Kozmik Enflasyonda Evrenimizin Kopyaları var mı?

Kozmik enflasyon teorisi evrenin büyük patlamayla nasıl oluştuğunu açıklamak için geliştirildi. Planck uzay teleskopunun 2013’te kozmik mikrodalga arka plan ışımasının (CMB) görüntüsünü almasıyla genel olarak kanıtlandı. CMB büyük patlamadan kalan ışık olup evrenin oluşumunu gösteren bir teoriyi test etmenin en iyi yollarından biridir. Kozmik enflasyon ise uzayın, evreni oluşturan sıcak büyük patlamadan önce kısa süre için ışıktan hızlı şiştiğini söyler. Blogda daha önce yazdığım için ayrıntıya girmeyeceğim. Bu kez şunu soracağız: Kozmik enflasyon teorisi sonsuz sayıda evren doğurur mu? Dahası yaşadığımız evren sonsuz büyüklükteyse veya sonsuza dek genişleyecekse evrenin kainatta aynen tekrarlanan kozmik kopyaları var mı? Daha meraklı olanlar için şunu da soralım: Kozmik enflasyonda oluşan çoklu evrenle paralel evrenler aynı şey midir? Hazırsanız başlıyoruz.

Kozmik enflasyonda genişleme sorunu

Evren 13,77 milyar yaşında. Gözlemlenebilir evrenin yarı çapı ise yaklaşık 46,1 milyar ışık yılı. Bunun ne anlama geldiğini görmek için evrenin kenarı nerede ve nasıl gideriz yazısını okuyabilirsiniz. Özetle evren sezgilerimizle kavrayamayacağımız kadar büyüktür. Şimdi: 1) Gözlemlenebilir evrende uzayın düz olduğunu görüyoruz. Paralel ışık ışınları evrenin kenarına yaklaşırken kesişmiyor veya birbirinden uzaklaşmıyor. 2) Madde evrene küçük ölçeklerde dağınık dağılmış. Nitekim galaksiler, yıldızlar ve gezegenler bu sayede var. Maddenin arasında büyük bir uzay boşluğu var. 3) Büyük ölçeklerde ise madde ve enerji uzaya eşit dağılmış.

Bu üç şartı büyük patlama tek başına açıklayamaz. Büyük patlama anında ister tekillik olduğunu kabul edin (problemlidir) ister etmeyin, büyük patlamadaki rastgele kuantum salınımlarının evreni darmadağın etmesi gerekirdi. Oysa her yönde ortalama galaksi sayısı aynı. Bu nasıl oluyor? Uzay büyük patlamadan önce çok kısa bir süre için ışıktan hızlı veya sonsuz hızda şiştiyse saydığım 3 maddeyi de açıklarsınız. Kozmik enflasyon teorisi özetle budur. Peki o zaman nasıl bir evren olur? Bunun için CMB’ye bakalım. CMB aslında evrenin ısı haritasıdır. Oradaki benekler büyük patlama anında uzaydaki ısı farklarını gösterir. Isı farkları da madde yoğunluğundaki farklardan kaynaklanır.

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Kozmik enflasyonda evrenin boyu

CMB üzerinde maddenin yoğun olduğu bölgeler sıcak ve parlaktır (kırmızı, sarı lekeler vb.). Yoğunluğun düşük olduğu bölgeler ise soğuk ve soluktur (yeşil ve mavi lekeler). Buna ek olarak büyük patlama anında uzay, kabul ettiğiniz kozmik enflasyon modeline göre bir bezelye tanesi, greyfurt veya Amerikan futbol topu büyüklüğündeydi. Dolayısıyla evren çok küçük ve sıcaktı. Öyle ki CMB’deki beneklerin sıcaklık farkı sadece yüzde 0,0003’tü.Yine de o küçük farklar madde ve enerji yoğunluğunu etkiledi.

Evren o küçük boydan bugün 92 milyar ışık yılından geniş bir hacme genişledi. Sonuçta evren büyük patlamadan beri sürekli genişliyor. Büyük patlamada yalnızca lokal genişleme hızı ışık hızının altına düştü. Hatta şimdi çok altına düştü ama evren her yönde genişlemeyi sürdürüyor. Yine de karanlık enerji nedeniyle sonsuza dek genişleyecek. Öyle ki CMB’deki küçük benekler de bugünün on binlerce, yüz binlerce galaksi içeren süper galaksi kümelerine dönüşmüştür. Peki bu kozmik enflasyon ve karanlık enerji tablosu evrenin sonsuzluğu açısından nasıl sonuçlar doğurur:

Evrenin ötesinde ne var?

Öncelikle komşu galaksileri ve ait olduğumuz Virgo galaksi kümesini saymazsak galaksiler her yönde bizden ne kadar uzaksa o kadar hızlı uzaklaşıyor. Nitekim evrenin kenarındaki galaksilerin bizden uzaklaşma hızı ışık hızına ulaşıyor. Hiçbir şey ışıktan hızlı gidemez ama uzayın ışıktan hızlı şişmesine engel yoktur. Işıktan hızlı iletişim ve etkileşim de mümkün olmadığına göre, evrenin kenarının dışındaki galaksilerin artık başka bir evrene ait olduğunu söyleyebiliriz. Evren ezelden beri genişlemiyor olsa bile ki olabilir ve bunu birazdan göreceğiz, sonsuza dek genişleyecektir. Bu da ileriye dönük olarak sonsuz sayıda gözlemlenebilir evren yaratacaktır. Buna kozmik enflasyondan türeyen çoklu evren deriz:

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Kozmik enflasyonda evrenin merkezi

Dünya gözlemlenebilir evrenin her zaman tam ortasındadır; çünkü evrenin sınırını galaksilerin bizden uzaklaşma hızının ışık hızına ulaşmasıyla belirleriz. Galaksilerin uzaklaşma hızı da bize göre olduğuna göre, Dünya her zaman görebileceğimiz evrenin merkezindedir. Elbette Mars’a giderseniz biraz uzağı görürsünüz. Oysa Dünya’da kalırsanız bu kez de arkaya bakınca Mars’tan berisini görürsünüz. Mademki evrenin gelecekte sonsuza dek genişleyeceğini gördük şimdi de ezeli olup olmadığına bakalım. Evren ezelden beri var mı? Kozmik enflasyon teorisine evet ama sadece bir anlamda.

Bunun ayrıntılarını da Büyük Patlama Nerede Gerçekleşti? ve Evren Nasıl Genişliyor? yazılarında anlattım. Bu yazı açısından, kozmik enflasyonun skaler kuantum alanı olduğunu bilmemiz yeterli… Kısacası uzay yaşadığımız evrenin sınırları ötesinde ışıktan hızlı şişmeye devam ediyorsa, evreni oluşturan büyük patlamayı tetikleyen kozmik enflasyondan da ezelden beri sürüyor demektir. Evrenimizin içinde yer aldığı ışıktan hızlı şişen uzay parçası ezelden beri şişiyor demektir. Bu durumda yaşadığımız evrenin değil ama onu oluşturan kainatın ezeli ve ebedi olduğunu söyleyebiliriz.

Şimdi kozmik enflasyonun kainattaki evren sayısını nasıl belirlediğine bakalım. En basit ifadesiyle kuantum alanlarının minimum enerji değerleri, yani taban değerleri Heisenberg’in belirsizlik ilkesi nedeniyle rastgele değişir. Bu ne demek derseniz: Uzay ışıktan hızlı şişiyor ama bunun için enerji kullanıyor. Oysa belirsizlik ilkesi gereği; uzayı ışıktan hızlı şişiren “inflaton” alanı bazı noktalarda, tıpkı uranyumun radyoaktif olarak bozunup sonunda kurşuna dönüşmesi gibi rastgele çökebilir. İşte o bölgelerde uzay aniden ışıktan yavaş genişlemeye başlar.

Uzayın ışıktan hızlı şişmesi

Enerjiyi yok edemeyeceğinizden onu foton gibi yeni temel parçacıklar yaratmak ve atom çekirdekleri sentezlemek gibi işlerde kullanırsınız. Bum! Alın size yaşadığınız evrenin büyük patlamayla oluşması. Dahası bildiğimiz anlamda fizik yasaları sadece ışıktan yavaş genişleyen evrenlerde geçerlidir. Sonuçta ışıktan hızlı şişen uzayda parçacıklar yoktur, olsa da kütlesi yoktur. O zaman madde, atom, molekül yoktur. Siz de olamazsınız. İnflaton uzayı pek monoton ve sıkıcı bir yerdir. O yüzden evrenin dışında ne olduğunu sormak anlamsızdır. Sadece ışıktan hızlı şişen bir tür sanal uzay vardır. Sanaldır; çünkü bu uzayda ölçüm yapamazsınız. Uzayın hiçbir noktası birbirine nedensel olarak bağlı değildir. Hiçbir şey ışıktan hızlı etkileşim kuramayacağından bu uzaydaki noktaların birbirini etkilemesi imkansızdır. Öte yandan kozmik enflasyona yol açan kuantum alanına inflaton alanı deriz. Bu evrenleri nasıl oluşturur?

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

 

Kozmik enflasyonda inflaton alanı

İnflaton alanı evrenimizi nasıl oluşturdu? Uzay bize göre 13,77 milyar yıl önce aniden ve bizim evrenimize karşılık gelen yerde ışıktan yavaş genişlemeye başladı; çünkü inflaton alanı çöktü. Bunun sebebi inflaton alanının bir kuantum alanı olarak Heisenberg’in belirsizlik ilkesine tabi olmasıdır. Tıpkı uranyumun öngörülemez ve rastgele şekilde radyoaktif olarak bozunarak sonunda kurşuna dönüşmesi gibi, inflaton alanı da bazı yerlerde kuantum tünelleme yoluyla aniden çöker. İşte o bölgelerde uzay ışıktan yavaş genişlemeye başlar. Öte yandan kozmik enflasyon evrenimizin dışında sürer.

Uzayın bizimki gibi evrenler oluşturan kısmı ışıktan yavaş genişler fakat kainat ışıktan hızlı şişmeye devam eder. Tabii inflaton alanı sonsuz ve ezeli uzayda sonsuz sayıdaki bölgede de çöker. Böylece kozmik enflasyonunun içinde sonsuz sayıda köpük evren oluşur. Peki kainatın tamamı bu yüzden ışıktan hızlı şişmeyi durdurur mu? Hayır! Sonuçta ışıktan hızlı şişen bir şey, evrenlerin oluşum hızından daha hızlı genişler. Uzayda sonsuz sayıda evren oluşsa bile ki oluşur, kozmik enflasyon uzayı daha büyük bir sonsuzluk olarak genişler.

Peki bu ne anlama gelir?

Bu elinizde sonsuz sayıda evrenden oluşan bir çoklu evren olacağı anlamına gelir. Evrenlerin arasındaki uzay ise ışıktan hızlı şiştiğinden tek biçimli ve tanımsızdır. Zaten bu yüzden inflatona skaler kuantum alanı diyoruz. İşte kozmik enflasyon teorileri grubundan türeyen çoklu evren budur. Gerçi evrenleri şişirip büyüteceğiz diye çok koşturduk. Biraz soluklanalım: Bazı belgesel ve videolarda görürsünüz. Çoklu evrende sonsuz sayıda evren varsa her birinin fizik yasalarının farklı olduğunu söylerler… En azından kozmik enflasyon teorilerine göre bu tam olarak doğru değildir:

İlgili yazı: Yaşama Uygun Öte Gezegenler Nasıl Aranır?

 

Kozmik enflasyonda sonsuz evren:

Evet, sicim teorilerine göre kainatta fizik yasaları farklı sonsuz sayıda evren olabilir. Oysa Alan Guth’un 79’da ilk modelini geliştirdiği ve 2013’te genel olarak kabul edilen kozmik enflasyon teorisinde, fizik yasaları tümüyle farklı evren yoktur. Size bunun sebebini söyleyeceğim.. 1) Fiziğin temeli olan enerjinin korunumu yasası uyarınca enerjiyi yok edemezsiniz. 2) Yaşadığımız evreni kozmik enflasyon enerjisi oluşturmuştur. 3) O zaman bu evrenin fizik yasalarının kökeni kozmik enflasyon olmaz mı? Evet, öyledir. Yine de dikkat edelim: Her evren eşittir demiyorum. Arada ciddi farklar olacaktır ve bunları iki grupta toplayabiliriz…

1) Yaşadığımız evren kozmik enflasyondan türeyen megaevrenin bir parçasıdır. Ezelden beri ışıktan hızlı şişen sanal uzayda sonsuz sayıda köpük evren oluşur derken kastettiğim şey işte bu mega evrenlerdir. Diğer yandan bu evrenler de sonsuz büyüklükte veya çok büyüktür. Örneğin bizim megaevrenimiz gözlemlenebilir evrende uzayın düz olması için yaşadığımız evrenden yüzlerce kat büyük olmalıdır. Öyle ki eskiden Dünyamıza ışığı ulaşacak olan galaksiler vardı. Oysa bugün bunların yüzde 99’u görebildiğimiz evrenin dışına çıktı. Peki çıktı diye o galaksilerin fizik yasaları değişti mi?

Hayır. Demek ki her evren bir megaevrendir. Bunlar çok büyük veya sonsuz büyüklükte olabilir. Dolayısıyla çok sayıda veya sonsuz sayıda gözlemlenebilir evren içerir ve bu evrenlerin fizik yasaları bizimkiyle aynıdır. Buna karşın bir megavrendeki gözlemlenebilir evrenlerin değil ama tek megaevrenlerin fizik yasaları birbirinden farklı olabilir. Bu senaryoyu da değerlendirelim. 2) Kozmik enflasyona yol açan inflaton alanı belirsizlik ilkesi nedeniyle aniden ve rastgele çöker. Bu durumda ve deyim yerindeyse metafiziği aynı ama fiziği farklı evrenler oluşur.

Bunlar nasıl evrenlerdir?

Öncelikle fizik yasaları az çok benzer ama farklıdır. Örneğin birinde güçlü nükleer kuvvet daha zayıf, diğerinde güçlüdür; ancak hepsinde güçlü nükleer kuvvet vardır. Peki kuantum salınımları neden tümüyle farklı evrenler yaratmaz? Yaşadığımız evrenin fiziksel özellikleri buna izin vermiyor da ondan! Aksi takdirde yaşadığımız evren büyük ölçekte homojen, düz ve eş sıcaklıkta olmazdı. Kozmik enflasyonu sırf bunları açıklamak için geliştirdik. Yoksa tanrı zar attı deyip işin içinden çıkabilirdik. Peki kozmik enflasyonun ortak altyapı olmasına karşın megaevrenler oluşurken gerçekleşecek faz geçişleri, fizik yasaları arasındaki farkı artırabilir mi? Evet ve bunu da yeni karanlık madde yazısında anlattım. Öyleyse buraya dek anlattıklarımızı toparlayalım:

İlgili yazı: Dünyadaki En Ölümcül 5 Toksin Nedir?

 

Kozmik enflasyonda sonsuz kopya

1) Kozmik enflasyon teorisine göre kainatta sonsuz sayıda megaevren vardır. 2) Bunların bazısı veya tamamı sonsuz büyüklüktedir. Dolayısıyla bunlar sonsuz veya çok sayıda gözlemlenebilir evren içerir. 3) Bu durumda hem kainattaki köpük megaevrenler hem de bunların içerdiği gözlemlenebilir evrenler sonsuzdur. 4) Bunlar kozmik enflasyonu tetikleyen temel fizik yasalarının çeşitlemeleridir. O zaman son soruya geldik. Sonsuz sayıda evren varsa bizim evrenimizin de sonsuz sayıda kopyası var mı?

Evet olabilir! Oysa nasıl ki bu evrende kanatlı atlar doğal olarak ortaya çıkmıyor, onlarda da ortaya çıkmayacaktır. Kozmik enflasyon teorisinde sonsuz sayıda evren olması bu evrende imkansız şeylerin diğer evrenlerde gerçek olacağını göstermez. Bununla birlikte evrenimizin sonsuz sayıda kopyasının olması bizim açımızdan mantıksal çelişkiye yol açmaz. Köpük evrenlerin dışındaki uzay ışıktan hızlı şiştiğinden megaevrenler asla birbirine dokunamaz. Öyle ki bizim evrenimizin koptuğu veya çarpıştığı bir evren olmadığını biliyoruz. CMB haritasında izi görülmüyor.

Ayrıca kopya evrenlerimizle aramızdaki uzaklık da çok büyük veya sonsuzdur. Bunun sebebi megaevrenimizin dışında uzayın ışıktan hızlı şişiyor olmasıdır. Peki bu kopyalar paralel evrenler midir? Hayır! Paralel evrenler kuantum çoklu dünyalar yorumundan türer. Buna göre bu evrendeki seçimlerimizi içeren olasılık dalga fonksiyonunda gerçekleşmeyen olasılıklar başka evrenlerde gerçekleşir. Oysa bu evrenler bizden uzayzamanda değil, Schrödinger dalga fonksiyonunun kuantum olasılıklar evreninde ayrıdır. Kozmik enflasyondaki evrenler uzayzamanda kopuktur, olasılıklarda değil:

İlgili yazı: Evrenin En Büyük Yıldızı UY Scuti mi?

 

Kozmik enflasyonda paralel evrenler

Öyleyse iki tür sonsuzluk mevcut. Kozmik enflasyonda sonsuz sayıda evren ve gözlemlenebilir evren var. Kuantum çoklu dünyalar yorumu doğruysa ayrıca bunların alternatif yaşamlarının olduğu sonsuz sayıda paralel evren de var. Oysa kozmik enflasyonda evrenimizin de sonsuz sayıda kopyası var ki o zaman sonsuz kopyada aynen tekrarlanan sonsuz paralel evren olması gerekir. Uzayzamanda sonsuz sayıda evren sorun değildir ama çoklu dünyalar yorumunda sonsuz sayıda evren klonu olamaz. Bunun nedeni dalga fonksiyonunda olasılıkların toplamının 1’e eşit olmasıdır. Bu sebeple sonsuz sayıda evren içeren kozmik enflasyon modellerini çoklu dünyalarla bağdaştıramazsınız. Biri yanlış olmak zorundadır.

Şimdi diyeceksiniz ki “ama hocam, o zaman çoklu evren ve paralel evrenler Ockham’ın usturasına aykırı değil mi? Bu da kozmik enflasyon teorisinin görünüşte kanıtlandığı halde eksik veya hatalı olduğunu göstermez mi?” Bilimsel olarak bir şeyler eksik arkadaşlar. Örneğin büyük patlamadan kalan ilkin kütleçekim dalgaları sorunu… Ayrıca yaşadığımız sonlu evreninin nasıl oluştuğunu sonsuz karmaşıklıkta bir çoklu evren veya paralel evrenlerle açıklamaya çalışıyorsunuz. Bu felsefede Ockham’ın usturasına aykırı olarak problemli. Fizikte sonsuzlukları gözlemleyemeyecek ve üzerinde deney yapamayacağız için problemli. Özellikle de bizi gereksiz antropik ilkeyle uğraştırdığı için sorunlu.

Kozmik enflasyonda sonsöz

Bütün bunları araştırmak için siz de Antropik İlke: Evren İnsanlar İçin mi Yaratıldı ve kainatta birden fazla evren var mı diye sorabilirsiniz. İnce ayar argümanı ve evren bir simülasyon mu argümanları bağlamında fizikte tanrının olup olmadığını merak edebilirsiniz. Kuantum Çoklu Dünyalardaki Paralel Evrenler Nerede ve çoklu evren Oluşturan Enerji Nereden Geliyor başlıklarını inceleyebilirsiniz. Vakum köpükleri evreni nasıl yok eder ve paralel evrenlerle iletişim kurmak mümkün mü konularına da göz atabilirsiniz. Bilimle ve sağlıcakla kalın. 😊

Bilim insanları üç yıldızın birden çevresinde dönen gezegen buldu

¹Eternal inflation and its implications
²Cosmic Inflation, the Beginning of the Universe, and the Origin of the Various Elements
³A brief history of the multiverse
⁴Conditions for (No) Eternal Inflation