Karanlık Maddeyle Karanlık Enerji Aynı Şey mi?

İngiliz astrofizikçilere göre evren hem karanlık madde hem karanlık enerji gibi davranan negatif kütleli sıvıyla genişliyor olabilir. Oxford Üniversitesi’nden Dr. Jamie Farnes, karanlık madde ile karanlık enerjinin bir yanılsama olduğunu ve bunun boşlukta kendiliğinden beliren sıvı negatif kütle parçacıklarının davranışından kaynaklandığını söylüyor. Peki evren gerçekten 100 milyar yıllık döngüler halinde kara delik halinde çöküp tekrar genişliyor mu? Karanlık maddeyle enerji aynı şey mi?

90 yıldır çözülemeyen bilinmeyen

Karanlık madde ve karanlık enerji terimleri evrende bilmediğimiz bir madde ile enerji türü olduğu anlamına geliyor. Karanlık madde kara delik mi, aksiyon parçacıkları mı, yoksa steril nötrino mu yazılarında anlattığım gibi bu gizemli maddenin ne olduğunu bilmiyoruz. Sadece 1930’ladan bu yana evrende karanlık madde olması gerektiğini biliyoruz. Aynı şey 1998’de keşfedilen karanlık enerji için de geçerli.

Zamanın akışı yavaşlıyor mu ve zaman bir gün donacak mı yazılarında belirttiğim gibi karanlık enerjinin ne olduğunu da bilmiyoruz. Hatta erken dönem evrenin genişleme hızıyla şimdi ölçülen hızı arasındaki uyuşmazlığı çözemezsek karanlık enerjinin şiddetinin zamanla arttığını ve bunun hayalet enerjiye dönüşerek evreni büyük yırtılmayla yok edeceğini kabul etmek zorunda kalacağız.

İşte bu karmaşaya bir çözüm getirmek isteyen Dr. Farnes karanlık enerji ve karanlık maddenin galaksiler arası uzayda sürekli kendiliğinden oluşan negatif kütleli parçacılardan meydana geldiğini öne süren bir makale yazdı.¹ Bir süredir e-posta yoluyla ulaşan okurlarım da bununla ilgili bir yazı yazmamı istiyor. Farnes’in teorisi yanlış olsa bile, bu görüş karanlık madde ile karanlık enerjiyi iki ayrı şey olarak düşünmemek gerektiği konusunda bize esin kaynağı olabilir. Karanlık maddeyle hemen başlayalım:

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

 

Karanlık maddeyle galaksi oluşturmak

Karanlık madde büyük patlamadan kalan ses dalgalarının süper galaksi kümelerini oluşturmasına yardım etti. Ayrıca sarmal galaksi disklerindeki yıldızların merkezdeki süper kütleli kara deliğe olan uzaklığına göre çok hızlı döndüğünü görüyoruz.

Dolayısıyla yıldızların merkezkaç kuvvetiyle uzaya savrulmasını engelleyen ek yerçekimini sağlayan bir madde olmalı. Teleskopla göremediğimize göre bu da elektromanyetik radyasyondan yani ışık ve türevlerinden etkilenmeyen karanlık madde olmalı. Kozmik mikrodalga artalan ışımasına (CMB) bakarak karanlık maddenin bizi oluşturan maddeden 5 kat fazla olduğunu hesaplıyoruz.

Klasik teoriye göre karanlık enerji karanlık maddeden tümüyle farklıdır. İkisi arasında hiçbir ilişki yoktur. Karanlık madde yerçekimi yaratırken karanlık enerji uzayı genişleten itici etki yaratıyor. Uzak galaksilerdeki süpernovalar üzerinde yapılan gözlemler evrenin genişlemesinin son 5 milyar yılda gittikçe hızlandığını gösteriyor. Evrenin genişlemesini boş uzayın bile sahip olduğu minimum enerji değeriyle, karanlık enerjiyle açıklamak mümkün.

Yine klasik teoriye göre karanlık enerjinin birim uzaydaki değeri sabit ama uzay genişledikçe evrendeki karanlık enerji miktarı da sürekli artıyor. Bu da genişlemenin hızlanmasına yol açıyor. Bugün evrenin yüzde 68’ini karanlık enerji oluşturuyor ki burası da şimdi inceleyeceğimiz yeni bilimsel makale için önemli:

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Karanlık maddeyle negatif basınç

Karanlık enerjinin boş uzayın sıfırdan büyük enerjisi olduğunu düşünüyoruz, yani karanlık enerji bir tür itici antiyerçekimi etkisi yaratsa da değeri pozitiftir. Peki pozitif karanlık enerji nasıl oluyor da negatif yerçekimi, yeritimi etkisi yaratıyor? Bu konuya enerjinin korunumu yazısında değinmiştim. Enerjiyi yok edemez veya yoktan var edemezsiniz. Enerjinin korunumu yasasına göre pozitif ve negatif enerjinin toplamı hep sıfır olmalıdır.

Bu bağlamda yerçekimi pozitif bir etkidir ki kütleli cisimler birbirini çeker fakat bunun için yerçekimi alanının enerjisi negatif olmalıdır. Pozitif yerçekimi ile negatif yerçekimi alanı birbirini sıfırlar. Keza karanlık enerji pozitiftir ama enerjinin korunumu gereği bunu dengelemek için negatif basınç oluşturur. Negatif basınç cisimleri sıkıştıran pozitif basıncın tersine uzayı genişleten itici etkiye yol açar.

Özetle kütle enerjiden türeyen bir özelliktir ve karanlık enerjinin pozitif değeri de yerçekimine yol açar ancak negatif basınç uzayın genişlemesine sebep olan yeritimi etkisini tetikler. (Negatif basınçla ilgili detayları hiçliğin fiziğinde bulabilirsiniz ama bir ipucu: Yazılarda madde yoğunluk farkına özellikle dikkat edin).

Karanlık enerjinin değeri birim uzayda sabit olduğu için uzayın genişlemesinin karanlık enerjinin seyrelerek zayıflamasına yol açmadığını da belirtelim ancak bu kadar özet yeter. Şimdi yeni makaleye geçiyoruz: Jamie Farnes antiyerçekimi etkisiyle hem karanlık madde hem de karanlık enerjiyi açıklamak istedi. Bunun için de pozitif ve negatif kütleden yararlandı ama kafamızın karışmaması için negatif basıncı bir kenara bırakalım. Pozitif kütle birbirini çeker dedik. Peki negatif kütle ne yapar?

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Karanlık maddeyle negatif kütle

İki pozitif kütle birbirini çeker ama iki negatif kütle ne yapar sorusunun yanıtı biraz karmaşıktır (devridaim makinesi mümkün mü yazısına bakınız). Özellikle de negatif kütlenin yaratacağı negatif ivmelenmenin Newton mekaniğinde nasıl ifade edileceği ve hesaplanacağı çok tartışmalıdır. Ancak, Farnes karanlık maddeyle karanlık enerjiyi açıklamak için görelilik teorisi yerine Newton mekaniğini kullandı. Bu yüzden negatif kütleyi yeniden gözden geçirmemiz gerekiyor:

Newton evrensel yerçekimi yasasında iki kütleyi yerçekimi sabiti ve birkaç parametreyle çarpıp kütlelerin birbirini nasıl çektiğini gösterirsiniz. Ayrıca yerçekimi her zaman çekicidir. Elektromanyetik kuvvette eş yükler birbirini iter ve zıt yükler birbirini çeker ama yerçekiminde eş yükler her zaman birbirini çeker ve zıt yükler de şey… yine birbirini çeker! Dolayısıyla 1) İki pozitif kütle birbirini çeker. 2) İki negatif kütle birbirini çeker (çarpım yaptığımızı söylediğim için -2 x -2 = +4 gibi düşünün).

3) Pozitif ve negatif kütle de birbirini çeker ama artı ve eksinin çarpımı eksi olduğu için bu çarpımdan elde edilen yerçekimi negatiftir ve negatif yerçekimi evreni genişleten itiş gücünü yaratır. İşte bu yüzden Farnes karanlık enerjiyi negatif kütleden türetmeyi denedi. Bunu nasıl yaptı derseniz:

İlgili yazı: Zamanda Yolculuk Etmenin 9 Sıra Dışı Yolu

 

Karanlık enerjiyle Newton mekaniği

Fizikte kütle yerçekimi alanının şiddeti ve yönünü belirler. Buna yerçekimi kütlesi deriz. Aynı zamanda Newton’ın ikinci yasası uyarınca cisimlerin üzerinde etki eden kuvvetlere nasıl tepki göstereceğini de belirler (etki-tepki meselesi). Buna da eylemsizlik kütlesi deriz, yani kütleli cisimlerin hızlanma, yavaşlama ve yön değiştirmeye direnç göstermesi. Einstein’ın eşdeğerlilik ilkesine göre özel görelilikte yerçekimi ve eylemsizlik kütlesi aynı şeydir.

Bu bağlamda negatif kütlenin negatif eylemsizlik kütlesi olur. Bu da kütleyi ittiğiniz zaman hızlanacağı ama itiş yönünün ters yönünde hızlanacağı anlamına gelir; yani negatif kütleyi iterseniz üstünüze üstünüze gelir. Sizin kütleniz tarafından çekildiği için değil, ters yönde ivmelendiği için. Negatif kütleyi çekerseniz de sizden uzaklaşır. Bu da çok gariptir. Pozitif kütleniz negatif kütleyi çekecektir ama aynı zamanda negatif kütle pozitif kütlenizi itecektir.

Pozitif kütlenin arkasına negatif kütle koyarsanız bunlar hem birbirini çeker hem de negatif kütle pozitif kütleyi sonsuza dek iter. Şimdi bunu yeni teori uyarınca iki negatif kütle için düşünelim. İki negatif kütle birbirini çeker ama aynı zamanda ters yönde birbirini iter, yani birbirini çekmesine rağmen birbirinden uzaklaşır. Bu da klasik modelde karanlık enerjinin çekici pozitif değerinin negatif basıncın itici etkisiyle dengelenmesi gibidir. Keza uzay ve evren genişler. Alın size negatif kütleden türeyen karanlık enerji. 😀

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Negatif kütle ve galaksi diskleri

Ancak, biz yeni teoriyi önce karanlık maddeyle açıklayalım. Karanlık maddeden başlamak daha kolay: Farnes pozitif ve negatif kütleye sahip parçacıkların etkileşimini görmek için bilgisayar simülasyonu yaptı. Sanal evren tasarlayarak Newton yasalarına göre programladı. Negatif kütlenin itici etkisi yüzünden negatif kütleli parçacıkların koza gibi sardığı galaksi disklerinin gerekenden hızlı döndüğünü gösterdi. Bunun nedeni galaksinin pozitif kütlesinin negatif kütleli parçacıkları kendine çekmesiydi. Negatif kütle galaksi diskini elle tekerlek çevirir gibi iterek döndürüyordu.

Farnes böylece galaksilerin hızlı dönmesini karanlık madde yerine negatif kütleyle açıklamış oldu. Negatif kütlenin karanlık enerjiyi taklit etmesi içinse desteksiz bir varsayımda bulunması gerekti: Evet, negatif kütle karanlık maddeyi açıklıyordu ama bunun için gereken negatif kütleli parçacıklar, birim uzayda şiddeti sabit olan karanlık enerjinin tersine, uzay genişledikçe seyrelecek ve etkisini yitirecekti. Farnes evrenin sürekli genişlemesini açıklamak için boşlukta sürekli negatif kütle oluştuğunu varsaydı.

Bu da 70 yıl önce büyük patlamaya karşı çıkan Fred Hoyle ve Hermann Bondi’nin durağan evren teorisinin bir benzeridir. Durağan evrene göre uzay boşluğunda sürekli yeni madde yaratılır. Böylece uzaydaki galaksilerin ortalama sayısı değişmez. Aradan geçen zamanda durağan evren yerine büyük patlama teorisi kanıtlanmıştır. Farnes’in teorisiyle durağan evren arasındaki benzerlik de bu kadar; çünkü yeni teoride evrenin ~100 milyar yıllık periyotlarla genişleyip büzüldüğü öngörülüyor.

İlgili yazı: Virüsler Canlı mı ve RNA Yaşamın kökeni mi?

 

Karanlık maddeyle döngüsel kozmoloji

Bu döngüsel kozmolojinin de durağan evrenle ilgisi yoktur. Peki döngüsellik nereden çıkıyor derseniz: Klasik teoride pozitif karanlık enerji pozitif kozmolojik sabit yaratır ki buna lambda deriz. Fernes’in seyrek negatif kütle sıvısı ise negatif kozmolojik sabit, yani -lambda yaratır. Enerjinin korunumu gereği negatif lambda pozitif basınç, yani yerçekimi üretecektir. Öyleyse evren sinüs eğrisi gibi döngüseldir. ~100 milyar yıllık periyotlarla genişleyip büzülür, her seferinde yeni büyük patlama ile tekrar tekrar genişler. Farnes bunu istemedi.

Oysa evreni saran ve uzayda yoğunluğu değişmesin diye sürekli olarak kendiliğinden beliren negatif kütleli parçacıklardan oluşan oldukça seyrek bir sıvıyı karanlık enerji yerine koyarsanız lambada dönüp dolaşıp elinizde patlayacaktır. Siz de bunu resimde evrenin genişlemesini gösteren Friedman denklemlerinde görebilirsiniz. Denkleme birkaç sayı koyup çözmeyi deneyin! 😊 Negatif kütle artarken önce genişlemeye ve yeterince arttıktan sonra da evrenin büzülmesine neden olur. Öyleyse karanlık maddeyle karanlık enerji birer yanılsamadır diyen yeni teori doğru mu?

İlgili yazı: 5 Soruda Paralel Evrenler

 

Karanlık maddeyle şaka olmaz

Bunu teorik ve deneysel fizik açısından görelim. Teorik açıdan negatif kütle nedenselliği bozar: Negatif kütle ile geçmişe gitmeniz veya ışıktan hızlı yolculuk etmenizi sağlayan solucandelikleri, ışıktan hızlı gitmenize izin veren warp sürüşü, başta Tipler silindiri olmak üzere türlü zaman makinesi, enerji kullanmadan çalışan devridaim makineleri ve muhtemelen de anti kanatlı atlar yaratırsınız. :p

Deneysel fiziğe gelince: 1) Farnes’in döngüsel kozmolojisi evrenin belirli bir hızda genişlemesini ve aynı hızda büzülmesini gerektiriyor. Oysa elimizdeki veriler evrenin geçmişte farklı hızda genişlediğini gösteriyor. Bunun için resimdeki süpernova verilerine bakabilirsiniz. 2) Evren gelecekte çökecek olsa bile büyük patlamayla genişleyeceğine dair hiçbir mekanizma yoktur. Lee Smolin’in büyük sekme döngüsel kozmolojisi negatif kütleyi hesaba katmadığı için sayılmaz.

3) Kozmik mikrodalga artalan ışıması (CMB) haritası evrenin düz olduğunu gösteriyor. Hatta Alan Guth’un kozmik enflasyon teorisi ve onun nice versiyonu bunu açıklamak için geliştirilmiştir. Oysa karanlık enerjiyi negatif kütleyle değiştirirseniz evrenin bebekliğini gösteren CMB üzerindeki termal madde yoğunluğu beneklerinin desenin de farklı olması gerekir. Negatif kütle düz evreni açıklayamaz. Tersine sicim teorisyenlerini memnun ederek evrenin at eyeri gibi negatif eğrilikte hiperbolik yüzeye sahip anti de-Sitter uzayı olduğunu gösterir. Bu da M teorisi için harika olur ama o da kanıtlanmadı ki…

Toparlayacak olursak

Karanlık maddeyle karanlık enerjinin aynı şey ve bütün uzayı dolduran negatif kütleli seyrek sıvıdan kaynaklanan bir yanılsama olduğu teorisi evrenin sadece bugünkü halini açıklıyor. Geçmiş ve gelecekteki evrimini ise göstermiyor. Ancak, Dr. Jamie Farnes de bu teoriyi karanlık madde ile enerji problemini çözmek için yalnızca potansiyel bir yol olarak düşündü. Yoksa Einstein’ın tahtından indirmek gibi hırsları yoktu ama bu hikayede beni rahatsız eden bir şey var:

İlgili yazı: DNA Testi Yaparsanız Neler Öğrenirsiniz?

 

Medyanın karanlık maddeyle sınavı

Farnes’in teorisi yayınlandığı zaman medya siteleri ve televizyonlar rating uğruna haberin üzerine atladı. Teoriyi köpürte köpürte genel görelilik yanlıştır, büyük patlama da yoktur noktasına getirdiler. Neredeyse toplu iğne başına kaç melek sığar diye sorarak Ortaçağ karanlığına geri döneceklerdi. Wired dergisi hariç ulaşabildiğim diğer bütün mecralar çuvalladılar. Dr. Jamie Farnes ise detaylı galaksi simülasyonlarına bakacak olursak çok becerikli ve zeki bir astrofizikçi.

Bu tür sınırda fikirlere bayılıyorum; çünkü bilimsel ufkumuzu genişletme imkanı sunuyor. Örneğin karanlık maddeyle karanlık enerji negatif kütle olmayabilir ama karanlık toz yazısında belirttiğim gibi yine de aynı şey olabilir. Klasik teoriler yetersiz kaldığında uçuk fikirler geliştirip bunları evrende test etmek hiç aklımıza gelmeyen test yöntemleriyle bilimsel gelişmeyi hızlandırabilir. Uçuk fikirler yanlış çıkarken yeni fikirler doğurabilir veya içlerinden biri doğru çıkar ve karanlık madde işkencesi biter. 😊

Öte yandan yalan-yanlış bilimsel haberleri sevmiyorum. Belki de üniversitelerin basın bültenlerini yazanların da önce kendi hocalarına danışması gerekiyor. Yoksa Harvard Üniversitesi’nin Netflix’teki Designated Survivor dizisine ürün yerleştirme yaptığı bir dönemde yaşıyoruz. Bütün üniversiteler Corona Covid19 pandemisi sürerken yeni öğrenciler kazanmak için çırpınıyor ama bilgi kirliliğini önlemeliyiz. Yoksa negatif kütleli hiperbolik 5B anti de-Sitter uzayında iyice kafamız karışır. 😉

Peki kuantum köpük mikro evrenlerden mi oluşuyor? Onu da şimdi okuyabilir ve ilkin karanlık madde evrenden eski olabilir mi? sorusuna bakabilirsiniz. Kara delikler karanlık enerji yıldızları mı diye merak ederek yakıtsız çalışan devridaim roketi EM sürüşünün test sonuçlarını hemen görebilirsiniz. Okullar açılmak üzereyken pratikte tatilin son haftası olan şu yedi günün tadını çıkarın.

Karanlık enerjiyi nasıl açıklarız?

¹A Unifying Theory of Dark Energy and Dark Matter: Negative Masses and Matter Creation within a Modified ΛCDM Framework