3 Paradoksla Evren Boşluktan Nasıl Oluştu?

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişmeFizikçiler basında yazdığı gibi büyük patlama yok demedi: Sadece büyük patlama anında sıcaklık, yoğunluk ve enerjinin sonsuza ulaştığı bir tekillik olmadığını düşünüyorlar; çünkü kara deliklerin de merkezinde olduğu düşünülen tekillikler aslında fizik yasalarına aykırı ve bu yeni bir bilgi değil. 40 yıldır bunu söylüyorlar. Peki evren boşluktan nasıl oluştu? Birlikte görelim.

Sonsuz enflasyon

Evren büyük patlamayla başladı. Hem de uzaydaki tek bir noktadan genişlemedi. Büyük patlama uzayda her yerde yaşandı ve evren her yönde balon gibi şişti; çünkü bizzat uzay-zaman büyük patlamayla oluştu.

Nitekim uzak galaksilere baktığımızda bunların her yönde bizden uzaklaştığını görüyoruz. Galaksiler ne kadar uzaksa o kadar hızlı uzaklaşıyorlar ve gözlemlenebilir evrenin kenarında uzaklaşma hızı ışık hızına ulaşıyor. Öyle ki daha da uzaktaki galaksilerin bizden ışıktan hızlı uzaklaşması gerekiyor.

Bu da gözlemlenebilir evrenin sınırlarını oluşturuyor. Galaksiler bizden hızla uzaklaştıkça onlara ait ışık solarak kırmızıya kayıyor ve nihayet görünmez oluyor; çünkü hem aradaki uzay genişliyor hem de bizden ışıktan hızlı uzaklaşmaya başlıyorlar (akılda tutun geri geleceğim).

İlgili yazı: Renk Körlüğünü Düzelten Gözlük EnChroma

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

Evren boşluktan büyük patlama ile oluştu. Aslında bu uzay boşluğu da değildi. Sanal parçacıklarla dolu bir hiçlikti.

 

Hani ışıktan hızlı gitmek yasaktı?

Evrenin en büyük trafik polisi Einstein görelilik teorisinde evrensel hız sınırı koydu ve hiçbir şey ışıktan hızlı gidemez dedi.

Oysa fizikçiler ünlü astronom Hubble’dan bu yana (1930’lardan beri) galaksilerin bizden gittikçe hızlı uzaklaştığını biliyorlar. Bu yüzden ışık hızını aştıkları bir uzaklık olduğunu düşünüyorlar.

Astronomlar görelilik teorisiyle gözlemleri bağdaştırmak için yeni bir teori geliştirdiler: Evet uzayda hiçbir şey ışıktan hızlı gidemez; ama uzayın kendisinin ışıktan hızlı genişlemesine bir engel yok (fizikçilere göre bunun sebebi karanlık enerji tabii karanlık enerjinin olmadığını söyleyenler de var).

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

Işık hızı sınırlı olduğu için ne kadar uzağa bakarsak o kadar eskiyi görürüz. Ta büyük patlamadan kalan ışığın (kozmik mikrodalga artalan ışıması) uzaya saçıldığı ana kadar. Büyütmek için tıklayın.

 

Gözlemlenebilir evren

İçinde bulunduğumuz gözlemlenebilir evrenin çapını ve bizden belirli uzaklıklarda ne kadar hızlı genişlediğini paniklemeyin ama evrenimiz küçüldü yazısında anlattım. Ancak, gözlemlenebilir evrenin içinde kalan galaksilerin bizden ışıktan hızlı uzaklaşmadığını söyleyebilirim.

Zaman kristalleri yazısındaki simetri kırılması başlığında anlattığım gibi, gözlemlenebilir evrende fizik yasalarının her yerde ve her zaman geçerli olduğunu biliyoruz. Ne de olsa bizden 13 milyar ışık yılı uzaktaki bir galaksinin bile ışığına teleskopla bakınca optik yasalarına uygun olduğunu görüyoruz.

Ayrıca evrendeki fizik yasalarının 4 kuvvetle yayıldığını biliyoruz ve optik yasalarını oluşturan elektromanyetik kuvvet de buna dahil. İşte görebildiğimiz en uzak galaksiler ve gezegenlerin bile elektromanyetik kuvvet yasalarına uyuyor olması bize fizik yasalarının her yerde geçerli olduğunu gösteriyor.

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

NASA ve burçlar kuşağı yazısında anlattığım gibi geleceğimiz yıldız falcılığı anlamında yıldızlarda yazılı değil. Ancak evrenin geçmişi yıldızlarda yazılı. Gökteki izleri iyi okuyarak evrenin nasıl oluştuğunu çözebiliriz.

 

Büyük patlama ile ne ilgisi var?

Gözlemlenebilir evrenin dışında uzayın ışıktan hızlı genişliyor olması bize birkaç şey gösteriyor: 1) Cisimler arasındaki fiziksel etkileşimlerin (örneğin görünür ışık) ışık hızında yayıldığını biliyoruz. Bu yüzden, bizden ışıktan hızlı uzaklaşan galaksilerin bu evrenin dışında kaldığını ve başka bir evrene ait olmaları gerektiğini kabul etmemiz gerekiyor.

2) Bu da çoklu evrenler yazısında anlattığım gibi kainatta birden fazla evren olabileceğini gösteriyor. 3) İşin büyük patlamayla ilgili kısmını anlamak ise daha kolay: Şu anda bütün galaksiler bizden her yönde uzaklaşıyorsa eskiden evrendeki tüm galaksilerin, yani madde ve enerjinin tek bir noktada toplanmış olması gerekiyor.

İlgili yazı: Piramitleri Uzaylılar Yaptı Teorisini Çürüten 14 Kanıt

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

Uzayı her yönde 3 kelvin sıcaklıkta kaplayan kozmik mikrodalga artalan ışıması evrendeki galaksilerin 13 milyar 780 milyon yıl önceki nüvelerini gösteriyor. Büyütmek için tıklayın.

 

Buna büyük patlama anı diyoruz

Ancak bir sorun var: Klasik fizikte uzay ve zamanı sonsuza kadar küçülen parçalara bölebiliriz. Minimum uzaklık ve en kısa an aralığı olmadan evreni gittikçe küçülen sonsuz sayıda parçaya bölebiliriz. Bu doğruysa büyük patlama anında tüm madde ve enerji sonsuz küçük bir noktaya toplanmış olmalı.

Üstelik sonsuz küçük noktaya sonsuz enerji sığdırabildiğimize göre evrenin toplam enerjisi de sonsuz olmalı! Oysa gözlemlenebilir evrenin sonsuza kadar genişleyecek olsa bile sonsuz enerjiye sahip olmadığını biliyoruz.

Aksi takdirde Olbers paradoksunda olduğu gibi, gökyüzünde sonsuz sayıda yıldız olur ve evrenin sıcaklığı sonsuza erişirdi. Bu da Dünya ile hayatın oluşmasını engeller ve aynı zamanda fizik yasalarının işleyişini de durdururdu: Fizik yasaları sadece sonlu enerji değerlerinde geçerlidir.

İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

Fizikçiler büyük patlama yok demedi. Büyük patlama anında enerjinin sonsuza ulaştığı bir tekillik yok diyorlar.

 

Büyük patlama ve tekillik

Öte yandan, büyük patlama anında madde ve enerjinin sonsuza ulaştığı sonsuz küçük noktaya tekillik diyoruz. Hatta ışığın bile kaçamayacağı kadar güçlü bir yerçekimine sahip kara deliklerin merkezinde de bu tür bir tekillik olduğunu düşünüyoruz.

Dahası kendi çevresinde dönen kara deliklerin içindeki tekilliğin dinamo etkisiyle ürettiği enerjinin, evreni oluşturan büyük patlamadan daha büyük olduğunu düşünen fizikçiler var (neyse ki bu enerji kara deliğin dışına çıkamıyor). Oysa bu gerçek bir paradoks!

İlgili yazı: Mobil İnternette Video İzleme Rehberi

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

Büyük patlamada tekillik yoksa kara deliklerin içinde de tekillik olamaz. Sonsuz küçüklükte cisimler olmadığına göre, uzayda sonsuz küçüklükteki bir noktaya sonsuz enerji de sığdıramayız. Demek ki evrenin maksimum çözünürlüğü var ve bu yüzden bütün evrenin bir bilgisayar simülasyonu olduğunu düşünenler de bulunuyor.

 

Büyük patlama ve tekillik paradoksu

Einstein’ın görelilik teorisi sonsuz enerjide işlemiyor. Bu yüzden fizik kuralları sonsuz enerjide ortadan kalkıyor; çünkü bizzat evren sonsuz enerjide yok oluyor. Oysa aynı fizik yasaları büyük patlama anında evrendeki enerjinin sonsuza ulaştığını söylüyor.

Dahası evrenin tamamının büyük patlama anında oluştuğunu düşünüyoruz. Ancak, büyük patlamada sonsuz enerji varsa (her şey büyük patlamayla oluştuğu için) şu anda da sonsuz enerji olmalı; ama biz yaşadığımız evrende sonsuz enerji olmadığını biliyoruz. Bu nasıl yaman bir çelişkidir?

İlgili yazı: 10 Adımda kara deliğe düşen astronota ne olur?

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

Evren 380 bin yaşındayken yayılan kozmik ışımada galaksilerin hepsi küçük birer enerji kabarcığı halinde görülüyor. Ancak evren genişledikçe onlar da devleştiler.

 

Çelişkiyi çözmenin yolu sonsuz enflasyon

Kaygılanmayın, doların artmasına bağlı ekonomik enflasyondan söz etmiyorum. Konumuz kozmik enflasyon ve bunu şimdi anlatacağım:

Gözlemlenebilir evrenin dışındaki galaksiler bizden ışıktan hızlı ulaşıyorsa bu evrendeki sonlu madde ve enerjinin, evrenin dışında kalan sonsuz (?) madde ve enerjiyle birlikte, büyük patlamadan hemen sonra ışıktan hızlı genişlemiş olması gerekmez mi?

Bu varsayımı formüle ederek sonlu madde ve enerjiye sahip gözlemlenebilir evrenle de bağdaştırabiliriz: Deriz ki içinde bulunduğumuz ve asıl kainatın aslında çok küçük bir parçasını oluşturan gözlemlenebilir evren, büyük patlamadan sonra çok kısa bir süre için ışıktan hızlı genişledi.

Adeta bir balon gibi şişti; ama sonra gözlemlenebilir evrenin genişleme hızı ışık hızının çok altına düştü ve yaşadığımız evrenin fizik kuralları ortaya çıktı.

Ancak büyük patlama sürüyor

Gözlemlenebilir evrenin dışında galaksiler bizden ışıktan hızlı uzaklaşıyor. Demek ki büyük patlama bizim dışımızda sürüyor. Kainat hiçliğe ışıktan hızlı bir şekilde yayılıyor.

İlgili yazı: Güneşimiz Nasıl Isı ve Işık Saçıyor?

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

Hubble 1930’larda o zamanlar bulutsu olduğu düşünülen (uzaydaki gaz ve toz bulutları) galaksilerin hepsinin bizden uzaklaşmakta olduğunu gördü. Üstelik ne kadar uzaktaysa o kadar hızlı uzaklaşıyorlar ve yaydıkları ışık da o ölçüde kırmızıya kayıyordu. Demek ki evren genişliyordu ve genişliyorsa eskiden tüm evren tek bir noktada sıkışmış olmalıydı (büyük patlama).

 

Hoş geldin yeni paradoks

Fizikçiler evrenin büyük patlamadan sonra kısa süre için ışıktan hızlı genişlediği evreye şişme evresi diyorlar. Bu modeli kainatın sürekli olarak ışıktan hızlı genişlediği varsayımıyla birleştirdiklerinde ise sonsuz enflasyon (hiç durmayan şişme veya kozmik enflasyon) modeli ortaya çıkıyor.

Bu da bizi büyük patlama anında sonsuz enerjili bir tekillik olamayacağı paradoksuna getiriyor. Gördüğünüz gibi ilk paradoksu çözmek için sonsuz enflasyon modelini getirdik; ama bu da kendi sorunlarına ve yeni çelişkilere yol açtı (Bkz. Evren bir bilgisayar simülasyonu mu?). Neden derseniz:

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

Geçmişten günümüze evren.

 

Gözlemlenebilir evren nasıl oluştu?

Einstein’ın görelilik teorisine göre evren büyük patlamadan sonra ışıktan hızlı genişliyorsa kainatı oluşturan ve yaşadığımız gözlemlenebilir evrene de karşılık gelen daha küçük kısımların genişleme hızının ışık hızının altına düşmesi için hiçbir neden yok.

Sonuçta uzay boşluğunda yerçekimi yok ve evrende sonsuz küçük noktaya sonsuz enerji sığdırabiliyorsak gözlemlenebilir evrenin, bir kez ışıktan hızlı şişmeye başladıktan sonra asla durmaması ve genişleme hızının asla yavaşlamaması gerekiyor. Bunu nasıl bağdaştırırız?

İlgili yazı: Kuantum Tünelleme ile Işıktan Hızlı İletişim

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

1964’te Arno Penzias ile Bob Wilson, yeni geliştirdikleri ve kabaca insan içkulağına benzeyen bir radyo teleskopta garip gürültü sinyalleri buldular. Bunlar büyük patlamadan kalan kozmik mikrodalga artalan ışımasıydı.

 

Kurtar bizi kuantum fiziği

Öyleyse iki sorunumuz var: 1) Evrende bir noktaya sonsuz enerji sığıyorsa fizik yasaları yok olmayacak mı? 2) Kainat ışıktan hızlı genişliyorsa kainatın bir parçası olan gözlemlenebilir evren neden ışıktan hızlı genişlemiyor?

Bu sorunu fizikçiler son 40 yılda kuantum fiziğiyle çözdüler: 1) Kuantum fiziğinde evrende geçerli olan minimum bir uzaklık vardır ve daha kısa mesafelerde uzay yoktur (Planck uzunluğu). Evrende geçerli olan en kısa an da sonludur ve buna Planck zamanı deriz. Planck zamanından daha kısa anlar yoktur, Planck sabitinden küçük değerlerde zaman bile yoktur.

Demek ki evrende var olan en küçük nokta sonlu büyüklüktedir ve biz buna ancak sonlu enerji sığdırabiliriz. Öyleyse büyük patlama anında evrenin sıcaklığı sonsuz değildi. Evren çok sıcaktı ama sonlu sıcaklıktaydı. Tekillik de yoktu; çünkü sonsuz nokta olmadığı için sonsuz noktaya sonsuz enerji de sığmıyordu.

İlgili yazı: Yerçekimi Kuantum Salınımlarıyla mı Oluşuyor?

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

Alan Guth, evrenin büyük patlamadan sonra kısa süre için ışıktan hızlı genişlediğini ve bizden yeterince uzakta olmak kaydıyla şu anda da ışıktan hızlı şişmekte olduğunu gösteren kozmik enflasyon teorisini geliştirdi.

 

Alan Guth ve şişme modeli

Ünlü fizikçi Alan Guth şimdi anlatacaklarımı 1979 yılında kağıda döktü ve şişme modelini geliştirdi: Guth dedi ki kainat büyük patlamayla oluştu ve bugün bizden ışıktan hızlı uzaklaşan parçaları artık başka bir evrene ait.

Öte yandan, evrende tek noktaya sonsuz enerji sıkıştıramadığımız için ancak kainatın tamamı sonsuz enerjiye sahip olabilir. İçinde yaşadığımız gözlemlenebilir evren gibi tek tek evrenlerde ise tek noktaya asla sonsuz enerji toplanmaz.

Bu yüzden kainatın bir parçası olan gözlemlenebilir evren, büyük patlamadan sonra kısa süre için ışıktan hızlı genişleyebilir; ama genişledikçe içindeki madde ve enerji seyrelecektir (bir çay bardağına üç şeker atarsak çok şekerli olur; ama bir küvet dolusu suya 3 şeker atsak çay acı olacaktır 😉 ).

Kısacası gözlemlenebilir evren sonsuz enerjiye sahip olmadığı için asla sonsuza dek ışıktan hızlı şişemezdi. Sonuç olarak evrenimiz genişledikçe soğudu ve karanlık uzay boşluğunu şenlendiren ilk yıldızlarla galaksiler ortaya çıktı.

İlgili yazı: Kuantum Fiziğinde Klonlama Yasak

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

Evren genişlerken yeni uzay hacimleri oluşuyor. Yoksa sınırlı hacimdeki uzayın yüz gerdirir gibi gerilmesinden söz etmiyoruz.

 

Uzayı klonlamak

Ayrıca Alan Guth uzayın kendisinin genişlemesi olayını kainatın toplam enerjisinin sonsuz olmasıyla açıklayan bir formül geliştirdi. Casimir kuvvetinden yola çıkarak galaksilerin bizden uzaklaşmasının asıl sebebinin; yani evrenin genişlemeye devam etmesinin asıl sebebinin, galaksilerle Dünyamız arasında yeni uzay parçalarının oluşmasına bağlı olduğunu söyledi.

Buna göre uzay boşluğu belirsizlik ilkesiyle oluşan kuantum salınımlarıyla rastgele ortaya çıkan sanal parçacıklarla dolu. Bunlar sanal olduğu için toplam enerjilerinin sonsuz olmasında sorun yok. Ancak, sanal parçacıklar çok ilginç bir etkiye yol açıyor:

Evrenin ışıktan yavaş da olsa sonsuza dek genişlemesine imkan veriyor: Evren genişledikçe evrenin dokusu olan uzay kumaş gibi yırtılmıyor. Yırtılmak yerine arada yeni sanal parçacıklar oluşuyor ve bunların kuantum alanı uzayın yırtılmadan genişlemesini sağlıyor.

İlgili yazı: Enformasyon Paradoksu: Kara Delikler Evreni Siler mi?

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

Alan Guth’un dediği gibi kainat gözlemlenebilir evrenin dışında ışıktan hızlı şişmeye devam ediyorsa (sonsuz enflasyon) kainatta sonsuz sayıda evren olmalı. Hepsi de birbirinden kopuk olan evrenler. Ancak bu da Dünya’nın aynısının sonsuz evrende sonsuza dek tekrarlanması demek. Bu da kuantum fiziğine aykırı. Sonsuz enflasyon kendi çelişkilerini getiriyor.

 

Evren kuantum salınımlarından nasıl oluşuyor?

Uzay-zamanın kuantum salınımlarından nasıl oluştuğunu yerçekiminin kökeniyle ilgili son yazımda ve evren boşluktan nasıl oluştu başlıklı önceki yazımda anlattım. Burada ise sadece uzayın boşlukta kendini çoğaltarak nasıl genişlediğini anlattık (Alan Guth’un şişme teorisine göre).

Ancak, bu teori doğruysa evren için çok ilginç sonuçları var: 1) Evrende mutlak sıfır olmalı: Mademki evrende tek noktaya sonsuz enerji sığmıyor, öyleyse evrende bir noktanın sonsuz soğuklukta olması da imkansız. İyi ki de imkansız yoksa bütün evren donardı.

2) Büyük patlamanın enerjisi sonsuz değilse evren başka bir evrenin kendi üzerine çöktükten sonra tekrar genişlemesiyle oluşmuş olabilir. Nitekim Einstein’ın görelilik teorisine göre sabit bir evren kararsız olur: Evren ya genişlemek ya da kendi üzerine çökmek zorunda.

Biz de şu ana kadar genişleyen evren seçeneğini yazdık. Oysa evrendeki madde ve enerji miktarı evrenin genişleme hızına göre fazlaysa yerçekimi, evrenin genişlemesini zamanla tümüyle durduracak ve evreni tersine çevirerek yeniden büzülmeye başlamasına neden olacaktır.

Kara delik evrenler

Yoksa evrenimiz topaç gibi dönüyor mu ve kara delik evrenler yazılarında anlattığım gibi, bazı fizikçiler evrenimizin bir kara delikten doğduğunu düşünüyor. Hatta Kanada Perimeter Enstitüsü’nden aykırı fizikçi Lee Smolin bütün kara deliklerin içinde yeni evrenler oluştuğunu öne sürüyor.

İlgili yazı: Evrende Kaç Kara Delik Var ve Nerede?

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

Evren büyük ölçülerde madde ve enerjinin uzaya eşit dağıldığı bir tür kozmik ağ. Bu ağ üzerinde 2-10 trilyon galaksi var. Evren ilk başta ışıktan hızlı genişlemeseydi yerçekimi yüzünden çoktan kendi üzerine çökerek kara deliğe dönüşüp yok olurdu.

 

Beklenmedik sürprizler, şaşırtıcı çözümler

Alan Guth’un şişme modeli, sonlu enerjiye sahip gözlemlenebilir evrenle ilgili iki sorunu daha çözdü: a) Evrende madde ve enerji (örneğin galaksiler) neden uzakta her yöne eşit dağılmış durumda? Mademki belirsizliğe bağlı kuantum salınımları büyük patlama sırasında uzayda rastgele enerji kabarcıkları oluşturdu; evren şimdi neden homojen bir yapıya sahip?

  1. b) Evren büyük patlamayla oluştuğuna ve küre şekilli olması gerektiğine göre (büyük patlama her yönde gerçekleştiğine göre küre şekilli olmalı) neden gözlemlenebilir evren dümdüz? Neden en detaylı ölçülerde bile evren düz çıkıyor? Evet, dünya düz değil ama evren düz sayılır (düz dünyacılar bunu sever mi?).

İlgili yazı: İçinde Kara Delik Olan Yarım Yıldızlar

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

Düz dünyacılar yanılıyor: Dünya düz değil, yuvarlak. Ancak yaşadığımız evren, gözlemlenebilir evren düz (en altta). Bu onları tatmin eder mi bilemem.

 

Şimdi anlamak çok kolay

Evren büyük patlamadan sonra kısa süre ışıktan hızlı genişlediyse şimdi çok büyük bir küre olmalı. Öyle ki gözlemlenebilir evren bu kürenin çok küçük bir parçası olmalı ve ne kadar uzağa bakarsak bakalım düz görünmeli. Tıpkı Dünya’nın yerden bakınca düz görünmesi ve ancak uzaktan, yüksekten bakınca yuvarlak olduğunun anlaşılması gibi.

Şişme modeli (kozmik enflasyon) evrenin düz olma sorununu çözüyor. Tabii evren kısa sürede mikroskobik kuantum salınımları ölçeğinden 20-30 milyar ışık yılı çapa genişleyince içerdiği madde ve enerji de uzaya uzak mesafelere eşit ölçüde dağılmış oldu.

Bu yüzden başka bir evrenin bize çarpmasından kalan bir yara izi olduğu düşünülen büyük soğuk leke hariç, evrende baktığımız her yönde neden eşit sayıda yıldız ve galaksi gördüğümüzü anlıyoruz (soğuk lekenin komşu evrenlerden kaynaklandığı fizikçilerin pek katılmadığı tartışmalı bir konu).

İlgili yazı: Kara Delik Resmi Çeken Dünya Boyunda Teleskop

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

Evrenin yüzde 73’ü karanlık enerji (ne olduğunu bilmiyoruz). Evrenin yüzde 22’si karanlık madde (ne olduğunu bilmiyoruz, bulamadık) ve sadece yüzde 4,6’sı madde (galaksiler, yıldızlar, gezegenler vb.). Demek ki evrenin yüzde 95,4’nün ne olduğunu bilmiyoruz, anlamıyoruz.

 

Son paradoks

Bütün teoriler çok güzel ama iki sorun var: 1) Şişme teorisi yerçekimi ile kuantum fiziğini birleştirmeye çalışıyor (Bir yandan uzay-zamanı görelilikten alırken, diğer yandan boşluğun da sıfır enerjiye sahip olamayacağını söylüyor. Sıfırdan yüksek bir enerjiye sahip olduğunu, bunun da fizik yasalarını yaratan kuantum salınımlarından kaynaklandığını belirtiyor).

Ancak, fizikçiler bugüne kadar yerçekimini tanımlayan görelilik teorisini kuantum salınımlarını tanımlayan kuantum fiziğiyle birleştirmeyi başaramadılar. Kısacası bütün evreni tek bir denklemle açıklayan bir kuantum kütleçekim kuramı (her şeyin teorisi) geliştiremediler.

Bu sebeple Alan Guth’un şişme modelinin gözlemlerle uyumlu olmasına rağmen gerçek olup olmadığını bilmiyoruz (sadece uzayın sıcaklığındaki minik değişiklikleri ölçen Planck uzay gözlemevi, şişme modelinden türetilen bazı kozmik enflasyon teorilerinin yanlış olduğunu gösterdi. Hem de en sorunsuz, en pürüzsüz, en güzel enflasyon teorilerini yanlışladı 🙁 ).

İlgili yazı: Geçmişi değiştirmek mümkün mü?

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

 

Öyleyse şişme modeli yanlış mı?

Bilmiyoruz; çünkü elimizdeki deney aygıtları, deneyler ve gözlemler şişme modelini test edecek kadar hassas değil. Bu sebeple Alan Guth’un teorisi henüz kanıtlanamadı. Hatta bazı fizikçiler sırf bu yüzden şişme modeli bir teori değildir; çünkü test edilebilir öngörülerde bulunmuyor diyorlar.

Oysa bu konuda haksızlık ediyorlar: Şişme modeli evrenin şekli, galaksilerin küçük ölçeklerdeki dağılımı ve küçük sıcaklık detayları ile büyük patlama anından kalan süper zayıf kütleçekim dalgalarının uzayı nasıl etkileyeceği hakkında kesin öngörülerde bulunuyor.

Sadece biz büyük patlama anından kalan kütleçekim dalgalarını görecek LISA uzay gözlemevini fırlatana kadar bu teoriyi test edemeyeceğiz o kadar.

İlgili yazı: Herkes Nerede? >> Fermi paradoksu ve dünya dışı uygarlıklar sorunu

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

Evreni anlamak için daha işin başındayız.

 

Öyleyse boş mu konuşuyoruz?

Hayır. Şişme modelinin Alan Guth ve meslektaşlarının kaprisinden ibaret olmadığını biliyoruz; çünkü yazının başında söylediğimiz gibi büyük patlamanın olduğuna ve evrenin genişlemekte olduğuna dair elimizde kesin kanıtlar var.

Bu kanıtlarda evrenin neden düz olduğunu ve madde ile enerjinin neden uzaya eşit ölçüde dağıldığını açıklayan bir teori geliştirmemizi şart koşuyor. Bu yüzden şişme modelini mutlaka test ederek gerçekle yüzleşmek zorundayız.

İlgili yazı: Büyük Patlama Sanatı

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

 

Peki büyük patlamanın kanıtları?

Öyleyse yazımızın son kısmında büyük patlamanın yadsınamaz kanıtlarına değinelim: Evren büyük patlamadan sonra genişleyerek soğuduğuna göre başlangıçta çok sıcak olmalı.

Ayrıca şişme modeli doğruysa büyük patlamadan kalan enerjinin kozmik artalan ışıması şeklinde evrenin her yönüne eşit dağılması gerekiyor. Kısacası uzayın sıcaklığını her yönde ölçersek termometrenin aynı sıcaklığı göstermesi gerekiyor.

İlgili yazı: Ekim Ayında Dünya’ya Büyük Asteroit Çarpmayacak

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

 

Bu kanıtları bulduk

1964’te Arno Penzias ile Bob Wilson, yeni geliştirdikleri ve kabaca insan içkulağına benzeyen bir radyo teleskopta garip gürültü sinyalleri buldular. Daha doğrusu bulduklarını düşündüler. Oysa kuş pisliklerini teleskoptan temizleyecek kadar ileri gitmelerine rağmen paraziti önleyemediler; çünkü bu sinyaller parazit değildi.

Bunlar evrenin büyük patlama ile doğumundan kalan kozmik mikrodalga artalan ışımasının sinyalleriydi. Evrenin doğumunun üzerinden geçen 13 milyar 780 milyon yılda evrenin yarıçapı 45 milyar ışık yılına ulaşmış; yani uzay büyük ölçüde genişlemişti.

Böylece büyük patlamanın güçlü radyasyonu da ışığın dalga boyunun uzaması ve frekansın azalmasına bağlı olarak zayıflamıştı. Kozmik mikro dalga art alan ışımasında evrenin sıcaklığı her yönde -270 dereceydi (3 Kelvin).

İlgili yazı: En Titrek Nötron Yıldızı: ODTÜ Yeni Tür Atarca Keşfetti

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

Kainatta birden fazla evren varsa (çoklu evren), özellikle de kuantum fiziğindeki belirsizlik ilkesinden hareketle; paralel evreler de olabilir mi?

 

Büyük patlamayı toparlayacak olursak

Artık şimdiye kadar yazdıklarımızı özetleyebiliriz: Evren büyük patlama anında mikroskobik boydaydı. Bugün uzayda bulunan madde ve enerjinin tamamı; bugün gözlemlenebilir evrenin dışında kalan galaksilerle birlikte uzayda çok küçük bir noktaya sıkışmıştı.

  • Evrenin doğumundan hemen sonra uzay atom çekirdeklerinin oluşamayacağı kadar sıcaktı.
  • Bu sırada madde ve antimadde oluştu. Bunların anında birbirine değip birbirini yok etmesi gerekiyordu. Ancak, bir şekilde antimadde maddeden daha hızlı yok oldu ve geriye ağırlıklı olarak maddeden oluşan evren kaldı.
  • Evren 380 bin yaşına ulaşana kadar uzay çok sıcaktı ve tüm evreni protonlarla nötronları oluşturacak olan kuark ile gluonlardan oluşan bir plazma kaplamıştı. Kozmik mikrodalga artalan ışıması bu sırada oluştu.
  • Evren yeterince genişleyip soğumadan önce mattı; çünkü ışığı oluşturan fotonlar sürekli kuarklara çarpıp tekrar tekrar yayınlanıyordu. Ancak, evren soğuyunca uzay boşluğu nihayet açıldı ve ışık uzaya salındı (kozmik mikrodalga artalan ışıması).
  • Dahası galaksilerin ışığının kırmızıya kaymasını galaksilerin bizden uzaklaşmasıyla açıklayamayız. Bunun için galaksilerle aramızdaki uzayın genişlemesi gerekiyor (yazının başında akılda tutun dediğim nokta).

İşte bunlar büyük patlamanın gerçekleştiğini kanıtlıyor: 1) Bizden uzak olan bütün galaksilerin bizden gittikçe daha hızlı uzaklaşması, 2) kozmik mikrodalga artalan ışıması, 3) eski mikroskobik kuantum salınımlarını gösteren artalan ışımasının bugünkü galaksilerin dağılımına karşılık gelmesi ve 4) atom çekirdeklerinin sentezlenmesinin büyük patlama anına yakın sıcaklıklara denk gelmesi.

İlgili yazı: Temel Parçacıklar Tek Boyutluysa Cisimler Neden 3 Boyutlu?

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

Evrendeki gerçekler bilimkurgu filmleri ve video oyunlarından çok daha heyecan verici.

 

Büyük sürpriz: Tekillik yok

Ancak gözlemlerimiz, Einstein’ın klasik fiziğe dayalı görelilik teorisinde öngörülen sonsuz enerjili, sonsuz küçüklükteki bir tekilliğin büyük patlamada oluşmadığını gösteriyor.

  • Tekillikte olması gerektiği gibi evrende madde ve enerji uzaya dağınık ölçüde dağılmıyor.
  • Evren tekillikte olması gerektiği küçük bir küre şeklinde değil. Uzayın kendisi genişlemeseydi ve evren uzay içinde patlayarak doğsaydı galaksiler çoktan yerçekimiyle tekrar birleşir; böylece evren kara delik halinde çökerdi.
  • Evrenin sıcaklığı her yönde eşit ve uzaydaki belirli bölgelerde büyük patlamaya ait parlak gama ışınları görmüyoruz.

İlgili yazı: Dokuzuncu Gezegen Hakkında Yeni Kanıt Bulundu

evren-evren_boşluktan_nasıl_oluştu-alan_guth-enflasyon-şişme

 

Evren boşluktan nasıl oluştu?

Zaten Alan Guth şişme modelini (kozmik enflasyon) bu gözlemleri açıklamak için geliştirdi. Epey yazdık; ama işte basında çıkan büyük patlama yalandır haberlerinin aslı bu: Fizikçiler büyük patlama yok demedi. Sadece büyük patlama anında tekillik olamaz diyorlar. Bunu da 40 yıldır söylüyorlar. Haber siteleri yeni mi fark etmişler?

Ancak, bu vesileyle size daha ilginç konuları da aktarmak isterim: Mesela kara deliklerin içini neden göremiyoruz? Çıplak tekillikte okuyabilirsiniz. Hatta kainatta birden fazla evren varsa fizik yasaları bizden farklı olan en yakın komşu evrenin ne kadar uzak olduğunu da okuyabilir ve muhtemel kopyalarınızın başka hayatlar yaşadığı paralel evrenler teorisine göz atabilirsiniz.

Son olarak okurlarıma 4 yıl önce verdiğim sözü de tutmuş oluyorum. Sizlere evrenimiz boşluktan nasıl oluştu yazısının daha kapsamlı ve güncel bir versiyonunu yazacağımı söylemiştim. Yeni bilgiler ışığında bu yazıyı hazırladım. Harika bir hafta sonu dilerim.

Alan Guth kozmik enflasyonu anlatıyor


1Inflationary universe: A possible solution to the horizon and flatness problems

11 Comments

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

*