Büyük Patlamanın Sorunları

Doç. Dr. Haluk Berkmen
Einstein 1916 yılında Genel Görelilik kuramını yayınladığında uzamın madde tarafından büküldüğünü iddia ederek yerçekim kuvvetine tümüyle farklı bir yorum getirdi. Bu durumu göz önüne getirmek için şöyle bir benzetme yapabiliriz. Gerili bir çarşafın iki ucuna ağır iki adet bowling topu koyalım. Bu iki top çarşafı bükecekler ve ikisi arasında oluşan kıvrım boyunca birbirlerine doğru yaklaşacaklardır.

İşte benzer şekilde büyük gök cisimleri uzayı bükerek birbirlerine doğru yaklaşıyorlar. Böylece Newton’un kütle çekim yasası tümüyle geometrik olarak kuvvet kavramına gerek duyulmadan açıklanmış olmaktadır. Tek bir gök cismi yakın çevresindeki uzamı büker fakat kendinden uzakta duran uzam bükülmeden düz bir çarşafa benzer. Bu yaklaşımda madde ile uzam iki ayrı nesne olarak görülmekte, madde uzamdan bağımsız olarak uzamın içinde duran bir varlık olduğu kabul edilmektedir.

Oysa ki her ikisini aynı ve tek bir enerjinin iki farklı yoğunluğu olarak da düşünebiliriz. Uzamı çok az yoğunluklu madde, maddeyi de yoğun uzam olarak düşünebiliriz. Böylece biri diğeri içinde hareket etmesi gerekmiyor. Hareket eden ortamın kendisi olup yer yer sıkışarak yoğun madde türlerini oluşturuyor. Yoğunlaşmadığı bölgelerde ise maddenin bulunmadığı geniş boşluklar meydana geliyor.
Boşluk (vakum) dediğimiz maddesiz ortam tümüyle boş değildir. İçinde az miktarda da olsa enerji bulunuyor. Bu enerji “arkazemin ışıması” denen yaygın fakat oldukça zayıf bir enerji olarak ölçülmüştür. Arkazemin ışıması mutlak sıfır olan –273 dereceye oldukça yakın +3 K derecedir. Arkazemin ışıması, uzayın hangi boş noktasına bakarsak bakalım aynı değerde ölçülmektedir. Demek ki uzam her bölgede aynı özelliklere sahiptir, yani homojendir. Uzaydaki madde yoğunluğu (birim hacim içinde bulunan madde miktarı) oldukça sabit. Uzayın bir bölgesi ile diğer bölgesi aynı miktarda yıldız ve gök adaları barındırıyor. Bu durumu açıklamak için Büyük Patlama modeli ileri sürüldü.

Büyük patlama (Big Bang) modeline göre evren ilk önce bir noktada birikmiş bir enerji topu idi. Aniden ve kısa zamanda genişleyerek önce elektronları, protonları, sonra atomları ve en sonunda gök cisimlerini oluşturdu. Fakat bu modelde birçok açıklanmamış sorular hala yanıt beklemektedir. Bu sorulardan en önemli 5 tanesini kısaca sıralayayım.

1. Şimdiki modele göre evrenin var olmakta devam etmesinin nedenini açıklamak çok zor. Çünkü şimdiye kadar (yaklaşık 11 milyar yıl) ya dağılıp yok olması gerekirdi veya tekrar büzülüp bir nokta sonsuzluğu içinde “büyük yok olma” (Big Crunch) haline noktasal sonsuzluğa dönüşmeliydi. Evren neden şimdiye kadar dağılıp yok olmadı?

Getirilen yanıta göre kozmolojik sabit öyle bir değerde ki ne sonsuz genişleme ile ve ne de sonsuz büzülme ile yok olmaya izin veriyor. Buna modelin “düz” oluşu deniyor. Fakat bu düz durumun nedeni bilinmiyor.

2. Neden evrenin her bir tarafına bakıldığında aynı kozmik ışıma görülüyor? Bu ışıma yaklaşık 3 K derecedir. Çünkü evrenin iki ayrı uzak bölgesi “kozal” (nedensel) olarak bağlı değiller. Işık hızı sabit olduğundan kozmik radyasyon da ancak ışık hızı ile erişebilir. Fakat evren ilk dönemlerde o derece hızlı genişledi ki ışık bir uçtan diğer uca bilgi ulaştırması mümkün değildi. Bu homojen yapının nedeni nedir?

Bu soruya yanıt yok.

3. İlk galaksileri ve yıldızları oluşturan bir neden olmalı. Eğer bir yoğunluk farkı varsa bu yoğunluk farkına sebep olan nedir?
Bu soruya yanıt yok.

4. Evrenin genişlediği kabul ediliyor fakat bu genişlemenin gittikçe daha hızlandığı saptanıyor. Oysaki yavaşlaması normaldir. Bu hızlanarak genişlemeye neden olabilecek bir “karanlık enerji” hipotezi var. Fakat bu karanlık enerji nerden ve nasıl kaynaklandı? Ayrıca bir de “karanlık madde” varsayımı bulunuyor. Karanlık maddenin yapısı bizim evrenimizin maddesi olan nötronlar ve protonlar değil. Şu halde karanlık maddeyi oluşturan nedir? Karanlık maddenin yapısı nedir?

Bu soruya yanıt yok.

5. Singülarite (noktasal sonsuzluk) problemi. Eğer evren bir büyük patlama ile başlamış ise bu bir noktadan olması gerekir. Yani başta noktasal bir sonsuzluk vardı. Bu ise her türlü hesabı imkânsız hale getirir. Yani Genel Görelilik baştan çökmektedir. Bu noktasal sonsuzluk sorunu nasıl çözülmelidir? Big Bang modelini savunanlar noktasal sonsuzluk sorununa yanıt bulamadıkları için patlamadan çok kısa bir süre sonra olanlardan söz ediyorlar. Patlama anını es geçiyorlar. Noktasal sonsuzluk olabilir mi?

Bu soruya da yanıt yok.

Büyük Patlama modelindeki yanıtsız soruları farklı bir evren modeli açıklayabiliyor. Bu modele Takyon Evren modeli adını verdim. Takyonlar ışıktan hızlı hareket eden parçacıklar veya dalgalar. Einstein’ın Görelilik kuramı ışıktan hızlı parçacıklara izin veriyor. Fakat bu evrende parçacıkların kütleleri sanal. Bir düşünce modeli olarak kabul edilirse, Takyon Evren Modeli birçok yanıtı olmayan soruya yanıt getiriyor.

Önemli sorulardan biri: “Bu evrende gördüğümüz düzenli yapıların (gök cisimleri, kristaller, canlılar), evrenin içindeki homojen madde dağılımının ve doğa yasalarının nedeni nedir?” sorusudur.

Tüm bu düzenli yapıları ve homojen dağılımı sağlayan Takyonların düzen sağlayıcı etkisidir. Çünkü, daha önce söylediğim gibi, onların Termodinamiği bizimkinin tersidir. Fakat hem-hem mantığı gereğince bizim evrenimiz hem ölçülen hem de ölçülemeyen iki evrenin bileşiminden oluşmaktadır. Ölçülen evrende gördüğümüz düzenli yapıların nedenini “şimdilik” ölçülemeyen evrenin varlığı ile açıklamak mümkündür.

Her ne kadar Takyonlar ölçülemeyen, deney ötesi, bir gerçekliğe sahipseler de, onların etkisini dolaylı şekilde gözlemliyoruz. Şu halde Takyonlar, Quarklar kadar, Glüonlar kadar ve Karadelikler kadar bir gerçekliğe sahipler. Günümüzün revaçta olan bir fizik kuramına göre parçacıklar son derece küçük sicimlerden oluşmuştur. Bu küçük yapıların da ölçülmeleri mümkün değildir. En son yaklaşım olarak “Membrane” denilen esnek yüzeyler modeli evrenimizi açıklamak iddiasında olan, ölçüm dış özelliklere sahiptir. Demek ki fizikçiler düşünce modelleri üreterek yeni ve ölçülemeyen birimlerden hareket etmek zorunda kalıyorlar. Bu keyfi bir seçim görülse de bir noktada modelin öngürdüğü birtakım sonuçlar, deney ve gözlemlerle doğrulanmak veya yanlışlanmak durumundadırlar. Eğer doğrulanırlarsa model kabul görür, yanlışlanırlarsa model ret edilir.

Büyük Patlamanın sorunlarını Takyon Evren modeli yanıtlayabiliyor.

1. Şimdiki modele göre evrenin var olmakta devam etmesinin nedenini açıklamak çok zor. Çünkü şimdiye kadar, hızlı genişlemenin sürmesi halinde ya dağılıp yok olması gerekirdi veya tekrar büzülüp bir noktasal sonsuzluğa geri dönüp “büyük yok olma” (Big Crunch) haline noktasal sonsuzluğa dönüşmeliydi. Evren neden şimdiye kadar dağılıp yok olmadı?

Getirilen yanıta göre kozmolojik sabit öyle bir değerde ki ne sonsuz genişleme ile ve ne de sonsuz büzülme ile yok olmaya izin veriyor. Buna modelin “düz” oluşu deniyor. Fakat bu düz durumun nedeni bilinmiyor. Resimde görülen silindirik şekil çok yavaş bir genişlemenin olduğunu ve sadece yakın geçmişte hızlı genişlemenin gözlendiğini gösteriyor.

Hızlı genişlemenin nedeni bilinmediği gibi neden bu kadar kısa sürdüğü de açıklanamıyor. Amerika’daki Princeton Üniversitesinde profesör olan ve Dirac madalyası sahibi kuramsal fizikçi Paul J. Steinhardt, Nisan 2011 tarihli Scientific American dergisinde “Evrenin Enflasyon Tartışması” başlıklı bir makale yayınlamış ve geçerli olan modelde yanıtı bulunmayan birçok ciddi sorunun bulunduğunu savunmuştur.

Takyon evren modeline göre evren tek bir Büyük Patlamadan ortaya çıkmamıştır. İki evrenin birbirlerini etkilemeleri ve birbirlerine arka zemin oluşturmaları sayesinde evrenimiz son derece kısa süreli titreşimlerle varlığını sürdürmektedir. Evrenimiz şimdilik bir genişleme süreci yaşamaktadır. Fakat ileride (kesin olarak bilinmeyen bir gelecekte) yeniden daralma sürecine girecektir. Evrenimiz bu daralma süresi sonunda, noktasal sonsuzluğa ulaşmadan ve Takyonların etkisiyle, yeniden genişleme sürecine geçecektir.

2. Neden evrenin her bir tarafına bakıldığında aynı kozmik ışıma +3 derece Kelvin (-270 derece Santigrat) olarak ölçülüyor?
Şimdiki modele göre bu homojen yapının nedeni ilk hızlı genişleme sürecidir. Yani, enflasyonun gerçekleştiği çok kısa süre içinde evrende homojen bir dağılım gerçekleşmiş ve ondan sonra da bu günümüze kadar değişmeden gelmiştir.

Takyon Evren modeline göre ışıktan hızlı parçacıklar çok kısa süreliğine evrenimize girdiklerinde bir yavaşlama ışıması yaymaları gerekir. Bu olaya Cerenkov ışıması diyoruz. Su altında duran radyoaktif maddelerin (nükleer artık yakıtın) mavi ışık yayması, su moleküllerine çarpan elektronların yavaşlamasından dolayıdır. Mor ötesi frekanstan mavi ışık frekansına dönüşen ışımaya Cerenkov ışıması deniyor. Evrenimize girip etkileşen Takyonların yaydığı ışıma da bir tür Cerenkov ışıması olup, adına “arka zemin ışıması” diyoruz. Bu ışımayı da +3 derece Kelvin olarak ölçüyoruz.

3. İlk galaksileri ve yıldızları oluşturan bir neden olmalı. Eğer bir yoğunluk farkı varsa bu yoğunluk farkına sebep olan nedir?
Yoğunluk farkını oluşturan Takyonların Entropiyi azaltıcı etkisidir. Yerel ve bölgesel olarak kuantum titreşimleri olarak başlayan yoğunluk farkı zaman içinde gök adalarını oluştursa da genel bir Termodinamik denge içinde evrenimiz dağılmadan varlığını sürdürmektedir. Bizim evrenimizle Takyon evren arasında sürüp giden Termodinamik dengeden dolayı, evrende gök adaları her yönde eşit yoğunlukta (homojen bir görüntüde) gözlemleniyorlar. Bu dağılım bir döngü içerdiğinden ne ilk ne de sondur.

4. Evrenin genişlediği kabul ediliyor fakat bu genişlemenin gittikçe daha hızlandığı saptanıyor. Oysaki yavaşlaması beklenir. Bu hızlanarak genişlemeye neden olabilecek bir “karanlık madde” hipotezi var. Fakat bu karanlık madde bizim evrenimizin maddesi olan nötron ve protonlar olamaz. Çünkü evrendeki nötron ve proton sayısı bu hızlı genişlemeyi açıklamaya yetmiyor. Şu halde bu karanlık madde var mıdır? Karanlık maddenin yapısı nedir?

Takyon Evren modelinde Karanlık madde veya Karanlık Enerji varsayımına gerek duyulmuyor. Genişlemenin ve özellikle son zamanlarda gözlenen gittikçe artan hızdaki genişlemenin nedeni evrenin yaşıdır. Evrendeki yıldızlar yaklaşık 14 Milyar yaşına geldiklerinden, yaşlı yıldızlar Karadeliklere dönüşmeye başlıyorlar. Bu olaya onların bir tür ölümü gibi bakılabilir, çünkü görünür ışık saçmaları sona eriyor ama bir tür ışın yaymaya devam ediyorlar. Evrende Karadelik sayısı arttıkça Entropi yerel olarak hızla azalıyor. Buna karşıt olarak, Termodinamik dengeyi sağlaması gereken evrenimiz gittikçe hızlı genişleyerek Entropiyi arttırmak zorunda kalıyor. Entropinin artması için de hacmin artması, yani evrenin genişlemesi gerekiyor.

5. Singülarite (noktasal sonsuzluk) sorunu nasıl hallolmalı? Eğer evren bir büyük patlama ile başlamış ise bu bir noktadan olması gerekir. Yani başta noktasal bir sonsuzluk vardı. Bu ise her türlü hesabı imkânsız hale getirir. Yani Genel Görelilik baştan çökmektedir. Bu noktasal sonsuzluk sorunu nasıl çözülmelidir?

Takyon evren modelinde tek bir Büyük Patlama yerine daralıp genişleyen bir evren olduğundan hiçbir zaman noktasal bir sonsuzluğa ulaşmamakta ve noktasal sonsuzluk sorunu bulunmamaktadır. Evrenin davranışı an içinde nefes alıp-vermeye benzese de uzun sürede bir genişleme ve daralma da söz konusudur.

Takyon evren modelinde iki türlü titreşim bulunuyor. Biri mikro boyuttaki Planck zamanında gerçekleşen titreşim, diğeri milyarlarca yıllık periyot içeren makro titreşim. Bu model hem Kuantum kuramı ile hem de Genel Görelilik kuramı ile uyum halindedir. Ve belki de aranan birleşik kuram, GUT (Grand Unified Theory) bu modelin ürünü olacaktır.

Yazar: ewdedq

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Abonelik için e-posta yazmalısınız. Yorumda html etiketleri kullanabilirsiniz.

Gönderen: sonsuz -->

Kategori: Bilim, Denemeler, Felsefe - Etiketler:, ,