Stephen Hawking Evren Sonsuz Değil Dedi

Stephen Hawking’in ölmeden önce geliştirdiği son teori yayınlandı. Hawking ve Thomas Hertog tarafından tasarlanan yeni teoriye göre evren sonsuz değil. Oysa fizikçi Alan Guth, evrenin nasıl oluştuğunu açıklamak için enflasyon teorisini geliştirerek evrenin sonsuz olduğunu öne sürmüştü. Öyleyse evren sonlu mu, sonsuz mu? Kimin haklı olduğunu birlikte görelim.

Çoklu evren ve paralel evrenler

Stephen Hawking neden evrenin sonsuz olma ihtimalini sevmiyor? Önce bunu görelim. Ardından evrenin sonsuz olduğu fikrinin modern kozmolojide nereden çıktığına bakalım. Son olarak da evrenin sonsuz olup olmadığına bakalım. Konuya böyle sırayla yaklaşırsak bu güzel fizik kuramını kafamız karışmadan analiz edebiliriz.

Geçenlerde kaybettiğimiz Hawking evrenin sonsuz olmasından hoşlanmıyordu; çünkü sonsuz bir evren, kainatın nasıl oluştuğu hakkında bilimsel olarak test edilebilir öngörülerde bulunmamızı, yani konuya bilimsel olarak yaklaşmamızı engelliyor.

Kısacası sonsuz evren kavramı test edilebilen değerler içermediği sürece bilimsel bir fikir olarak kabul edilemez. Felsefe, metafizik ve dinsel inançların konusu olabilir; ama bilimin konusu olamaz.

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Neden derseniz

Patlıcan patlıcandır sözü size ne ifade ediyor? Bu söz size patlıcanın ne olduğunu söylüyor mu? Felsefede dediğimiz gibi, en genel kavramlar, içine her şeyi alan kavramlar aslında en belirsiz kavramlardır. Gerçekte hiçbir şey ifade etmezler.

Fizik için de aynı şey geçerli: Eğer elinizde sonsuz sayıda ve akla hayale gelebilecek her türlü evreni türetebilen bir kozmoloji teorisi varsa bu teori, bilimsel olarak test edilebilir öngörülerde bulunmuyor demektir.

Bu kadar genel bir teori bizim evrenimizin nasıl oluştuğunu açıklayamaz. Özellikle de neden evrendeki fizik yasalarının bu şekilde olduğu ve başka şekilde olmadığını açıklayamaz.

Özetle kainatta birbirinin aynısı olan sonsuz evren varsa (bir evren sonsuz zamanda sonsuz kez tekrarlanabiliyorsa) yaşadığımız evrenin diğer evrenlerden neden farklı olduğu sorusunu yanıtlayamaz. Evrendeki fizik yasalarının neden Dünya’da hayatın gelişmesine izin verdiğini izah edemez.

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Rastlantı eseri

Bazı fizikçiler sonsuz sayıda evrenin bu evrendeki Dünya gezegeninde hayatın ortaya çıkmasını açıkladığını savunuyorlar. Diyorlar ki sonsuz sayıda evrenden birinde rastlantı eseri hayat ortaya çıkmıştır. Bunda garip bir şey yok.

Peki neden kainatta sonsuz sayıda evren olsun? Bunun bilimsel kanıtı var mı? Şu anda yok (buna geri geleceğim). Ayrıca sonsuz sayıda evren yaşadığımız evrenin de sonsuz kopyasının olduğu anlamına geliyor. Buna göre, şu anda her ne yapıyorsanız (yürümek, su içmek) bunu sonsuz sayıda evrendeki sonsuz sayıda kopyanız da aynen yapıyor ve sonsuza kadar yapmaya devam edecek.

Bu da hem içinde bulunduğumuz evrenin nasıl oluştuğunu açıklamaya çalışan kuantum alan kuramı açısından hem de ahlak felsefesi açısından büyük sorun oluşturuyor.

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Nedir bu sorunlar?

Ahlak felsefesindeki sorunu açıklamak en kolayı: Neden bu evrende dürüst bir insan olayım? Nasıl olsa paralel evrenlerde sonsuz sayıda kopyam var ve bir kısmı yolsuzluk yaparak malı götürüyor.

Öyleyse benim bu evrende ahlaklı olmamın bir anlamı var mı; yani kendi vicdanımın sesini dinlemekten başka? (Demek ki sonsuz sayıda evrenin olması, felsefede nihilizm –yokçuluk– gibi akımları destekliyor.)

Kuantum alan kuramına gelince: Elimizdeki son ipuçları evrenimizi oluşturan büyük patlamanın, evrenden önce var olan bir enerji alanında gerçekleştiğini gösteriyor (üstelik hem ezeli hem de ebedi olan bir enerji alanı). Bu da uzayda sadece uzayda değil, zamanda sonsuzluk açısından (ezeli olma) sorunlar doğuruyor.

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

 

Bunlara da kısaca bakalım

1) Evreni doğuran kuantum enerji alanı (sanal parçacık uzayı) sonsuz ise evrenimizin sadece şu anda mevcut olan sonsuz sayıda kopyası yok. Aynı zamanda sonsuz geçmişte sonsuz kopyası vardı (bunlar yok oldu; çünkü evrenimizin ömrü sınırlı ve bunu evrenin geleceği yazısında anlatacağım) ve gelecekte de sonsuz sayıda kopyası olacak. Şuna bakar mısınız? Sonsuz evrenlerin sayısı daha da arttı!

2) Evrenimiz, Alan Guth’un ezeli enflasyon teorisinin işaret ettiği sonsuz kainatın küçücük bir parçası ise biz Guth’un kozmoloji teorisini asla test edemeyiz (ki şu anda gözlemlenebilir evren kainata göre küçücük bir nokta olsa da aslında 90 milyar ışık yılı çapında bir küredir).

Sahi nasıl test edeceğiz? A) Fizik denklemleri 1’i 0’a bölmek gibi sonsuzluklar veriyorsa denklemlerimiz yanlış demektir (Bu durumda sonsuz evreni gösteren denklemlerin yanlış olma olasılığı da artar). B) Kainat sonsuz sayıda evrenden oluşuyorsa bu kainatı tanımlayan denklemlerin çözümleri de sonsuz bir sayılar kümesi oluşturuyor tebektir.

İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi

 

Özetle başımız dertte

Evren sonsuz ise hem denklemlerimiz hata verdiği için hem de sonsuz sayıda evrene gidip deney yapamayacağımız için Alan Guth’un ezeli enflasyon teorisini test edemeyiz.

İşte bu yüzden Stephen Hawking sonsuz evren teorisinin bilimsel olmadığını öne sürüyor ve evrenin sonlu olduğunu göstermek istiyordu. Bu bağlamda sonsuz sayıda evren içeren çoklu evren modellerine karşı olduğu kadar, Sean Carroll gibi kuantum fizikçilerin savunduğu çoklu dünyalar yorumundan kaynaklanan sonsuz sayıda paralel evrenler olduğu teorisine de karşıydı.

İlgili yazı: Mobil İnternette Video İzleme Rehberi

 

İyi de ezeli enflasyon nedir ve nereden çıktı?

Şu anda hayatta olan en büyük kozmologlar ve teorik fizikçiler arasında yer alan Alun Guth gibi saygın bir bilim insanının geliştirdiği ezeli enflasyon teorisini öyle ya da böyle ciddiye almak zorundayız. Ne de olsa Alan Guth bu teori ile evrenin nasıl oluştuğuyla ilgili iki büyük sorunu çözdü.

Bu iki sorun nedir? 1) Bugün evrene baktığımızda madde ve enerjinin evrene eşit ölçekte dağıldığını görüyoruz. Gökyüzüne bakınca her yönde galaksiler olduğunu görüyoruz, üstelik her yönde galaksi sayısı ortalama olarak aynı sayılır.

2) Ayrıca evrenin en azından gözlemlenebilir evrenin sınırları içinde fotokopi kağıdı gibi düz olduğunu görüyoruz. Tabii Paniklemeyin ama evren küçüldü yazısında anlattığım gibi gözlemlenebilir evren Dünya’nın merkezinde yer aldığı bir küredir.

Ancak evrenimiz 3 boyutlu değil, zamanla birlikte 4 boyutlu. Biz de uzay boşluğunun enerjisini ölçtüğümüz zaman, evrenin 5 boyutlu bir uzayda yer alan 4 boyutlu bir fotokopi kağıdı gibi düz olduğunu görüyoruz.

İlgili yazı: 10 Adımda kara deliğe düşen astronota ne olur?

 

Sorun şu

Oysa büyük patlamadan sonra gerçekleşen kuantum salınımları yüzünden madde ve enerjinin uzaya eşit dağılmaması gerekiyordu. Galaksiler gökyüzünde dağınık olmalıydı. Kuzeyde 3 milyar galaksi varsa güneyde 1,5 milyar galaksi olmalıydı. Alan Guth bunun böyle olmadığını biliyordu ve ezeli enflasyon teorisini bunu açıklamak için geliştirdi.

Buna göre evren büyük patlamadan sonra çok kısa bir süre için ışıktan trilyonlarca kat hızlı olarak genişledi (resmen balon gibi şişti ve enflasyon derken bunu kast ediyoruz, doların artmasını değil).

Böylece kuantum salınımları gökyüzünde her yere eşit ölçüde dağıldı (bunu Evren boşluktan nasıl oluştu yazısında anlattım). Kuantum salınımları evrenin doğumundan geçen beri geçen 13,78 milyar yılda galaksilere dönüştü. İşte bu yüzden galaksiler her yöne eşit ölçüde dağılmış bulunuyor.

İlgili yazı: Konutlar İçin Ucuz Güneş Enerjisi Rehberi

 

Peki evren neden düz?

Alan Guth bu sorunu da çözdü: Evren aslında küre şeklindedir. Daha doğrusu, beş boyutlu anti-de Sitter uzayında tanımlanabilecek dört boyutlu bir küredir. Kürenin içi geçmişe, merkezi büyük patlamaya ve yüzeyi de şimdiki zamana karşılık geliyor (evren zamanla birlikte dört boyutlu olduğu için).

Ancak, bu küre o kadar büyük ki yaşadığımız gözlemlenebilir evren kürenin çok küçük bir parçası ve bize 5 boyutlu uzayda 4 boyutlu düz bir kağıt parçası gibi geliyor.

İlgili yazı: Stephen Hawking ve 4 Büyük Başarısı

 

Gözlemlenebilir evren nedir?

Gözlemlenebilir evren Dünya’dan bakınca görebileceğimiz en uzak galaksilerle sınırlıdır. Daha uzağı göremeyiz; çünkü daha uzak galaksiler uzayın genişlemesi sebebiyle bizden ışıktan hızlı uzaklaşıyor. Fizik yasaları bizden farklı en yakın evren nerede yazısında anlattığım gibi, ne bizim ışığımız onlara ulaşabilir ne de onların ışığı bize ulaşabilir.

Alan Guth’un ezeli enflasyon teorisine göre büyük patlama gözlemlenebilir evrenin dışında devam ediyor. Evrene dışarıdan bakabilseydik onu sürekli dışarı doğru patlayan bir ak delik olarak görecektik.

Ancak, gözlemlenebilir evrenin genişleme hızı büyük patlamadan çok kısa süre sonra ışıktan çok yavaş olan makul bir hıza düştü. Bu sebeple büyük patlama gözlemlenebilir evrenin içinde sona erdi.

İlgili yazı: Hiperküp: Evren Neden Üç Boyutlu?

 

Evren bu yüzden sonsuz olabilir

Uzaya baktığımız zaman bizden uzak olan bütün galaksilerin bizden hızla uzaklaştığını görüyoruz (kendileri uzaklaştıkları için değil, uzay balon gibi şiştiği için).

Üstelik galaksiler bizden ne kadar uzaksa o kadar hızlı uzaklaşıyor. Bu da hem evrenin geçmişte büyük patlamayla meydana geldiğini hem de büyük patlamanın gözlemlenebilir evrenin ötesinde devam ettiğini gösteriyor.

Alan Guth’un ezeli enflasyon teorisine göre, evrenin ışıktan hızlı genişlediği şişme evresi (enflasyon) gözlenebilir evrenin dışında aynen devam ediyor. Biz de böylece evrenin sonsuz olduğu fikrinin modern fizikte nereden çıktığını ve Hawking’in bu teoriyi neden sevmediğini göstermiş olduk.

İlgili yazı: Evrende Zamanın Akışı Yavaşlıyor mu?

 

Öte yandan elimizde kanıtlar var

Alan Guth’un teorisi çok ilginç bir kısır döngü yaratıyor: Bir yandan ezeli enflasyonun gerçek olduğuna dair çok güçlü kanıtlar var (bu teori evrenin nasıl oluştuğunu, bugünkü ve geçmişteki halini teleskop gözlemlerine uygun bir şekilde gayet güzel açıklıyor).

Öte yandan; ezeli enflasyon büyük patlamanın ezelden beri devam ettiğini, sonsuz bir kainat yarattığını ve bu kainatın içinde kuantum salınımları yüzünden “daha küçük” büyük patlamalar meydana geldiğini söylüyor. Her büyük patlama sonsuz kainatın içinde kendi küçük sonsuz kainatını oluşturuyor. Bunun içinde de sonsuz süre içinde sonsuz sayıda gözlemlenebilir evren oluşuyor.

Ancak, bizim ezeli enflasyon teorisini diğer evrenleri test ederek ölçmemiz mümkün değil. Her evrenin fizik yasaları farklı olacağı için başka evrenlere gidebilsek bile 1000 evrenlik bir numuneye bakıp diğer bütün evrenler hakkında genel bir sonuca varamayız. Dolayısıyla ezeli enflasyon bu açıdan bilimsel olarak test edilebilir öngörülerde bulunmuyor.

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

 

Elimizde daha iyi bir teori yok

Her şeyden önce kendi evrenimiz dışındaki hiçbir evreni hiçbir teori için test edemeyiz. Açıkçası Alan Guth yanılıyor diyerek kendi evrenimizde daha iyi kanıtlanan alternatif bir teori geliştirsek bile, bu teoriyi başka evrenlerde test edemezdik.

Sözün özü, evrenin nasıl oluştuğunu gösteren ve gözlemlerle uyuşan bütün teorilerimiz, bugüne kadar bize hep sonsuz veya çok sayıda başka evrenin de olması gerektiğini söyledi. Oysa biz bunları sadece kendi evrenimizde test edebiliyoruz.

İlgili yazı: Kara Deliklerin Tersi Ak Delikler ve Sırları

 

Oysa bu yeterli değil

Bir teorinin gerçek olup olmadığını anlamanın tek yolu, o teorinin henüz açıklayamadığımız başka olayları da doğru şekilde açıklayabildiğini göstermektir. Test edilebilir öngörülerde bulunmak derken kast ettiğimiz budur.

Örneğin, Einstein’ın görelilik teorisi Merkür gezegeninin yörüngesi hakkında o yıl test edilemeyen öngörülerde bulundu. Ancak, 4 yıl sonra gerçekleşen güneş tutulmasında (1919) göreliliğin Merkür hakkındaki öngörüsünü test ettik ve teorinin doğru çıktığını gördük.

İlgili yazı: LISA Kütleçekim Dalgalarını Uzayda Arayacak

 

Stephen Hawking’in son teorisi

Aslında basında bu isimle anılsa da Stephen Hawking’in son modeli gerçek bir teori değil. Sadece evrenin nasıl oluştuğu ile bugünkü halini açıklayan ve ezeli enflasyona alternatif bir teori geliştirebilir miyiz sorusunu soran bir konjonktür.

Hawking, Thomas Hertog’la birlikte sicim teorisinde kullanılan bazı denklemleri aldı ve bunlarla evrenimizin sonlu olduğunu göstermeye çalıştı. Buna göre evrenimiz sonlu bir kainatın içindeki çok sayıda evrenden biri olabilir. Ancak, kainat sonludur ve sonlu olduğu için de ileride bu tür bir teoriyi bilimsel olarak test edebiliriz.

İlgili yazı: Evren Bir Simülasyon mu?

 

Nasıl bir model bu?

Açık söylemek gerekirse Alan Guth’un teorisinin doğru olup olmadığını test etmenin bilimsel bir yolu var. Bu yüzden evrenin sonsuz olup olmadığını da bilimsel olarak test edebiliriz: Bu yöntem büyük patlama sırasında patlamanın şiddetiyle dalgalanan uzay-zamanda (evrenin dokusunda) oluşan kütleçekim dalgalarına bakmak.

Bunlara ilkin kütleçekim dalgaları diyoruz. 20 yıl içinde uzaya fırlatacağımız lazer ışınlı gözlem uydularıyla büyük patlamadan kalan kütleçekim dalgalarını görebileceğiz. Alan Guth işte bu sebeple ezeli enflasyon teorisinin test edilebilen, ama henüz kanıtlanmamış olan bir bilimsel teori olduğunu savunuyor.

İlgili yazı: Evren İçi Boş Bir Hologram mı?

 

 

Neden sicim teorisi?

Sicim teorisi kainatta 10⁵⁰⁰ evren olduğunu söylüyor. Bu sebeple sicim teorisi ilk çoklu evren teorisidir. Ancak sanılanın aksine, sicim teorisinden türetilen zar kozmolojisi sonsuz sayıda evren olduğunu öne sürmüyor. Hawking işte bu yüzden kainatın sonlu olduğunu göstermek için sicim teorisini kullandı.

Hawking birkaç ay önce konuyu şöyle açıkladı: “Sıradan ezeli enflasyon teorisi evrenimizin global olarak sonsuz bir fraktal gibi olduğunu söylüyor. Bu mozaiğin parçaları da ışıktan hızlı şişen bir enerji alanı okyanusunda yüzen farklı cep evrenlerdir (bizim evrenimiz gibi). Tabii her evren ayrı olup birbirine dokunmuyor.”

“Her evrenin fizik ile kimya yasaları farklı ve bunlar birlikte çoklu evreni oluşturuyor  [halk arasında kainat dediğimiz şey]. Ancak, ben hiçbir zaman çoklu evren taraftarı olmadım. Çoklu evren ölçeği çok büyük veya sonsuzsa ezeli enflasyon teorisini test edemeyiz.”

Hawking’in sonlu evren modeline ilişkin makaleyi yazdığı meslektaşı Profesör Hertog, bu durumda kendi evrenimizin nasıl oluştuğu hakkında da fazla bir şey söyleyemeyiz diyor. Açıkçası ezeli enflasyon teorisi, evrenimizin neden bu fizik yasalarına sahip olduğunu rastlantının ötesinde açıklayamayacaktır. Kör rastlantının da bilimsel düşüncede yeri yoktur.

İlgili yazı: 3 Paradoksla Evren Boşluktan Nasıl Oluştu?

 

Hawking’in yeni kuramı nedir?

Öncelikle yeni model çoklu evren teorisini çöpe atmıyor. Bunun yerine kainattaki evren sayısını test edilebilir sayıya indirgiyor. Peki bu yaklaşım neden işe yarayabilir? Elbette ki kuantum fiziğiyle görelilik teorisini birleştiren yeni bir kuantum kütleçekim kuramı oluşturabileceği için:

Sonuçta kuantum fiziği elektromanyetik, zayıf ve güçlü nükleer kuvveti tanımlıyor. Görelilik ise yerçekimine yol açan kütleçekim kuvvetini tanımlıyor. Büyük patlama anında ise evrenin aşırı sıcak ve küçük olduğunu biliyoruz. Kuantum fiziğinin mikroskobik dünyayı açıklarken göreliliğin de gözle görülebilir büyük dünyayı açıkladığını biliyoruz.

Bu sebeple büyük patlama anındaki mikroskobik evrende görelilik ile kuantum fiziği birleşmek zorunda. Bunu şimdiye kadar başarıp tüm evreni tek denklemle açıklayan her şeyin teorisini geliştirmeyi başaramadık. Bu konuda sadece sicim teorisi kısmi başarı sergiledi: Buna holografik evren ilkesi diyoruz.

İlgili yazı: 180 Resimde Varoluşun Kısa Tarihi

 

Holografik evren

Evren içi boş bir hologram mı yazısında belirttiğim gibi, sicim teorisi 10 boyutlu bir uzayda görelilik ile kuantum fiziğini birleştirebiliyor. Hatta yerçekimini 2 boyutlu uzaydan türetebiliyor (yerçekimini ve uzaydaki üç boyuttan biri olan derinlik boyutunu iki boyutlu bir hologramdan üretiyor). Stephen Hawking görelilik ile kuantum fiziğini birleştirmek için bu sebeple sicim teorisini kullandı.

Öyleyse evren sonsuz mu?

Böylece biz de yazımızın son sorusuna geldik ve hayatta olan Hertog’un sözleriyle Stephen Hawking’in bu konuda ne düşündüğünü açıklayalım: “Biz teorimizde tam olarak kainat sonludur demiyoruz. Kainat, yani çoklu evren sonsuz olabilir. Kainatta sonsuz sayıda evren de olabilir. Ancak bunlar sonsuz çeşitte olamaz; yani kainattaki evrenlerin sahip olacağı fizik yasaları sayısı sonludur.”

Stephen Hawking ve Thomas Hertog’un bu modeli doğruysa evrenimizin içinde yer aldığı kainat hem sonsuz hem sınırlı olacaktır (örneğin kütleçekim kuvveti sadece belirli değerleri alabilir). Bu model Alan Guth’un ezeli enflasyon teorisinin zayıf bir versiyonudur. Bu zayıf versiyon, sonsuz sayıda evrenin var olduğu bir kainat teorisini gelecekte bilimsel olarak test edebilmemize imkan tanıyor.

İlgili yazı: 5 Soruda Paralel Evrenler

 

Evren içi boş bir hologram mı?

Peki evrenimiz gerçek mi, yoksa bir hologram mı? Evren bir hologramsa biz de bu hologramın içinde var olan içi boş hayaletler miyiz? Dahası hologram teorisi doğruysa evren bir bilgisayar simülasyonu olabilir mi?

İşte bütün bu soruların cevabını bize 2030’larda uzaya göndereceğimiz LISA uyduları verecek. LISA deneyi büyük patlamadan kalan ilkin kütleçekim dalgalarını gözlemleyerek evrenin nasıl oluştuğunu nihayet gösterecek.

Evren bir hologram mı?

¹A smooth exit from eternal inflation? (pdf download)