Kozmik Enflasyon Teorisi ve Büyük Patlama: Evrenin Başlangıcında Gerçekte Ne Oldu?
"Büyük Patlama" Dediğinizde 2 Ayrı Şeyi Kastediyorsunuz. Bunlardan Sadece Biri Doğru!
Bu teoriler, evrendeki tüm maddenin uzak geçmişteki belirli bir anda oluşmuş olduğu hipotezine dayanıyordu. -Fred Hoyle
Evren'in nasıl oluştuğunu bilimsel olarak düşünecek olursanız, bu uçsuz bucaksız Evren'de gördüğümüz her şeyin başlangıcını açıklayan bir teori var: "Big Bang", yani "Büyük Patlama". Ancak Büyük Patlama'nın tam olarak ne olduğu konusunda herkes aynı fikirde değil. Hele ki ara ara çıkan ve Büyük Patlama'nın hiç gerçekleşmediğini öne süren haberleri görmek kafanızı karıştırıyor olabilir.[1] Peki Büyük Patlama'nın hiç yaşanmamış olma ihtimali mantıklı mı? Eğer öyleyse bu, kozmoloji ve Evren algımız açısından ne anlama geliyor?
Evren'in Genişlediği Nasıl Keşfedildi?
Evren'in genişlediğini nasıl keşfettiğimizi, dolayısıyla bir başlangıcı olması gerektiği fikrinin nasıl doğduğunu anlamak için 100 yıl geriye, spesifik bir gök cismi grubunu, gökyüzümüzdeki soluk sarmal ve eliptik bulutsuları detaylıca gözlemeye karar verdiğimiz ilk zamanlara geri dönelim.
Bugün bu fotoğraftaki cisimlere bakan birinin "Bunların her biri bir galaksi!" demesi kolay... Ama bir asır önce bu, bu bilgi o kadar da net değildi. O zamanlar teleskoplarımız, bu cisimleri oluşturan yıldızları tek tek gösterecek kadar iyi değildi (birkaç görsel aşağıda, eski bir galaksi fotoğrafını görebilirsiniz). Bu yüzden onların bir tür "bulutsu" olduğu düşünülüyordu. Fakat gözlediğimiz bu gök cisimleri hakkında son derece tuhaf olan bir şey vardı: hızları.
Her elementin kendi karakteristik spektrumu, yani ya absorbe ettiği ya da yaydığı bir dizi dalgaboyu vardır ve bu spektrum, belirli bir dalgaboyu setinde sabitlenmiştir. Örneğin hidrojen her zaman belirli bir atomik enerji geçişine karşılık gelen 656, 486, 434 ve 410 nanometrelerde çizgiler gösterir.
Ama gözlediğimiz ilk galaksi fotoğrafındaki spiraller ve eliptikler, soğurma çizgilerinin hepsini gösteriyordu; fakat bunların hepsi, normalde olması gerekenden kaymış haldeydi.
Bu olayın en basit açıklaması, bu cisimlerin ya bize doğru ya da bizden uzağa doğru hızla hareket etmesiydi; aksi takdirde, daha karmaşık bir açıklama olarak, bu bulutsuların her birinin doğasında var olan, hiç bilmediğimiz yeni bir tür element veya henüz keşfetmediğimiz yeni bir fizik türü olduğunu varsaymamız gerekecekti.
Öte yandan, bu gök cisimleri bize göre uzaklaşacak biçimde hareket ediyorsa, o zaman bu çizgilerde gözlediğimiz kayma da tamamen anlamlı olurdu. Çünkü tıpkı bir polis arabasından ambulansa kadar her türlü ses kaynağının bizden uzaklaşırken veya bize doğru hareket ederken ses perdesinin değişmesi gibi, uzaktaki bir cismin de bizden uzağa veya bize doğru hareket etmesine bağlı olarak ışık dalgaboyu değişecektir. Bize doğru hareket ederse, ışık maviye doğru; bizden uzaklaşırsa da kırmızıya doğru kayacaktır. 20. yüzyılın başında Vesto Slipher, uzaydaki spiral galaksilerin birçoğunun kırmızıya kaydığını ve bu rengin bilinen Evren'deki her şeyden daha hızlı hareket ettiklerini gösterecek kadar çok değiştiğini fark etti.
Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.
Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.
Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.
Ancak bu yapboz parçaları, ilk olarak 1920'lerde bir araya gelmeye başladı. Ünlü teleskoba adını veren Edwin Hubble, bu spiral galaksilerde yaşanacak "alevlenmeleri" gözlemleyip, nova gibi olayları görmek istiyordu. Şaşırtıcı bir şekilde, Andromeda Galaksisi'ne bakarken birini görmeyi başardı. Sonra ikinciyi... Sonra da üçüncüyü... Ama sonra, dördüncü novayı da birinciyle aynı konumda gözlemledi. İşte o anda bunun bir nova değil de, bir "değişken yıldız" olduğunu anladı. Değişken yıldızlar, parlaklıkları zaman içinde değişen yıldız türleridir. Bu tür değişken yıldızlar o zamanlar da bilindiğinden, Hubble, gözlediği cismin kendi galaksimizin çok dışındaki bir yıldız olduğu sonucuna varabilmişti. Bu sayede, o yıldızın uzaklığını da hesaplayabilmişti.
Elbette, bu spiral galaksilerden birinde değişken yıldızların olduğunu keşfettiğinde, Hubble bununla yetinmedi. Düzinelerce galaksinin mesafelerini ölçmeye devam etti ve elde ettiği verileri Slipher'ın hız verileriyle birleştirdiğinde, olağanüstü bir şey keşfetti: Bir galaksi ne kadar uzaksa, bizden ortalamada o kadar hızlı uzaklaşıyordu!
İşte "Genişleyen Evren" hipotezi, bu şekilde doğdu.
Zamanda Sürekli Geriye Gidersek Ne Olur?
Genel Görelilik bağlamında, farklı konumlarda madde veya radyasyonla dolu uzay-zamanlar (ki bunlar, bizimki gibi uzay-zamanlardır), zaman içinde statik kalma konusunda pek iyi değildirler. Bu yüzden içerdikleri enerji miktarına bağlı olarak ya genişler ya da daralırlar. Gözlemlediğimiz şey, Evren'imizin geçmişte daha yoğun olan bir durumdan bugüne dek genişlemeye devam ettiğidir.
Işığın (radyasyonun) sahip olduğu enerji miktarı dalga boyuna da bağlı olduğundan, bu, aynı zamanda, uzay geçmişte daha küçükse daha sıcak olması gerektiğini, dolayısıyla daha çok enerjiye sahip olması gerektiğini de gösterir.
Bunun tam tersini de hayal edelim: Örneğin Evren'in günümüzdeki gibi var olduğunu, ama geçmişe gittikçe daha çok ısındığını ve küçüldüğünü düşünün. Zamanda yeterince geriye gitseydik Evren nasıl görünürdü?
- O kadar sıcak ve yoğun olurdu ki atomlar oluşamazdı. Başlangıçta her şey, sıcak ve iyonize bir plazma olurdu.
- Bunun öncesinde bile atom çekirdeğinin oluşması mümkün olmazdı; protonlar ve nötronlar parçalara ayrılarak hidrojenden başka element içermeyen bir serbest parçacık denizi yaratırdı.
- Bundan önce de, madde ve antimadde kendiliğinden çiftler halinde yaratılarak Evren'de bilinen tüm (ve potansiyel olarak şimdiye kadar keşfedilmemiş bazı parçacıkların) ortaya çıkmasına neden olurdu.
- Nihayet, zamanda iyice geriye gidersek, cisimlerin rastgele bir şekilde, belki de sonsuz miktarda sıcak ve yoğun olduğunu görür ve bir tekillik noktasına ulaşırdık: Uzay ve zaman, tek bir noktaya sıkışmış hâlde bulunurdu.
Her şeyin bir "kozmik yumurtadan", "ilkel bir atomdan" veya "rasgele sıcak, yoğun bir durumdan" ortaya çıktığı fikri, bugün "Büyük Patlama" olarak bildiğimiz şeydir.
Kozmik Enflasyon Nedir?
Ancak bu, Büyük Patlama'nın orijinal tanımıydı. Bu fikir ilk ortaya atıldığından beri Evren hakkında çok şey öğrendik. En önemlisi, Evren'in madde ve radyasyon dışında, kendisine içkin bir miktar enerji (veya bu enerjinin eş anlamlıları olan "karanlık enerji", "kozmolojik sabit" veya "vakum enerjisi") içerdiğini öğrendik.
Günümüzde nispeten küçük bir miktarını içeriyor olsa da, geçmişte Evren bu enerjinin muazzam derecede büyük bir miktarını içeriyordu.
Evet, doğru: Madde ve radyasyon tarafından domine edilmeden önce, Evren'e, ona içkin bu enerji miktarı hakimdi. Bu teori, ilk olarak 1970'lerin sonlarında, 1980'lerin başlarında ortaya atıldı ve 1990'ların başında gözlemsel olarak doğrulandı. Kozmolojik Enflasyon (veya Enflasyonist Evren) denildiğinde bahsedilen şey budur: Evren'de madde veya radyasyonun değil, uzayın kendisine içkin bir enerjinin hakim olduğu bir zaman...
Ve vakum enerjisi (veya bir diğer tanımıyla "enflasyon"un) hakim olduğu evrenler, madde ve radyasyonun hakim olduğu evrenlerden farklı gelişir.
Elbette, bu evrenler yalnızca ayrıntılarda farklılık gösteriyormuş gibi görünebilir, ancak hepsi belirli bir başlangıç noktasından belirli bir oranda genişler.
Yoksa öyle değil mi? Haydi, şu "başlangıç"a biraz daha yakından bakalım.
Başlangıçta Gerçekte Ne Oldu?
Maddenin veya radyasyonun hakim olduğu bir evren, gerçekten de uzay ve zamanın ilk belirdiği an olan "tekillik" noktasından oluşmaya başlar. Enflasyonist bir evren içinse böyle bir an yoktur.
Bir başka deyişle, sözünü ettiğimiz son nokta, yani uzay-zamanın ilk belirdiği bir ânın var olduğu fikri, başlangıcında kozmik enflasyon dönemi bulunan evrenlerde, Büyük Patlama'nın bir aşaması olmak zorunda değildir.
Büyük Patlama Derken Neyi Kastediyoruz?
Kozmologlar, yani Evren'in kökeni ve gelişimiyle ilgilenen bir astrofizik alt dalında uzman olan kişiler, Büyük Patlama hakkında konuşurken bu iki şeyden birini kastederler:
- Gözlenebilir Evren'imizin oluştuğu, genişleyen, yavaşlayan, soğuyan ve elementleri, atomları, yıldızları, molekülleri, gezegenleri ve nihayetinde bizi meydana getiren sıcak, yoğun, genişleyen süreç/durum.
- Uzay ve zamanın ortaya çıktığı ânı ifade eden başlangıçtaki tekillik, ilk ân.
Tek sorun şu: Bu iki açıklama 1960'larda birbirinin yerine kullanılabiliyordu; ama durum artık böyle değil: İlk açıklama -sıcak, yoğun, genişleyen durum- hala "Büyük Patlama" olarak anlaşılsa da, ikincisi artık böyle bir anlama sahip değil.
Aslına bakarsanız, uzay ve zamanın nereden geldiği sorusu söz konusu olduğunda, bu konudaki tartışmaların halen sürdüğünü söylememiz gerekiyor: Örneğin yazı başında sözünü ettiğimiz ve bir başlangıcın olmadığını söyleyen bu son makale, bu konudaki tartışma okyanusundaki tek bir damladan ibaret.
Tüm Bunlar Ne Anlama Geliyor?
Tüm bunlardan öğrenmeniz gereken en önemli şey ne mi? Büyük Patlama'nın, Evren'de gördüğümüz her şeyin nereden geldiğini ifade eden bir terim olmasına rağmen, artık "Evren'in başlangıcı" olmadığını anlamak. Enflasyonist bir evrende geriye gittikçe, var olan her şeyin kökeninin tam olarak ne olduğunun incelikleri konusunda tartışacak birçok şey var.
Ama özetle, "Bir Büyük Patlama yaşandı mı?" diye soruyorsanız... "Büyük Patlama" terimini kullanırken, yukarıda verdiğimiz iki anlamdan ilkini kastediyorsanız, evet, kesinlikle yaşandı! Evren'imiz başta çok sıcak ve çok ufaktı; genişledi, soğudu ve bu sayede elementler, atomlar, yıldızlar ve geri kalan her şey doğdu. Ama "Büyük Patlama" derken ikinci anlamı kastediyorsanız, yani "Büyük Patlama" sözcüğünün Evren'in başlangıcı olduğunu iddia edecekseniz, ondan daha geride hiçbir şey olmadığını söyleyecekseniz, "Büyük Patlama" teriminin ne anlama geldiğini gerçekten iyi düşünmelisiniz. Enflasyon Teorisi'nde istediğimiz kadar ve pratikte sonsuza dek geriye gidebiliriz - Büyük Patlama'dan da öncesine kadar (en son grafikte sarı çizgi sola, yani geçmişe doğru sonsuza dek gider ve asla 0 ânına ulaşmaz).
Büyük Patlama sözcüğünü bu eski anlamıyla kullanarak hataya düşen tek kişi siz olmayacaksınız elbette; ama yalnız olmamak yerine, haklı olmayı tercih etmez miydiniz?
Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.
İlginizi Çekebilecek Sorular
- Işık boş uzayda sonsuza dek ilerler mi?
- İlmek kuantum kütle çekim teorisi nedir?
- Hücrelerimizde protein üretildikten sonra ne oluyor ?
- 16
- 14
- 10
- 9
- 4
- 1
- 1
- 1
- 0
- 0
- 0
- 0
Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?
Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:
kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci
Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 24/01/2022 01:47:49 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/11300
İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.
- Bilim Ağacı> Doğa Bilimleri> Fizik> Astronomi> Astrofizik> Fiziksel Kozmoloji
- Uzay Zaman Evren Kozmik Enflasyon Teorisi Büyük Patlama Sıcak Uzay-Zaman
This work is an exact translation of the article originally published in Medium. Evrim Ağacı is a popular science organization which seeks to increase scientific awareness and knowledge in Turkey, and this translation is a part of those efforts. If you are the author/owner of this article and if you choose it to be taken down, please contact us and we will immediately remove your content. Thank you for your cooperation and understanding.