Evren Neden Kara Delik Olmadı?

Uzayda çok küçük bir noktaya çok fazla madde sıkıştırırsanız madde kendi ağırlığıyla çökerek kara delik olur. Bugün evrendeki 2 trilyon galaksiyi oluşturan bütün madde uzayın atom boyunda olduğu büyük patlama sırasında oluştu. Bu durumda evrenin daha ilk saniyede neden çöküp kara deliğe dönüşmediği ayrı bir merak konusu ve bunun cevabını da Stephen Hawking ile Einstein verdi.

Evrende hayat neden ortaya çıktı?

Evrenin çöküp kara delik olmadığını gayet iyi biliyoruz; çünkü 13 milyar 780 milyon yıl yaşında olan bu evrenin içindeki Dünya gezegeninde yaşıyoruz!

İşin ilginci su altında yaşayamadığımızı ve 8 km yüksekteki Everest tepelerine çıkan bazı dağcıların da soğukla havasızlık nedeniyle hayati tehlike atlattığını dikkate alırsak evrenin sanıldığı kadar yaşama elverişli olmadığını biliyoruz.

Güneş Sistemi’nde Dünya’dan başka bir gezegende hayat bulamadık, Mars insan hayatına elverişli değil ve uzay boşluğunda yaşamamız ise imkansız.

Ancak, 2 trilyon büyük galaksi ve irili ufaklı toplam 10 trilyon galaksinin içinde en azından tek bir gezegende, Dünya’da hayatın ortaya çıkması için şu soruyu cevaplamamız gerekiyor: Evren neden kara delik olmadı?

İlgili yazı: Stephen Hawking ve 4 Büyük Başarısı

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

 

Büyük patlama

Bugün yeterince uzağa baktığımızda (33 milyon ışık yılından uzağa) evrendeki bütün galaksilerin Dünya’dan hızla uzaklaştığını görüyoruz. Bu da geçmişte bir anda bütün galaksilerin tek bir noktada toplandığını gösteriyor. Astronom Hubble bunu 1929 yılında bulduğunda evrenin büyük patlamayla oluştuğu teorisi geliştirdi.

Elbette büyük patlama gerçek anlamda bir patlama değildi. Bunu boş uzayda bir patlama gerçekleşmiş ve içinden yanardağın külleri gibi madde, enerji ve galaksiler fışkırmış şeklinde düşünmemek lazım. Sonuçta uzay ve zaman da büyük patlama ile oluştu. Ondan önce uzay yoktu, hiçlik vardı.

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

 

Büyük patlama kara delik değil

Kara deliğin yerçekimi o kadar güçlüdür ki içine düşen cisimler bir daha dışarı çıkamıyor. Bunun için ışıktan hızlı gitmesi gerekiyor ve hiçbir şey ışıktan hızlı gidemez. Oysa evreni oluşturan madde ve enerji büyük patlama ile ortaya çıktı.

Bu sebeple büyük patlamayı kara delikten çok ak deliğe benzetebiliriz. Nasıl ki kara deliğin içine düşen cisimler dışarı çıkamıyor. Ak delikten çıkan şeyler de bir daha ak deliğin içine giremiyor; çünkü bunun için ışıktan hızlı gitmeleri gerekiyor.

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

Evren büyük patlamadan günümüze sürekli genişliyor. Büyütmek için tıklayın.

 

Evren neden kara deliğe dönüşmedi?

Her durumda büyük patlama sadece bir an sürdü (10-47 saniye, Planck zamanı kadar). Bu sebeple büyük patlamanın hemen ardından, evrendeki bütün madde ve enerji sonlu, ama çok küçük bir noktaya sıkışmıştı (buna kısmi tekillik diyoruz).

İşte bu evrenin kendi ağırlıyla çökerek kara delik olmasına yeterliydi. Evren neden kara delik olmadı? Şansımıza bu soruyu cevaplamak mümkün; çünkü fizik yasaları evrenin her yerinde geçerli: Bunu en uzak galaksilerin teleskopla alınan görüntülerinde görebiliyoruz.

Ayrıca evrendeki madde ve enerji büyük patlamayla oluştuğu için fizik yasalarını neredeyse evrenin oluştuğu ana kadar geri izleyebiliyoruz. Kısacası bugüne bakarak evrenin neden geçmişte kara deliğe dönüşmediği sorusunu yanıtlayabiliriz.

İlgili yazı: Ozon Tabakası Ekvator Kuşağında Yırtıldı

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

 

Haydi başlayalım!

Bunun için evrenin başlangıç koşullarına bakmamız lazım. Einstein’ın yerçekimi ve kütleçekim kuvvetini tanımlayan görelilik teorisi bize yardım edecek.

Yerçekimi Dünya’nın Güneş çevresinde, Güneş’in Samanyolu galaksisinin merkezinde dönmesini sağlıyor. Andromeda ile Samanyolu’nun birkaç milyar yıl sonra çarpışmak üzere birbirine yaklaşmasının sebebi de yerçekimi. Ancak, yerçekimini Einstein’dan önce Newton tanımladı.

İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

 

Evrensel yerçekimi yasası

Einstein’dan önce bilim insanları yerçekimi problemlerini çözmek için Newton’ın evrensel yerçekimi yasasını kullanıyordu. Buna göre cisimler birbirine zıt ve eşit kuvvetler uyguluyor, her etki bir tepki yaratıyor.

Bir top duvardan sekiyorsa hem duvar hem de top birbirini itiyor; ama duvarın kütlesi büyük olduğu için top, duvarı yerinden oynatamıyor, bunun yerine duvardan sekiyor. Nitekim biz insanlar da böyle yürüyoruz: Adım atarken Dünya’yı itiyorsunuz, tabii Dünya sizden ağır olduğu için asıl o sizi yukarı doğru itiyor. Böylece öne adım atarak yürümüş oluyorsunuz.

İlgili yazı: 18 Ayda Nasıl 24 Kilo Verdim?

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

 

Teorinin yanlışlanması

Bilimsel okuryazarlık düzeyini ölçmenin iki yolu yazısında belirttiğim gibi, bir teorinin doğru olduğunu göstermek yetmez; çünkü binlerce doğrunun arasından bir kez yanlış olduğunu göstermek, fiziksel dünyayı daha iyi açıklayan yeni bir teori geliştirmek için yeterlidir.

Bu bağlamda Newton’ın yerçekimi yasasının açıklayamadığı istisnai durumlar vardı: Örneğin, Lorentz, FitzGerald ve diğer matematikçiler, uzayda hızla yol alan cisimlerin boyunun gidiş yönünde kısaldığını gösterdiler. Öyle ki ışık hızına yaklaşan bir uzay gemisinin boyunun, geminin burnundan başlayarak kısalması gerekiyordu.

İlgili yazı: Kontrollü Güç >> Telefon pil ömrünü uzatmak için en iyi 5 yöntem

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

Hubble bizden uzak bütün galaksilerin bizden uzaklaştığını ve ne kadar uzaksa o kadar hızlı uzaklaştığını buldu. Bu da evrenin büyük patlama ile başladığını gösteriyor; çünkü galaksiler eskiden tek noktaya toplanmış olmalı.

 

Peki bu ne demek?

Bu uzay ve zamanın Newton’ın dediği gibi mutlak ve değişmez olmadığı anlamına geliyor. Aynı zamanda uzay ve zamanın birbirinden bağımsız değil de birbiriyle ilişkili olduğunu gösteriyor.

Nitekim o zamanlar radyoaktivite olgusu da keşfedilmişti ve ışık hızına yakın hızlarda giden radyoaktif parçacıkların hem daha uzun ömürlü olduğu hem de boyunun kısaldığı görüldü. Elbette fizikte parçacıkları nokta parçacık olarak kabul ediyoruz; yani parçacıkların boyu kısalmıyor.

Bunun yerine kuantum dalga boyları kısalıyor; yani enerjisi ve frekansı artıyor. Einstein’ın “cisimler hızlandıkları oranda enerjiye dönüşür” demesinin sebebi de buydu. İşte bu yüzden Muhammed Ali tek yumrukta rakibini yere serebiliyordu. Eli kısmen enerjiye dönüşüyordu.

İlgili yazı: Kuantum Bilinç: İnsan Beyni Kuantum Bilgisayar mı?

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

Dünya ışık hızına yaklaşsaydı hareket yönünde boyu kısılacaktı.

 

Boy kısalması

Boy kısalması ise tümüyle çok sayıda parçacıktan (molekül ve atomdan) oluşan cisimler için geçerli. Keza ışık hızına yaklaşan radyoaktif parçacıkların normalden bir saniye uzun yaşaması da ışık hızına yaklaşan kütleli cisimler için zamanın daha yavaş akması demek.

Peki o parçacığın zamanı neye göre daha yavaş geçiyor? Bunu görelilik teorisini açıkladığım Einstein ve dünyayı değiştiren denklem yazısında anlattım; ama size bir ipucu vereyim: O parçacığın zamanı koltuğunda sabit oturan bilim insanlarının gözüne göre daha yavaş akıyor. Görelilik budur.

İlgili yazı: Dünya’daki hayatın kökeni Mars mı?

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

Evrenin genişlemesi. Ancak şişme noktası balon gibi kenarda değil, merkezdedir (büyük patlama evrenin uzay ve zamandaki tek sabit merkezidir).

 

Gelelim Merkür gezegenine

Korkmayın, konuyu dağıtmıyorum. Bu bir astroloji yazısı değil; ama Merkür bizim için çok önemli. Sonuç olarak Newton’ın evrensel yerçekimi yasası, Güneş’e en yakın gezegen olan ve bu yüzden Güneş’in güçlü yerçekiminden en çok etkilenen gezegen olan Merkür’ün yörüngesini açıklayamıyordu.

Kısacası Newton’a kalsa Merkür’ün başka şekilde dönmesi gerekirdi! Merkür, Newton’a göre Güneş’ten daha uzak bir yörüngede dönmeliydi ve Newton yetersiz kalınca Einstein olaya el attı. Görünüşteki bu ekstra çekim kuvvetini açıklamak için görelilik teorisini kullandı.

İlgili yazı: VPN Engellemeyi Aşmanın En kolay 5 Yolu

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

Planck uzay gözlemevi evrenin 380 bin yaşındayken salınan ışıkla oluşan bebeklik fotoğrafını çekti. O noktaların her biri şimdi binlerce galaksiye karşılık geliyor: Kozmik mikrodalga artalan ışıması.

 

Uzay-zaman bir bütündür

Böylece evrenin dokusunu oluşturan uzay ve zamanın bir bütün olduğunu öğrendik: 1) Zaman Güneş ve Dünya gibi büyük kütleli cisimlerin yanında dışarıdan bakan birine göre daha yavaş akıyordu. Zaman ışık hızına yaklaşan cisimlerde daha yavaş akıyordu. 3) Işık hızına yaklaşan cisimlerin boyu kısalıyordu.

4) Özetle kütle uzay-zamanı büküyor ve bu da Güneş’in kendi çevresinde bir tür çukur oluşturduğu için Merkür’ün yıldızımıza gereğinden yakın olmasına yol açıyordu. 5) Hatta zamanın yavaşlamasını, evrensel sabit olan ışığın bükülen uzayda aldığı yolun uzaması olarak tanımlamak mümkündü.

Görelilik teorisi, evreni bileşik uzay-zamanla birlikte üç uzay ile bir zaman boyutu olarak toplam 4 boyutta tanımlayan ve Hermann Minkowski tarafından 1907’de geliştirilen Minkowski uzayından doğdu. Einstein bu iki teoriyi düz Öklit geometrisinden çıkarıp eğri Riemann geometrisine uyguladı (kütlenin uzayı büktüğünü göstermek için).

Einstein bu teoriyi ve cisimlerin boyunun kısalmasına ilişkin Lorentz-FitzGerald dönüşümlerini esin kaynağı olarak kullandı: Kütle uzayı büküyordu; çünkü kütle (madde) enerjiye ve enerji de kütleye dönüşebiliyordu (E=mc2).

İlgili yazı: 3 Paradoksla Evren Boşluktan Nasıl Oluştu?

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

Hiçbir şey ışıktan hızlı gidemez. Kara deliğin içinde bile. Sadece kara deliğin içinde uzay ışıktan hızlı olarak merkezdeki tekilliğe doğru akıyor.

 

Evrenin trafik polisi Einstein

Keza ışık hızına yaklaşan cisimlerin boyu kısalıyordu; çünkü bunlar hızlandıkça enerjiye dönüşüyordu (cisimlerin yaydığı enerjinin frekansı artıyor ve ışığı hareket yönünde maviye kayıyordu). Bunun uzayda geometrisindeki karşılığı da cisimlerin boyunun kısalmasıydı.

Elbette hiçbir kütleli cisim ışık hızında gidemez; çünkü bunun için hem sonsuz enerji, hem de cisimlerin kütlesinin tamamının enerjiye dönüşmesi gerekiyor (buna ek olarak termodinamik yasalarına göre enerjinin tamamını hızlanma gibi yararlı bir işe dönüştüremezsiniz). Hiçbir cismin kütlesi sonsuz olmadığına göre ışık hızında gitmek imkansız bulunuyor.

İlgili yazı: Dört Boyutlu Madde Bulundu: Zaman Kristalleri

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

Kütleli cisimler uzayı büküyor.

 

Evren neden kara delik olmadı?

Şimdi bu soruya başka bir açıdan bakalım: Einstein’ın uzayın bükülmesiyle ilgili en büyük esin kaynaklarından biri de Ernst Mach’tır. Hani şu ünlü savaş uçağı Mach hızının ve süpersonik şok dalgalarını açıklayan teorinin babası olan Alman fizikçi. Mach 20. yy’ın başında kendine şunu sordu:

Hızla kendi çevresinde dikey dönen bir çay tepsisinde çayın dökülmesini önleyen merkezkaç kuvvetini biliyoruz. Peki bir insan kendisinden başka hiçbir şey olmayan bomboş bir evrende, boş uzayda olsa ve kendi çevresinde dönmeye başlasa dönmekte olduğunu hisseder miydi (tamam, çay örneği benden geldi 🙂 ).

İlgili yazı: Işınla Beni Scotty! >> İnsan ışınlama ne zaman?

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

Çaylaaar!

 

Merkezkaç kuvveti ve momentum

Einstein buna bir cevap verdi: Uzay ve zaman birbirinden bağımsız olsaydı hissetmezdi; ama uzay-zaman aslında bir bütün olduğu için hissederdi.

Kendi çevresinde dönmeye başlarken, vücudundaki atomların ilk harekete gösterdiği eylemsizlik direncinden bunu çıkartırdı. Hareket tabii ki görelidir; ama sadece Dünya gezegenine göre hareket etmek zorunda değilsiniz. Boş uzayda kendi momentumunuzu da referans alabilirsiniz.

Böylece görelilik teorisiyle hem Merkür’ün yörüngesini hem de 1919’da gerçekleşen güneş tutulmasını Newton’dan daha doğru olarak açıkladı (hatta karanlık enerjinin, sanal parçacık uzayından yeni uzay boşluğu yaratarak evrenin genişlemesini hızlandırdığı teorisi de enerjinin maddeye dönüşmesine bağlıdır).

İlgili yazı: Dördüncü Uzay Boyutu Var mı?

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

Madde enerjiye dönüşebilir.

 

Işığın bükülmesi

1919 yılında insanlar uçağa binip turist olarak başka ülkelere gitmiyorlardı tabii. Bunun yerine keşif seferlerine çıkıyorlardı. Fizikçi Eddington ve arkadaşları da güneş tutulmasını daha iyi gözlemlemek için başka ülkeye sefere çıktılar.

Einstein’ın başka bir öngörüsünü test ettiler: Kütleli cisimlerin kenarında ışığın bükülmesi olgusunu araştırdılar (Güneş tutulması, Ay’ın Dünya ile Güneş arasına girmesiyle gerçekleşiyor).

İlgili yazı: Evrende Zamanın Akışı Yavaşlıyor mu?

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

 

Kara deliklerin keşfi

Ardından fizikçi Karl Schwarzschild, görelilik teorisini çok küçük parçacıklara, hatta nokta parçacıklara uygulamaya karar verdi. Matematiksel bir noktanın yerçekimi ne kadar güçlü olurdu? Nihayet nokta tek boyutlu olup sonsuz küçüktür. Sonsuz küçük kütleye sahip olsa da bu kütlenin sonsuz küçük bir noktada toplandığını hesaba katmamız gerekir.

Bu durumda elektron nokta parçacık olarak kara bir delik olabilir miydi? Schwarzschild çok ilginç sonuçlara vardı ve kara delikleri keşfetti: Büyük mesafelerde görelilik teorisi düzgün çalışıyordu. Hatta detaylar dışında Newton’ın yerçekimi yasasıyla örtüşüyordu.

Ancak, büyük kütle çok küçük bir noktaya toplandığında sorun çıkıyor ve yarıçapı kütlesinin iki katına eşit olan bir cisim kara delik oluyordu. Bu cisimden kaçmak için ışıktan hızlı gitmek gerekiyordu. Bu büyüklüğe Schwarzschild çapı diyoruz: R=2M.

Kara delikten kaçış hızının ışık hızına ulaştığı noktayı da olay ufku olarak adlandırıyoruz ki bu kara deliğin dış yüzeyini oluşturuyor (basitlik açısından kara delikleri küçük bir küre gibi hayal edebilirsiniz). Öte yandan, kara deliğin bir de içi var ve yerçekiminin ışığın bile kaçamayacağı kadar güçlü olmasının nedeni de merkezinde yer alan tekilliktir.

İlgili yazı: Kara delikler ne kadar büyük ve elektron kara bir delik mi?

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

 

Kara delik tekilliği

Görelilik teorisi klasik bir teori olduğu için (yani madde ve enerjinin matematiksel olarak sonsuza dek bölünebilmesine izin verdiği için) kara deliğin merkezindeki tekilliğin de sonsuz küçük ve sonsuz kütleli bir nokta olarak düşünmemiz gerekiyor.

Büyük patlama tekilliği

Evrendeki bütün kütlenin büyük patlama anında yaratıldığını ve kütlenin enerjiye, enerjinin de kütleye dönüşebildiğini gösterdik. Peki, bugün yaklaşık 92 milyar ışık yılı çapında olan evrenin büyük patlama anında büyüklüğü ne kadardı (evren büyük patlamayla birlikte genişlemeye başladı)?

Evrenin kütlesi ve enerjisini kabaca hesaplayabiliyoruz. Buna göre evrenin büyük patlamadan hemen sonra Güneş Sistemi çapında bir kara delik (veya ak delik) olması gerektiğini görüyoruz (R=2M gereği en az 12 milyar km çapında olan cisim).

Ayrıca, fizik yasalarının tek bir kuvvet halinde birleşerek geçerli olmayı sürdürdüğü en küçük halinin de 17 cm genişliğinde, yani futbol topundan az küçük olduğunu biliyoruz. 4 fizik kuvvetinin bugünkü gibi çalıştığı en küçük boyu ise 168 metredir (evren küçüldükçe sıcaklık ve enerji yoğunluğunun arttığına ve bunun da nihayet fizik kuvvetlerini işlemez hale getirdiğine dikkat edelim).

İlgili yazı: Çıplak Tekillik: Kara Deliklerin İçini Neden Göremiyoruz?

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

Kara deliklerin kütlesi arttıkça çapı genişliyor. Resimde bilinen evrenin en kütleli ve en büyük kara delikleri görülüyor.

 

Sabit uzay, değişken evren

Bu başlığı anlamak için bilmemiz gereken tek şey; Schwarzschild’ın tanımladığı kara delik uzayının sabit bir uzay olması, evrenimizin ise dinamik uzay olmasıdır.

Schwarzschild tek bir fotoğraf karesini tanımlayan matematik çözümü geliştirmişken, Einstein’ın da evreni film gibi ileri geri sarmamızı ve böylece zamanla nasıl genişleyerek değiştiğini gösteren görelilik teorisini geliştirdiğini söyleyebiliriz.

Bunu anlamak için görelilik teorisinin esin kaynaklarına geri dönelim: Minkowski ve Schwarzschild uzayları sabit film kareleri gibidir. Ancak, Einstein’ın görelilik teorisini farklı matematik uzaylarına da uygulayabiliyoruz (evrenimize benzeyen dinamik uzaylara uygulayabiliyoruz. Ne de olsa adı üstünde, Einstein’ın kuramı göreli bir teori).

Evrenimiz gibi zamanla değişen bu uzaylardan biri de Sitter uzayı. Diğeri ise Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker metriği.

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

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

 

Evren sürekli genişliyor

Yazının başında söylediğimiz gibi, evrenimiz büyük patlamadan beri genişliyor ve Güneş Sistemi boyutlarından genişleyerek yaklaşık 13,78 milyar yılda 90 milyar ışık yılı çapına ulaştı. Gerçi Einstein görelilik teorisini 1915’te geliştirdiğinde bunu bilmiyorduk; ama Amerikalı Hubble 1929’da bunu keşfetti.

Yine de Einstein görelilikte evrenimize benzeyen dinamik uzayları kullandığı zaman, evrenin büyük patlama anında sabit olamayacağını gördü. Evren ya genişleyecek ya da kendi üzerine çökerek kara delik olacaktı. Böylece biz de yazımızın başına geri dönmüş olduk: Evrenin neden kara delik olmadığı sorusuna.

İlgili yazı: Evrendeki İlk Yıldızlar Morötesi Işık Saçıyordu

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

Evrenin kısa tarihi. Büyütmek için tıklayın.

 

Büyük sürpriz

Kütle uzayı büküyor demek, madde uzayı büküyor demektir ve bükülen uzayda maddenin hareketi de farklı olacaktır. Bunun iki önemli sonucu var: 1) Evrenimiz Schwarzschild uzayı gibi sabit olsaydı tabii ki anında çöküp kara delik olacaktı. 2) Öte yandan, evren dinamik ise ve genişliyorsa genişlemesi asla durmayacaktı!

Sonuçta madde genişlerken uzayı bükecek, aslında yufka gibi açacak ve bu da atomları birbirinden uzaklaştırdığı için maddenin daha fazla genişlemesine zemin hazırlayacaktı. Bugün evrenin genişlediğini biliyoruz ve işte bu yüzden başından beri, büyük patlamadan beri sürekli genişliyor.

İlgili yazı: Lazer Yelkeni Starshot >> Stephen Hawkıng Işık Gücüyle Uzay Gemisi Gönderecek

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

İnce ayar meselesi. Bazılarına göre sebebi Tanrı.

 

İnce ayar meselesi

Şimdi, görelilik teorisine göre büyük patlamanın üç genel sonucu olabilir: 1) Genişleme hızı yetersizdir ve evren biraz genişledikten sonra çökerek kara delik olur. 2) Genişleme çok hızlıdır ve evren o kadar hızlı genişler ki madde gaz ve toz bulutları halinde toplanamaz. Seyrek şekilde uzaya dağılır ve galaksiler, yıldızlar ve gezegenler oluşmaz.

3) Veya evren Dünya’nın oluşmasına ve hayatın ortaya çıkmasına uygun hızda genişler. İşte bu bizim evrenimiz! Ancak, burada konunun anlaşılması için başından beri yaptığım kara delik benzetmesini de düzeltmem gerekiyor.

İlgili yazı: Stephen Hawking ve Sandalyesi Nasıl Çalışıyor?

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

 

Büyük ezilme ve kara delik

Evrenin kendi üzerine çökerek kara delik olmasına büyük ezilme diyoruz. Ancak, bu tam doğru değil. Kara delik mevcut evrende, mevcut uzayda büyük kütleye sahip küçük bir noktadır. Evren kendi üzerine çöktüğü zaman ise bütün uzay-zaman çöküyor.

Dolayısıyla büyük ezilmenin kara delik gibi bir dış sınırı, olay ufku bulunmuyor (evrenin dışı yok). Buna karşın, büyük ezilme sırasında tıpkı kara deliğin içindeki tekillik gibi yerçekimi, enerji ve madde yoğunluğunun sonsuza yaklaştığı bir tekillik oluşuyor. Bu detayı da aradan çıkardığımıza göre, artık evren neden kara delik olmadı sorusunun cevabını verebiliriz.

İlgili yazı: Yoksa Evren Topaç Gibi Dönüyor mu?

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

 

Bilmiyoruz!

Evrenin kara delik olması için uzay-zamanın küre şeklinde olması lazım (uzay eğrisinin pozitif olması). Evrenin galaksilerin oluşmasına fırsat vermeden yüksek hızda genişlemesi için eyer şeklinde olması lazım (uzay eğrisinin negatif olması). Evrenin bizim evrenimiz gibi olması için de neredeyse dümdüz olması lazım.

Evrenin neredeyse dümdüz olduğunu biliyoruz; çünkü uzak galaksilere bakarak bunu ölçtük. Öte yandan, görelilik teorisi veya kuantum fiziği, evrenin neden tam da hayata izin verecek olan uygun madde-enerji yoğunluğuyla başladığını göstermiyor. Öyle ki evrenimize ince ayar yapılmış gibi. Sanki birisi elini sokup TV’nin ayarlarıyla oynamış.

İlgili yazı: Her Kara Delikte Başka Evren Var

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

 

Süper hassas ayarlar

Evrenin madde-enerji yoğunluğu sadece 10-24 kadar küçük bir oranda farklı olsaydı bugün Dünya oluşmayacak ve hayat ortaya çıkmayacaktı.

Bunun bilimsel çözümüne gelince: Evrenin neden hayata elverişli olduğunu açıklamanın en kolay yolu çoklu evrenler teorisini belirlemek. Örneğin sicim teorisine göre kainatta en az 10500, belki de sonsuz sayıda evren var. E tabii bu kadar evren olunca içlerinden birinin tesadüf eseri hayata elverişli olması da çok normal. Tabii bu cevabın da kendi içinde bilimsel ve felsefi sorunları var:

Örneğin, maden öyle fizik kuralları bizden farklı olan en yakın komşu evren nerede diye sorabilirsiniz. Bu soruyu ilgili yazıda cevapladım. Aynı zamanda, sonsuz sayıda evren varsa “Dünya’nın hakimi olduğum bir paralel evren var mı” diye de sorabilirsiniz. Onu da paralel evrenlerde okuyabilirsiniz. Ancak, bu yazının asıl sorusu büyük patlama neden oldu sorusudur.

İlgili yazı: Sürpriz! Evrende yeni karadelik türü bulundu

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

 

Son olarak buna bakalım

Evren büyük patlama anında Güneş Sistemi büyüklüğündeydi. Ancak, büyük patlamadan hemen önce bir atom boyundaydı (enerjinin sonsuz yoğunluğa ulaştığı klasik fizik tekillikleri yerine, kuantum fiziğinin sonsuza yakın enerjiye sahip olan; ama sonsuz küçüklükte olmayan modern kısmi tekillik yorumunu kabul edersek).

Şimdi atom boyundaki cisimler mikroskobik dünyayı tanımlayan kuantum fiziğinin alanına giriyor. Kuantum fiziğinde de Heisenberg’in belirsizlik ilkesi var: En basit ifadesiyle bir parçacığın hızı ve konumunu aynı anda yüzde 100 kesinlikle bilemezsiniz.

Tabii büyük patlama anında yerçekimi de var. Evrenin kendi üzerine çökerek kara delik olma riski zaten yerçekiminden çıkıyor. Dolayısıyla neden büyük patlama oldu sorusunun cevabı için kuantum fiziğiyle yerçekimini tanımlayan görelilik teorisini birleştirmemiz lazım: Kısacası kuantum kütleçekim kuramını geliştirmeliyiz.

İlgili yazı: İçinde Karadelik Olan Yarım Yıldızlar

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

 

Her şeyin teorisini henüz geliştiremedik

Kuantum kütleçekim kuramı geliştirmek geçenlerde aramızdan ayrılan Stephen Hawking’in en büyük hayaliydi. Bunu başaramasa da büyük patlamanın neden gerçekleştiğiyle ilgili bir açıklama getirebildi: Kuantum salınımları.

Buna göre evrenin büyük patlamayla oluşmasından önceki hiçlik, mutlak yokluk anlamına gelmiyor. Bunun yerine, olası bütün evrenlerin içinden doğduğu bir sanal parçacık uzayı var (-1’in karekökü gibi negatif değerler alan sanal parçacıklarla dolu bir uzay).

Sanal uzaydaki sonsuz sanal parçacık da Heisenberg’in belirsizlik ilkesine tabi ve bu da sanal kuantum salınımlarına yol açıyor. Stephen Hawking’in belirttiği üzere, sanal kuantum salınımları evrenin hiçlikten büyük patlama ile kendi kendine oluşmasına yol açabiliyor.

İlgili yazı: 5 Soruda Paralel Evrenler

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

 

Kuantum salınımları

Kuantum fiziğinin temeli olan kuantum alan kuramı, büyük patlamadan önce sanal uzayın varlığını şart koşuyor. Sanal uzay sonsuz olduğu için her an sonsuz sayıda büyük patlama gerçekleşiyor. Çoklu evren içinde bu evrenlerden bir kısmı ölü doğuyor, örneğin hemen kendi üzerine çöküp kara delik oluyor.

Bizim evrenimiz ise belirsizlik ilkesine bağlı rastlantılarla hayata elverişli bir evren olarak doğmuş bulunuyor. Sonuç olarak evren neden kara delik olmadı sorusuna bilimsel açıdan verebileceğimiz en iyi yanıt bu: Bu bir rastlantıydı.

Ayrıca büyük patlama sırasında açığa çıkan enerji, patlamaya yol açan kuantum salınımlarının izini uzaydan tümüyle sildi ve evreni boş beyaz tahta haline getirdi. Ancak, büyük patlamadan hemen sonra bu kez de evremizi oluşturan gerçek uzayda, gerçek kuantum salınımları oluştu.

Bunlar da bugünkü galaksiler, bulutsular, yıldız ve gezegenlerin kökenini oluşturdu. Nitekim Evreni 380 bin yaşındayken gösteren Planck haritasında bunu görebilirsiniz.

İlgili yazı: Evren İçi Boş Bir Hologram mı?

kara_delik-karadelik-stephen_hawking-einstein-ışık_hızı

 

Sonsöz

Oysa son bir sorun var: Evrende yeterince uzağa baktığımızda galaksilerin uzaya eşit oranda dağıldığını görüyoruz. Her yönde ortalama galaksi sayısı bir iki istisna hariç aynı. Oysa kuantum salınımları yüzünden madde ile enerjinin evrene rastgele ve dağınık olarak dağılması gerekirdi.

Peki neden her yöne eşit ölçüde dağıldı? İşte bu son sorunun cevabını fizikçi Alan Guth verdi ve siz de şişme teorisini paniklemeyin ama evren küçüldü yazısında okuyabilirsiniz. Evren genişledikçe yeni uzay boşluğu oluşmasını sağlayan karanlık enerjinin büyük patlamayı nasıl etkilediğini ise evren karanlık enerjiyle nasıl genişliyor başlığında bulabilirsiniz. Hepinize enerjik bir hafta sonu dilerim.

Evren sonsuza dek genişleyecek mi?


1Expanding Confusion

4 Comments

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir