Tekillik ve Ötesi

Evrenin genişleme sürecini tersten düşünelim. Evren tek bir taneciğe doğru büzülürken, maddesel içeriği de sıkıştırılmış ve sıcak bir duruma geçer. Aslına bakılacak olursa, bu sürecin bir sınırı yok. Evren, genişlemesinin başladığı an olan doğum anında, sonsuz derecede yoğun ve sıcaktı. Fizikçiler herhangi bir değerin sonsuzluğa doğru fırladığı noktaya tekillik demektedir. Standart Büyük Patlama projeksiyonuna göre, evren bir tekillik içinde doğmuştur.

Einstein’ın kütleçekim teorisinin tekillik öngördüğü diğer yer, bir kara deliğin kalbidir. Bu durumda, düşünülemeyecek bir şekilde büzülen bir yıldızın maddesi, en sonunda sıfır hacme sıkışarak sonsuz yoğun ve sıcak bir hale gelir. Zamanında dendiği gibi, “kara delikler, Tanrı’nın sıfıra bölme işlemini yaptığı yerdir.”

Devamını oku “Tekillik ve Ötesi”

Şişme Kuramı Nedir?

Standart Büyük Patlama resminin, madde öbeklerinin galaksilere dönüşmesi için yeterli zamanı s ağlayamadığı gerçeği, bu senaryoya yönelik tek problem değil. Daha ciddi bir sorun daha söz konusu. Bu sorun, ardalan ışımasının düzgünlüğüyle ilgili.

Isı, sıcak bir cisimden soğuk bir cisme geçerek cisimleri aynı sıcaklığa getirir. örneğin elinizi sıcak su dolu bir şişenin üzerine koyacak olursanız, eliniz suyla aynı dereceye çıkana dek ısı şişeden size doğru akmaya devam edecektir. Kozmik ardalan ışıması temel olarak aynı sıcaklıktadır.

Bunun anlamı, evren ilk zamanlarında boyut olarak genişlerken, bazı parçalar diğerlerine göre daha soğuk olsa da, her zaman daha sıcak olan parçalardaki ısının diğerlerine geçerek, ısı düzeyini eşitlemesi gerektiğidir.

Devamını oku “Şişme Kuramı Nedir?”

Neden gece karanlıktır?

Evrenin Büyük Patlama’yla oluştuğu gerçeği bir başka gizemi de açıklıyor: gökyüzünün gece neden karanlık olduğunu. Bu bilmeceyi çözen ilk kişi, 1610 yılında Alman astronom Johannes Kepler oldu.

Gözünüzün önüne, düzenli olarak serpiştirilmiş çam ağaçlarıyla sonsuza dek giden bir orman getirin. Düz bir çizgide koşarak ormanın içine dalacak olursanız, önünde sonunda bir ağaca çarpmanız kaçınılmazdır. Benzer şekilde, evren de düzenli bir şekilde serpiştirilmiş yıldızlarla kaplı durumdaysa ve sonsuza dek gidiyorsa, dünyanın neresinden bakacak olursanız olun, bakışlarınızın bir yıldıza takılacağı ortadadır. Bu yıldızlardan bazıları çok uzakta ve solgun olacaktır. Öte yandan uzakta olan yıldızlar, yakınlarda olanlara nazaran daha fazla sayıdadır. Aslında -önemli nokta da burası- uzakta olan yıldızların sayısı, solgunluklarını dengeleyecek şekilde artacaktır. Diğer bir ifadeyle, dünyadan belli bir mesafede olan yıldızlar, iki, üç ya da dört kat uzakta olan yıldızlarla aynı miktarda ışık verecektir. Dünyaya ulaşan tüm ışık toplandığında ise sonuç sonsuz miktarda ışık olur!

Bu açık bir şekilde anlamsız. Yıldızlar nokta benzeri şekiller değil, küçük disklerdir. Bu nedenle yakınlardaki yıldızlar, daha uzaklardaki yıldızlardan gelen ışığın bir kısmını keser. Tıpkı yakınlardaki çam ağaçlarının daha uzaklardaki ağaçların önünü kapatacağı gibi. Ancak bu etkiyi hesaba kattığımızda bile tüm gökyüzünün, aralarında hiç boşluk olmayacak şekilde yıldızlarla kaplanacağına dair kaçınılmaz sonuç ortadadır. Bu bağlamda, gece gökyüzünün karanlık değil, aksine tipik bir yıldızın yüzeyi gibi parıldıyor olması gerekir. Tipik yıldızla kastettiğimiz kırmızı cücedir; yani can çekişen bir kor gibi ışıldayan yıldızlar. Dolayısıyla gece yarısında gökyüzü kan kırmızısı olmalıdır. Ancak neden böyle olmadığı, 19. yüzyılın başlangıcında Alman astronom Heinrich Olbers tarafından ortaya konmuş ve bu durum Olbers paradoksu olarak adlandırılmıştır.

Olbers paradoksundan çıkışımız, evrenin ezelden beri var olmadığı, Büyük Patlama’yla oluştuğunu fark etmemizle oldu. Evrenin oluşumunun ilk anından itibaren, uzaklardaki yıldızların ışıklarının bize ulaşması için yalnızca aradan 13,7 milyar yıl geçmiştir. Bu nedenle, şu anda gördüğümüz tüm yıldız ve galaksiler, ışıkları bize bu süre zarfında ulaşabilmiş olanlardır. Öte taraftan evrendeki yıldız ve galaksilerin birçoğunun bize olan mesafeleri, 13,7 milyar yıl gibi bir sürede ışıklarının bize ulaşamayacağı kadar büyüktür. Bu cisimlerin ışıkları halen yoldadır.

Gökyüzünün gece karanlık olmasının nedeni, evrendeki birçok cismin ışığının bize henüz ulaşmamış olmasından başka bir şey değildir. İnsanlık tarihinin ilk anlarından itibaren, evrenin bir başlangıç noktasının olduğu gerçeği, gecenin karanlık gökyüzünden gözlerimizin içine bakıp durmuş. Şapşallığımızdan bu kadar geç fark edebiliyoruz.

Bir milyar yıl kadar daha varlığımızı sürdürebilecek olursak, ışığı bize 14,7 milyar yılda ulaşan yıldız ve galaksileri de göreceğiz. Buradaki soru şu: eğer trilyonlarca yıl daha varlığımızı sürdürürsek ve çok daha uzaklardaki birçok yıldız ve galaksinin ışıkları bize ulaşırsa, gece gökyüzünün kırmızı olup olmayacağı. Cevap ise hayır. Kepler ve Olbers’in akıl yürütmesi yanlış bir varsayım olan yıldızların varlıklarını sonsuza dek sürdüreceği üzerine şekillenmişti. Ancak en uzun ömürlü yıldızlar bile 100 milyar yıl gibi bir sürede tüm yakıtlarını tüketerek yok olurlar. Bu da, dünyanın gökyüzünü tamamen kırmızıya boyamaya yetecek miktarda ışığın bize ulaşacağı zamandan çok daha önce gerçekleşecek bir şeydir.

Sıcak Büyük Patlama Sonrası

Bir şeyi daha küçük bir hacmin içine (örneğin havayı bisiklet pompasının içine) sıkıştırdığınızda madde ısınır. Dolayısıyla Büyük Patlama da sıcak bir olaydır. Bunu ilk fark eden kişi Ukrayna kökenli Amerikalı fizikçi George Gamow oldu. Gamow’a göre, Büyük Patlama’nın sonrasındaki ilk anlarda evren, nükleer bir patlamanın yarattığı kor halindeki ateş topuna benzeyen bir şeydi.

Ancak patlamanın ardından geçen saatler ve günler içinde, nükleer bir ateştopunun ısı ve ışığı atmosferin içine dağılıp yok olurken, Büyük Patlama’nın neden olduğu ateş topundan kaynaklanan ısı ve ışık için bu durum geçerli değildir. Evren, tanım olarak, var olan her şeyi içerdiğinden, patlamanın sonrasında oluşan ısı ve ışığın gidebileceği hiçbir yer yoktu. Bu yüzden, Büyük Patlama’nın kalıntıları evrenin içine sıkışıp kaldı. Bunun anlamı, Büyük Patlama’dan geriye kalan ısı ve ışığın, görünebilir bir ışık olarak değil (çünkü patlamanın ardından geçen zaman içinde evrenin genişlemesiyle birlikte büyük ölçüde soğumuştur), çok soğuk cisimlerin yaydığı görünmez bir ışık türü olan mikrodalgalar halinde var olması gerektiğidir.

Devamını oku “Sıcak Büyük Patlama Sonrası”

Büyük Patlama Evreni Nasıl oluşturdu?

Artık evrenin genişlediğini bildiğimizden dolayı, kaçınılmaz bir çıkarım da gözlerimizin önüne dek gelmiş oldu: O halde evrenin boyutları geçmişte daha küçüktü. Genişleme süreci, tıpkı geriye sarılan bir film gibi geçmişe doğru takip edildiğinde, astronomlar bundan 13,7 milyar yıl önce tüm evrenin düşünülebilen en küçük taneciğin içine sıkışmış olduğu sonucuna ulaştılar. Birbirlerinden uzaklaşan galaksilere bakarak, her ne kadar yaşlı olsa da, evrenin ezelden beri var olmadığı gerçeğini anladık. Zamanın bir başlangıcı vardı. Yalnızca 1 3,7 milyar yıl önce, tüm madde, enerji, uzay ve zaman, dev bir patlamayla, yani Büyük Patlama’yla oluşmuştu.

Kozmik genişlemenin şaşırtıcı ölçüde basit bir kanuna riayet ettiği anlaşıldı. Her bir galaksi, mesafesiyle doğru orantılı bir hızda Samanyolu’ndan uzaklaşıyordu. Yani Samanyolu’na iki kat daha uzak olan bir galaksi iki kat daha hızlı uzaklaşmaktaydı ya da 10 kat uzaktaki bir galaksi 10 kat hızlı. Hubble yasası olarak bilinen bu bağıntının, boyutları genişleyen ve hangi galaksiden bakarsanız bakın aynı görünen tüm evrenler için kaçınılmaz bir şekilde geçerli olduğu ortaya çıktı.

İçinde kuru üzüm taneleri olan bir kek düşünün. Eğer küçülerek bu üzüm tanelerinden herhangi birinin üzerine kurulabilecek olsaydınız, manzaranız diğer herhangi bir tanecikten görünecek manzarayla aynı olurdu. Dahası, kek bir fırına konarak kabartılsaydı, yalnızca diğer taneciklerin sizden uzaklaştığını görmekle kalmaz, aynı zamanda size olan mesafeleriyle doğru orantılı hızlarla uzaklaştıklarını da fark edebilirdiniz. Hangi üzüm taneciğinin üzerinde olduğunuzun da hiçbir önemi olmazdı; seyredeceğiniz manzara her zaman ve her noktadan aynı olurdu (buradaki tek şart, her zaman kenardan uzakta olmanız için, kekin büyük bir kek olmasıdır). Genişleyen bir evrendeki galaksiler de, kabarmakta olan bir kekin içine dağılmış üzüm tanelerine benzetilebilir.

Ancak tüm galaksilerin bizden uzaklaştığinı gördüğümüzden dolayı, evrenin merkezinde bulunduğumuza ve Büyük Patlama’nın da kozmik arka bahçemizde gerçekleştiğine dair bir varsayımda bulunamayız. Samanyolu değil de bir başka galakside olsaydık da, göreceğimiz manzara değişmezdi; diğer tüm galaksiler yine bizden uzaklaşıyor olurdu. Büyük Patlama burada, şurada ya da evrenin herhangi bir noktasında olmamıştır. Aynı ayda her yerde olmuştur. 16. yüzyıl filozofu Giordano Bruno’nun dediği gibi: “Evrende, merkez ya da çevre olarak adlandırılabilecek bir yer yoktur, çünkü her yer merkezdir.”

Aslına bakılacak olursa, Büyük Patlama terimi gerçekleşen olayı tanımlamada bir parça yanlış kaçıyor. Çünkü aşina olduğumuz hiçbir türden patlamayı andırır bir tarafı yok. Mesela bir dinamit infilak ettiğinde, patlama sabit bir noktadan çıkar ve etkisi, halihazırda var olan bir uzayda genişleyerek ilerler. Büyük Patlama ise tek bir noktada olmamıştır ve patlamadan önce var olan bir uzay yoktur! Her şey -uzay, zaman, enerji ve madde- Büyük Patlama’yla oluşmuş ve aynı anda her yönde genişlemeye başlamıştır.