Karanlık Sıvı Evreni Açıklayabilir mi?
Fizikçi James Farnes evrenin yüzde 95’nin negatif kütleli karanlık sıvıdan oluştuğunu söyledi. Sonuçta evrenin yalnızca yüzde 5’i normal maddeden oluşuyor ve geri kalanı karanlık madde ile karanlık enerjiden meydana geliyor. Karanlık sıvı teorisi bu ikisini birleştirerek evreni açıklıyor. Farnes haklı mı?
Karanlık sıvı
Teorik fizikçi James Farnes, evrendeki madde ile enerjinin yüzde 95’ini karanlık sıvı teorisiyle açıklayabileceğini söyledi ve çalışmasını geçen günlerde Astrofizik Dergisi’nde yayınladı.1 Nitekim insan bedeni, gezegenler, yıldızlar ve görebildiğimiz diğer her şey normal maddeden oluşuyor. Ancak, normal madde ile radyasyon evrenin sadece yüzde 4,9’unu oluşturuyor.
Evrenin son 5 milyar yılda sabit ivmelenme ile gittikçe hızlanarak genişlemesinden sorumlu olan karanlık enerji (negatif basınç) uzayın yüzde 68,3’ünü oluştururken, galaksilerdeki yıldızları bir arada tutan ek yerçekimini sağlayan karanlık madde evrenin yüzde 26,8’ini meydana getiriyor.
Karanlık madde, karanlık olmaktan ziyade görünmez maddedir ve ne olduğunu bilmiyoruz. Bugüne dek karanlık maddenin ne olduğunu bulamadık ve aynı şey karanlık enerji için de geçerli. Onun da ne olduğunu bilmiyoruz. Peki bu durumda ne yapacağız? Tabii ki yeni bir teori geliştireceğiz.
Madalyonun iki yüzü
Farnes’ın karanlık sıvı teorisini anlamak için evren hakkındaki bilgisizliğimize dikkat etmek lazım. Fizikçi Farnes, evreni bütünüyle açıklamak için karanlık madde ile karanlık enerjinin aslında aynı madalyonun iki yüzü olduğunu söylüyor. İkisini de negatif kütleli karanlık sıvı altında birleştiriyor.
İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?
Peki doğru mu?
Doğrusu web siteleri bu konuda yanıltıcı haberlerle dolu: Ciddi ciddi Farnes’ın karanlık madde ve karanlık enerjinin sırlarını çözerek bütün evreni açıkladığını söylüyorlar.
Bu konuda en hatalı olan ise Oxford Üniversitesi’nin basın bültenini yazan ekip. Sonuçta yeni teoriyi kanıtlanmış bilimsel gerçek gibi öne sürdüler. Farnes da evrenin sırlarını çözdüğüne dair oldukça iddialı bir blog yazısı ele aldı.
Bu durum üniversite ve Farnes’ın iddialı bir teoriyle kendini öne çıkarma çabasından kaynaklanıyor olabilir. Ancak, biz bu blogda bilimsel gelişmeleri objektif olarak inceliyoruz. Oxford Üniversitesi E-Araştırma Merkezi’nden fizikçi James Farnes’ın negatif kütleli karanlık sıvı teorisine de bu açıdan bakalım. Ne kadar doğru olduğunu görelim.
İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili
Negatif kütleyle başlıyoruz
Farnes karanlık madde ile enerjinin karanlık sıvı altında birleştiğini ve bunun da aslında negatif kütleli bir tür görünmez madde olduğunu söylüyor.
Öyle ki karanlık sıvıyı negatif kütle, negatif yerçekimi yayan madde ve yeritimi (anti yerçekimi) maddesi olarak da adlandırabiliriz. Yazımızda kolaylık olsun diye karanlık sıvıyı sadece negatif kütle olarak adlandıracağım; çünkü bunu antimadde ile karıştırmanızı istemiyorum. İkisi farklı şeyler. Şimdi negatif kütlenin uzayı nasıl etkilediğini inceleyelim:
İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt
Kozmik enflasyon
Aslında fizikte negatif kütleye yabancı değiliz. Evrenin büyük patlama ile boşluktan nasıl oluştuğuna dair genel kabul gören kozmik enflasyon teorisini geliştiren Alan Guth, uzayın evren oluşmadan önce negatif kütlenin etkisi altında olduğunu söylüyor.
Hatta evrenin oluştuktan sonra kısa süre için ışıktan hızlı şişmesine yol açan ve negatif yerçekimi yayan inflaton enerji alanını da (negatif basınç) gizemli negatif kütleye borçluyuz. Guth’un teorisinde inflaton alanı negatif kütleyi oluşturuyor.
Ancak, bu kadar arka plan bilgisi yeter. Alan Guth’un negatif kütleli inflaton maddesi ile James Farnes’ın negatif kütleli karanlık sıvısı aynı şey değil. Farnes sadece Guth’un bazı fikirlerinden esinlenmiş görünüyor. Öyleyse karanlık sıvı nedir?
İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem
Negatif yerçekimi
Karanlık sıvıyı oluşturan negatif kütleli parçacıklar negatif yerçekimine yol açıyor. Farnes’a göre karanlık sıvı bütün evreni dolduruyor ve sürekli olarak boşluktan yeni karanlık sıvı parçacıkları oluşuyor (sıvı suyun da su molekülleri ve özünde atomlardan oluştuğunu hatırlayın).
Karanlık sıvı kozmolojideki iki eski fikirden ilham alıyor: 1) Negatif kütle ve 2) Boşluktan spontan kütle oluşumu. Birincisini az yukarıda özetledik. Bunu biraz da pozitif ve negatif elektrik yüküne benzetebiliriz. Özellikle de negatif yüklü elektrona…
Aslında fizikte negatif kütleyi yasaklayan bir kural yok; ama bunu uzayda hiç görmedik. Sadece laboratuar deneylerinde gözlemledik. Ben de karanlık sıvı teorisini anlamanız için size negatif kütle ve negatif basınç arasındaki ilişkiden söz edeceğim.
İlgili yazı: Uzay Yolcuları Filmi Ne Kadar Gerçekçi?
Samanyolu galaksisi
Yaşadığımız galaksi yaklaşık 100 bin galaksiden oluşan Laniakea süper galaksi kümesinin bir parçası olarak uzayda yol alıyor. Tüm evreni saran kozmik mikrodalga artalan ışımasına göre evrenin içinde belirli bir yönde hareket ediyor ve saniyede 630 km hızla uzay boşluğunda ilerliyor.
Bu da lokal evrende galaksilerin içerdiği kütlenin deyim yerindeyse sol tarafta toplanmasına yol açıyor. Dolayısıyla solda yüksek basınç oluşurken, sağda düşük basınç meydana geliyor. Bunu aklınızda tutun ki biraz da basınç olayına bakalım:
Normalde sıcak hava yukarı yükselir ve alçak basınç alanı oluşturur. Bu boşluğu da yere çöken soğuk hava (yüksek basınç) doldurur ki rüzgarların ana kaynağı budur. Oysa uzay boşluğunda yerçekimi için basınç kavramı biraz farklı işliyor.
Evrendeki galaksiler diyelim ki solda toplanırken oradaki kütle yoğunluğu ve yerçekimi artıyor. Sağdaki yerçekimi de azalıyor. Bu nedenle sağda geri kalan galaksiler de Laniakea galaksilerinin yerçekimine kapılıp sola doğru akıyor. Bu da negatif basınca yol açıyor. Karanlık sıvı teorisindeki negatif kütleli parçacıklar da bu tür bir negatif basınç ve görünüşte anti yerçekimi yaratıyor.
Daha basit örnek tabii ki var
Yüksek basınçlı bir dalış tüpü düşünün. Havayı tüpün içine pozitif basınçla doldurursunuz. Havayı kompresörle sıkıştırarak tüpe doldurursunuz. Öte yandan tüpteki hava da genleşerek dışarıya kaçmak ister. Nitekim havanın sıkışmaya gösterdiği direnci negatif basınç olarak da düşünebilirsiniz. Karanlık sıvıyı oluşturan negatif kütleli parçacıklar işte böyle davranıyor.
İlgili yazı: Yapay Zeka Nedir ve Nasıl Çalışır?
Kütle ve enerji birleşir mi?
Şimdi diyeceksiniz ki hocam madde ve enerji aynı şey mi? Karanlık enerji ve karanlık madde nasıl olur da karanlık sıvı altında birleşir?
Kütle Nedir ve Enerjiye Dönüşür mü? yazısında belirttiğim gibi madde ile enerji aslında aynı şekilde yazılır: enerji ile. Daha doğrusu madde enerjinin belirli şartlarda ortaya çıkan bir türedi özelliğidir. Nitekim E=mc2 denklemini m=E/c2 olarak yazarak bunu gösterebiliriz (E, enerji ve c de ışık hızı).
Bu durum ikisinin aynı şey olduğunu göstermiyor ama teorik olarak bunun önünde bir engel yok. Sadece Farnes’ın dediğinin tersine, gözlemler karanlık madde ile karanlık enerjinin iki farklı şey olduğunu gösteriyor.
İlgili yazı: Atomları dünya gözüyle görmek
Evrenin genişlemesi
Şimdi negatif kütleyi anlatmak da oldukça kolay olacak: Diyelim ki evrende iki proton var. İkisi de kütleli parçacıklar. Hatta yerçekimine yol açtıkları için pozitif kütleli parçacıklar. Peki bu iki parçacığın potansiyel enerjisi ne zaman sıfıra eşit olur? Ancak birbirlerinden sonsuz uzaklıkta oldukları zaman…
Şimdi iki protonu birbirine yaklaştıralım (kapalı bir termodinamik sistem olarak evrendeki toplam enerjinin değişmediğine de dikkat edelim).
Peki iki proton birbirine yaklaşırken ne yapacak? Bir iş yapacak. Üç kuruşa beş köfte olmadığına göre bu enerji nereden gelecek? Uzayı saran enerji alanından, yani yerçekimi alanından: İki proton birbirine yaklaşırken pozitif iş yaptığına göre, içinde hareket ettikleri yerçekimi alanı da negatif değer taşımalı ki bu işi yapabilsinler; yerçekimiyle birbirlerini çekebilsinler.
Gelelim negatif kütleye
Protonların negatif kütlesi olsaydı, aynı mantıkla yerçekimi alanı da pozitif olmalıydı. Bu durumda negatif kütleli protonlar birbirini itmeliydi. Nitekim evren bu tür bir görünmez karanlık sıvı ile doluysa bu sıvı yeritimine (anti yerçekimi) ve dolayısıyla sıcak gazın genleşmesine benzer şekilde negatif basınca yol açacaktır! İşte Farnes’ın klasik kozmolojiden aldığı ilk fikir budur.
İlgili yazı: Evren Bir Simülasyon mu?
Boşluktan madde oluşumu
Einstein 1915’te genel görelilik teorisini geliştirdiği zaman evrenin denkleminin sabit olamayacağını buldu. Evren ya sonsuza dek genişleyecek ya da bir süre sonra kendi üzerine çökerek kara delik oluşturacaktı. Değişken evren fikri Einstein’ın hoşuna gitmedi ve evreni statik yapmak için kozmolojik sabit fikrini ortaya attı. Bunu da lambda sembolüyle formülüne ekledi.
Einstein daha sonra buna hayatımın en büyük hatası dedi ve kozmolojik sabiti denklemden çıkardı. Gerçi bu sabit biz kapıdan kovunca karanlık enerji adıyla bacadan girdi ama olsun… Biz burada fizikçi Fred Hoyle’dan söz edeceğiz ki değerli bir hocam, bana Hoyle’un statik evren teorisini kendi ağzından anlattığı popüler bilim kitabını üniversitede okurken hediye etmişti (1951 baskısı sanırım).
Boşluktan madde oluşumu
Fred Hoyle, Einstein’ın statik evren fikrini sevdi ama kozmolojik sabitini sevmedi. Bu yüzden evrenin boşluktan sürekli kütleli madde doğurduğu kendi statik evren teorisini geliştirdi. İşte Oxford’dan fizikçi James Farnes fizikten ikinci olarak da bu fikri devraldı ve diyor ki negatif kütleli karanlık sıvı parçacıkları boşlukta kendi başına oluşmaktadır. Tıpkı sanal parçacıklar gibi.
İlgili yazı: 14 Yaşında Kendini Donduran Kız
Peki bu teori tutarlı mı?
Karanlık sıvı teorisinin en büyük sorunu, fizikteki farklı teorilerden işine gelen yanları alması ve bunları tek varsayım altında birleştirmesi. Ancak, elimizde ortaya tam karışık salata gibi çıkan bu teori silsilesini birleştiren tutarlı bir denklem zinciri yok. Matematiksel konjonktür yok. Hani formüller?
Bu nedenle Farnes’ın fikirleri bir kozmoloji felsefesinden ibaret kalıyor. Ancak başka sorunlar da var: En büyük sorun da pozitif kütle ve negatif kütle sorunu: Elektromanyetik kuvvette eş yükler birbirini iter ve zıt yükler birbirini çeker.
Yerçekimini üreten kütleçekim kuvvetinde ise durum tam tersidir: Eş yükler birbirini çeker, zıt yükler birbirini iter. Oysa karanlık sıvı parçacıklarında pozitif kütleli parçacıklar birbirini çekiyor, pozitif ve negatif kütleli parçacıklar da birbirini çekiyor. Sadece negatif kütleli parçacıklar birbirini itiyor.
Neden öyle? Farnes bütün evreni açıklayan genel görelikle çelişen bu varsayımı herhangi bir denklemle açıklamıyor. Diğer bir sorun da karanlık enerjinin aslında negatif kütle olduğu iddiası:
İlgili yazı: Karanlık Madde Nedir ve Nerede Gizleniyor?
Karanlık enerji nedir?
Fizikçiler karanlık enerjinin ne olduğunu bilmiyor; ama ne olmadığından gayet eminler. Karanlık enerji negatif kütle olamaz; çünkü karanlık enerjinin yoğunluğu evrenin her yerinde aynı. Evrenin sabit oranda hızlanarak genişlemesi bunu gösteriyor.
Oysa karanlık enerji negatif kütle olsaydı karanlık sıvı evrene yayılıp seyreldikçe karanlık enerji yoğunluğu da azalırdı. Farnes işte bu yüzden karanlık sıvı parçacıklarının boşluktan kendi başına oluştuğunu söylüyor; ama bunu gösteren bir matematik denklemi, daha da önemlisi kanıt yok.
Üstelik boşluktan kendi başına pozitif kütle oluşumu bilimsel gözlemlerle uyuşmuyor. Nitekim Fred Hoyle’un sonlu büyüklükte, ama ezelden beri var olan evren teorisi biraz da bu yüzden çöktü (boşlukta normal madde oluşsa evreni ölümcül radyasyon kaplardı). Tabii evrenin genişlediği ve genişlemenin hızlandığını gösteren gözlemler de teoriyi tümüyle yanlışladı.
James Farnes işte bu yüzden boşluktan sadece negatif kütleli parçacıklar oluşur diyor; ama neden pozitif kütleli parçacıkların oluşmayacağını da göstermiyor. Sadece gelecekte evrendeki galaksilerin daha detaylı bir haritasını çıkarıp galaksi dağılımına bakarak bunu gösterebiliriz diyor (negatif kütle negatif basınca yol açar. Bu da galaksilerin dağılımını etkiler).
Karanlık sıvı gerekli mi?
Farnes’ın teorisi için satış konuşması şu şekilde: Karanlık sıvı teorisi karanlık enerji ile karanlık maddeyi tek teoride birleştiriyor. Ayrıca evrendeki enerji dağılımını daha simetrik hale getiriyor ki bu da fizik yasalarının neden evrenin her yerinde aynen geçerli olduğunu göstermeyi kolaylaştırıyor (Bkz. Zaman kristalleri).
İlgili yazı: İlk Temas >> Uzaylılar merhaba derse nasıl anlaşacaksınız?
Acaba öyle mi?
Öte yandan bilimsel okuryazarlık yazımda anlattığım gibi, ortada bilmediğimiz bir olay varsa en basit açıklama genellikle en doğru açıklamadır. Bu bağlamda karanlık enerji ve karanlık maddeyi karanlık sıvı teorisi altında birleştirmek, deminden beri anlattığımız o kadar çok soruna yol açıyor ki buna değmez gibi görünüyor.
Üstelik fizikte kafadan atar gibi varsayımlarda bulunamayız. Bize teoriye ait tutarlı matematik denklemleri ve kanıtın nerede sorusuna cevaben kesin gözlem kanıtları lazım.
İlgili yazı: Herkes Nerede? Uzaylılar ve Fermi Paradoksu
Neden anlattınız?
Anlattım; çünkü 1) Bu tür havalı teorilerin hatalarını göstermek fiziği anlamamızı kolaylaştırıyor. Siz de negatif kütle, negatif basınç ve anti yerçekimi hakkında şimdi daha iyi bir fikir sahibi oldunuz. Bunun antimaddeyle ilgisi olmadığını da gördünüz.
2) Havalı teoriler bize alçakgönüllü olmayı da öğretiyor: Evreni tek bir teoriyle açıklamanın ne kadar zor olduğunu görüyoruz: Örneğin, Einstein’ın genel göreliliği açıklayan E=mc2 teorisi kuantum dünyasında geçerli değil. Einstein bile denklemini Newton, Maxwell ve Coulomb gibi fizik devlerinin teorilerinden türetti.
3) Yine de Farnes’ın sıra dışı negatif kütleli karanlık sıvı teorisi, fizikçilerin evrene başka açıdan bakarak gerçeğin peşinde farklı olasılıkları değerlendirmesi için bir esin kaynağı olabilir.
Peki evrendeki karanlık maddeyi negatif kütleye başvurmadan, sadece süper sıvı karanlık madde teorisiyle açıklayabileceğimizi biliyor musunuz? Öyleyse iki sorumuz var: Samanyolu saniyede 630 km hızla evrende nereye gidiyor ve karanlık madde süper sıvı mı? Güzel dinceler, keyifli okumalar.
Hocam konudan bagimsiz olacak ama yokluk hakkinda kisisel ve felsefi goruslerinizi merak ediyorum. Yokluk diye bir sey var mi. Ayrica sizce dusunce olarak en cok hangi kavrama hayranlik duyulmalidir? Zaman ne kadar gecerse gecsin cekiciligini ve gizemini kaybetmeyecek konu sizce nedir? Yokluk mudur icinden cikamayacagimiz dusunce?
Mutlak hiçlik anlamında yokluk bilimsel olarak yoktur.
Hocam yokluk kavrami fizikte ve felsedede ayrilmaz. Olmayan seye yokluk denir eger birsey varsa ona ne fizikte ne de felsefede yokluk diye tanimlayamayiz. Cunku bu var olana “yok” demek seklindeki yanlis bir terimlestirmeden baska birsey degildir. Bu anlamda hiclik veya yokluk fizikte yanlis kullaniliyor. Bu terminoloji hatasi. “Yok” kavrami felsefi bir kavram degildir. Mesela masada bir bardak varken buna yok diyebilirmiyiz. Ayrica masada bir bardak yok ise orada bir bardak olmadigini soylemek felsefi bir cumle mi olur. Elbette hayir. Bu Gercekligin dogrudan tanimlanmasidir. Bu felsefi bir degerlendirme olmaz. Bu nedenle fizikte diyelim ki uzay enerjilerle dolu iken buna “yokluk” demek masanin uzerinde “birsey” varken ona “yok” demekle ayni hatadir. Bu nedenle fizikteki yokluk kavramindaki hatali terminolijiden yola cikilarak fizikteki hiclik veya yokluk felseden farklidir demek de tamamen esasen hatali bir degerlendirmedir ve yanilgidir.
Madde ve enerji birbirine donusebilen seyler ise ki oyle oldugunu bize evren anlatiyor su halde hocam algisal bir tanimla madde ve enerjiyi bizim gorece ayirt ettigimizi bilmemiz gerekir. Yani iki maddenin etkilesimi esasen madde algimizi ve tanimimizi yaratıyor ozunde evrenin gercekligi bakimindan ikisinin hic bir farki yoktur. Maddenin tanimi sudur madde baska bir maddeye karsi yalitilmis bir enerjidir. Yani iki yalitilimis enerji birbiri ile itme etkilesimine girince madde algisi olusuyor. Elimizdeki atomlarin çevresindeki enerji alani dokundugumuz maddenin atomlarindaki enerji alani tarafindan itilince madde algisi olusuyor. Ozunde maddeye gercekten bir temas bile yok. Gercek bir temas radrasyon tepkimesine neden olurdu. Dolayisiyla madde enerjiye donusur demek bile algisal bir taninlama bizim icin cunku madde zaten ozunde enerji. Madde kavrami tamamen gorece algisal bir kavramlastirma. Evrenin gercekliginde bu kavramların onemi yok.
Negatif basinc disa dogru itmeyi tanimliyorsa karanlık enerjiyi bu şekilde tanimlayabilir miyiz. Cunku Karanlık enerji evreni genisleterek surekli artıyorsa bunu ne şekilde negatif basinc olarak tanimlayabiliriz ki. Em bastan belirli bir enerji miktari yoksa ve surekli bu enerji artiyorsa burada negatif basinc benzeri bir genislemeden soz edemeyiz gibi geliyor hocam. Boyle bir benzetme vya tanimlama dogru degil saniyorum.