5 Soruda Paralel Evrenler >> Evrende kozmik kopyalarımız ve alternatif dünyalar var mı?

Başka evrenlerde alternatif kopyalarımız olabileceğine işaret eden paralel evrenler meselesi aslında bilimkurgu filmlerinin değil, kozmolojinin konusu. Bazı fizik modellerine göre paralel evrenler var. İster adına çoklu evren deyin, ister mega evren bu yazıda size başka dünyaları anlatacağım.

Paralel evrenler varsa nasıl keşfederiz?

Bilim insanları kuantum fiziği ve kozmoloji teorilerinden kaynaklanan paralel evrenler meselesini kendi aralarında hararetle tartışıyor. Hatta gökyüzünü ve büyük patlamadan kalan kozmik mikrodalga arka plan ışımasını araştırarak uzayda paralel evrenlerin izini bulmaya çalışıyorlar. Bunun için yeni yöntemler geliştiriyorlar.

 

Çoklu evren modeli

Fizikteki paralel evren teorilerine geçmeden önce çoklu evren kavramının bir teori değil, teorik fizikten çıkan bütün farklı paralel evren kuramlarını içine alan bir model ve yaklaşım olduğunu belirtmek istiyorum.

Bu ayrımı yapmak kritik önem taşıyor, çünkü ister mega evren deyin ister gözlemlenebilir evren veya şişme modeli, tüm paralel evren teorileri çoklu evren sınıfına giriyor.

Bunların bir kısmı evrenimizin birebir kopyası. Diğerleri ise bizden kopuk ve tümüyle farklı evrenler; ama bize paralel olabilirler (zar kozmolojisinde olduğu gibi).

İlgili yazı: Evren Genişliyor mu, Yoksa Bize mi Öyle Geliyor?

 

Paralel evrenlerin kökeni

Paralel evrenler nereden çıktı diye sorarsak bunun iki yanıtı var: Felsefi yanıtı ve fiziksel yanıtı. Fiziksel yanıtını 5 maddeli paralel evren modelleri listemizde, biraz aşağıda açıklayacağım ama önce felsefeyi aradan çıkaralım.

Antropik ilke

Buna teknik olarak kozmolojik argüman, daha az teknik olarak ilk neden sorusu veya en basitinden “neden burada varız?” diyebiliriz. Neden bu evrende insanlar var? Neden içinde bulunduğumuz evrende en az bir gezegen hayata elverişli?

Bugün evrenlerin nasıl oluştuğunu açıklayan birçok teori bulunuyor, ama içlerinden hiçbiri neden hayatın ortaya çıktığını açıklamıyor. Evet, bilimdeki bütün neden soruları aslında “nasıl” sorularıdır; ama biz insan hayatına elverişli bir evrenin nasıl ortaya çıktığını bilmiyoruz.

İlgili yazı: Evren 4 boyutlu bir kara delik mi?

 

Tanrı yarattı

Burada akıllı tasarım senaryolarına girmek istemiyorum. Tanrı’nın varlığını veya yokluğunu kanıtlamak gibi bilimin alanına girmeyen ve aynı zamanda kanıtlamanın imkansız olduğu bir alana girmek de istemiyorum. Bu sebeple size fizikçilerin şu ana kadar verebildiği en tatmin edeci cevabı aktaracağım.

Fizikçilere göre bu evrende insan hayatının ortaya çıkması basit bir tesadüf. Evet, insanların ortaya çıkması çok düşük bir olasılık ve aynı nedenle fizikçiler bu tesadüfü açıklamakta çok zorlanıyorlar. Yine de bazı fizikçilere göre bu büyük bir sorun değil:

Kainatta sonsuz sayıda veya çok fazla sayıda evren var. Bu evrenler hep rastlantı eseri oluşmuş (kuantum fiziğindeki rastlantısallık anlamında). Dolayısıyla içlerinden birinde; bir evrenin uzak köşesindeki küçük, mavi bir dünyada insanlar ortaya çıkmış.

İlgili yazı: Kainatın sınırları ve başka evrenlere açılan kapılar

 

Dört seçenek

Çoklu evren modellerini bu evrende hayatın ortaya çıkmasını çok sayıda evrenin varlığıyla açıklamak isteyenler ortaya atmış bulunuyor.

Ancak bilim insanlarının bunu düşünce tembelliğinden ortaya attığını sanmayın. Kuantum fiziği, şişme modeli ve sicim teorisi fizikçileri çoklu evrenleri kabul etmeye zorluyor. Şimdi 4 çoklu evren modeline göz atalım.

1. Çoklu dünyalar yorumu

Teorik fizikçi Sean Carroll’un katıldığı yorum bu: Kuantum fiziğinde Schrödinger’in kedisi deneyini duymuşsunuzdur. Bu deneyde dışarıya tümüyle kapalı bir kutuya bir kedi koyarsınız. Kedinin yanında zehir şişesi vardır. Zehir şişesini kırıp hayvanı öldürecek olan çekiç de radyoaktif bir atoma bağlıdır.

Kuantum fiziğindeki Heisenberg’in belirsizlik ilkesine göre, radyoaktif bir atomun ne zaman “bozunarak” daha az radyoaktif bir atoma dönüşeceğini öngörmek imkansızdır. Bu rastlantıyla olur. Atom bozunursa çekiç şişeyi kırar ve kedi ölür. Bozunmazsa kedi yaşar.

Yine belirsizlik ilkesine göre, bir atomun dış dünyayla bağlantısını tümüyle keserseniz o atom süper pozisyon durumuna girer ve hem bozunmuş hem de bozunmamış olur. Gerçek dünyada bunu mikroskobik atomlar üzerinde deneyler yaparak gözlemlemeyi başardık.

İlgili yazı: Evren’in sonu büyük yırtılmayla mı gelecek?

 

Alternatif geçmişler, alternatif gelecekler

Öte yandan bir kedi ve cam şişesi gibi gözle görülebilecek kadar büyük makroskobik dünyalarda bu durum geçerli değil: Kutuyu açıp içine bakarsak ya ölü bir kedi ya da canlı bir kedi görürüz. Oysa kutu kapalıyken, dış dünya ile atom arasında hiçbir etkileşim yokken, o kedi aynı anda hem canlı hem ölü olmak zorunda.

Çoklu dünyalar yorumu da buradan geliyor. Örneğin, kuantum fiziğinde bir elektron yüzde 30 olasılıkla sağdan ve yüzde 70 olasılıkla soldan gidebilir. Ünlü fizikçi Richard Feynman’ın gösterdiği gibi gerçek dünyada elektronun ya soldan ya da sağdan gittiğini görürüz.

Buna karşın, matematiksel olarak rotasını hesaplamak istiyorsak soldan giden elektronun yolunu ancak sağdan gitme ihtimalini de hesaba katarak çizebiliriz. İşte Carroll gibi düşünen fizikçilere göre bu olgu çoklu dünyalar olduğu anlamına geliyor.

Kısacası bizim evrenimizde elektron soldan gitmişse o elektronun sağdan gittiği bir paralel evren de mutlaka var olmalı. Dolayısıyla “o kızla evlendiğiniz bu evrene” ek olarak başka kızla evlendiğiniz bir evren de var. Bu evrende fizikçi iseniz çöpçü olduğunuz bir alternatif evren kopyanız da var.

İlgili yazı: Uzay–Zamanın Kökeni

 

2. Sicim teorisi

Sicim teorisi kuantum fiziğiyle görelilik teorisini birleştirip her şeyin teorisini geliştirmek için gelecek vaat eden en büyük teori. Sicim teorisine göre, evreni oluşturan temel parçacıklar tek boyutlu süper küçük sicimlerden meydana geliyor.

Böylece dünyadaki tüm fizik kuvvetlerini sicimlerle açıklayabiliyoruz: Elektromanyetizma, kütleçekim, zayıf ve güçlü nükleer kuvvet. Yalnız bir sorun var: Sicim teorisinin çalışması için 10 uzay boyutu ve 1 zaman boyutu lazım.

Oysa bizim evrenimizde sadece 3 uzay boyutu ve 1 zaman boyutu görüyoruz; yani görebildiğimiz kadarıyla evren 4 boyutlu. 11 boyutlu değil. Peki diğer 7 boyut nerede?

Sicim teorisinin güncel versiyonu olan M teorisine göre, ekstra 7 boyut çok küçük ve kendi üzerine tespih böceği gibi kıvrılmış durumda. Bu yüzden ekstra boyutları göremiyoruz. Bunun çoklu evrenle ne ilgisi var derseniz hemen anlatalım:

11 boyutlu bir kainatta evreni meydana getiren sicimleri düzenlemenin 10⁵⁰⁰ yolu var! Özetle sicim teorisine göre kainatta en azından 10 üzeri 500 evren var. Bunlardan biri de yaşadığımız evren. Bu aslında bir çatı kavram olsa da çoklu evren derken bilim insanları genellikle sicim teorisini kast ediyor.

 

3 .Zar kozmolojisi

Zar kozmolojisi fizikten türetilmiş bir çoklu evren teorisi. Buna göre başka dünyalarda başka işler yapan alternatif kopyalarımız yok, ama fiziksel olarak gerçekten birbirine paralel olan evrenler var.

Zar kozmolojisine göre zamanla birlikte 4 boyutlu olan evrenimiz en az 5 boyutlu kainatta üst üste veya bakış açınıza göre dikey olarak yan yana dizilen, tıpkı ekmek dilimleri gibi yan yana dizilmiş olan sonsuz sayıdaki evrenden biridir.

Evrenimiz elbette 4 boyutlu, ama nasıl ki bir lamba direğine uzaktan bakınca tek boyutlu görünüyor; kainatta tost dilimleri gibi yan yana dizilmiş evrenler de uzaktan bakınca kağıt yaprakları gibi ince, düz ve iki boyutlu olarak görünüyor (trafik lambası direğine yakından bakarsanız bir karıncanın aslında üç boyutlu olan bu direğin çevresinde çember çizerek yürüdüğünü görebilirsiniz).

 

Büyük patlama

Zar kozmolojisine göre birbirine paralel olan iki evren ara sıra çarpışıyor ve böylece çok sayıda büyük patlama yaşanıyor. Büyük patlamalar, sonsuz uzunluktaki birer kağıt şeridine benzeyen bu evrenlerde, içinde yaşadığımız gibi yepyeni gözlemlenebilir evrenler oluşmasına yol açıyor.

Aslında 11 boyutlu uzayda birbirine paralel olarak yüzen bu iki sonsuz uzunluktaki evren şeridi, boylu boyunca ve farklı noktalarda defalarca çarpışmış olabilir. Her çarpışma noktasında ayrı bir büyük patlama yaşanmış ve başka bir evren oluşmuş olabilir.

Söz konusu evrenler birbirine ışığın asla ulaşamayacağı kadar uzak olduğu için bunlar ana evren (mega evren?) dilimlerinin üzerinde yan yana dizilen, ama birbirinden kopuk olan farklı gözlemlenebilir evrenler olarak kabul edilebilir.

 

 

4. Şişme modeli

Kainatı oluşturan boşlukta sonsuz sayıda gözlemlenebilir evren yaratmanın başka bir yolu daha var. Bu da şişme modeli. Şimdi kısaca bunu açıklayalım.

Evren büyük patlamayla oluştu. Bunu kozmik mikrodalga arka plan ışımasına ve görelilik teorisine bakarak anladık, kısacası büyük patlamanın varlığını kanıtladık. Bununla birlikte Evren’de madde ve enerji oldukça eşit miktarda uzayın her yanına dağılmış durumda. Oysa patlamayla oluşan bir evrende maddenin belirli yerlerde toplanmasını beklerdik. Uzaya tekdüze dağılmasını değil.

 

Balon gibi şiştik

Alan Guth’un 1979’da geliştirdiği şişme modeline göre, evrenimiz kuantum fiziğindeki belirsizlikler nedeniyle çok kısa bir süre için balon gibi şişti ve ışıktan hızlı genişledi (büyük patlamadan hemen sonra Evren’in mikroskobik boyutta olduğunu hatırlayalım)

Bu sebeple küçük evrende dağınık su kabarcıklarına benzeyen mikroskobik madde ve enerji topakları bugünkü Evren’e neredeyse eşit ölçüde dağıldı. Böylece şişme modeli bize maddenin ve enerjinin Evren’e neredeyse eşit biçimde dağılmasını açıklamış bulunuyor.

 

Kozmik ütü

Ancak, evren bir süre için şişerek ışıktan hızlı genişlediyse büyük patlama göremeyeceğimiz kadar uzaklarda devam ediyor olabilir. Belki bölgemizdeki büyük patlama bizim evrenimiz şişip seyrelince ve dolayısıyla soğuyunca sona erdi.

Oysa büyük patlamayla oluşan kainatın başka kısımlarında patlama daha geç sona ermiş; yani şişme evresi daha geç sona ermiş ve hatta ışıktan hızlı bir şekilde bugün de devam ediyor olabilir (evrende hiçbir şey ışıktan hızlı gidemez ama evrenin kendisi ışıktan hızlı genişleyebilir).

Bu durumda kainatta ışığın ulaşamayacağı kadar uzak, belki de sonsuz sayıda evren olmalı. Bu evrenler sadece sanal parçacıklardan oluşan boşlukta birbirinden kopuk sabun köpükleri veya su kabarcıkları gibi yüzmeli

Evrenlerin dışında uzay ve zaman da olmadığı için bu aslında doğru bir ifade değil, ama şişme modeline göre boşlukta çok sayıda köpük evren olduğunu anlatmamızı kolaylaştırıyor.

 

 

5. Nasıl test ederiz?

Diyeceksiniz ki 5 soru dedin, ama sadece 4 paralel evren modeli anlattın. Haklısınız fakat bunun bir sebebi var: Farklı evren modelleri, evren hakkında sorduğumuz 4 temel sorudur. 5. soru ise farklı bir evren modeli değil ama içlerinde en zor soru da bu: Paralel evrenlerin varlığını nasıl kanıtlarız?

Paralel evrenler varsa hangi paralel evren modeli doğru? Bilimsel teorileri masallardan ayıran nokta yanlışlanabilir olmalarıdır; yani bu teorilerin bilimsel değer taşıyabilmesi için test edilebilmesi gerekiyor. Tıpkı Einstein’ın görelilik teorisini defalarca test etmemiz gibi.

 

 

Sonsuza dek şişen evren

Önce kısa bir not: Şişme modeline göre kainatın bazı yerleri sonsuza kadar şişmeye ve yeni bebek evrenler, gözlemlenebilir evrenler oluşturmaya devam edecek. Hatta bugün bizden ayrı olan bir evren, eskiden bizimle aynı gözlemlenebilir evren parçasında yer almış olabilir.

Sadece şişmeye bizden sonra da devam ettiği için aradan geçen sürede bizden kopmuş olabilir. Öyleyse tıpkı yaranın kabuğunu koparır gibi, bu evren de bizden kopunca evremizde bir yara izi bırakmış olmalı. En azından sicim teorisi, kuantum alan kuramı ve şişme modelini birleştirdiğimiz zaman bu sonuca varıyoruz.

 

 

Bunları birleştirmeye ne gerek var?

Doğrusu bunu keyfimizden yapmıyoruz. Kimse birbirinden zor 3 teoriyi keyfi olarak birleştirmek istemez, ama size anlattığım 4 paralel evren modelinden üçünü test etmenin tek yolu bu. Belki bu modelleri tek tek test etmenin de yolları vardır fakat şimdilik bilmiyoruz.

Bu sebeple paralel evren modellerinden sadece 3’ü bilimsel teori oluyor. Dördüncüsü bir kuram veya model oluyor (bilimsel bir model ama teori değil).

 

Peki hangisi?

Çoklu dünyalar yorumunu test etmemiz şimdilik imkansız. Bir elektronun soldan giderken aynı zamanda paralel bir evrende sağdan gittiğini nasıl anlayacağız? Şimdilik başka evrenlere gidip içinde ne oluyor diye bakmanın yolunu bilmiyoruz.

Biz bu evrenin parçasıyız. Başka evrenlerde ise başka fizik kuralları var. Bu durumda yok olmadan bu evrenin dışına çıkabileceğimizden emin değiliz. Geçelim. Bunun yerine Şişme Modeli, Zar Kozmolojisi ve Sicim Teorisine dayalı paralel evren modellerini nasıl test edebileceğimize bakalım.

 

Tüm soruların anası

Şimdi bugüne dek yanıtlayamadığımız bir soruyu ele alıyoruz: Diğer 3 çoklu evren teorisinde (çoklu evrenler yorumunun tersine) evrenler su kabarcıkları gibi çarpışabilir, birleşebilir ya da birbirinden kopabilir. Örneğin zar kozmolojisinde olduğu gibi evren şeritleri arası sıra birbirine dokunabilir.

Fizikteki enerjinin korunumu yasasına göre bunların birbiriyle çarpışan ve kopan evrenlerde izler bırakması lazım. Belki gökyüzündeki yıldızlara veya galaksilere ya da evreni doğuran büyük patlamadan kalma kozmik mikrodalga arka plan ışımasına bakarak bunların izini görebiliriz.

 

Nasıl yani?

Şöyle: Planck uzay gözlemevinin çektiği kozmik mikrodalga arka plan ışıması resminde Evren’de büyük soğuk noktalar olduğunu görüyoruz. Bunlar milyarlarca ışık yılı çapında olan ve içinde çevresinden daha az galaksi barındıran dev deliklerdir.

İçlerinden en büyüğü ve dolayısıyla en ünlüsü de gökte Eridanus (Irmak) Takımyıldızı yönündeki büyük soğuk nokta. Bugüne dek bu soğuk noktayı eskiden bizden kopan, bize yaklaşan veya bizimle çarpışan evrenlerle açıklamaya çalışanlar oldu ama başaramadılar. Gelecekte daha detaylı gözlemlerle büyük soğuk noktanın gerçekten dış kaynaklı olup olmadığını göstermeyi umuyoruz.

İkinci test de çok zor ama teoride mümkün: Kütleçekim dalgalarına bakmak. Kütleçekim dalgalarını geçen ay blogda yazdım. Ancak, Popular Science Türkiye Nisan sayısında sizlere daha detaylı 10 sayfalık bir kütleçekim dalgaları dosyası hazırladım. 🙂

İlgili yazı: LIGO Kütleçekim Dalgalarını Buldu >> Uzayda 2 kara delik çarpıştı, dalgalar evrene yayıldı

 

Paralel evrenleri ispatlamak

Paralel evrenler varsa evremizdeki kütleçekim dalgalarını çarpıtabilirler. Tıpkı yanağınızı çekiştirince derinizin esneyip buruşması gibi, bu dalgalar da evrenimizdeki yıldız ışığının polarizasyonunu değiştirebilir ve böylece başka evrenlerin varlığını kanıtlayabilir.

Ancak, bütün bunları kanıtlamak için 20 yıl sonra uzaya fırlatılacak olan eLISA uydularını beklememiz gerekiyor. Bunlar büyük patlamadan kalma kütleçekim dalgalarını arayacak. Böylece doğuştan gelen doğal kütleçekim dalgalarına bakacağız.

Sonra da bunlarda çarpılma olup olmadığına (polarizasyon) bakacağız. İşte o zaman paralel evrenler var mı, yok mu anlayacağız.

Paralel evrenler

Yönetmen Paul Trillo fizikçi Brian Greene ve bilişsel bilimler araştırmacısı Douglas Hofstadter’dan esinlenerek çoklu evrenleri anlatan kısa bir video çekti.

¹Liz Citrin. “WMAP The Wilkinson Microwave Anisotropy Probe”. Retrieved July 8, 2015.
²Banks, Tom; Fischler, Willy; Schenker, Stephen; Susskind, Leonard (1997). “M theory as a matrix model: A conjecture”. Physical Review D 55 (8): 5112–5128. arXiv:hep-th/9610043.
³https://www.ucl.ac.uk/news/news-articles/1108/110802-first-test-of-multiverse