Evren 4 Boyutlu Bir Kara Delik mi? >> Yeni teoriye göre Büyük Patlamaya 4 boyutlu bir yıldız patlaması yol açtı

Evrenin boşluktan nasıl oluştuğunu açıklamak için geliştirilen Büyük Patlama fikrine veda etmenin zamanı gelmiş olabilir. Yeni teoriye göre, evreni 4 boyutlu bir yıldız patlaması oluşturdu ve biz bu 4 boyutlu süpernovayı “3 boyutlu evrenimizi meydana getiren Büyük Patlama” olarak algıladık.

Büyük Patlama modeli evrenin neredeyse sonsuz yoğunluktaki küçük bir noktada, yani tekillikte başladığını söylüyor. Uzay ve zaman da Büyük Patlama ile yaratıldı. Ancak kimse patlamaya neyin yol açtığını bilmiyor. Çünkü fizik yasaları Büyük Patlama sırasında neler olup bittiğini açıklayamıyor.

Evrenin süpernovadan arta kalan “4 boyutlu bir kara deliğin” 3 boyutlu yüzeyinden oluştuğu senaryosu buna cevap olarak geliştirdi. Yeni teori, Büyük Patlama anındaki tekilliği, 4 boyutlu bir kara deliğin merkezindeki tekilliğe benzetiyor. Kara deliklerle Büyük Patlama arasında benzerlik kuran model, Büyük Patlama anında neler olduğunu ve madde ile enerjinin evrene nasıl eşit ölçüde dağıldığını açıklayabilir.

 

 

Standart Büyük Patlama modeli bize evrenin, yani uzay ve zamanın neredeyse sonsuz yoğunluktaki bir noktada gerçekleşen muazzam bir patlama ile meydana geldiğini söylüyor. Patlamanın ardından genişleyen evren 13,8 milyar içinde bugünkü galaksileri ve yıldızları oluşturdu.

Ancak fizik yasaları patlama anındaki aşırı sıcaklık ve basınç nedeniyle işlemez hale geldiği için, evren bilimciler bu patlamaya neyin yol açtığını bilmiyor. Kanada Waterloo Üniversitesi’nden Niayesh Afshordi bilim adamlarının içinde bulunduğu durumu şöyle açıklıyor: “Fizikçiler tekillikten ejderhaların uçarak geldiğini bile söyleyebilirler! O kadar belirsiz bir konu.”

 

 

 

Evren neden her yönde aynı sıcaklıkta?

Bugün uzay boşluğunun sıcaklığı evrenin her yerinde aynı: 2,7 Kelvin derece, yani yaklaşık -270 santigrat. Güneş, gezegenler ve galaksiler gibi küçük (!) gökcisimlerini saymazsak, madde ve enerji de evrene hemen hemen eşit ölçüde dağılmış durumda.

Oysa evrenin doğumundan beri milyarlarca yıl geçmiş olmasına karşın, bu süre evrenin ısıl dengeye ulaşması için yeterli değil. Dolayısıyla Büyük Patlamanın ardından sıcaklığın evrenin her yanına nasıl eşit ölçüde dağıldığını açıklamak da zor; standart teoriler bu durumu açıklayamıyor.

 

 

Şişme modeli

Birçok bilim adamı evrenin Büyük Patlamanın ardından çok kısa bir süre için ışık hızından daha yüksek bir hızla genişlediğini düşünüyor. Buna bilinmeyen bir enerji, belki de Lawrence Krauss’un evren modellinde olduğu gibi “Karanlık Enerji” yol açmış olabilir. Fizikçiler bu senaryoyu Şişme Modeli olarak adlandırıyor. Şişme durduktan sonra evren ışıktan yavaş hızlarda genişlemeye devam etti.

Şişme modeli evrende sıcaklığın dağılımı sorununu çözüyor. Buna göre, sıcaklık aslında evrene eşit ölçüde dağılmamıştı. Büyük Patlama anında etkili olan ve kuantum fiziğinden kaynaklanan enerji salınımları, sıcaklığın evrene dengesiz olarak dağılmasına yol açmıştı. Evrenin farklı bölgelerinin sıcaklığı farklıydı.

 

 

Öte yandan şişme sırasında, evrende sıcaklığın eşit olduğu küçük bir bölge aşırı ölçüde şişerek büyüdü ve bugünkü gözlemlenebilir evreni oluşturdu. Bizim görüş alanımızda kalan evren bu bölgeden şiştiği için, uzaya bakınca sıcaklığın her yönde eşit olduğunu görüyoruz. Ancak, evrenin asla göremeyeceğimiz kadar uzak noktalarında ortalama sıcaklık daha yüksek veya daha düşük olabilir.

Bununla birlikte evrenin nasıl şiştiğini açıklayan onlarca farklı Şişme Modeli var. Bugün elimizde olan teleskoplarla gökyüzüne baktığımızda hangi teorinin doğru olduğunu ayırt edemiyoruz. Çünkü aletlerimiz yeteri kadar hassas değil ve aygıtlar “kozmik mikrodalga arka plan ışınımını” incelediğinde bunu test edecek kadar detaylı bilgi sağlamıyor.

Afshordi’nin dediği gibi: “Büyük Patlama çok kaotik bir olaydı. Öyle ki şişmenin başladığı homojen bir bölge olduğunu göstermek bile zor.” Belki de Büyük Patlama sırasında sıcaklığın eşit dağıldığı hiçbir bölge yoktu. Öyleyse Büyük Patlama nasıl meydana geldi? Evrenin doğumunu başka hangi teoriyle açıklayabiliriz?

 

 

Zar Kozmolojisi

Geçen hafta yayınlanan bir bilimsel makalede Afshordi ve meslektaşları, 2000 yılında Gia Dvali’nin ortaya koyduğu bir teoriyi yeniden ele aldılar. Münih Ludwig Maximilians Üniversitesi’nde araştırmalarını sürdüren Dvali evrenin doğumunu farklı bir şekilde açıklıyordu.

Buna göre bizim 3 boyutlu evrenimiz, aslında 4 boyutlu bir kainatın “3 boyutlu yüzeyi” idi! (Burada kolaylık olsun diye zaman boyutunu hesaba katmıyoruz). Afshordi ve ekibi Zar Kozmolojisi olarak adlandırılan bu teoriyi geliştirmeye çalışıyorlar.

Mantık basit: 4 boyutlu bir evren varsa bu evrenin içinde 4 boyutlu yıldızlar olacaktır. Bunların bir kısmı 4 boyutlu süpernova patlaması ile yok olacak ve geriye 4 boyutlu kara delikler bırakacaktır. Bu durumda Büyük Patlama aslında 4 boyutlu bir süpernova patlaması olabilir!

 

 

Kara delik kozmolojisi

İçinde bulunduğumuz evrende kara delikler var. Bunlar 3 boyutlu küre şeklinde gökcisimleri. Her kürenin iki boyutlu bir yüzeyi var ve kara deliklerin yüzeyine “olay ufku” diyoruz. Tabii 4 boyutlu bir kara deliğin yüzeyi olan olay ufku da iki boyutlu değil, 3 boyutlu bir “hiper yüzey” olacaktır.

Hiç beyninizi zorlamayın. 3 boyutlu canlılar olarak biz 4 boyutlu bir küreyi hayal edemeyiz ama aşağıdaki videoda 4 boyutlu bir kürenin üç boyutlu animasyonunu görebilirsiniz. 🙂

 

Afshordi işte bu modeli bizim evrenimize uyarlamayı düşündü: 4 boyutlu yıldız patlamasının ardından 4 boyutlu evrene yayılan madde ve enerji, aslında süpernovadan geriye kalan 4 boyutlu kara deliğin 3 boyutlu olay ufkunu oluşturuyordu. Bu durumda evrenimiz 4 boyutlu kara deliğin 3 boyutlu zarı, yani dış kabuğu olacaktı.

Afshordi ve arkadaşları evrenimizin uzaktan bakınca sabun köpüğü yüzeyi gibi iki boyutlu gözüken, ama gerçekte 3 boyutlu olan bir zar olduğunu düşünüyor. Tıpkı portakal kabuğu gibi uzaktan 2 boyutlu görünen 3 boyutlu bir kabukta yaşıyor olabiliriz. Tabii 4 boyutlu süpernovanın ardından 4 boyutlu uzaya saçılan madde ve enerji genişlemeye devam ediyor; yani süpernova kalıntısı kara deliğin 4 boyutlu olay ufku genişliyor.

 

 

Holografik evren

Oysa genişleyen aynı zamanda bizim evrenimiz ve biz bunu Büyük Patlama olarak algılıyoruz. Nitekim Afshordi’ye göre Büyük Patlama bir serap: “Gökbilimciler genişlemeyi ölçtüler ve bundan evrenin Büyük Patlama ile oluştuğu sonucunu çıkardılar. Aslında hayal görüyorlardı.”

Afshordi’nin görüşleri, evrenin dışarıdan bakınca bir kara delik gibi göründüğünü öne süren “kara delik kozmolojisi”nin yeni bir versiyonu. Kara delik kozmolojisi de Susskind ve diğer fizikçilerin geliştirdiği holografik evren modelinden türetilmiş bulunuyor. Peki, bu yeni ve cüretkar teoriyi test etmenin bir yolu var mı?

 

 

Teorileri test etmek gerek

Önce atladığımız bir detayı belirtelim: Bu teori sıcaklığın, madde ve enerjinin evrene nasıl eşit dağıldığını dahice açıklıyor. Evrenimizin içinde bulunduğu 4 boyutlu kainat sonsuz yaşta veya çok yaşlı olabilir. Her durumda 4 boyutlu evren çok yaşlıysa, örneğin trilyon kere trilyon yaşındaysa, sıcaklık da 4 boyutlu evrenin her yerine eşit dağılmış olabilir.¹

Öyleyse bu evrendeki 4 boyutlu bir kara deliğin 3 boyutlu yüzeyi olan evrenimizde de sıcaklık ta başından beri eşdağılımlı olacaktır. Peki, 2013 yılına yeni girdiğimiz sırada bilim dünyasını alt üst eden yeni veriler sağlayan Planck Uzay Teleskopu bu konuda ne söylüyor?

 

 

Planck gözlemevinin sonuçları

Planck gözlemevini Avrupa Uzay Ajansı ESA fırlattı. Şimdi Dünya–Güneş arasındaki kararlı L₂ noktasında duran Planck, kozmik mikrodalga arka plan ışınımına bakarak evrenin bebeklik anının haritasını çıkarıyor.

Planck’ın gözlemleri yeni teoriyi değil, Büyük Patlama teorisini ve Şişme Modelini kanıtlayan sonuçlar sağladı. Evrenimiz bir kara delik olsaydı, Planck’ın gözlemlediği enerji değerlerinin yüzde 4 oranında farklı olması gerekecekti.

Ancak bu kesin bir sonuç değil. Çünkü Planck evrenin doğumunu açıklayan hangi teorinin doğru olduğunu göstermek için gereken deney aletlerine sahip bulunmuyor. Bunun için “E-Modu Anizotropisi” denilen bir enerji değerini ölçmemiz gerek. 2020 yılından sonra fırlatılacak uzay araçları ile bu sırrı çözebiliriz.

 

 

Teoriler arası rekabet

Afshordi ve arkadaşları şimdi kara delik teorisini geliştirerek Planck’ın elimizdeki sonuçlarına uygun olmasını sağlamaya çalışıyorlar. Belki Planck’ın önümüzdeki yıl açıklanacak yeni sonuçları kara delik teorisini kanıtlamayı kolaylaştırabilir. Her durumda teoriyi ilk geliştiren Profesör Dvali, Afshordi ve ekibini dahice yaklaşımları nedeniyle kutluyor:

“Tekillik, kozmolojideki en temel problemdir ve arkadaşlarımız evrenin tarihini yeniden yazarak aslında tekillik olmadığını gösteren bir teori geliştirdiler.” Dvali yeni buluşlar için umudunu kaybetmiyor. Planck verileri Şişme Modelinin prensipte doğru olduğunu gösteriyor ama elimizdeki şişme modellerinden hangisinin doğru olduğunu göstermiyor. Kara delik teorisi doğru çıkmasa bile, bu teori evrenin nasıl oluştuğunu açıklayan yeni bir 4 boyutlu kainat modelinin geliştirilmesini sağlayabilir.

 

 

Son söz?

Evrenimizin dört boyutlu bir kara deliğin 3 boyutlu yüzeyi olup olmadığı sorusu, özünde “Bir uzaylı evrene dışarıdan baksa evrenin kabuğunda ne görürdü?” sorusuyla alakalı. Bu da bizi doğrudan kara deliklere ve holografik evren prensibine götürüyor. Her iki konuyu da kara deliklerle ilgili yazılarımda ele almıştım. Evrenin dışarıdan bakıldığında nasıl göründüğüne ilişkin son hesaplamaları ise başka bir yazıda ele alarak kara delik kozmolojisine bağlayacağım. Gelişmeleri izlemeye devam edelim :).

 

Prof Lee Smolin, sicim teorisine karşı kendi kara delik evren kuramını geliştirdi

 

 

 

 

Kendi etrafında dönen bir “hiper küre”. Bu kürenin 3’ten fazla boyutu var. Gözleriniz acıyor mu? :

 

 

 

¹Out of the White Hole: A Holographic Origin for the Big Bang: Razieh Pourhasan, Niayesh Afshordi, Robert B. Mann (Submitted on 5 Sep 2013) arXiv:1309.1487v1