Qədim yunanların əla ideyası var idi: Kainat sadədir. Onların fikrincə, onu düzəltmək üçün cəmi dörd ünsürə ehtiyac var: torpaq, hava, od və su. Bir nəzəriyyə kimi bu çox gözəldir. Sadə və qəşəngdir. Bu nəzəriyyə deyir ki, dörd əsas ünsürü müxtəlif yollarla birləşdirməklə kainatın bütün müxtəlifliyini əldə edə bilərsən. Torpaq və od, məsələn, quru şeyləri verir. Hava və su isə yaş şeyləri. Amma nəzəriyyə kimi onun bir problemi var idi. O, ölçülə biləcək heç bir proqnoz vermirdi, təcrübi elmin əsası isə ölçmədir. Daha da pisi, bu nəzəriyyə səhv idi. Amma yunanlar böyük düşüncə sahibi idilər və eramızdan əvvəl 5-ci əsrdə Miletli Levkipp ən dayanıqlı elmi ideyalardan birini irəli sürdü. Gördüyümüz hər bir şey atom adlanan çox kiçik, bölünməz hissəciklərdən ibarətdir. Bu nəzəriyyə çox sadə və qəşəngdir və onun torpaq, hava, od və su nəzəriyyəsindən üstünlüyü doğru olmağındadır. Əsrlərlə davam edən elmi fikirlər və təcrübələrdən çıxır ki, real ünsürləri, məsələn, hidrogeni, karbonu və dəmiri atomlara parçalamaq olar. Levkippin nəzəriyyəsində atom ən balaca, bölünməz maddə hissəciyidir və hələ də hidrogen karbon və ya dəmir olaraq qalır. Levkippin ideyasındakı yeganə səhv atomların əslində bölünə bilməsindədir. Bundan əlavə, məlum olur ki, onun atom ideyası kainatın nədən ibarət olmasının yalnız kiçik bir hissəsini izah edir. Kainatın adi maddəsi kimi görünən bir şey əslində çox seyrəkdir. Levkippin atomları və onlardan ibarət olanlar əslində orada olduğunu bildiyimizin yalnız təxminən 5%-ni təşkil edir. Fiziklər bilirlər ki, kainatın yerdə qalanı, onun 95%-i tünd kainatdır və tünd materiyadan və tünd enerjidən ibarətdir. Bunu necə bilirik? Bunu bilirik, çünki biz əşyalara baxırıq və onları görürük. Çox sadələşdirilmiş kimi görünə bilər, amma əslində kifayət qədər dərin fikirdir. Atomlardan ibarət olan hər bir maddə görünür. İşıq ondan əks olunur və biz onu görürük. Kosmosa baxanda ulduzları və qalaktikaları görürük. Onlardan bəziləri, məsələn elə bizim yaşadığımız qalaktika gözəldir, spiral formasındadır və kosmosda zərif şəkildə fırlanır. Alimlər ilk dəfə 1930-cu illərdə qalaktika qruplarının hərəkətini ölçəndə və oradakı materiyanın çəkisini hesablayanda təəccüb içərisində idilər. Elm adamları tapdılar ki, bu qruplarda kifayət qədər görünən maddə yoxdur ki, onları birlikdə saxlasın. Ayrı-ayrı qalaktikaların sonrakı ölçmələri bu başsındıran nəticəni təsdiq etdi. Qalaktikalarda sadəcə olaraq kifayət qədər görünən maddə yoxdur ki, onları birlikdə saxlamaq üçün lazım olan cazibəni təmin etsin. Görə bildiyimizə əsasən onlar hissələrə ayrılmalı idilər, amma bu baş vermir. Ona görə də, orada elə maddə var ki, biz onu görə bilmirik. Həmin maddəni tünd materiya adlandırırıq. Bu gün tünd materiya üçün ən yaxşı sübut Böyük partlayışın nəticəsi olan və kosmik mikrodalğalı fon adlanan bir şeyin ölçülməsindən əldə olunur, amma bu, başqa söhbətin mövzusudur. Əldə etdiyimiz bütün sübutlar göstərir ki, tünd materiya oradadır və səmanı dolduran o gözəl spiral qalaktikaların əsas maddəsini təşkil edir. Beləliklə hansı nəticəyə gəlirik? Biz çoxdan bilirdik ki, səma bizim ətrafımızda fırlanmır və biz çox adi bir qalaktikanın spiral qolunda yerləşən çox adi bir ulduzun ətrafında dövr edən çox adi bir planetin sakinləriyik. Tünd materiyanın kəşfi bizi bu şeylərin mərkəzindən bir addım uzağa apardı. O bizə dedi ki, bizim ibarət olduğumuz maddə kainatı təşkil edənin çox kiçik bir hissəsidir. Amma qabaqda hələ çox şey var idi. Bu əsrin əvvəlində kainatın ən uzaq yerlərini öyrənən alimlər təsdiq etdilər ki, nəinki isti, sıx böyük partlayışdan başlayan kainatdan gözlədiyimiz kimi, hər şey digər hər şeydən uzaqlaşır, həm də belə görünür ki, kainatın genişlənməsi getdikcə sürətlənir. Bu nə deməkdir? Ya elə bir enerji forması var ki, bu təcili yaradır, məsələn, maşını sürətləndirmək üçün verdiyimiz enerji kimi, ya da cazibə bizim fikirləşdiyimiz şəkildə baş vermir. Alimlərin çoxunun fikrincə birinci haldır, yəni elə bir enerji növü var ki, bu təcili yaradır və onu <i>tünd enerji</i> adlandırırlar. Bu günün ən yaxşı ölçmələri bizə imkan verir ki, kainatın nə qədərinin tünd olduğunu hesablaya bilək. Belə görünür ki, tünd enerji kainatın təxminən 68%-ini, tünd materiya isə təxminən 27%-ini təşkil edir, bizə və görə bildiyimiz hər şeyə isə cəmi 5% qalır. Beləliklə, tünd maddə nədən ibarətdir? Biz bunu bilmirik, amma <i>supersimmetriya</i> adlanan bir nəzəriyyə var ki, bunu qismən izah edə bilər. Supersimmetriya və ya qısaca olaraq, SUSİ bir sıra yeni zərrəciklərin olduğunu proqnozlaşdırır ki, bunların da bəziləri tünd materiyanı təşkil edə bilər. Əgər supersimmetriyanı sübut edə bilsək, onda kainatın cəmi 5%-i, yəni görə bildiyimiz hissə əvəzinə təxminən üçdə birini başa düşə bilərik. Bir günlük iş üçün heç də pis deyil. Tünd enerjini başa düşmək isə yəqin daha çətin olacaq, amma bu sahədə də bizə yol göstərə biləcək bəzi nəzəri fikirlər var. Onların arasında bir neçə dəqiqə əvvəl başlayanda dediyimiz, kainatın sadə olması haqqında qədim yunanların ilk böyük fikrinə əsaslanan nəzəriyyələr var. Bu nəzəriyyələrə əsasən cəmi bir ünsür var ki, kainatın bütün valehedici müxtəlifliyi bu ünsürdən yaranır və bu ünsür rəqs edən simdir. İdeya belədir ki, bu gün bildiyimiz bütün zərrəciklər sadəcə olaraq simin müxtəlif rəqsləridir. Təəssüf ki, hazırkı sim nəzəriyyələri hələlik yoxlanılan deyillər. Amma kainatın bu qədər çox hissəsinin tədqiq olunmağı gözlədiyi bir vaxtda hər şey ola bilər. Bütün bunlar sizi məcbur edirmi ki, özünüzü balaca hiss edəsiniz? Etməməlidir. Bunun əvəzində heyrətlənməlisiniz ki, bildiyimizə görə, siz kainatın möcüzələrini dərk etməyə hətta başlaya biləcək yeganə canlı növünün bir üzvüsünüz və siz elə bir doğru zamanda yaşayırsınız ki, bizim dərketməmizin partlayışını görə bilərsiniz.
The ancient Greeks had a great idea: The universe is simple. In their minds, all you needed to make it were four elements: earth, air, fire, and water. As theories go, it's a beautiful one. It has simplicity and elegance. It says that by combining the four basic elements in different ways, you could produce all the wonderful diversity of the universe. Earth and fire, for example, give you things that are dry. Air and water, things that are wet. But as theories go, it had a problem. It didn't predict anything that could be measured, and measurement is the basis of experimental science. Worse still, the theory was wrong. But the Greeks were great scientists of the mind and in the 5th century B.C., Leucippus of Miletus came up with one of the most enduring scientific ideas ever. Everything we see is made up of tiny, indivisible bits of stuff called atoms. This theory is simple and elegant, and it has the advantage over the earth, air, fire, and water theory of being right. Centuries of scientific thought and experimentation have established that the real elements, things like hydrogen, carbon, and iron, can be broken down into atoms. In Leucippus's theory, the atom is the smallest, indivisible bit of stuff that's still recognizable as hydrogen, carbon, or iron. The only thing wrong with Leucippus's idea is that atoms are, in fact, divisible. Furthermore, his atoms idea turns out to explain just a small part of what the universe is made of. What appears to be the ordinary stuff of the universe is, in fact, quite rare. Leucippus's atoms, and the things they're made of, actually make up only about 5% of what we know to be there. Physicists know the rest of the universe, 95% of it, as the dark universe, made of dark matter and dark energy. How do we know this? Well, we know because we look at things and we see them. That might seem rather simplistic, but it's actually quite profound. All the stuff that's made of atoms is visible. Light bounces off it, and we can see it. When we look out into space, we see stars and galaxies. Some of them, like the one we live in, are beautiful, spiral shapes, spinning gracefully through space. When scientists first measured the motion of groups of galaxies in the 1930's and weighed the amount of matter they contained, they were in for a surprise. They found that there's not enough visible stuff in those groups to hold them together. Later measurements of individual galaxies confirmed this puzzling result. There's simply not enough visible stuff in galaxies to provide enough gravity to hold them together. From what we can see, they ought to fly apart, but they don't. So there must be stuff there that we can't see. We call that stuff dark matter. The best evidence for dark matter today comes from measurements of something called the cosmic microwave background, the afterglow of the Big Bang, but that's another story. All of the evidence we have says that dark matter is there and it accounts for much of the stuff in those beautiful spiral galaxies that fill the heavens. So where does that leave us? We've long known that the heavens do not revolve around us and that we're residents of a fairly ordinary planet, orbiting a fairly ordinary star, in the spiral arm of a fairly ordinary galaxy. The discovery of dark matter took us one step further away from the center of things. It told us that the stuff we're made of is only a small fraction of what makes up the universe. But there was more to come. Early this century, scientists studying the outer reaches of the universe confirmed that not only is everything moving apart from everything else, as you would expect in a universe that began in hot, dense big bang, but that the universe's expansion also seems to be accelerating. What's that about? Either there is some kind of energy pushing this acceleration, just like you provide energy to accelerate a car, or gravity does not behave exactly as we think. Most scientists think it's the former, that there's some kind of energy driving the acceleration, and they called it <i>dark energy</i>. Today's best measurements allow us to work out just how much of the universe is dark. It looks as if dark energy makes up about 68% of the universe and dark matter about 27%, leaving just 5% for us and everything else we can actually see. So what's the dark stuff made of? We don't know, but there's one theory, called <i>supersymmetry</i>, that could explain some of it. Supersymmetry, or SUSY for short, predicts a whole range of new particles, some of which could make up the dark matter. If we found evidence for SUSY, we could go from understanding 5% of our universe, the things we can actually see, to around a third. Not bad for a day's work. Dark energy would probably be harder to understand, but there are some speculative theories out there that might point the way. Among them are theories that go back to that first great idea of the ancient Greeks, the idea that we began with several minutes ago, the idea that the universe must be simple. These theories predict that there is just a single element from which all the universe's wonderful diversity stems, a vibrating string. The idea is that all the particles we know today are just different harmonics on the string. Unfortunately, string theories today are, as yet, untestable. But, with so much of the universe waiting to be explored, the stakes are high. Does all of this make you feel small? It shouldn't. Instead, you should marvel in the fact that, as far as we know, you are a member of the only species in the universe able even to begin to grasp its wonders, and you're living at the right time to see our understanding explode.