[Çeviri Öncesi Bilgi: Bu haberi/konuyu daha iyi anlayabilmek için, öncelikle buradaki yazımızı okumanızı tavsiye ederiz.]
Modern kozmolojinin en büyük kuramlarından biri Evren'in büyük bir patlama ile başlamasıdır. Ayrıca bu yalnızca bir fikir değil aynı zamanda sayısız kanıt ile desteklenmiş bilimsel bir kuramdır. Kanıtlar arasında öncelikle Kozmik Mikrodalga Arkaplan Işıması vardır. Bu, Büyük Patlama'nın bir çeşit "yankılanması"na benzetebilirsiniz. Dahası, sürekli genişlemekte olan bir evren içinde olduğumuzu biliyoruz. Zamanda geriye gittiğimizi hayal edersek bu genişleme, bir noktada kökeni, yani Büyük Patlama'yı işaret etmektedir. Ayrıca Evren içerisinde bol miktarda helyum-4, helyum-3, döteryum gibi temel elementler bulunur. Tüm bunlar, Büyük Patlama Kuramı'yla hesaplanabilmektedir.
Ama hala yapbozun büyük bir parçası eksik. Büyük Patlama'nın kendisine ne sebep oldu? Yıllardır kozmologlar Evren'in kendiliğinden oluştuğu fikrine güvendi; yani Büyük Patlama, Evren'i yoktan var edebilecek bir kuantum dalgalanmasının sonucu olduğunu düşündüler. Kuantum Mekaniği hakkında bildiğimiz kadarıyla bu oldukça makul bir fikirdir. Ama sahiden fizikçilerin daha fazlasına ihtiyacı vardı: Bu fikre can verecek daha matematiksel bir kanıta... Nihayet, 11 Nisan 2014'te, Çin'deki Wuhan Fizik ve Matematik Enstitüsü'nde çalışan Dongshan He ve arkadaşlarının çalışmaları sayesinde fizikçiler istediklerini elde ettiler. Çünkü bu kişiler, Büyük Patlama'nın gerçekten de kuantum dalgalanmaları sebebiyle kendiliğinden olmuş olabileceğinin ilk titiz/kesin kanıtı ile geldiler.
Bu yeni kanıt, Wheeler-DeWitt denkleminin özel bir çözüm kümesine dayanıyor. 20. yüzyılın ilk yarısında kozmologlar modern fiziğin iki temel direğini (Kuantum Mekaniği ve Genel Görelilik), Evren'i tam anlamıyla tanımlayacak bir şekilde birleştirmekte zorlanıyordu. Tüm söyleyebilecekleri bu kuramların tamamen birbiriyle ters düştükleri idi. Büyük buluş, 1960'lı yıllarda fizikçi John Wheeler ve Bryce DeWitt'in önce bahsettiğimiz birbiri ile bağdaşmayan iki fikri şimdi Wheeler-DeWitt denklemi olarak bilinen matematiksel bir çerçevede birleştirmesiyle geldi. Dongshan ve iş arkadaşlarının çalışması bu denklem için yeni çözümler araştırmaktı.
Düşüncelerinin kalbinde Heisenberg'in Belirsizlik İlkesi yatıyor. Bu ilke, fizikçilerin yarı-durağan sahte vakum (metastable false vacuum) dedikleri şeyde gerçekleşen kuantum dalgalanmalardan ötürü küçük bir boş uzayın yoktan var olmasına olasılıksal olarak izin verir. Bu olduğu zaman iki olasılık var: Uzay baloncuğunun hızla genişlemediği durumda baloncuk neredeyse aynı anda yok olur. Ancak eğer baloncuk yeterince büyüklüğe genişlerse, işte o zaman geri döndürülemez bir şekilde bir evren yaratılır.
Soru şudur ki: Wheeler-DeWitt denklemi buna izin veriyor mu? Dongshan ve iş arkadaşları şöyle söylüyor:
"Bir kere küçük bir gerçek vakum (true vacuum) baloncuğu yaratıldığında, katlanarak büyüme şansı olduğunu kanıtladık."
Soruna yaklaşımları şöyleydi: Tamamen yarıçapıyla tanımlanmış küresel bir baloncuk düşündüler. Sonra da bu yarıçapın genişleme derecesini tanımlayan denkleme ulaştılar. Ardından baloncuğun geometrisi için üç senaryo dikkate aldılar - kapalı, açık ya da düz. Bu senaryoların hepsinde baloncuğun katlanarak genişleyebileceği ve dolayısıyla Evren'i oluşturabilecek büyüklüğe ulaşabileceği bir çözüm buldular - yani Büyük Patlama'ya. Bu kozmologların üzerine kuramlar inşa edebilecekleri bir sonuç. Çok ilginç bir sonuç.
Günümüzün Evren modellerindeki önemli bir değişken de kozmolojik sabittir. Bu, uzay vakumunun enerji yoğunluğunu tanımlayan bir terim. Aslen Einstein tarafından Genel Görelilik Kuramı dahilinde ileri sürülmüştür ve Hubble'ın Evren'in genişlediği keşfinden sonra yine Einstein tarafından terk edildi. 1990'lara kadar, çoğu kozmolog kozmolojik sabiti sıfır kabul etti. Ancak daha sonraları kozmologlar Evren'in genişlemesinin ivmelenmesine sebep olan bir şeyin kanıtını buldular. Bu da, kozmolojik sabitin sıfır olamayacağı anlamına geliyordu. Yani yeni bir Evren kuramı kesinlikle sıfırdan farklı bir kozmolojik sabit barındırmak zorunda.
Peki, kozmolojik sabitin Dongshan ve iş arkadaşlarının yeni kuramındaki rolü nedir? İlginçtir ki bu kişiler, yaptıkları çözümlerde kuantum potansiyeli diye bilinen bir niceliğin kozmolojik sabitin rolünü oynadığını söylüyorlar. Bu potansiyel, fizikçi David Bohm tarafından 20. yüzyılın ortalarında geliştirilen pilot dalga kuramı denilen bir fikirden geliyor. Bu kuram, kuantum mekaniğinin tüm geleneksel tahminlerinin üstüne bir de kuantum potansiyeli olarak bilinen ek bir terimi daha içerisinde barındırır. Eğer kuantum potansiyeli, parçacığın gerçek konumunu bulmaya çalışmak gibi şeyler için kullanılırsa; kuram, kuantum mekaniğini tamamen deterministik yapma etkisine sahip.
Buna rağmen fizikçilerin büyük bir kısmı Bohm'un fikrini benimsemedi çünkü tahminleri geleneksel versiyonun aynısıydı ve farklı olduğunu söylemenin deneysel bir yolu yoktu. Yine de fizikçileri gerçekliğin doğasının olasılıklı açıklamasını kabul etmeye zorladı ki onlar da seve seve kabul ettiler. Kuantum potansiyelinin, Evren'in kökeninin bu yeni matematiksel açıklamasının gerekli bir parçası olması gerçeği sahiden büyüleyici.
Belki de Bohm'un fikirlerini bir kez daha gözden geçirme zamanıdır.
Evrim Ağacı Eklemesi: Konunun daha iyi anlaşılması için, makalenin Sonuç kısmını Türkçeye çevirerek eklemek istiyoruz:
"Özet olarak, bu makalede evrenin hiçlikten, kendi kendine (spontane olarak) yaratılabileceğinin matematiksel bir kanıtını sunduk. Küçük bir gerçek vakum balonu, metadengeli sahte vakumda meydana gelen bir kuantum dalgalanmayla yaratıldığında, eğer ki düzenleme faktörü p, -2'ye ya da 4'e eşitse eksponansiyel olarak (giderek hızlanan biçimde) genişleyebilir. Bu sayede, erken evren geri döndürülemez biçimde var olur. Burada, kuantum potansiyelinin, baloncuğun eksponansiyel olarak büyümesi için gereken gücü verdiğini gösterdik. Dolayısıyla, erken evrenin doğumu, tamamen kuantum mekanizmaları tarafından belirlenmektedir.
Kişi; zaman, uzay ve maddenin erken evren içinde hiçlikten nasıl var olduğunu sorabilir. Baloncuğun eksponansiyel genişlemesiyle, uzay ve zamanın oluşacağı şüphesizdir. Heisenberg'ün Belirsizlik İlkesi'ne göre, kuantum dalgalanmaları sonucu sanal parçacıklar oluşacaktır. Genel olarak konuşacak olursak, sanal bir parçacık, doğumundan hemen sonra yok olacaktır. Ancak tek bir çifte ait 2 sanal parçacık, yok oluşlarından hemen önce, baloncuğun eksponansiyel genişlemesi nedeniyle ayrılabilir. Bu nedenle, vakum balonu eksponansiyel olarak genişlerken büyük miktarda gerçek parçacık oluşur. Baloncuğun eksponansiyel genişlemesiyle oluşan parçacık yaratılışının karmaşık matematiksel hesaplamalarını, ilerleyen çalışmalarımızda göstereceğiz."
Teşekkür: Bu çeviri için M.Furkan Pazar'a teşekkür ederiz.
Düzenleyen: ÇMB
Not: Konuyla ilgili bir diğer haber ve analiz buradan okunabilir. Makalenin içinden bir sayfayı ve sonuç kısmını en altta görebilirsiniz.
Kaynaklar ve İleri Okuma:
evrimagaci.org/dosyalar/icerikler/69964892_makkpng.PNG">
Makalenin 3. sayfasından bazı açıklamalar...
Makalenin Sonuç ve Tartışma kısmı...