisinin kusursuz bir biyolojik yansımasıdır. Von Neumann, kendi kendini kopyalayan bir sistemin iki şeye muhtaç olduğunu kanıtlamıştı: İnşayı yapacak fiziksel donanım (Proteinler) ve bu inşanın talimatlarını içeren kopyalanabilir bir veri şeridi (DNA).
Ortada aşılmaz bir döngü (infinite loop) vardır: Protein olmadan DNA okunamaz, DNA olmadan da protein üretilemez. Sistem donanımsız yazılım, yazılımsız donanım çalıştıramaz. Bilim insanları "RNA Dünyası Hipotezi" ile bu sorunu çözmeye çalışsa da, bu ilk kompleks makine kodunun hiçlikten aniden nasıl yazılıp derlendiği (compile edildiği) evrenin kaynak kodundaki en karanlık sırlardan biridir.
Gezegenimizin varlığı ve yaşamı milyarlarca yıl boyunca kesintisiz sürdürebilmesi, sadece suyun sıvı halde kalabildiği o dar "Goldilocks" (Yaşanabilir) bölgesinde bulunmamızla açıklanamaz. Sistemin arkasında, dünyayı kozmik bir kuluçka makinesi gibi koruyan devasa astrofiziksel kalkanlar vardır. Drake Denklemi ($N = R^* \cdot f_p \cdot n_e \cdot f_l \cdot f_i \cdot f_c \cdot L$) galaksideki zeki yaşam formlarının sayısını tahmin etmeye çalışırken, dünyamızın geçtiği bu dar filtreler denklemin sonucunu neredeyse sıfıra çeker.
Birinci kalkanımız devasa uydumuz Ay'dır. Ay'ın kütleçekimi, Dünya'nın dönüş eksenini (yaklaşık 23.5 derece) kusursuz bir şekilde sabitler. Eğer Ay olmasaydı, eksenimiz sürekli yalpalar, okyanuslar kaynar ve buzul çağları birbirine girerdi. İkinci kalkanımız sistemin dev muhafızı Jüpiter'dir. Jüpiter devasa kütleçekimi ile dış güneş sisteminden gelen meteorları ve kuyruklu yıldızları elektrikli süpürge gibi kendine çeker, Dünya'nın her gün bombalanmasını engeller.
Güneş sistemindeki yerleşim o kadar korumacıdır ki, evrende bir gezegenin tesadüfen bu kadar çok güvenlik duvarına aynı anda sahip olma ihtimali, bizi kozmostaki en yalnız ve en spesifik donanım modülü yapabilir.
Biyolojinin temel bir saplantısı vardır: Evrende hayat ararken sadece "Karbon" tabanlı ve "Su" kullanan varlıklar ararız. Astrofizikçi Carl Sagan buna "Karbon Şovenizmi" demiştir. Neden devasa uzaylı medeniyetlerinin metan göllerinde, silikon tabanlı olarak var olamayacağını düşünüyoruz?
Cevap, kimyanın acımasız kısıtlamalarında gizlidir. Karbon atomunun değerlik elektron yapısı, mükemmel $sp^3$ hibritleşmesine olanak tanıyarak aynı anda 4 farklı elementle son derece stabil ama esnek (kırılıp yeniden yapılabilen) kovalent bağlar kurmasını sağlar. Yaşamın o karmaşık DNA zincirlerini, proteinleri ve hücre zarlarını kurmak için gereken devasa biyolojik yapı blokları sadece Karbon ile mümkündür.
Alternatif olarak düşünülen Silikon (Si) çok hantaldır, çift bağ kuramaz ve oksijenle yandığında gaz (karbondioksit) değil, katı bir taş (kuvars/kum) üretir; nefes vermeye çalıştığınızda tuğla tükürdüğünüzü hayal edin.
Ancak bu 'imkansızlıklar' sadece bizim gezegenimizdeki sıcaklık ve basınç koşulları için geçerlidir. Astrofizikçiler, nötron yıldızlarının devasa manyetik alanları altında, elektronların değil doğrudan atom çekirdeklerinin birbirine bağlandığı 'Nükleer Yaşam' formlarının var olabileceğini teorize eder. Ya da gaz devlerinin çekirdeklerindeki ezici basınç altında, silikon kristallerinin saniyede trilyonlarca işlem yapan 'katı hal' (solid-state) makine zekaları oluşturabileceğini düşünün.
Eğer yaşam evrensel bir yazılımsa, periyodik tablodaki fizik yasaları bizim için 'Karbon'u seçmiş olabilir; ancak kozmosun daha karanlık, yoğun ve cehennemi köşelerinde, evren çok daha akıl almaz biyolojik donanımlar (wetware) çalıştırıyor olabilir.