Fizik Yasalarını Bozan Karanlık Enerji

Karanlık enerji Evren’in %68’ini oluşturuyor ve uzayın hızlanarak genişlemesinden sorumlu; ama ne olduğunu bilmiyoruz. Üstelik elimizdeki bilgilere göre, karanlık enerjinin ölçtüğümüz değerden trilyon kat daha şiddetli olması gerekiyor! Yeni teori ise karanlık enerjiyi açıklarken fizik yasalarını bozuyor.

Karanlık madde değil

Karanlık madde ile karanlık enerjiyi birbirine karıştırmayalım. Karanlık madde galaksileri bir arada tutan ek yerçekimi alanını oluşturuyor. Boşluğun enerjisi olan karanlık enerji ise Evren’in son 5 milyar yılda gittikçe hızlanarak genişlemesinden sorumlu.

Bilim insanları Evren’in büyük patlama anında küçücük bir noktadan başlayıp son 13,78 milyar yılda genişleşerek bugünkü büyüklüğüne ulaştığını düşünüyorlar. Evet, Türkiye’de derslerden çıkarılacağı duyurulan büyük patlama teorisi bu.

Fizikçiler Evren’in hızlanarak genişlemesini ise şöyle açıklıyor: Karanlık enerji uzay boşluğunun enerjisi ve uzay boşluğu bile tümüyle boş değil. Ayrıca enerjisi de sıfır değil, sıfırdan yüksek bir değer. Demek ki Evren genişledikçe boşluk büyüyor. Boşluk büyüdükçe boşluğun enerjisi de artıyor.

Son 5 milyar yılda Evren öyle genişledi ki artık boşluk, karanlık enerji ile Evren’in gittikçe hızlanarak genişlemesine neden olmaya başladı.

İlgili yazı: Babür Özden Yine Başardı >> Nesnelerin İnterneti Arama Motoru MAANA

 

Öyleyse sorun ne?

Karanlık enerjinin ne olduğunu bilmiyoruz. Tahminlerimiz var ama ispat edemedik. Üstelik fizik formülleriyle hesapladığımızda, karanlık enerji bugün uzayda ölçtüğümüz miktardan trilyonlarca kat güçlü çıkıyor (10¹²⁰ kat). Fizik bilgimizin eksik olduğu belli.

Ayrıca karanlık enerjinin ne olduğunu bilirsek Evren’in nasıl yok olacağını da öğreneceğiz. Bu konuda büyük çökme, ısıl ölüm ve büyük yırtılma gibi teoriler var. Acaba hangisi gerçek?

Özellikle Evren gittikçe hızlanarak genişliyorsa uzayın 22 ila 30 milyar yıl içinde parçalanması gerekiyor. Çinlilerin büyük yırtılma dediği bu senaryonun doğru olup olmadığını ispatlamak için karanlık enerjinin sırrını çözmemiz gerekiyor.

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Router Modem

 

Neden karanlık enerji?

Şimdiye dek size karanlık enerjinin ne olduğuna dair mevcut fizik teorilerini anlattım. Ancak, bugüne kadar karanlık enerjinin Evren’in yaşaması için neden şart olduğunu anlatmadım. Yeni teoriye geçmeden önce bunu anlatalım ki fizikçilerin nasıl bir çıkmazda olduğunu görelim.

Olmasaydı olmazdık

Bu kadar basit: Einstein genel görelilik teorisini Evren’e uyguladığı zaman uzayın sabit olamayacağını ve uzayın ya genişleyeceğini ya da çökeceğini gördü. Bu da daha sonra astronom Hubble’ın gözlemleriyle büyük patlama teorisini doğurdu; ama Einstein sabit evren görüşünden yana olan klasik bir fizikçiydi.

Bu nedenle Evren’in genişlemeden ve büzülmeden ilelebet sabit olmasını sağlayan bir enerji uydurdu. Buna da kozmolojik sabit dedi. Sonra Evren’in genişlediği ortaya çıktı ve Einstein kozmolojik sabite hayatımın en büyük yanılgısı olduğunu söyledi. Ardından fazla da yaşamadı.

İlgili yazı: Laptop Boyunda Optik Kuantum Bilgisayar

 

Oysa haklıydı

1995 yılında, özellikle de fizikçi Lawrence Krauss’un çabalarıyla ve ölümünden 40 yıl sonra Einstein’ın haklı olduğunu öğrendik. Kozmolojik sabit vardı ve buna Evren’in genişlemesinden sorumlu olan karanlık enerji dedik.

Kozmolojik sabit gerçekten de sabitti ve 20 yıldır yapılan araştırmalar kozmolojik sabitin Evren’in gençliğinden beri hiç değişmediğini gösterdi. Ancak, kozmolojik sabit Einstein’ın dediğinin tersine, Evren’in sabit olmasından değil de genişlemesinden sorumluydu!

İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi

 

Sabit nasıl genişlemeden sorumlu olur?

Böylece fizikçilerin içine girdiği çıkmazın ilk sorusuna geldik; ama sıkıntı yok. Birkaç yıl önce bu soruyu cevaplamayı başardık ve nasıl yapıldığını size fazla tekniğe girmeden açıklayabilirim:

Alan Guth’un 1979’da ortaya koyduğu üzere, Evren büyük patlamadan kısa bir süre sonra, sadece bezelye tanesi büyüklüğündeyken şişme alanı denilen bir enerji alanının etkisine girdi. Bu nedenle saniyenin çok ufak bir kesrinde ışıktan hızlı şişerek trilyonlarca kat genişledi (ışıktan hızlı gidemezsiniz ama uzay ışıktan hızlı genişleyebilir).

Şişme modeli Evren’in neredeyse bir anda milyarlarca ışık yılı genişliğe ulaşmasından sorumlu. Ayrıca fizikçiler artık karanlık enerjinin şişme alanının bir kalıntısı olduğunu düşünüyorlar. Şimdi kozmolojik sabitin, sabit olduğu halde Evren’in genişlemesinden nasıl sorumlu olduğunu anlatabiliriz.

İlgili yazı: Hiperküp: Evren Neden Üç Boyutlu?

 

Mantık oyunu

Arkadaşlar, fizikte hiçbir şey akla ve mantığa aykırı değil. Sadece fizik biliminde birçok şey günlük hayattan alışık olduğumuz sağduyuya aykırı. Bu yüzden zihninize biraz takla attırıp başka bir mantıkla düşünmeniz gerekiyor. Şimdi bunu yapalım.

Evren’deki karanlık enerjinin şiddeti değişmiyor; ama miktarı artıyor. Bu yüzden Evren gittikçe hızlanarak genişliyor. Nasıl olduğuna gelince:

Karanlık enerji boşluğun enerjisidir dedik. Öyleyse Evren genişledikçe galaksilerin arasındaki boşluk artırıyor. Bu yüzden karanlık enerjinin miktarı da artıyor. Karanlık enerjinin şiddeti sabit ve buna kozmolojik sabit diyoruz. Ancak karanlık enerjinin maddeye göre oranı gittikçe artıyor (büyük yırtılma senaryosu sadece gelecekte karanlık enerjinin şiddeti de artarsa erçekleşecek).

İlgili yazı: Asteroit Madenciliği Başlıyor >> NASA uzaydan asteroit getirecek

 

Kısacası Evren enerjiye dönüşüyor

Evren genişledikçe galaksilerin arasındaki boşluğun artması, Evren’in toplam madde / enerji oranının aradan geçen yıllarda değişmesi anlamına geliyor. Bugün Evren’in yüzde 68’ini karanlık enerji oluşturuyor. 10 milyar yıl sonra belki yüzde 80’inini karanlık enerji oluşturacak.

Neden karanlık enerji şart?

Yeni teoriye geçmeden önce buna da kısaca değinelim: Karanlık enerji boşluğun yarattığı negatif basınçtır ve bu basınç negatif olduğu için tıpkı bir balonu üfler gibi, Evren’in kendi içinden dışarı doğru şişmesine yol açıyor.

Kuantum fiziğine göre karanlık enerji boşlukta Heisenberg’in belirsizlik ilkesinden kaynaklanan ve kendiliğinden oluşan rastgele sanal enerji salınımlarından, kuantum salınımlarından oluşuyor (elimizdeki en iyi karanlık enerji teorisi bu ve bunu Casimir etkisi yazısında okuyabilirsiniz).

Öte yandan, görelilik teorisi kuantum salınımlarının sürekli artarak genişlemesi gerektiğini gösteriyor. Öyle ki bu salınımlar Evren’i yok edecek yeni bir büyük patlamaya yol açmak zorunda!

İlgili yazı: AIDS’e Kesin Çare

 

Kurtar bizi kozmolojik sabit

Kurtar bizi Einstein baba da diyebilirsiniz. 😉 Einstein’ın görelilik teorisi diyor ki bu çelişkinin bir çözümü var: Karanlık enerji Evren’in genişlemesine yol açıyorsa ortaya çıkan enerji sadece Evren’in sürekli olarak genişlemesine harcanacaktır ve asla Evren’i yok etmekte kullanılmayacaktır.

Büyük patlama hâlâ sürüyor

Dikkatli düşünecek olursanız bu yorum büyük patlamanın hâlâ devam ettiği anlamına geliyor. Peki nasıl olur? Gözlemlenebilir evren sayesinde bu mümkün. Gözlemlenebilir evrenin sınırı bugün ve gelecekte görebileceğimiz en uzak galaksilerle sınırlı. Bu da 90 milyar ışık yılı çapındaki bir küreye karşılık geliyor.

İyi de neden 45 milyar ışık yılı uzaktaki galaksilerden daha uzak galaksileri asla göremeyeceğiz? Çünkü bizden ışıktan hızlı olarak uzaklaşıyor olacaklar ve bu yüzden onlardan gelen ışık bize asla ulaşamayacak.

İlgili yazı: Mobil İnternette Video İzleme Rehberi

 

Hani ışıktan hızlı gidemezdik?

Aslında en uzak galaksiler bizden ışıktan hızlı uzaklaşmıyor; ama 45 milyar ışık yılı uzakta o galaksilerle aramızdaki boşluk Mars ile Dünya arasındaki boşluktan çok daha büyük. Peki biz ne dedik? Karanlık enerji boşluğun enerjisidir dedik.

Bu durumda gözlemlenebilir Evren’in kenarındaki karanlık enerjinin miktarı, Mars ile Dünya arasındaki uzayın karanlık enerjisinden daha şiddetli. Özünde Mars ile Dünya arasında boşluğun enerjisi o kadar düşük ki uzay bu kadar kısa mesafelerde (55-80 milyon km) hiç genişlemiyor.

Ancak, 45 milyar ışık yılı uzakta karanlık enerji miktarı o kadar artıyor ki uzay o mesafede ışıktan hızlı genişliyor. Bu yüzden en uzak galaksiler bizden ışıktan hızlı uzaklaşıyor. Pratikte onları başka bir Evren’deki galaksiler olarak kabul ediyoruz.

İlgili yazı: Hormonlu Satürn ve 200 Kat Büyük Halkaları

 

Evren en son ne zaman ışıktan hızlı genişledi?

Büyük patlamadan sonraki ilk saniye içinde: Bu durumda gözlemlenebilir Evren’in ötesinde uzayın ışıktan hızlı şişmeye devam ettiğini varsayarsak büyük patlama bizden uzakta aynen devam ediyor; sadece Evren’in içi yavaşladı ve yavaşça genişliyor diyebiliriz!

Bu sayede de kuantum salınımları hem büyük patlamaya yol açıyor deriz, hem de bu patlama bizim evrenimizi oluşturan patlamanın devamıdır sonucuna varırız. Böylece Evren’in kuantum salınımlarıyla neden yok olmadığını açıklarız. Aynı zamanda karanlık enerjinin Evren’in yok olmaması için şart olduğunu anlarız.

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

 

Yeni fizik teorisi

Artık yeni teoriyi görmeye hazırız. Fransa’daki Aix-Marseille ve Meksika’daki Ulusal Meksiko Özerk Üniversitesi’nden bir grup fizikçi, unimodüler yerçekimi adını verdikleri yeni bir fizik teorisi geliştirdi: Bu aslında Einstein’ın görelilik teorisinden türetilen ve Evren’in nasıl genişlediğini anlatan alternatif bir teori.

Enerjinin korunumuna aykırı

Dikkatli okurlarım fizik yazılarında sık değindiğim bir noktayı hatırlayacaklar: Evren’in toplam enerjisi değişmez. Ne artar, ne azalır. Buna enerjinin korunumu diyoruz. Termodinamik ve fizik yasalarını bu temel prensibe borçluyuz.

Borçluyuz da karanlık enerji dediğimiz şey enerjinin korunumu yasasına aykırı. En sonunda Fransız ve Meksikalı fizikçiler kral çıplak dedi ve bu bariz gerçeği yüzümüze vuran ünimodüler yerçekimi teorisini geliştirdiler. Üstelik yeni teori yanlış da olsa karanlık enerji gerçekten enerjinin korunumuna aykırı.

İlgili yazı: Ciltteki Kırışıklık ve Yara İzlerine Son

 

Neden ama?

Evren genişledikçe boşluk büyüyor ve boşluğun enerjisi olan karanlık enerji de artıyor. Bu durumda Evren genişledikçe Evren’in toplam enerjisi artıyor. Bu da enerjinin korunumu yasasına aykırı değil mi? (Buna sonsuz şişme teorisi diyoruz. Bizdeki enflasyon gibi aslında: Sürekli artıyor 😮 ).

Hiperküp: Evren Neden Üç Boyutlu? yazısında anlattığım üzere, büyük patlama hâlâ devam ediyorsa kainatta sonsuz sayıda yerel gözlemlenebilir evren doğuyor olmalı. Boşluktaki dev köpüklere benzeyen bu evrenlerin içinde uzay ışıktan yavaş genişliyor.

Şart değil, ama her gözlemlenebilir evrenin fizik yasaları farklı olabilir. Yine de bunların içinde uzay ışıktan yavaş genişlediği için bir gözlemlenebilir evrenin sahip olduğu fizik yasaları o evrenin her yerinde aynı olmak zorunda (sebebini ayrı bir yazıda anlattım).

İlgili yazı: Stephen Hawking ve Sandalyesi Nasıl Çalışıyor?

 

Kainat mı, evren mi?

Hangisi daha büyük? Sonsuz şişme teorisine göre kainatın enerjisi sonsuz olmalı ve içinde sonsuz sayıda gözlemlenebilir evren olmalı. Bu durumda kainatın kendisi de enerjinin korunumu yasasına aykırı olmalı; çünkü sonsuz enerji sabit olamaz, sürekli artmak zorunda.

Ancak, kainatın içindeki tek tek gözlemlenebilir evrenlerin içinde enerji sabit olmalı; çünkü bu evrenlerin enerjisi sonludur. Aksi takdirde bu evrenlerdeki ve bunlardan biri olan bizim Evrenimizdeki fizik yasaları, uzayın farklı köşelerinde değişiklik gösterirdi (teleskopla bakınca öyle olmadığını görüyoruz).

İlgili yazı: Gezegen Doğuran Süper Kütleli Kara Delik

 

Ya evren genişliyorsa?

Böylece döndük dolaştık ve fizikçilerin asıl çıkmazına geldik: Evrenimiz sürekli genişliyorsa enerjisi nasıl sabit olabilir? Bunun bir çözümü var ve ünimodüler teori bu çözümü ortaya koyuyor. Teori diyor ki Evren’in toplam enerjisi sürekli artıyor. Enerjinin korunumu yasası geçersizdir.

Ancak, bu sadece büyük patlama enerjisinde gerçekleşiyor; yani Evren’in toplam enerjisi sadece gözlemlenebilir evrenin dışında kalan ve bizden ışıkta hızlı uzaklaşan galaksilerin bulunduğu uzayda artıyor. Eh, orası da pratikte başka bir evren sayılır.

Özetle büyük patlama sürekli devam ediyor, ama gözlemlenebilir evrenin içinde enerji hep sabit kalıyor. Enerjinin arttığı yerde ise bize göre yeni bir evren doğuyor. Biraz ters bir mantık fakat formüller tutuyor. Geriye bunu ispat etmek kalıyor.

İlgili yazı: Her Kara Delikte Başka Evren Var

 

Evren neden enerji kaybetmiyor?

Evrenimiz enerji kaybetmiyor; çünkü karanlık enerji sürekli artıyor, ama enerji fazlası sadece yeni evrenler yaratmakta kullanılıyor. Buna göre bir yandan Evren’i yok olmaktan alıkoyarken, diğer yandan da sürekli genişleyerek yeni evrenler yaratmasını sağlayan şey bizzat kozmolojik sabittir.

Bununla birlikte Üniversitesi’nden teorik fizikçi Antonio Padilla yeni teoriyi bir matematik hilesi olarak değerlendiriyor: “Bugün ölçülen kozmolojik sabitin Evren’in genişlemesiyle kaybolan enerjiye kabaca eşit olduğunu gösterdiler; ama enerjinin korunumun ihlal eden enerji kaybına karşılık gelen bu sabiti hâlâ denkleme elle ekliyorlar. Kısacası karanlık enerjinin ne olduğunu yanıtlayamıyorlar.”

Her durumda ünimodüler yerçekimi teorisine göre Evren’in sürekli ürettiği yeni enerjiye karanlık enerji ve kozmolojik sabit diyoruz. Ancak bunun çok ağır bir bedeli var:

İlgili yazı: Yoksa Evren Topaç Gibi Dönüyor mu?

 

Evren yok olacak

Evren iki şekilde yok olabilir: 1) Evren zamanla o kadar genişleyecek ki iki galaksi arasında en az 20 milyar ışık yılı olacak. Bu nedenle gelecekteki torunlarımız ışıktan hızlı yolculuk etmenin bir yolunu bulamazlarsa asla başka galaksileri göremeyecekler, onlara ulaşamayacaklar (demek ki Evren’in genişlediğini fark edebildiğimiz şanslı bir çağda yaşıyoruz).

100 trilyon yıl sonra bütün güneşler ölmüş ve bütün kara delikler buharlaşmış olacak. Gezegenler bile kuantum salınımlarına bağlı dejenerasyon nedeniyle ufalanıp toz olacaklar. Atomlar çürüyüp bozulacak ve temel parçacıklara ayrılacak.

Bütün evren mutlak sıfıra kadar soğuyacak ve uzaydaki her şey donarak ölecek. Ardından, bomboş boşluktaki sanal parçacık uzayında gerçekleşecek rastgele kuantum salınımları, yeni bir büyük patlama ile yepyeni bir evren doğuracak: Isıl ölüm senaryosu bu.

İlgili yazı: Bilimsel Okuryazarlık Düzeyini Ölçmenin 2 Yolu

 

Çoklu kader

2) 22-30 milyar yıl sonra Evren’in genişlemesi o kadar hızlanacak ki bizi oluşturan atomların içindeki uzay bile ışıktan hızlı şişecek. Buna büyük yırtılma diyoruz ve bu olursa bütün atomlar ve atomaltı parçacıklar yok olacak.

Bu kez Evren’in hemen dışında değil de tam içinde yeni bir büyük patlama meydana gelecek ve Evren’in küllerinden yeni bir evren doğacak. Peki siz hangi sonu seçersiniz? Şimdilik elimizde başka bir senaryo yok. Ta ki tekrar ışık olana kadar. 🙂

Evren’in üç sonu

¹Dark Energy from Violation of Energy Conservation