Paralel evrenler ve sonsuzluk >> Planck uzay teleskopu kainatta sonsuz sayıda evren olabileceğini gösterdi

Hayatın beşiği evrenimiz kainatta yer alan sonsuz sayıdaki evrenden biri mi? Planck Uzay Gözlemevi, evrenin doğumundan kalan kozmik mikrodalga arka plan ışınımının resmini çekti ve kainatta sonsuz sayıda evren olduğunu gösteren sonuçlar elde etti.

Planck’ın çıkardığı evren haritasını süsleyen beneklerin uzaydaki bazı bölgelerde toplanması ve kalan bölgelerin nispeten boş olması, şimdi ulaşamayacağımız kadar uzaktaki başka evrenlerin, eskiden evrenimizi kütleçekim kuvvetiyle etkilemesinden kaynaklanıyor olabilir.

 

 

Evrenin bebekliğini gösteren kozmik radyasyon haritasında gördüğümüz kumlanmalar, bize biraz da eski tüplü televizyon ekranlarındaki siyah—beyaz parazitleri çağrıştırıyor. Ancak bu kumlanmaların nedeni Planck’ın uzaydan gelen TV yayınlarını iyi alamaması değil. Bunlar evrenin doğumunda oluşan “kuantum salınımlarının” gökyüzüne kazınmış izleri ve haritadaki her nokta, bugün binlerce galaksiden oluşan dev bir gökada kümesine karşılık geliyor.

Evrenin 13,8 milyar yıl önce çok küçük, aşırı sıcak ve yoğun olduğu bir dönemde ortaya çıkan kuantum salınımları bugünkü galaksilerin çekirdeğini oluşturuyor. Evreni meydana getiren Büyük Patlamanın ardından uzayın hızla genişlemesiyle birlikte, bu mikroskobik düzensizlikler de büyüyerek gökleri kapladı. Böylece madde ve enerjinin evrene yüzde 100 eşit dağılmasını önleyen kuantum salınımları, gaz ve toz bulutlarının galaksiler, yıldızlar ve güneş sistemleri şeklinde topaklanmasına neden oldu.

 

 

Evrenin bebeklik fotoğrafı

Planck gözlemevi işte bu salınımları gösteren ışığın resmini çekti. Kozmik mikrodalga arka plan ışınımı, evrenin doğumundan hemen sonra ortaya çıkan enerjiyi gösteriyor. Ancak bu ışık uzaya evrenin doğum anında değil, evren yaklaşık 380 bin yıl yaşındayken yayınlandı. Bunun sebebi ise evrenin ilk saniyelerde aşırı sıcak ve yoğun olması.

Nötron yıldızlarının çekirdeğinden bile daha yüksek olan bu yoğunlukta, ışığı oluşturan fotonlar sürekli atomaltı parçacıklarla çarpıştığı için bulundukları yerden uzaklaşamıyor ve uzaya kaçıp karanlık boşluğu bir deniz feneri gibi aydınlatamıyordu. Ancak zamanla evren genişleyerek soğudu, gerçek anlamda uzay boşluğu oluştu ve ışık serbest kalarak Dünyamıza doğru 13,8 milyar yıllık yolculuğuna başladı. Planck ile resmini çektiğimiz ışık bu… Ve bu ışığın evrenin doğumuyla ilgili önemli sonuçları var :).

 

 

Komşu evrenler

Planck’ın oval haritasına baktığımızda, resmin sağ alt köşesinin haritanın kalanından biraz farklı olduğunu görüyoruz. Bu bölgedeki madde ve enerji yoğunluğu uzayın geri kalan bölgelerine göre daha düşük, öyle ki haritada beklenmedik bir “soğuk leke” var. Bu ne anlama geliyor?

Bugün başka evrenler varsa, ışığın bize asla ulaşamayacağı kadar uzaktalar. Artık evrenin sonu 100 trilyon sonra aşırı soğumaya bağlı “ısıl ölümle” mi gelir, yoksa evren kendi üzerine çökerek veya aşırı hızda genişleyerek mi yok olur? Bunları bilemiyoruz ama diğer evrenlerden gelen ışığın bize ulaşmasının imkansız olduğunu biliyoruz.

Bu durumda kainattaki komşu evrenler, bizim evrenimizi Planck’ın haritasında görüldüğü şekilde nasıl etkilemiş olabilir? Aslında hiçbir şey ışıktan hızlı gidemeyeceğine ve diğer evrenlerin ışığı bize ulaşamayacağına göre, onlarla aramızda hiçbir etkileşim olamaz diye düşünebilirsiniz… Fakat bu mümkün: Çünkü komşu evrenler eskiden ışığın bize ulaşabileceği kadar yakındı. Aramızdaki ilişki daha sonra koptu.

 

 

Köpük evrenler

Hiç çocuğunuzun oyuncak köpük tabancasıyla oynadınız mı? Sıvı sabunu üfleyerek sayısız köpük oluşturmanızı sağlayan birçok oyuncak satılıyor piyasada. Evrenin doğuşunu açıklayan bazı teorilere göre, kainattaki evrenler de böyle köpük köpüktür… Nasıl ki lavaboda elinizi yıkarken sabun köpükleri oluşur ve patlar, bazı bilim adamları da evrenlerin işte böyle köpükler halinde oluştuğunu ve zamanla yok olduğunu düşünüyor. Fizikçiler bu yüzden kainatı “çoklu evren” veya “mega evren” olarak adlandırıyor (multiverse ya da megaverse).

 

Hatta sabun köpüklerine dikkatle bakarsanız, bazı köpüklerin iç içe geçtiğini, büyük köpüklerden küçük köpükler çıktığını ve bunların suyun akışıyla birlikte ana köpükten koparak kendi yoluna gittiğini görürsünüz. Planck’ın kozmik mikrodalga arka plan ışınımı doğruysa, bizim evrenimiz de “daha eski ve yaşlı bir köpük evrenden” 13,8 milyar yıl önce kopmuş bir yavru köpük olabilir. Evrenimiz aradan geçen zamanda milyarlarca kat genişledi ve kendisi de olgun bir evrene dönüştü.

Şimdi sabun köpüklerinin şeklini düşünün. Bunlar genellikle küre veya kubbe şekillidir değil mi? Ama birbirine değen köpükler aynı zamanda birbirini sıkıştırır, ezer ve diğer köpükleri yassılaştırarak deforme eder. Evrenin doğumunu araştıran kozmologlara göre, bizim evrenimiz de başka bir evrenden koparak kendi yoluna giderken böyle ezildi. Eskiden bize yakın olan evrenler, bizim evrenimizi kütleçekim kuvvetiyle kendilerine doğru çekiştirerek gerdi. Siz de yanağınızdan bir makas alırsanız derinizin esneyerek gerildiğini göreceksiniz: Planck verilerinin yorumu bu.

 

 

Evrenimiz komşu evrenlerden nasıl uzaklaştı?

Bugün fizikçilerin arasında kabul gören teorilere göre uzay, zaman ve fizik yasaları Büyük Patlama ile oluştu. Büyük Patlamadan önce belki kuantum salınımları, yani sanal parçacıklar vardı fakat bunların dışında hiçbir şey yoktu… Dolayısıyla bilim adamlarına “Evrenler içi galaksilerle dolu birer köpükse bu köpükler nerede yüzüyor?” diye sorarsanız, hiçbir şeyin içinde yüzmüyor cevabını alabilirsiniz. Evrenler arasında boşluktan başka bir şey yok. Her şey evrenlerin içinde ama bu tek başına, bizim komşu evrenlerden bir daha görüşmemek üzere nasıl koptuğumuzu açıklamıyor.

Bilim adamlarına göre olay şu şekilde gelişti: Evrenimiz Büyük Patlamanın ardından bir futbol topu kadar küçüktü; ancak Karanlık Enerjinin etkisiyle aniden ve aslında ışıktan binlerce kat hızlı genişleyerek büyüdü. Bu genişleme çok kısa sürede sona erdi ama evrenimiz ışıktan hızlı genişlediğinden, diğer evrenlerden geri gelmemek üzere kopmuş oldu. Hiçbir şey ışıktan hızlı gidemeyeceği için komşu evrenlerin ışığının bize ulaşması artık imkansızdı.

 

 

Işık hızı nihai hız limiti ise, evren kısa süreliğine de olsa ışıktan hızlı nasıl genişledi? Aslında uzayın kendisi şişti; yani uzaydaki gaz ve toz bulutları, Büyük Patlamanın ardından, ışıktan hızlı bir şekilde birbirlerinden uzaklaşmadılar. Bunun yerine uzayın kendisi balon gibi şişti. Bu da yer değiştirmeye bağlı bir hareket olmadığı, daha ziyade bir şişme eylemi olduğu için evrendeki hiçbir cisim ışık hızı sınırını aşmamış oldu.

Gerçekten de bunu balon örneğiyle açıklayabiliriz: Bir balon alın ve üstüne tükenmez kalemle iki nokta çizin. Sonra balonu şişirin. Balonun esnek yüzeyi siz üfledikçe şişecek ve şiştikçe genişleyecektir. Siz de balona çizdiğiniz noktaların hızla birbirinden uzaklaştığını göreceksiniz ama aslında iki nokta birbirinden uzaklaşmıyor: Balon şiştikçe sadece noktaların arasındaki mesafe açılıyor. Evrenin Büyük Patlamadan sonra çok kısa bir süre için şişerek ışıktan hızlı genişlemesi böyle bir şey.

 

 

Şişme Teorisi

Evrenbilimciler bu modeli Şişme Teorisi olarak adlandırıyor. Şişme aşamasının tamamlanmasıyla birlikte, uzaydaki gaz ve toz bulutları ile daha sonra oluşan genç galaksiler ışıktan yavaş bir hızda birbirinden uzaklaşmaya devam ettiler. Uzaydaki galaksileri birbirinden uzaklaştıran “itici gücü” ise Büyük Patlama sağlamıştı.

Yalnız Şişme Teorisinde küçük bir sorun var: Buna göre, uzaydaki bütün madde ve enerjinin, büyük ölçeklerde evrene eşit ölçüde dağılmış olması gerekiyor. Oysa biz Planck haritasındaki kuantum salınımlarının, yani bugünkü kozmik mikrodalga arka plan ışınımındaki beneklerin, daha çok haritanın güney bölgesinde toplandığını görüyoruz. Bu da eskiden bizimle temas halinde olan komşu evrenlerin, biz şişme ile kainatın geri kalanından koparken evrenimizi çekiştirmesinden kaynaklanmış olabilir.

 

 

Buruk keşif, buruk sevinç

Doğrusu bilim adamları Planck’ın gözlemlerinin Şişme Teorisini kanıtlamasına pek sevinemediler. Bu teoriye göre evrenimiz ana evrenin, açıkçası daha büyük başka bir evrenin şişen yüzeyinde sivilce gibi kabarmıştı. Daha sonra bu sivilce şişerek bir köpüğe dönüşmüş ve Şişme sona ererken iki evreni birbirine bağlayan göbek bağı kopmuştu.

Bunu kafanızda canlandırmak için cam ustalarını düşünebilirsiniz. Cam ustaları cam üflerken ellerindeki sopanın ucunda tuttukları erimiş cam şişmeye başlar ama önce “ince uzun bir darboğaz”, camı ana kütleye bağlayan bir tür göbek bağı oluşturur. Sonra bu bağ kopar ve siz de üretilen yeni bardakları Paşabahçe’den satın alırsınız. İşte bütün bu “Evren evrenden doğar, sonra şişerek kopar” süreci bize kainatta sonsuz sayıda evrenin var olduğunu gösteriyor.

 

 

Paralel evrenler

Öyle ya! Bu olay bizim evrenimizin başına geldiyse, neden başka evrenlere de aynı şey olmasın? Neden hiçlikte bu şekilde sonsuz sayıda evren meydana gelmesin veya birbirinden koparak hayatına başlamasın? Tabii salt retorik sorular değil bunlar. Bilim adamlarını Şişme Teorisine inanmaya iten matematiksel hesaplamalar, aynı zamanda kainatta sonsuz sayıda evren olabileceğini gösteriyor. Fizikçilerin heyecanı ve rahatsızlığı bundan…

Sonsuz sayıda evren fikri sizi rahatsız etmiyor mu? Açıkçası beni rahatsız ediyor! Kainatta sonsuz sayıda evren varsa, bütün evrenlerdeki bütün olasılıklar da uzayda sonsuza dek tekrarlanıyor olmalı. Örneğin bugün işe dolmuşla geldim. Kainatta sonsuz sayıda evren varsa, bu evrenlerden birinde ve yine bugün işe “otobüsle gelmiş olabilirim”. Bir evrende kral veya başbakan seçilebilirim. Başka bir evrende ise kaza geçirerek on yıl önce ölmüş olabilirim.

 

 

Öyleyse bu dünyada ahlaklı yaşamanın ne anlamı var? Yarın banka soysam, en azından kainattaki bir kopyamın polislere yakalanmadan kaçacağını ve zengin olacağını biliyorum. Sonsuz sayıda evren fikri bundan daha karmaşık sonuçlar da doğruyor. Örneğin kainatta sonsuz sayıda evren olabilir ama “paralel evrenler”, özellikle bizim evrenimizin kopyası olan evrenler var olmayabilir. Bütün evrenler birbirinden farklı olabilir. Bunları paralel evrenler üzerine ayrı bir yazıda ele alacağım…

Ancak, paralel evrenler kavramının sadece sağduyuya değil, en derin sezgilerimize bile aykırı olduğunu görebiliyoruz. Paralel evrenler varsa, Tanrı ve yaradılışın anlamı üzerine derin düşüncelere dalmamız gerekecek. İnançlı olmayanlar bile en azından hayatın anlamını yeniden değerlendirmek zorunda kalabilirler. Neyse, biz konumuza dönelim:

North Carolina Üniversitesi’nden teorik fizikçi Laura Mersini-Houghton ve Carnegie Mellon Üniversitesi’nden Richard Holman, kozmik arka plan ışınımında diğer evrenlerin eskiden bizi çekiştirmesinden kaynaklanan izler olabileceğini 2005 yılında öngörmüşlerdi.

 

 

Sonsuz sayıda evren Şişme Teorisinin doğal sonucudur

Planck verilerini inceleyen Dr. Mersini-Houghton, gözlemlerin varsayımını kanıtlandığına inanıyor: ”Bu anormallikler, Büyük Patlama ile oluşan evrenimizi patlama anında çekiştiren diğer evrenlerden kaynaklanıyor. Bunlar bize diğer evrenlerin varlığını gösteren ilk somut kanıtlar.”

Bazı bilim adamlarının diğer evrenlerin varlığına kuşkuyla yaklaşmasına rağmen, bu buluşlar fiziğe bakış açımızı değiştirecek ilk adım olabilir. 780 milyon dolarlık Planck Teleskopunu finanse eden Avrupa Uzay Ajansı (ESA) yetkilileri yaptıkları resmi açıklamada şunları söylüyor: “Planck’ın haritası çok kesin detaylara sahip olduğu için henüz açıklayamadığımız bazı garip oluşumları da ortaya çıkardı. Bunları açıklamak üzere yeni fizik kurallarına ihtiyacımız olabilir.”

Planck’ın hem yıllardır beklenen hem de son derece şaşırtıcı olan sonuçlarını yorumlamak için çalışan gökbilimciler, sadece son iki ayda yaklaşık 30 bilimsel makale yayınladılar. Diğer bilim adamları da ham verileri bilgisayarlarına indirerek hızla simülasyonlara başladı. Buna karşın, bilim camiası Planck verilerini analiz edene kadar birkaç yıl geçecek gibi görünüyor. Planck’ın Karanlık Madde ve evrenin genişlemesiyle ilgili bulgularını Karanlık Madde serisinde ele almıştım ama yeni bir yazının konusu olabilecek detayları elinizdeki makaleye sakladım. 🙂 Aşağıda, bu çarpıcı sonuçların kısa bir özetini bulabilirsiniz.

 

 

1) Ekstra nötrino yok: Atomları ve atomaltı parçacıkları tanımlayan Standart Modele göre evrende yalnızca üç tür nötrino olması lazım. Bunlar neredeyse kütlesiz parçacıklar; evrendeki Karanlık Maddenin bir kısmını nötrinolar oluşturuyor ve her saniye Dünya’nın içinden milyarlarca nötrino ışık hızına yakın bir hızla geçip gidiyor. Fizik kuvvetleriyle güçlü etkileşime girmeyen nötrinolar Dünya’nın ve vücudumuzun içinden geçerken pek bir engelle karşılaşmıyor. Planck verileri bunu doğruladı.

 

2) Evren büyük ölçeklerde sandığımız kadar eşdağılımlı değil: Önceki araştırma uyduları ve gözlemevleri, kozmik mikrodalga arka plan ışınımının kuzey ve güney göğünde farklı olabileceğini göstermişti. Ancak, Planck’ın verileri aradaki dengesizliği çok daha net olarak ortaya koydu: Haritanın güneyinde sıcaklık ve büyüklük açısından değil, ama şekil açısından anormal bir “soğuk leke” var. Ayrıca, fizik teorilerinde kullanılan 6 temel parametrenin kuzey ve güney gök kubbede biraz farklı değerler aldığını görüyoruz. Bu da gözlemlenebilir evrenin ötesinde ve Şişme başlamadan önce, diğer evrenlerin etkisiyle oluşan bir yapıyı gösteriyor olabilir.

 

3) Enerji dengesizliği: Yanda gördüğünüz enerji spektrumu, gökyüzünde büyük ölçeklerde gözlenen ek dengesizliklere işaret ediyor. Planck haritası, galaksi kümeleri gibi küçük ölçeklerde teoriler ve gözlemler arasında mükemmel uyumu yakalamış olsa da arka plan ışınımında, büyük ölçeklerde gözlemlenen bir takım dengesizlikler var. Bunları açıklamak için Şişme Teorisi ve diğer modellerden vazgeçmemiz gerekebilir. En azından diğer Planck verileriyle uyumlu olan teoriler bu düzensizlikleri açıklayamıyor.

 

4) Şişme Teorisi: Bebek evrende şişme evresi Büyük Patlamadan sadece 10^-35 saniye sonra sona erdiğinde (saniyenin milyarda birinin milyarda birinin milyarda birinin milyarda biri! :P); Büyük Patlama anında oluşan mikroskobik kuantum salınımları bütün evreni kaplayan dev beneklere dönüştü ve bu benekler de zamanla galaksileri doğurdu. Ancak, teoriler kuantum salınımlarının 100 milyonlarca ışık yılı ölçeğinde, yani çok büyük mesafelerde küçük ölçeklerden biraz daha güçlü olması gerektiğini gösteriyordu. Planck bu öngörüyü yüksek kesinlikle doğruladı. Bu da yukarıdaki 3. madde olmasaydı, Standart Şişme teorisini tek başına kanıtlayan bir gelişme olarak kabul görecekti. Planck ve ileride uzaya fırlatılacak olan diğer teleskoplar, bu verilerin doğru olup olmadığını test etmeyi sürdürecek.

 

5) Polarizasyon: Bu yazıda detaya girmeye gerek yok ama Sicim Teorisinden türeyen Zar Kozmolojisi, evrenimizin doğuşunu Şişme Teorisinden bambaşka bir şekilde açıklıyor. Hem Zar Kozmolojisi hem de Şişme Teorisi şu andaki gözlemlerle genel olarak uyuşuyor. Bu nedenle evrenin doğuşuyla ilgili olarak hangi teorinin doğru olduğuna karar veremiyoruz. Ancak Zar Kozmolojisine göre, Planck haritasında E-modu kutuplanması (polarizasyon) olayının görülmemesi gerekiyor. Bu olay gözlemlenirse teorinin yanlış olduğu ortaya çıkacaktır. Nitekim Planck, polarizasyona dair bir kanıt bulamadı fakat bu pek de önemli değil, çünkü Planck kozmik arka plan ışınımında E-modunu tespit etmek üzere tasarlanmamıştı. Bunun için uzaya başka uydular göndereceğiz ve detaylara bakacağız.

 

Planck teleskopunun gelecek sonuçları 2014 başında açıklanacak. Bu arada paralel evrenleri merak edenler aşağıdaki videoyu izleyebilirler. Konuya ilgi duyuyorsanız, İngilizce altyazılı videoyu izlemenizi tavsiye ederim. 🙂

 

 

Paralel Evrenler nedir?