Zaman Büyük Patlamayla mı Akmaya Başladı?

Zaman-büyük-patlamayla-mı-akmaya-başladıZaman büyük patlamayla mı oluştu, yoksa evren zamanın içine mi doğdu? Madde ve zamanın kökeni yazısında, ışık hızına yaklaşan kütleli cisimlerde zamanın neden yavaşladığını anlatmıştım. Bu yazıda ise zaman nereden geldi sorusuna değinecek ve evrenin nasıl oluştuğunu sonsuzluk paradokslarıyla inceleyeceğiz.

Büyük patlama ve zamanın akışı

Öncelikle evren büyük patlama ile meydana geldi. Peki büyük patlama ve evren dediğimiz şey tam olarak nedir? Bu önemli; çünkü evren nasıl oluştu sorusunu yanıtlamak için bu terimleri netleştirmek gerekiyor. Bunun yanıtı da zamanın kökeninde gizleniyor:

Ancak baştan belirtelim: Zaman evrenle birlikte başlamadı. Her ne kadar Einstein uzay-zaman bir bütündür ve büyük patlamayla oluşmuştur dese de görelilik teorisi en azından bu açıdan yanlıştır. Biz de önce neyin yanlış olduğunu görelim ve sonra zamanın kökenini inceleyelim.

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Evren büyük patlamayla nasıl oluştu?

Yüz yıl önce evrenin nasıl başladığını keşfettik: Edwin Hubble’ın gözlemlerini, o zamanlar daha yeni olan Einstein’ın görelilik teorisiyle birleştirince evrenin genişlemekte olduğunu bulduk. Dahası genişlemeyi film gibi geri sardığımızda bütün uzay, madde ile enerjinin evrenin başlangıcında yer alan sonsuz küçüklükteki bir noktada toplanacağını anladık.

Evet, evren bu sonsuz küçüklükteki noktanın büyük patlamayla genişlemeye başlamasıyla oluşmuştu. Hubble, 3,26 milyon ışık yılından uzak olan bütün galaksilerin bizden hızla uzaklaşmakta olduğunu ve dahası ne kadar uzaksa o kadar hızlı uzaklaştığını görmüştü. Bu gözlemleri görelilik teorisiyle bağdaştırmanın tek yolu da evrenin büyük patlamayla oluştuğunu kabul etmekti.

Sonsuz küçüklüğe tekillik denir

Bilim insanları evrenin büyük patlamayla oluştuğu sonsuz küçüklükteki noktayı tekillik olarak adlandırıyor. Öyle ki tekilliğin genişlemesine büyük patlama diyor. Peki büyük patlamadan önce ne vardı? Einstein için bu soru anlamsızdı ve güney kutbunun güneyinde ne var diye sormak gibiydi; çünkü bizzat uzay ve zaman büyük patlamayla oluşmuştu.

İlgili yazı: Neuralink İnsan Beyni ve Bilgisayarları Birleştirecek

Sağda gönümüz, solda büyük patlama ve tekillik.

 

Büyük patlamayla tekillik sorunludur

Ancak, bir şekilde kasıp da zihninizi bu garip kavrama alıştırmayı başardıysanız size kötü bir haberim var: Uzay-zamanın tekillikle başladığına dair bu resim yanlıştır ve bilim insanları da bu resmi reddediyor. İyi haber ise zamanın nasıl başladığına dair gerçek cevabın çok daha heyecan verici ve güzel olması; yani en azından bildiğimiz kadarıyla… Öyleyse zamanın kökeni nedir?

Her şeyden önce, evrenin oluşum anında süper sıcak ve yoğun olduğuna, dolayısıyla da buna en uygun teori olan büyük patlamayla başladığına dair elimizde kesin kanıtlar var: Göğe baktığımız zaman, kozmik mikrodalga artalan ışınımı evrenin 380 bin yaşındaki halini görmemizi sağlıyor.

Bu sırada madde ve enerji uzayda günümüzden 1000 kat fazla sıkışmış halde ve uzayın sıcaklığı da 6000 dereceydi (yani uzay Güneş kadar sıcaktı).

Ayrıca bugün yıldızlarda bulunan hidrojen ve helyum elementlerinin bolluğu ile birbirine oranı da evrenin büyük patlamayla başladığını gösteriyor. Zamanın kökeni sorusu, zaman büyük patlamayla akmaya başlamamış olsa bile, işte bu yüzden evrenin doğum anına bağlı bulunuyor.

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

 

İlk üç dakika

Nitekim evren, var oluşunun ilk birkaç saniyesinde, birkaç milyar derece sıcaklıkta olan bir nükleer fırındı. Ancak başlangıçta bir sorun var: Her ne kadar Einstein’ın denklemleri evreni büyük patlamayla başlangıç anına geri sarmamıza izin veriyor olsa da bu denklemler tekillik anında bozuluyor. Peki tekillik nedir? Bunu Newton mekaniğinden türeyen görelilik teorisiyle anlatmalıyız.

Newton’ın Yerçekimi Yasası Yanlış mı yazısında belirttiğim gibi, henüz kütleçekim kuvvetinin 1 mm gibi kısa mesafelerde etkili olup olmadığını bile bilmiyoruz. Öte yandan, görelilikte öngörülen sonsuz küçüklükteki tekilliğin yerçekimini hesaplamak istediğimizde denklemlerin hata verdiğini görüyoruz:

Evrenin çapı varsayımsal tekillikte 0’a indiğinde ve dolayısıyla madde ile enerji yoğunluğu sonsuza ulaştığında, denklemler 1/0 gibi tanımsız ifadeler veriyor. Bu da göreliliğin öngördüğü tekillikte çalışmadığını gösteriyor ve evrenin tekillikle başladığı öngörüsü de havada kalıyor.

Bütün bunlara ek olarak elimizdeki kanıtlar, evrenin 10-33 saniye yaşında iken ışıktan trilyonlarca kat hızlı genişlediğini, adeta şiştiğini ve sadece 10-2 saniye içinde atomdan küçük bir noktadan büyüyerek bilye tanesi boyutuna ulaştığını gösteriyor. Görelik teorisinde değil, ama modern kozmolojide büyük patlama, kozmik şişmenin sona erdiği ve temel parçacıkların oluştuğu andır.

Büyük patlamayla şişme

Buna da kozmik enflasyon, yani şişme teorisi diyoruz. Alan Guth’un 1980’de geliştirdiği şişme modeli, evrenin çapının neden yaşından büyük olduğunu (13 milyar yerine yaklaşık 90 milyar ışık yılı) ve madde ile enerjinin neden uzaya büyük ölçeklerde eşit, ama galaksi ölçeğinde dağınık dağıldığını açıklıyor.

İlgili yazı: Yapay Zeka Nedir ve Nasıl Çalışır?

Zaman-büyük-patlamayla-mı-akmaya-başladı 

Büyük patlamayla tekillik olmaz

Oysa kozmik enflasyon, bu sorunları çözse ve evrenin genişleme hızının geçmişten günümüze değiştiğini gösterse de zaman evrenle mi başladı sorusuna yanıt vermiyor. Sadece bizi tekillik kavramından; yani uzayın eskiden sonsuz küçüklükte boyutsuz bir nokta olduğu fikrinden kurtarıyor.

Peki neden tekillikten kurtulmamız gerekiyor? Uzayın sonsuz küçüklükte bir noktada, tekillikte toplanması ne demektir? Bir kere evren sonsuzsa bu çok garip bir fikir olurdu: Evren sonsuz büyüklükte ise sonsuz uzay-zaman da büyük patlama anında, sonsuz küçüklükteki tekillikte toplanmış olacaktı!

Neyse ki Olbers paradoksu evrenin sonsuz olmadığını gösteriyor. Aksi takdirde evrende sonsuz sayıda yıldız olur ve gökyüzü de sonsuz sıcaklıktaki yıldız ışığıyla kaplanırdı. Böyle bir evrende madde ile yaşam var olamazdı; çünkü sonsuz büyüklükteki evren sonsuz parlaklık ve sıcaklıkta olurdu.

Şansımıza kozmik şişme modeli bizi sonsuz evren fikrinden kurtarıyor. Biz de evren derken, çapı 90 milyar ışık yılı olan gözlemlenebilir evreni kast ediyoruz (Gözlemlenebilir evren sonlu iken, varsa büyük evrenin (?) sonsuz olabileceği ve bunun da bir çelişki olmadığı konusunu görmek için karanlık enerji yazısını okuyabilirsiniz).

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

Zaman-büyük-patlamayla-mı-akmaya-başladı

 

Büyük patlamayla sonsuzluk

Sonsuzluğu anlatmak zordur ve sonsuz büyüklükte olup da sonsuza dek genişleyen bir evreni gözümüzde canlandırmak daha zordur. Öyle ki sonsuz evrenin çapı ve hacmi gibi ölçüler yerine, ölçek faktöründen söz ederiz. Peki ölçek faktörü nedir?

Ölçek faktörü, belirli bir zamanda örneğin iki galaksi arasındaki uzaklığın, üçüncü bir galaksi gibi belirli bir referans noktasına uzaklığına oranıdır. Bunu anlamak için Hubble sabitine bakalım: Hubble sabiti zamanla değişiyor mu yazısında belirttiğim gibi, evrenin bugünkü genişleme hızı ile genişleme oranı aynı şey değildir.

Evren bugün her 10 milyar yılda iki kat büyüyecek oranda genişliyor. Öyle ki bugün birbirinden 100 milyon ışık yılı uzakta olan iki galaksi, 10 milyar yıl sonra 200 milyon ışık yılı uzakta olacaklar. Oysa evren geçmişte aynı oranda genişlemiş olsa bile, 10 milyar yıl önce sadece 20 milyar ışık yılı çapındaydı. Evrenin iki ucundaki iki galaksi de birbirinden sadece 20 milyar ışık yılı uzaktaydı.

Gördüğünüz gibi ölçek faktörü, evrenin sonsuz gelecekteki büyüklüğünü anlamamızı sağlayan bir çarpandır ve evrenin bugünkü ölçek faktörünü keyfi bir kararla 1 olarak kabul edersek (zaten sonsuz gelecekte ne değişir ki? Sonuçta bir çarpan) zamanı geriye sardıkça bu sayının küçüldüğünü görürüz.

Sonsuzluğu hesaplamak

Örneğin, evren bugün 13,78 milyar yaşında ve ölçek faktörü de 1 ise evren 12 milyar yaşında iken bu faktör yaklaşık 0,9 olacaktır. Keza 14 milyar yaşındayken de 1,1 olacaktır. Ölçek faktörü matematikte sonsuzlukları hesaplamamızı kolaylaştırır.

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

Zaman-büyük-patlamayla-mı-akmaya-başladı

 

Büyük patlamayla geri sarmak

Sorun şu ki bugün sonsuz büyüklükte olan veya gelecekte sonsuz büyüklükte olacak bir evreni sonsuza dek geri sarabilirsiniz. Bu biraz da Elealı Zenon’un ok paradoksuna benzer: Bir avcı geyiğe ok atarsa ok geyiğe nasıl ulaşabilir? Ok geyiğe ulaşana dek arada hep sonsuz küçüklükte bir mesafe kalacaktır. Tabii gerçek hayatta ok geyiğe ulaşır ve Newton bunu anlamak için kalkülüsü geliştirmiştir.

Şimdi diyeceksiniz ki “Ama hocam, hani gözlemlenebilir evren 90 milyar ışık yılı çapında ve sonluydu? Sonsuz evren nereden çıktı?” Çıktı; çünkü kozmik enflasyona göre evren sonsuza dek genişleyecek. Biz de sonsuz gelecekte evreni istediğimiz ölçek faktörüyle geri sarabiliriz. Nasıl derseniz:

Her ne kadar bugün evrenin genişlemesini geri sararken, her saniyede iki kat küçülecek bir hızla geri saramasak da (evrenin bugüne dek o kadar hızlı genişlemediğini ve dolayısıyla da o kadar hızlı geri saramayacağımızı biliyoruz) sonsuz gelecekte bu fark etmez:

Sonlu gözlemlenebilir evren 1) geçmişte tekillikten geldiyse, 2) tekillik sonsuz küçüklükte ise ve 3) uzay sonsuza dek, yani sonsuz küçüklükteki parçalar halinde bölünebiliyorsa evreni de sonsuza dek geri sarmak gerekecektir. Bugün sonlu olan, ama sonsuza dek genişleyecek olan evrenimizi; sonsuz gelecekten geçmişe doğru sarmak da sonsuza dek sürecektir. Ölçek faktörü budur.

İlgili yazı: Soğuk Füzyon ile Ucuz Enerji Üretmek Mümkün mü

 

Zaman büyük patlamayla başlamadı derken

Kast ettiğimiz budur: 1) Sonsuza dek genişleyecek bir evren, sonsuz gelecekte sonsuz büyüklükte olacaktır. 2) Uzay sonsuza dek genişleyecek ve zaman da sonsuz geleceğe akacaktır. 3) Bu durumda bugün sonlu olan evrenimizi geçmişe sarmak, yine Elealı Zenon’un sonsuzluk paradoksuna yol açacaktır. Peki bunu nasıl çözeriz?

Tekrar hatırlatalım: Burada zamanın neden büyük patlamayla başlamadığını inceliyoruz. Büyük patlama anını tekillik olarak kabullendiğimiz zaman, evren sonlu büyüklükte olsa ve hatta mevcut kanıtların tersine, sonsuza dek genişlemeyecek olsa bile sonsuzluk paradoksu karşımıza çıkacak.

Olası çözümlere gelince, bunların özetini Büyük Patlamadan Önce Ne Vardı yazısında anlattım ve bu yazının sonraki haftalarda yayınlanacak bölümlerinde detaylara gireceğim. Ancak kısaca özetlersek:

  • Kuantum fiziği uzay-zamanın sonsuza dek bölünemeyeceğini gösteriyor.
  • Belirsizlik ilkesi momentum belirsizliği nedeniyle tekilliğin oluşamayacağını gösteriyor.
  • Kozmik enflasyon modeli evrenin sonlu büyüklükteki bir noktadan başladığını gösteriyor.
  • Ölçek faktörü ise sonsuz gelecekte evrenin büyüklüğünün önemi kalmayacağını gösteriyor.

İlgili yazı: Fizikçiler Dünya’nın Röntgenini Çekti

Zaman-büyük-patlamayla-mı-akmaya-başladı

 

Öyleyse ölçek faktörünü görelim

Bizi tekillikten kurtaracak olan diğer çözümleri önceki yazılarda bulabilirsiniz. Ancak, ölçek faktörü tekillik sorununa prensipte bir çözüm getiriyor. Biz de bunu kuantum fiziğiyle, örneğin yerçekimini atomaltı ölçekte tanımlayan bir kuantum kütleçekim kuramıyla tanımlarsak tekillikten kurtulabiliriz:

Ancak dikkat! Ölçek faktörü bizi tekillikten kurtarsa bile kuantum kütleçekim kuramı olmadan, Elealı Zenon’un sonsuzluk paradoksundan kurtarmaz. Nasıl oluyor hocam derseniz ölçek faktörünün yol açtığı paradoksu ikiye bölerek inceleyelim:

1) En basitinden sonsuza dek onar onar sayabilirsiniz. Sonsuza dek beşer beşer de sayabilirsiniz. İkisi de sonsuzluktur. Ancak, her ne kadar onar onar saymak beşer beşer saymaktan daha hızlı olarak daha büyük bir sonsuzluk oluşturacak olsa da 10/5 her zaman ikiye eşittir. Her iki şekilde sonsuza dek saysanız bile, bunların oranı hep sonlu olur ve bu da bizi sonsuzluktan kurtarır.

Ancak, tekillik uzay-zamanın sonsuza dek bölünebilmesi anlamına geldiği için, evreni geriye sararken 10/5 işlemini sonsuza dek tekrarlamamız gerekecektir. Ayrıca yukarıda belirttiğim gibi bu paradoksun sadece yarısı… Diğer yarısı da diyor ki tekillikten kurtulsan bile sonsuzluktan kurtulamazsın.

İlgili yazı: Çernobil Nükleer Reaktörü Neden Patladı?

 

Büyük patlamayla sonsuzluk

2) Evren sonsuza dek genişleyecekse tekilliğe zaten ulaşamazsın; çünkü evreni sonsuza dek geri sarsan (bölme işlemini sonsuza dek tekrarlasan) ve dolayısıyla ölçek faktörü de sonsuza dek küçülen bir sayı olsa bile, sonsuza dek geri saracağınız sonsuz zamanın belirli bir anında, bu sayı hep sonlu büyüklükte olacaktır.

Oysa gelecekte sonsuza dek genişleyecek olan evrenin sonsuz büyüklüğe ulaşacak olan uzayını, sonsuza dek sonlu büyüklükte olan bir ölçek faktörüyle çarptığınız zaman hep sonsuzluk elde edersiniz; çünkü sonsuzluğu küçük bir sayıyla çarpmak yine sonsuzluk verir.

Sonuçta gelecekte sonsuza dek genişleyecek bir evreni sonsuza dek geri sarsanız bile, sonsuz küçüklükteki bir tekilliğe küçültemezsiniz. Dahası sonsuz büyüklüğe genişleyecek bir evreni, bırakın sonsuza dek geriye sarmayı, zamanı geçmişe alarak iki kat bile küçültemezsiniz; çünkü sonsuzluk / 2 yine sonsuzluktur (Önemli not: Bunu uzay olarak değil, uzay-zaman olarak düşünün).

Ancak, Einstein’ın görelilik teorisine göre evren geçmişte büyük patlamayla tekillikten genişledi ve bu bir paradoks oluşturuyor. Öyle ki A) Ya ölçek faktöründen kaynaklanan sonsuzluk paradoksuyla ya da B) tekilliğin sonsuz küçüklükte olmasından kaynaklanan sonsuzluk paradoksuyla karşılaşıyoruz.

İlgili yazı: Zamanın Akışı Yavaşlıyor mu ve Bir Gün Duracak mı?

 

Bütün bu anlattıklarımızı toparlarsak

Uzay-zamanın sonsuz küçüklükte bölünebildiği görelilik teorisine göre; Alan Guth’un kozmik enflasyon modeli uyarınca sonsuza dek genişleyecek olan bir evrenin, belirli bir anda sonlu büyüklükte olması imkansızdır (sadece gözlemlenebilir evren sonlu olabilir).

Bunu aşmak için de kuantum fiziğindeki belirsizlik ilkesinin tekilliğe neden izin vermediğini görmemiz gerekiyor. Ancak o zaman, ölçek faktörü, gelecekte sonsuz büyüklüğe erişecek olan bir evreni sonsuza dek geri sararak çok küçük; ama sonlu bir noktaya küçültmemize izin verir.

Dahası ölçek faktörü, bugün sonlu büyüklükte olan bir evreni, sonlu bir sürede geriye sararak yine çok küçük ama sonlu bir noktaya küçültmemize izin verir. Böylece sonsuza dek genişleyecek olan bir evrenin belirli bir anda nasıl sonlu büyüklükte olacağını tutarlı olarak gösterebiliriz:

İlgili yazı: Kuantum Zaman: Gözünüz 12 Milyar Yıllık Işıkla Dolanık

 

Nasıl derseniz

Tekillik sonsuz küçüklükteki boyutsuz bir nokta ise bu noktaya sıkışacak olan parçacıkların konumu da yüzde 100 kesin olarak bilinecektir. Sonuçta bu nokta boyutsuzdur ve içindeki paçacıkların nerede olduğu da anlamsız bir sorudur:

Oysa Heisenberg’in belirsizlik ilkesi diyor ki konumunu kesin bildiğiniz bir parçacığın momentumu belirsizdir. Öyleyse tekillikteki parçacıklar rastgele titreşecektir. Bu da tekillikte toplanmalarına daha baştan engel olacaktır. Sürekli titreşeceklerinden aynı noktada toplanamazlar ve tekillik oluşmaz.

İlgili yazı: 180 Resimde Varoluşun Kısa Tarihi

Zaman-büyük-patlamayla-mı-akmaya-başladı

Görelilik teorisinde zaman görelidir. Benim zamanım size göre biraz daha hızlı veya yavaş akabilir; çünkü kütle uzaya nasıl büküleceğini ve uzay da kütleye nasıl hareket edeceğini söyler. Saatler uzay-zamanda sürekli hareket halindedir.

 

Büyük patlamayla zaman ilişkisi

Dikkat edecek olursanız buraya dek sadece uzayda tekilliğin yol açtığı sonsuzluk paradokslarından söz ettik. Zamandan ise sadece sonsuz gelecekte sonsuz büyüklüğe erişecek evreni sonsuza dek geri sarsak bile küçültemeyeceğimiz bağlamında söz ettik.

Oysa görelilik teorisine göre zamanın da tekillikten başlaması paradoksa yol açıyor. Bunu anlamak için Einstein’ın zamandan ne anladığını görelim. Einstein’a göre mutlak uzay-zaman yoktur. Kısacası evrendeki galaksi ve atom gibi cisimler mutlak bir uzay-zaman kutusunda hareket etmezler.

Zaman görelidir. Örneğin, Interstellar filmindeki süper kütleli kara delik Gargantua’nın yörüngesindeki Miller gezegeninde, her 1,25 saniye Dünya’da bir güne karşılık geliyordu. Ancak, her iki gezegende de yürümeye kalksanız zamanın normal hızda aktığını görürdünüz. Kısacası kendi zamanınız asla yavaşlamaz ve hızlanmaz. Sadece başkasına göre yavaşlayıp hızlanabilir.

Bunun nedeni de görelilik teorisinde zamanı ölçen bütün saatlerin uzayda birbirine göre hareket eden gözlemcilere bağlı olmasıdır. Öyleyse bizim de uzay-zamanı geometrik bir çizim olarak ifade etmemiz gerekiyor; çünkü uzay-zamanın uzay bileşeni üç boyutlu bir geometrik tasarımdır.

Işığın yolu ve zaman

Dahası zaman ışığın uzayda aldığı yola bağlıdır. Büyük kütleli bir yıldızla uzayı bükerek ışığın aldığı yolu uzatırsanız, ışık da bir noktadan diğer noktaya daha uzun sürede ulaşır. Bu da zamanın yavaşlaması anlamına gelir.

İlgili yazı: Kütle Nedir ve Enerjiye Dönüşür mü?

Zaman-büyük-patlamayla-mı-akmaya-başladı

 

Büyük patlamayla zamanın durması

Bu durumda biz de görelilikte ızgara şekilli bir uzay-zaman grafiği çizeriz. Zamanı da ışığın bu ızgaralarda aldığı çizgilerle, yani jeodeziklerle ifade ederiz (resme bakın). Öyleyse zamanda tekilliğe ulaştığımız zaman, karşımıza kuzey kutbunun kuzeyinde ne var sorusunun anlamsızlığını gösteren bir paradoks çıkıyor: Bütün bu jeodezik çizgiler tekillik noktasında kesiliyor.

Evreni uzayda bir küre ve uzay-zamanda dibinden (geçmiş) ağzına (gelecek) uzanan bir çan gibi çizersek büyük patlama anındaki tekillik çanın dip kısmı oluyor ve ışık çizgileri bu noktada birleşiyor. Birleştikleri nokta ise zamanın akışının durduğu boyutsuz tekillik noktasıdır.

Öte yandan, ışığı oluşturan fotonlar hiç durmazlar. Fotonların durağan kütlesi yoktur ve hep ışık hızında giderler. Bunun doğal sonucu olarak da fotonlar için zaman hiç akmaz ve onlar hiç yaşlanmazlar.

Tekillik anında ise foton yollarını gösteren ışık çizgileri bir tür kozmik kutupta toplanmak ve ucundan kesilmek zorunda kalıyor. Bu da zaman paradoksunu oluşturuyor: Bütün zaman çizgileri büyük patlamada sonlanıyor veya bakış açınıza göre geleceğe akmaya başlıyor.

İlgili yazı: Madde ve Zamanın Kökeni Nedir?

Zaman-büyük-patlamayla-mı-akmaya-başladı

 

Büyük patlamayla zamanı neden anlattık?

Bunun nedeni, zamanın kökeninin bizi büyük patlamaya getirmesi ve Einstein’ın görelilik teorisindeki büyük patlamanın da bizi uzay-zaman paradokslarına yol açan tekilliğe götürmesidir. Bu yazıdan çıkaracağımız ana ders ise bir matematik veya fizik teorisinde tekillikle karşılaşmanın, büyük olasılıkla o teorilerin hatalı olduğunu gösteriyor olmasıdır.

Peki bilimde devrim yapan görelilik teorisi hatalı mı derseniz tabii ki hatalı! Görelilik 1 metre ve daha büyük mesafelerde evrendeki cisimlerin hareketlerini gayet güzel açıklıyor; ama zamanın kökeninde karşılaştığımız tekillik paradoksları, göreliliğin küçük mesafelerde geçersiz olduğunu gösteriyor.

Öte yandan modern kozmolojiye göre, evren büyük patlama anında sonlu büyüklükte olsa bile bir atomdan küçüktü ve küçük ölçekler de göreliliğin değil, kuantum fiziğinin alanına giriyor. Birçok fizikçiye göre, işte bu yüzden evrenin büyük patlamayla nasıl oluştuğunu görmek ve süper sıcak olduğu anı hesaplamak için bize kuantum kütleçekim kuramı gerekiyor.

İlgili yazı: Yaşadığımız Evren Nasıl Yok Olacak?

Zaman-büyük-patlamayla-mı-akmaya-başladı

 

Peki alternatifler nedir?

Fizikçiler zaman/ışık çizgilerinin tekillikte kesilmesi paradoksunu genellikle sanal uzay-zaman kavramıyla aşmaya çalışıyor. Örneğin, Alan Guth’un kozmik enflasyon teorisinde büyük patlamadan önce sanal uzay-zaman olarak niteleyebileceğimiz bir ortam vardı.

Öyle ki bu ortamda gözlemlenebilir evrendeki fizik yasalarından farklı özellikle sahip bir uzay-zaman bulunuyordu. Dolayısıyla gözlemlenebilir evren, ezelden ebediyete genişleyen ve zamanın gerçekten akmadığı, sadece sanal uzay-zamandan oluşan bir ölçek faktörü ortamında; bildiğimiz gerçek uzay-zamana sahip olan sonlu büyüklükte bir tür köpük olarak ortaya çıkmıştır.

Dahası kozmik şişme modelinde her köpük evren sonsuza dek şişer ve uzayda sonsuz sayıda köpük evren vardır. Öyleyse diyebiliriz ki kozmik enflasyon gerçekte sonsuz enflasyondur. Bu da bizi tekilliğe bağlı sonsuzluk paradoksları yerine, sonsuz sayıda evren paradoksuyla karşı karşıya bırakıyor.

İlgili yazı: Büyük Patlama Öncesinde Ne Vardı?

Zaman-büyük-patlamayla-mı-akmaya-başladı

Büyük Sekme.

 

Büyük sekme

Diğer bir çözüm ise Lee Smolin’in de desteklediği büyük sekme teorisi. Buna göre evren önce genişliyor, sonra yerçekiminin etkisiyle çöküyor; ama içindeki madde, evren kara deliğe dönüşmeden önce geri sekiyor ve yeni bir büyük patlamayla yepyeni bir evren doğurarak genişletiyor.

Bu teori sonsuz enflasyondaki sonsuz evren sorununu çözüyor (sonuçta sonsuza dek çöküp şişen tek bir evren var). Öte yandan, eski evrenin entropisinin yeni evrene taşınması bağlamında entropi zehirlenmesi sorununa yol açıyor. Dahası, karanlık enerjinin evrenin sonsuza dek genişlemesine neden olacağı gerçeğiyle de uyuşmuyor.

İlgili yazı: Zamanda Yolculuk İçin Büyükbaba Paradoksu Çözüldü

Zaman-büyük-patlamayla-mı-akmaya-başladı

 

Büyük patlamayla sicim teorisi

Sicim teorisinden türetilen ve Paul Steinhardt ile Neil Turok tarafından geliştirilen zar kozmolojisinde ise yaşadığımız evren, 5 boyutlu bir uzayda ekmek dilimleri gibi üst üste veya yan yana dizilen VE aslında kendisi de kağıt yaprağı gibi dümdüz olan evren dilimlerinden biridir. Bunlar zaman zaman kendi aralarında çarpışıyor ve büyük patlamayla yeni gözlemlenebilir evrenler oluşturuyor.

Ancak, büyük patlamadan önce en azından evrene yol açan bir sanal zaman var mıydı sorusuna en çılgın cevap, aynı zamanda bilimde kabul görmeyen kuantum bilinç teorisini geliştiren Roger Penrose’dan geliyor:

Penrose’un uyumlu döngüsel kozmoloji kuramına göre, sonsuza dek genişleyecek olan bir evrenin sonsuz gelecekte yer alan uzay-zaman sınırı; bu kadim evrene sınırın öbür tarafından bakıldığı zaman, yeni bir evren doğuran yeni bir büyük patlama gibi görünecektir (en azından matematiksel olarak) 😮

Bütün bu teorileri ileride göreceğiz. Ancak, hepsinin ortak noktası kuantum alanlarına dayanıyor olmalarıdır; yani evrenin oluşumunu kuantum alanlarına dayandırıyoruz ve bu da en azından kuantum alanlarının, evrenden önce sanal uzay-zamanda var olması gerektiğini gösteriyor. Öyle ki bilim insanları, sanal uzay-zamanda ezeli ve ebedi olan bir tür kuantum ilk neden hayal ediyor.

Peki zaman neden geleceğe akıyor?

Zamanın kökenini araştırma serüvenimizde gelecek bölüme hazırlanmak için bunu zamanın oku yazısında okuyabilir, üç paradoksla evren nasıl oluştu sorusunu inceleyebilir ve hatta evren içi boş bir hologram mı diye sorabilirsiniz. Büyük patlamadan önce ne vardı sorusuyla ilgili olarak da hem her şeyin teorisi olmaya aday süpersicim teorisine, hem de Hawking’in sınır yok önermesine göz atabilirsiniz. Zamanın kökeninin geleceğinizi aydınlatması umuduyla muhteşem günler dilerim.

Zamanın kısa tarihi ve tanımı


1“Galileo’s Pendulum” – Roger Newton
2Galileo’nun Buyruğu
3“Revolution in Time” – David Landes
4Cyclic Cosmology, Conformal Symmetry and the Metastability of the Higgs
5General Relativistic Cosmological N-body Simulations I: time integration

2 Comments

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir