Evreni Anlamak, En Büyükten En Küçüğe – 3: Evrenin Dokusu

Evrenin dokusu nedir? Einstein işte bunu buldu. Enerji ve kütlenin aynı şeyin iki yönü olduğunu buldu. Evrenin herhangi bir yerindeki şeklin kütle ve enerji tarafından belirlendiğini buldu. Kütle çekiminin de bir kuvvet olmadığını elbette öğrendik böylece. Kütle çekimi sadece bir geometridir. Bükümler ve eğimler.

Evrenin dokusu uzay ve zamanın bir karışımıdır. Artık o yüzden buna uzay-zaman deniyor. Genel görelilik teorisi bu uzay-zamanın içinde yer alan şeylerle nasıl büküldüğünü veya tersini anlatıyor bize.

Biz genelde uzayın bükülmesini algılarız. Ya da öyle sanıyoruz.

Ayın uzay-zamanı bükmesi sonucu dünyadaki su aya doğru düşer, bu nedenle de gel git oluşur. Yeterince bükemediği için de dünyada kalır. Bunu daha çok suya batırılmış küre seklinde düşünmek gerekir, her yöne doğru suyu bükebilen. Dünya mesela güneş etrafında bükülmüş bir uzayda dümdüz hareket eder. Gezegenimiz ne yönüyle oynar ne de enerji harcar.

Peki suya bir değil iki top soksak ve etraflarında döndürsek ne olur?

Su içinde görünmez dalgalar oluşur elbette. Peki uzayda böyle bir şeyin karşılığı nedir?

Evrenin dokusunda kıpırdanmaya karşılık gelir. Uzay-zamanın dalgalarına yani. Kütle çekimi dalgası değimiz şey budur. Bu durum Einstein tarafından öngörüldü fakat kimse ciddiye almayınca kendisi de bunun yanlış olduğuna hükmetti. Tezinden vazgeçti. Fakat 1951 de Fransız matematikçi Bruhat bunun varlığını matematiksel olarak ispatladı.

1,3 milyar yıl önce 1,3 milyar ışık yılı uzakta iki karadelik ışık hızının yarısı hızla dönerek birbirine yaklaşıp birleştiler. Çarpışma 20 mili saniyede gerçekleşti ve bu surede 3 güneş kütlesi büyüklüğünde enerji kaybettiler. Einstein’ın teorisine göre E=mc2 bu enerji ışığa değil hiçbir şeyin durduramayacağı kütle çekimi dalgalarına dönüştü. Bu dalgalar 1,3 milyar yıl sonra dünyaya ulaştı.

14 eylül 2015’de saat 09:50:45’de hem de.

İki fizikçi biri Alman biri Amerikalı bunu ölçtüler. Detayı sonra.

Ve tüm bunlar bize evrenin kendisinin de evrilebildiğini, statik olmadığını göstermiştir. Ve öyleyse de bir başlangıcının da olması gerekir. Evrenin uzay ve zamanda hiçbir boyutunun olmadığı bir an.

Bu teoriye Büyük sıcak patlama teorisi denir.

Sıcak çünkü: ancak çok sıcak bir geçmiş, görünür evrenin onca enerjisini küçük bir hacme sığdırabilir.

Büyük çünkü görünür evrenin tamamını içerir.

Patlama çünkü evrenimizin genişlemesi sebebiyle geçmişte ancak bir patlama gibi bir şey buna yol açabilir.

Buradaki hassas nokta büyük patlama uzay-zamanın belli bir noktasında değil her yerinde birden gerçekleşti. Düşünmesi biraz zor.

Peki bunun ötesi nedir?

Teleskoplarımız bize gözlenebilir evrenin düşündüğümüzden çok daha büyük olduğunu söylüyor. Ama onunda bir sınırı var. Son saçılma yüzeyi.

Bu yüzey 13,8 milyar yıl kadar öncemizde ve aynı zamanda 13,8 milyar ışık yılı uzaklıkta.

Bunun ötesinden bir ışık bize ulaşmak için 13,8 milyar yıldan fazla yol almış olmalıdır. Ama bu zamandan önce ışık özgürce yol alamıyordu. Sıkışmıştı. Bu yüzey bizim kozmik ufkumuzdur bir anlamda. Buradan gerisini göremeyiz dünyadan bakınca.

Kısacası dünyadan görebildiğimiz evren, yarıçapı 13.8 milyar ışık yılı uzunluğunda bir küre. Ama aslında çok daha büyük tabi, çünkü ışığın yol almaya başladığı zamandan beri evren genişlemeye devam etti. Bilim insanları şu an yaklaşık 46 milyar ışık yılı hesaplıyorlar yarıçapını.

Büyük patlamanın kanıtı:

Evren genişliyorsa eğer, geçmişte daha küçük olmalı.

Ama geçmişte daha küçüktüyse o zaman kütleçekimi uzay-zaman bükülmesi de o zamanlar çok daha etkili olmalı.

Geçmişte uzay-zaman giderek büyüdü çünkü bir nedenden dolayı genişleme vardı.

Eğer doğru tablo buysa

Evrenin küçük olduğu zamanlarda, kütle veya enerjiyle yoğunlaşmış olması bir fark yaratmaz. Çünkü madde ve enerji, uzay-zamanın geometrisi üstünde aynı etkiye sahiptir.

Şimdi eğer tüm o enerji küçücük bir hacmin içine sığdıysa şüphesiz bol sürtünme ve başka şeyler de olmalı. Ve bu dönem çok ama çok sıcak olmalı.

O halde:

Evren belki de o kadar yoğundu ki o sırada var olan hiçbir ışık onun içinde yol alamadı. Bu da bir çeşit duvarımsı bir şey düşündürüyor insana.

Evet bu akıl yürütme bizi son saçılma yüzeyine yani evrenimizden görebileceğimizi sınırlayan yüzeye getirdi.

Kanıtlanması ise şöyle oldu:

Bu yüzeyin sıcaklığı Einstein denklemiyle hesaplandı 1948’de ve 3000 C derece olmalıydı dediler. Saydamlaştığı sırada evrenin tamamı bu sıcaklıkta olmalıydı. Genişleme hesaba katılırsa bugün bu sıcaklığın-260 ile -270 arası olması gerektiğini söyler bu hesaplamalar.

Bundan 17 yıl kadar sonra, Amerika’daki iki bilim insanı radyo dalgalarını ölçmek için bir balon düzeneği kurmaya çalışıyordu. Ölçümlerde bilim insanlarımız tuhaf bir parazit tespit ettiler. Her şeyi kontrol ettiler hata aradılar uzun süre, sistemi yenilediler fakat bulamadılar, parazit devam ediyordu, en son kuşların pisliğinin buna sebep olduğuna inanıp balonu temizlediler. Ve fakat işin içinden çıkamadılar. Sonunda anladılar ki, duydukları parazit dünyadan gelmiyordu. Bir sinyaldi, hatta sıcaklığı olan bir sinyal. -270,42 C derece ve uzayın her yerinden geliyordu. Bu evrenin son opak anına ait bir artık sıcaklıktı.

Büyük patlamanın bariz bir delili olan bu radyasyona “kozmik mikrodalga arka plan” veya “kozmik mikrodalga arka plan ışıması”  denir.

*Bir foton bir elektrona çarptığında saçıldığını varsayarız, duvardan önce de ışık sürekli maddeden saçılıyordu. Madde çok yoğun sıkışmıştı ve saçılışlar sürekli devam ediyordu ve fotonlar yol alamıyordu. Evrenin Opak olması da buradan gelir. Sonra evren genişledi ve yoğunluğu azaldı. Ta ki bir gün ışık özgürce yol almaya başladı. Işık son kez o zaman saçıldı ve son saçılma yüzeyinin de geçmişimizde belirmesine neden oldu. İşte tam bu andan bir sinyaldir bu aldığımız.

Peki neden mikrodalga diyoruz, uzay zaman 13,8 milyar ışık yılı genişlemesiyle birlikte gerilen ışık, çivit renkle baslar ve mavi yeşil sarı turuncu ve kırmızıya döner. Ardından gözlerimize görünmez olur, kızılötesine geçer ve sonra da mikrodalga ve radyo dalgası olarak varlığını sürdürür. 13,8 milyar yıl genişledikten sonra bu ışık su an soğuk mikrodalga aşamasındadır ve sıcaklığı da -270,42’dir.

İşte bu tespitle birlikte Büyük Patlama teorileri birden teori olmaktan öteye geçti ve ciddiye alınır oldu.

Beynimizi kullanarak uzay-zaman, madde ve enerjiyi bir kütle çekimi teorisinde buluşturan yasayı anlamış olduk. Ama daha ötesi de var elbet.

Simdi ise hız ve çok küçüğü anlamaya çalışalım. Bu ikisini anlamak ise bize evreni anlamanın tümkapılarını- hadi tüm olmasa da bir çoğunu açacaktır.

Emir Emirmahmudoğlu

Matematiksel

Yazıyı Hazırlayan: Emir Emirmahmudoglu

Y.Emir Emirmahmudoglu
1973 K.Maraş doğumlu, İTÜ’de Matematik ve mühendislik okuduktan sonra, Ankara Üniversitesinde Hukuk okudu. Uzun yıllar Ankara ve İstanbul’da dershanelerde Matematik, Fizik ve Felsefe öğretmenliği yaptı. Amsterdam’da Vrije Universiteit’da Yapay Zeka eğitimi aldı ve halen yeniden burada Matematik öğretmenliği okuyor. Rotterdam’da yaşıyor. Halen evreni ve varoluş sorunlarımızı düşünmekten büyük zevk alıyor. Ve bu zevki çocuğu da dahil tüm çocuklara aşılamak istiyor.

Bunlara da Göz Atın

Entropi İlkesinin Kadim Düşmanı: Maxwell’in Cini

Makro evrenin ısı ve iş kavramlarıyla ilintili değişkenlerini inceleyen ve tüm mühendislik dallarında ayrıntısıyla okutulan, …

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

ga('send', 'pageview');