Büyük Yırtılma Evreni Nasıl Yok Edecek?

Karanlık enerji evrenin gittikçe hızlanarak genişlemesinden sorumlu; ancak sicim teorisi fizikçisi Cumrun Vafa, karanlık enerji değerinin zamanla değiştiğini gösterdi. Bu da fizikçileri ayağa kaldırdı; çünkü karanlık enerjinin şiddeti hızlanarak artıyorsa 22 milyar yıl sonra atomların arasındaki uzay bile ışıktan hızlı olarak balon gibi şişecek. Bu da bütün evreni büyük yırtılma ile parçalayarak yok edecek.

Karanlık enerji nedir?

Bizzat uzay boşluğunun enerji olan karanlık enerji, evrenin son 5 milyar yılda gittikçe hızlanarak genişlemesinden sorumlu. Ancak, kozmolojide karanlık enerji değerinin sabit olduğu kabul ediliyor; yani karanlık enerjinin şiddeti uzay ve zamanda değişmiyor: artmıyor ya da azalmıyor.

Öte yandan, sırf karanlık enerjinin değeri sabit olduğu için evrenin genişlemesi hızlanıyor ve Karanlık Enerji Evreni Nasıl Genişletiyor? yazısında okuyabileceğiniz gibi bu kesinlikle çelişkili bir ifade değil:

Sonuç olarak evrenin büyük patlamadan bu yana genişlediğini biliyoruz; yani bizden 3,26 milyon ışık yılı uzakta olan bütün galaksiler bizden gittikçe daha hızlı uzaklaşıyor. Bu nedenle galaksiler arasındaki uzay boşluğu sürekli olarak açılıyor.

Evrenin genişlemesi hızlanıyor

Uzay boşluğunu dolduran karanlık enerjinin miktarı da birim hacimde sabit olduğundan; galaksiler arasındaki boşluk büyüdükçe karanlık enerjinin normal madde, karanlık madde ve normal enerji karşısındaki oranı artıyor. Bu da karanlık enerjinin evrenin genişlemesini hızlandırmasına yol açıyor.

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

 

Kaçış hızı

Nitekim bu açıdan bakarsak evrenin çapının her 10 milyar yılda iki katına çıktığını görüyoruz: Örneğin, bugün bizden 10 milyon ışık yılı uzakta olan bir galaksi bizden kaçtığı için değil; ama aramızdaki uzay karanlık enerji yüzünden genişlediği için 10 milyar yıl sonra 20 milyon ışık yılı uzakta olacak. 20 milyar yıl sonra ise 40 milyon ışık yılı uzakta olacak.

Peki evren 20 milyar yıl sonrasını görebilecek mi? Yoksa şiddeti hızlanarak artan karanlık enerji, evrenin gittikçe hızlanarak genişlemesini sağladığı için 22 milyar yıl içinde evreni büyük yırtılma ile parçalayacak mı?

Bu sorunun cevabı karanlık enerji değerinin gerçekten sabit olup olmadığına bağlı. Nitekim Harvard Üniversitesi’nde araştırmalarını sürdüren teorik fizikçi Cumrun Vafa, karanlık enerji değerinin zamanla değiştiğini gösteren bir makale yayınladı.² Öyleyse soruyu şöyle sorabiliriz:

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

Karanlık enerji mi, hayalet enerji mi?

Evrenin kaderini anlatan ilk büyük yırtılma yazısında belirttiğim gibi, Çinli fizikçiler karanlık enerjinin şiddetinin zamanla hızlanarak arttığını düşünüyor. Fizikte bu teoriye hayalet enerji diyor.

Karanlık enerji şiddeti Cumrun Vafa’nın dediği gibi zamanla değişiyorsa ve Çinlilerin dediği gibi sürekli artıyorsa evren 22 milyar yıl içinde parçalanarak yok olacak. Uzak gelecekte atomların arasındaki uzay boşluğu bile ışıktan hızlı şişecek ve büyük yırtılma denilen bu sürecin sonunda, yeni bir büyük patlama yaşanarak uzay boşluğundan yepyeni bir evren doğacak.

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

Sicim teorisi fizikçileri panikte

Bilim insanları fizik konularında kolay kolay paniğe kapılmazlar; çünkü duyguları yerine akıllarıyla hareket etme disiplini edinmişlerdir. Bu sebeple Cumrun Vafa’nın teorisini de büyük yırtılma olarak adlandırmakta acele etmiyorlar.

Sonuçta karanlık enerji değerinin zamanla değişmesi, karanlık enerji şiddetinin gittikçe hızlanarak artacağı anlamına gelmiyor. Öyle ki karanlık enerjinin şiddeti zamanla sabit oranda ve çok yavaş olarak artabilir. O zaman karanlık enerji Çinlilerin hayalet enerjisine dönüşmez ve evren büyük yırtılma ile yok olmaz.

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

Fizikçilerin derdi başka

Sicim Teorisi Evreni Tek Denklemle Açıklayabilir mi? yazısında açıkladığım gibi, sicim teorisi sadece bu evreni değil, bütün olası evrenleri açıklayan bir teori. Bu yüzden ince matematiksel ayarlar yaparak sicim teorisini bu evren dahil, herhangi bir evrendeki bütün deney ve gözlemlere uydurabiliyoruz.

Aynı nedenle bu teoriyi bilimsel olarak kanıtlayamıyoruz; çünkü her şeye uyan bir teoriyi hiçbir şekilde yanlışlayamayız.

Fizikte ise bir teorinin gerçek olup olmadığı onun doğru olduğunu göstermemize değil, yanlış olduğunu göstermeye çalıştığımız halde doğru çıkmasına bağlıdır (Bkz. Bilimsel okuryazarlık düzeyinizi ölçmenin iki yolu).

Her şeye uyan sicim teorisi bugüne kadar bilimsel olarak test edilebilir öngörülerde bulunamadı. Hatta süpersicim teorisinin temeli olan süpersimetri özelliği CERN parçacık hızlandırıcısında kanıtlanamadı. Bu da sicim teorisini çıkmaza soktu.

Test edilebilir öngörüler

Oysa sicim teorisi fizikçileri Cumrun Vafa yüzünden daha büyük çıkmazdalar: Fizikçiler bütün teorilerini karanlık enerji değerinin sabit olduğunu kabul ederek geliştirmişlerdi. Ancak, karanlık enerjinin değeri zamanla değişiyorsa sicim teorisinin baştan yazılması gerekecek!

İlgili yazı: Kepler Dünya’ya En Çok Benzeyen Gezegeni Buldu

En büyük sürpriz

Yine de sicim teorisinin kurucularından olan Vafa’nın karanlık enerjinin değiştiğini gösteren makalesi ile kendi bacağına sıktığını sanmayın. Cumrun Vafa aslında sicim teorisinin en büyük sorununu çözdü: 50 yıldır ilk kez bilimsel olarak test edilebilir bir öngörüde bulundu.

Biz de uzayı teleskoplarla gözlemler ve galaksilerin bizden uzaklaşma hızını daha kesin ölçersek Vafa’nın varsayımının doğru olup olmadığını görebiliriz.

Nasıl ki çarpışan nötron yıldızları ve nötron yıldızı çevresinde dönen beyaz cücelerin yörüngesinde yapılan gözlemler, görelilik teorisine alternatif olan değişken yerçekimi teorilerinin büyük kısmının yanlış olduğunu gösterdi; karanlık enerji değerinin değişmediğinin kanıtlanması da birçok sicim teorisi modelini çürütebilir.

Bunun nesi iyi?

Açıkçası sicim teorisinin yanlış olduğunu göstermek doğru olduğunu göstermek kadar iyi olur. Yoksa siz bilim insanlarını ezberci politikacılar mı karıştırıyorsunuz? Bilim insanları gerçeğin peşindeler,  bazıları gibi yalanlar üzerine kurulu kuru propaganda peşinde değil. Yanlış bir teori üzerinde 40 yıl daha harcamak yerine, sicim teorisini çöpe atıp gerçeği bulmak için yeni teoriler geliştirmek isterler.

İlgili yazı: Gezegenler Güneş Çevresinde Nasıl Dönüyor?

Hem durum o kadar kötü değil

Bazen yeni gelişmeler bir teorinin sadece kısmen yanlış olduğunu gösteriyor. Nitekim sicim teorisinin de en az 10 versiyonu var.

Hatta fizikçiler, Cumrun Vafa’nın makalesini acil durum uyarısı olarak kabul ederek sicim teorisi denklemlerini yeniden hesaplamaya başladılar. Bu kez karanlık enerji değerini sabit değil, değişken olarak ele alıp yeniden işe koyuldular. Sonuçları kendileri de merak ediyorlar.

Nitekim sicim teorisinin görelilik teorisi gibi tek bir kuram olduğunu söylemek yanlış olur. Sicim teorisinin çok sayıda kozmoloji teorisinin geliştirilmesini sağlayan geniş bir matematiksel çerçeve olduğunu söyleyebiliriz. İşte bu yüzden 10’dan fazla sicim teorisi var.

Bütün bu teoriler aynı matematiksel altyapıyı kullanıyor ve biz bunların hangisinin doğru olduğunu bilmiyoruz. Ayrıca hepsi yanlış olabilir. Bizzat Cumrun Vafa’nın dediği gibi, “Karanlık enerjinin değişip değişmediği sorusu ciddi bir şey.”

Neredeyse skandal diyenler var

Stanford Üniversitesi’nde çalışmalarını sürdüren fizikçi Eva Silverstein, Vafa ve meslektaşlarının makalesinde kullanılan konjonktürün son derece şüpheli matematiksel analizlerden oluşan bir spekülasyon olduğunu söylüyor. Sicim teorisi fizikçileri ise bunu teorilerini geliştirmek ve evreni daha iyi açıklamak için bir fırsat olarak görüyor. Bunu anlamak için biraz da Higgs enerji alanına bakacağız:

İlgili yazı: Genenis Şirketinden Tek Kişilik Uzay Gemisi

Higgs alanı ne diyor?

Nitekim Avusturya, Tu Wien’deki Teorik Fizik Enstitüsü’nden Timm Wrase, Cumrun Vafa’nın sonuçlarını analiz ettiği zaman; bütün evreni kaplayan ve evrendeki elektron gibi parçacıklara kütle kazandıran Higgs alanının, karanlık enerjinin değiştiği önermesiyle uyumlu olmadığını buldu.

Açıkçası Vafa karanlık enerjiyi belirleyen alanı kuantum alanı kuramına göre hesapladığı zaman, bu enerji alanının kağıt gibi dümdüz olduğunu göstermişti. Wrase ise bunun Higgs enerji alanıyla uyumsuz olduğunu, Higgs alanını hesaba katınca karanlık enerji alanının da fırtınalı deniz yüzeyi gibi dalgalanması gerektiğini gösterdi.

Ancak, bu Vafa’nın yanlış olduğunu göstermiyor. Wrase sadece karanlık enerji zamanla değişiyor önermesini alıp üzerinde biraz düzeltme yaparak bu önermeyi yaşadığımız evrenin gerçekleriyle daha uyumlu hale getiriyor (karanlık enerjinin değiştiğini söyleyen teorilere quintessence teorileri diyoruz).

Peki Vafa haklı mı?

Bunu 2020’lerde uzaya fırlatılması planlanan WFIRST teleskopu gösterecek: Geniş Açılı Kızılötesi Tarama Teleskopu, Dünya yörüngesinden uzayı gözlemleyecek ve karanlık enerji değerinin zamanla değişip değişmediğini ortaya koyacak.

İlgili yazı: En Büyük Galaksiler Ne Kadar Büyük?

Büyük yırtılma yolda mı?

Bilim insanlarının büyük kısmı Vafa’nın yanıldığını veya haklı olduğunu söylemekten kaçınıyor; çünkü konjonktürler tam kapsamlı teoriler değil, sınırlı matematiksel denklemlerden oluşuyor. Stephen Hawking’in aramızdan ayrılmadan önce hazırladığı ve bu hafta yayınlanan makalesi de bir teori değil, matematiksel konjonktürdü; ama fizikçiler konjonktürleri test etmeden kabul etmiyor.

Vafa haklı çıkarsa harika olur tabii. O zaman karanlık enerjinin değiştiğini hesaba katan yeni ve daha gerçekçi quintessence kozmoloji teorileri geliştiririz. Vafa yanılıyorsa bu kez de sicim teorisindeki birçok kuram çöpe atılır.

Biz de karanlık enerji şiddetinin zamanla artıp artmayacağını görür, karanlık enerjinin aslında hayalet enerji olup olmadığını anlar ve Çinlilerin dediği gibi, evrenin 22 milyar yıl sonra tekrar ışıktan hızlı genişleyerek büyük yırtılma ile yok olup olmayacağı sorusunu yanıtlamış oluruz.

Bu da fizikçilerin yanlış yollara sapıp zaman yitirmesini önleyerek bilim insanlarını daha doğru teoriler geliştirmeye odaklar; yani umarım öyle olur. Sonuçta tüm evreni tek bir denklemle açıklayan her şeyin teorisini geliştirmek insanlığın en büyük bilimsel başarısı olacaktır.

Büyük yırtılma ve karanlık enerji

¹On the Cosmological Implications of the String Swampland
²de Sitter swampland conjecture and the Higgs potential