Big bang'i tartışmaya başlamadan önce, laboratuvar koşullarında ve direkt olarak Big Bang öncesine neden gidilemeyeceğine kısaca değinmek istiyorum.
Bilim insanları Big Bang'in çok sıcak bir ateştop olarak başladığı konusunda hemfikirler. Bu ateştopda sıcaklığın bir trilyon Kelvin olduğu hesaplanıyor. Bu sıcaklığa Big Bang için bir laboratuvar işlevi gören hızlandırıcılarda ulaşmak mümkün değil. Bu nedenden dolayı 10^-43 saniye olan Planck zamanının ötesine giderek, varoluşla ilgili deneyleri tekrarlamak mümkün değil.
Ama bu demek değildir ki Big Bang öncesi hakkında spekülatif de olsa bilimsel kuramlar ortaya atılamaz ve Big Bang öncesini kurgulamak anlamsızdır. Bilim adamlarının bu konudaki kişisel görüşlerine ilerde yer vereceğim. Evrenin yaşını enerji veya temperatür düzeyine paralel bir ölçeğe göre hesaplamak mümkündür. Evren ne kadar sıcaksa o kadar gençtir.
Günümüzde mevcut hızlandırıcılarda ulaşılan enerji bir proton kütlesinin 1000-2000 katı kadardır. Yeni kurulan hızlandırıcılarda, örneğin CERN'de, bu enerji bir proton kütlesinin 10 bin katı kadardır. Buna rağmen bu enerji düzeyleri Planck zamanına kadar ulaşmada yetersizdir..
Yeri gelmişken burada tartışacağımız enerji ile ilgili bazı kavramlara kısaca değinmek istiyorum.
Maddenin temel yapı taşı proton olduğundan enerjiyi, protonu temel birim olarak kabul ederek tanımlamak bir gelenek haline gelmiştir. Herhangi bir astronomik olgunun enerjisi protonun kütle-enerjisi olarak ifade edilebilir. Daha spesifik olarak enerji, GeV birimleri şeklinde yazılır. Burada kabaca 1 (bir) GeV, bir protonun kütlesinin Einstein’in E=MC2 denklemine göre enerjiye dönüşmesine tekabül eder. Burada G, gigadır. Yani milyar demektir. GeV, bir milyar elektron volt demektir. Aslında duran protonun kütlesinin karşıtı 0,938272 GeV’dir ama, biz onu bir kabul edebiliriz.
Enerji, logaritmik olarak ifade edilir. E=10wGeV formülünde w, enerji indeksini belirtir. Logaritmik olarak ifade edildiğinden w değerinin bir artması, enerjinin 10 kere artması demektir. Yukarda da değindiğimiz gibi kozmozda enerji kendini, son derece geniş uçlar arasındaki değerler şeklinde manifest eder. Bu durumu bazı somut örneklerle açıklamada yarar vardır.
Bir megatonluk hidrojen bombasının gücü bir milyon ton TNT’nin patlayıcı gücüne eşittir. Bir megatonda w enerji indeksi 25,5’dir.
Yani w=25,5. Bu enerji ile büyükçe bir şehri yok etmek mümkündür.
Soğuk savaş zamanında tarafların 50 bin kadar bir megatonluk bombası olduğu tahmin edilmektedir. Bunların karşılıklı kullanılması durumunda w şeklinde ifade edilen enerji indeksi 30,5 olacaktır.
Bunu, dünyaya çarpması muhtemel küçük bir astronomik obje olan ve çapı beş km’yi bulan bir asteroidle karşılaştıralım. Bu objenin dünyaya çarpmasından açığa çıkacak kinetik enerjinin miktarı 10^8 megaton olacaktır. Yani 100 milyon megaton TNT kadar olacaktır. Bunun enerji indeksi w=33,5’dur. Başka bir deyişle bu asteroid bir dünya savaşında patlatılan bütün hidrojen bombalarının toplamından bin kere daha fazla bir güce sahiptir.
Güneşin bir günde etrafa yaydığı enerji miktarı 8x10^18 kiloton TNT kadardır. Başka bir deyişle, güneşin günlük enerji indeksi 41,4’dür. Her ne kadar bu enerjinin çok küçük bir kısmı dünyaya ulaşmakta ise de, ulaşan enerji indeksi yine de 32’den az değildir. Buna göre her gün dünyaya gelen güneş enerjisi, bir dünya savaşında açığa çıkacak kinetik enerjiden 30 kere daha fazladır.
Yukarda değindiğimiz elektron volt kavramı ilk defa 1912 yılında ortaya atılmıştır. Bir elektron volt, tek bir elektronun 1 voltluk potansiyel farkı olan bir ortamda hızlanması sırasında kazandığı enerjidir. Bunu joule olarak da ifade edebiliriz. 1eV=1,602x10^-19 joule dur.
Bu son derece küçük bir miktardır. Ama kozmik birimler arasında mevcut enerji farkı dikkate alınırsa, pratik önemi olan bir değerdir. Bir GeV’nin karşılığı bir milyar elektron volt olup, bir protondaki enerjidir.
Bir kitabın beş sm’den masaya düşmesi, milyar kere milyar elektron volt enerji açığa çıkaracaktır. 100 wattlık bir elektrik lambası saniyede 6,24x10^20 eV enerji yakmaktadır.
Bir bardak çayı masadan kaldırmanın enerji indeksi 10’dur.
Hiroşima’ya atılan ilk atom bombasında w=23,5’dur.
Gözlemlenen evrenin enerjisi, GeV olarak 10^80, w olarak ise 80’dir.
Görüldüğü üzere evrende mevcut enerji aklın alamayacağı kadar büyüktür ama, sonsuz değildir. Aynı şeyleri ısı ve yoğunluk için de iddia edebiliriz, maddenin miktarı ve evrenin genişliği için de… Sayı ile ifade edilen hiç bir şey sonsuz olamaz. CERN'de bir protonun kütlesinin 10 bin katı kadar yüksek bir enerji düzeyine ulaşılacağına değinmiştik. Bunun enerji indeksi olarak karşılığı, kabaca, W=4'dür.
Evren henüz 10^-14 saniye yaşında iken, kozmik zemin radyasyonundaki temperatür bu enerji düzeyindedir.
Bu durumda diyebiliriz ki Planck zamanına, yani Big Bang'in 10^-43 saniyesine gitmek mümkün değildir. Dünyada bu enerji düzeyine ulaşan bir hızlandırıcı yoktur. Bu enerji düzeyine ulaşacak hızlandırıcının büyüklüğünün güneş sistemi kadar olması gerektiği hesaplanmıştır.
Dolayısıyla dünyada hiç bir zaman Planck zamanını ve ötesini laboratuvar koşullardında denemek mümkün olamayacaktır.
Ancak şunu unutmayalım ki, bütün evren bilim için bir laboratuvardır. Kozmologlar daha yüksek enerji düzeylerine indirekt yöntemlerle ulaşabilirler.
Dünya, güneşten ve uzayın derinliklerindeki müthiş katastrofilerden kaynak alan yüksek enerjili kozmik ışınlar tarafından sürekli olarak bomardıman edilmektedir. Bu ışınlar atmosferin üst tabakalarında dünyanın atmosferi ile temasa gelmektedirler. Bu kozmik ışınlardaki enerji düzeyi CERN'de ulaşılacak enerji düzeyinden yaklaşık 10 milyon kere yüksektir. Kozmik ışınlardaki enerji indeksi en fazla 11'dir. Yani W=11.
Bu enerji düzeyi bizi evrenin yaşının 10^-28 saniye olduğu bir zamana götürür. Bu enerji düzeyi de geçmişi laboratuvar ortamında incelemek için yeterli değildir. Yeni yöntemler geliştirilmeye çalışılmaktadır. Bunlardan en ilginci proton çözünme denemeleridir. Bu konuda geliştirilen detektörlerin araştırdığı enerji indeksi (W) 16'dır. Bu enerji indeksi bizi evrenin 10^-38'inci saniyesine götürmektedir. Ama hala Planck zamanını araştıracak enerji düzeyine ulaşılamamıştır.
Zamanda geriye doğru giderken deneylerden elde edilen bilgiler giderek azalmaktadır. Bu durumda bilim insanları kazanılan bilgileri çeşitli şekillerde değerlendirerek anlamlandırmaya çalışmaktadırlar.
Sonunda öyle bir zaman aralığına ulaşılıyordur ki, denenerek tekrarlanabilir pozitif bilimin yerini spekülatüf bilim almaktadır.
Fred Adams, John Gribbin gibi fizikçilere ve diğerlerine göre, bu alanda yapılacak bilimsel spekülasyonlar yalnız ilginç değillerdir. Aynı zamanda hayati öneme sahiptirler. Yüksek enerji fiziği geçmişe bakan bir penceredir. Ne kadar büyük enerji düzeylerine ulaşılabilirse, geçmişe o kadar geniş bir pencereden bakılacaktır.
Big Bang sırasında sonsuz yoğunluk hızla azalmaktadır.
Big Bang'in 10^-4'üncü saniyesinde evrenin yoğunluğunun bir atomdaki yoğunluk kadar olduğu hesaplanmıştır. Bu zaman diliminde evrenin sıcaklığı 1 trilyon Kelvindir. Evrenin daha sonraki yaşamını çok iyi bildiğimizi söyleyebilirim. Ama daha önceki bir zamanı değerlendirmek için bilimsel spekülasyonlara baş vurmak gerekmektedir.
Buna rağmen bilim insanlarında Big Bang'in başlangıç ve öncesi dönemlerine ait bazı nosyonlar gelişmiştir. Big Bang'de geriye doğru giderken Einstein'ın genel görelik kuramının çöktüğü bir zaman dilimine ulaşılacaktır. Bu zamanda Einstein'ın fiziğinin yerini quantum fiziği alacaktır.
Bu ne demektir?
Einstein'a göre düzgün, kesintisiz, defosuz bir uzay-zaman (uzam) vardır.
Quantum fiziğinde ise böyle bir regülarite, homojenite yoktur.
Quantum teorisine göre uzay-zaman da quantize edilmelidir.
Yani enerji etrafa quanta denen ve daha küçüğü, küsürü olmayan paketler şeklinde yayıldığı gibi, uzay-zaman da buna uygun bir nitelik almak zorundadır.
Quntum fiziğinde Planck mesafesi denen 10^-35 metreden daha kısa mesafeler yoktur.
Tabii Planck zamanı olan 10^-43 saniyeden kısa bir zaman da yoktur.
Bu evrene dışından baktığımızı farzedelim.
Big Bang vuku bulmuş, Planck zamanına gelinmiş ve Planck uzunluğuna ulaşılmıştır.
Evrenin çapı 10^-35 metredir.
Bir santimetreküpünün yoğunluğu 10^94 gramdır.
Yaşı 10^-43 saniyedir....
Bu zamanın ötesinin anlamı yok mudur?
Bunu iddia etmek Big Bang gibi muhteşem yaratılışla alay etmek demektir. Burada bütün söylenecek bu zamandan bir önceki zamanın tekillik olduğunu vurgulamaktır.
Tekillikten önceki bir zamana gitmeye teşebbüs etmek anlamsız olabilir.
O zamana da zatan Planck zamanı temel alınarak gidilebilir.
Yani geriye doğru giden zaman aralığı 10^-43 saniyeden fazla olamaz.
Tekilliken önceki zaman ve mekan önemlidir elbette ama, bilimsel olarak ona ulaşmak mümkün değildir.
Yine de öyle bir zaman ve mekanın varlığını destekleyen ilginç bir deney vardır.
Casimir deney denen bu deney aslında hiçliği ve oradaki yalancı parçacıkları ilginç bir şekilde somutlaştırmaktadır.
O deneye ve diğer gözlemlere ilerde değineceğiz..
Kozmologlar için evrenin neyin içinde genişlediği sorusu anlamsızdır.
Böyle bir soru sorulamaz.
Oysa biliyoruz ki saçma olmadığı gibi, anlamsız da olan bir soru yoktur.
Cevabı saçma ve anlamsız olabilir ama, sorular asla anlamsız ve saçma olarak nitelendirilmemelidirler.
Kozmologların bu soruyu yanıtlamada bocalamalarının en büyük nedeni bütün fizik yasalarının yalnız içinde yaşadığımız evren için geçerli olmasıdır.
Daha doğrusu kozmologlar bunu böyle kabul ederler. Onlara göre evrenin dışında farklı fizik yasaları egemendir.Orada başka evrenler olsa bile onların herbiri farklı fizik yasalarına tabidirler.
İçinde yaşadığımız evrenin dışına, yani evrenin içinde genişlediği hiçliğe, farklı fizik yasaları hükmedebilir. Nedenlerini de birazdan açıklayacağım.
Ama eğer multiversler, yani diğer evrenler, varsa, onlarda farklı fizik yasalarının geçerli olması mümkündür.
Enerji korunumu yasalarını biliyoruz. Enerji yoktan var edilemez. Var olan bir enerji yok edilemez. Enerji bir türden başka bir türe dönüşür.
Bu durumda evrenin yaratılışını bilimsel olarak nasıl açıklayacağız?
Evrenin ya ezelden beri var olmuş olması, ya da çok farklı bir takım fizik yasalarının etkisi altında yoktan yaratılmış olması gerekmektedir.
Ex nihilo olarak bilinen yoktan yaratılış bilimsel bir açıklama değildir. Teistik bir açıklamadır. Evren ex nihilo yaratılmamıştır.
Ayrıca ilginç olarak evren, ezelden beri de var olan bir varlık değildir. Bir başlangıcı vardır.
Bu görüşleri nasıl bir araya getirip anlamlı olarak inceleyebiliriz?
Evren hem yoktan var olmamıştır, hem de farklı fizik yasalarına tabi değildir diyoru z.. Enerji tutumu yasaları evrenin içi ve dışı için de geçerlidir diyoruz. Öyle ise bu evren nasıl ortaya çıkmıştır?
Enerji tutumu yasalarına göre eğer evren yoktan var olmuşsa, içindeki toplam enerjinin sıfır olması gerekmektedir.
Bu mümkün müdür?
Bildiğimiz kadarıyla evren enerji doludur. Dünya, güneş, diğer yıldızlar ve galaksiler hep enerjinin madde olarak manifestasyonları değil midir?
Bu durumda evrenin oluşumunu bilimsel olarak nasıl açıklayabiliriz? Açıklayabilir miyiz? Yoksa bu konuda spekülasyondan başka bir şey yapamaz mıyız?
Bence spekülasyon yapmadan bilimsel olarak açıklayabiliriz....
Yukarda uzay-zamanın da kuantumlara ayrıldığına değinmiştim. Planck zamanı olan 10^-43 saniyenin gerisine gidilememesinin neden budur.
O zamanın bir gerisi Big Bang'in kaynak aldığı tekilliktir. Tekillikte bütün kuvvetler bir aradadırlar. O zamanda çekim kuvveti diğer kuvvetleler birleşmiştir.
Laboratuvarda Big Bang tekrarlanamaz ama, Big Bang öncesine ait bazı tahminler yapılabilir. Yapılmalıdır da. Yaratılışın gizemini başka türlü araştırmaya olanak yoktur.Bilim ya bu işten vazgeçecektir, ya da bir takım spekülasyonlarla tekilliğin ve Big Bang öncesinin gizemini çözmeye çalışacaktır. Big Bang öncesini araştırmak anlamsızdır gibi laflarla bu iş başarılamaz.
Bence Big Bang'in gizemini çözecek en önemli soru, evrenin neyin içinde genişlediğidir. Bu anahtar sorudur ve kilidi açacak daha uygun bir anahtar yoktur. Bu soru bizi sonsuz bir boşluğu düşünmeye sevkedecektir.
Sonsuz bir boşluk düşününce de, onun içinde neyin olduğu sorusu akla gelecektir.
Yani bir soru, diğerini çağrıştıracaktır.
Onları şöyle sorup, cevaplarını vermeye çalışacağım..
Evren neyin içinde genişlemektedir..
Evren sonsuz bir boşluk içinde genişlemekte ise, o boşlukta evrenden başka neler vardır?
Evrenin sonsuz bir boşluk içinde genişlemekten başka çaresi yoktur. Bunun başka bir alternatifi olamaz.
Neden olamaz?
Evren neden sonsuz bir boşluk içinde genilemek zorundadır?
Daha önce bu konuda şunlara dikkati çekmiştim.
İçinde bulunduğumuz evrende bazı yasalar vardır. Onların en temeli enerji koruma yasasıdır.
Enerji ve madde yoktan var olamaz.. Varsa yok olamaz.
Evrende enerji ve madde vardır.
Öyle ise onlar yoktan var oldular..
Bu durumda evrenin toplam enerjisinin sıfır olması gerekir.
Mevcut enerji ve maddenin karşıtı olmalıdır..
Bu durumda evrenin içinde bir şeyler olan bir boşluktan kaynak alması ve o boşluk içinde genişlemesi gerekmektedir.
Evrenin kendi boşluğunu kendisinin yaptığı kabul edilemez bir açıklamadır. Çünkü bu görüş evrenin ortaya çıkış teorilerinden hiç birisi ile bağdaşmamaktadır.
Evreni sonsuz bir boşluk içinde genişleyen sınırlı bir oluşum olarak kabul ederseniz, hem evrenin yaratılış sorununa çok mantıklı açıklamalar getirebilirsiniz, hem de neden ışık hızına yakın bir hızla genişlediğini açıklayabilirsiniz.
Evren bu sonsuz boşlukta yer alan yalancı parçacıklardan birinin Heisenberg'in belirsizlik kuralına uyarak, false vacuum olmasından ortaya çıkmıştır.
Bu süreç sırasında fizik yasaları ihlal edilmemişlerdir. Enerji karşıtı olan itim-çekim gücü ile birlikte ortaya çıkmış ve genişlemiştir.
Bu açıklamayı, evren kendi boşluğunu kendisi oluşturuyor iddiası ile bağdaştırmak mümkün değildir. Eğer evren bir şeyden çıkıyorsa, o şey bir yerlerde var olmalıdır.
O yer neresidir?
Sonsuz bir hiçlikten başka bir yer midir? Sonsuz bir hiçlikten başka bir yer olması açıkca mantıksız bir düşüncedir.
Bu yüzden sonsuz hiçlik bir gerçektir ve bu hiçlik aslında varlık ve yokluk kavramlarının birlikte var olması ile niteliklidir.
Burada varlık dediğimiz şey yalancı parçacıkların kendileridir. Yoklukta onlardır, varlık da..
Evrenin ortaya çıkışının bu açıklaması hiçliğe gereksinim duyar. Hiçliği reddeden bir görüş için mantıklı bir açıklama söz konusu değildir. Çünkü o görüş ex nihilo, yani yoktan yaratılış görüşü ile özdeştir. O da ilahi bir görüştür ve kabul edilemez. Öyle ise evren hiçlik içinde genişlemektedir.
Evren sonsuz bir boşluk içinde genişlemekte ise, o boşlukta evrenden başka neler vardır?
Diğer evrenler vardır...
Bir iki temel fizik yasası vardır.
Yalancı parçacıklara bağlı vaküm enerjisi vardır.
Yazının başlığı Big Bang ve öncesi üzerine polemikler olduğuna göre, ben konuyu genişleterek tartışmak istiyorum. Yani bu aşamada kronolojik bir sıra izlemeden, Big Bang öncesi ve sonrasında nasıl bir evrenin var olduğu veya olması gerektiğini tartşımak istiyorum.
Yukarda tekilliğe neden ulaşılamayacağına değinmiştim. Bu bir enerji sorunu.. Hızlandırıcılarda o kadar yüksek enerjilere ulaşmak mümkün değil..
Big Bang'in ilk anlarında kuvvetlerin birbirlerinden ayrıldıklarını biliyoruz. Tek bir kuvvet dört ayrı kuvvete farklılaşıyor. Çekim kuvveti hakkında yeterince bilgimiz olmadığı için ben yalnız geride kalan kuvvetlerle ilgili bir yorum yapmak istiyorum.
Bu kuvvetler arasında onların güçleri açısından büyük farklar vardır.
Strong nuclear force'u ki Türkçeye kuvvetli nükleer etkileşim olarak çevrilebilir, 1 (Bir) kabul edersek, diğer kuvvetlerin değerleri sayısal olarak şöyledir.
Elektromanyetik etkileşim 1/137.. Yani Elektromanyetik kuvvet, kuvvetli nükleer etkileşimdan 137 kere daha zayıftır.
Zayıf nükleer etkileşim (weak nuclear force) 10^-13 dür.. Yani zayıf nükleer etkileşim kuvvetli nükleer etkileşimin 10^-13'ü kadardır.
Çekim kuvveti için ise bu sayı 10^-38 'dir. Çekim gücü kuvvetli nükleer etkileşimin 10^-38'i kadardır.
Kuvvetler arasında bu kadar büyük fark olunca, onların kökeninin neden tek ve aynı olduğunun açıklanması gerekiyor.
Tekilliğe doğru giderken, Planck zamanından sonra bütün kuvvetler birleşmmekte ve tek bir kuvvete dönüşmektedir.
Bunun gerçekleşebilmesi için mevcut enerji düzeyinin 10^11 ve 10^17 GeV olması gerekmektedir.
Tabii bu hesaplanan bir değerdir. Deneyle o kadar yüksek enerjilere ulaşılmadığını biliyoruz.
CERN'de ulaşılacak enerjide G sadece 4 olacaktır.
Yüksek sıcaklık ve enerjilerin olduğu ilkel evrende bir simetri vardır.
Bu evren homojendir. Her yerinde aynı yoğunluk ve sıcaklık vardır.
Bu evren soğurken simetri bozulmuştur.. Yani simetri zamanında homojen ve tek olan kuvvetler, birbirlerinden farklılaşmaya başlamışlardır.
Buna kendiliğinden simetri bozulması deniyor. Spontaneous symmetry breaking......
Kendiliğinden simetri bozulması herhangi bir sistemin en düşük enerji durumuna geçmesi sırasında vuku bulur.
Yüksek enerjilerde sistem simetriktir denir..Enerji düşerken simetri de bozulur.
Buna şöyle bir örnek verebiliriz..
Yüksek sıcaklıkta demir magnetik olma özelliğini yitirir. Nedeni demir atomlarının yüksek enerjili ortamda her yöne doğru hareket etmesidir. Yüksek enerji ve hareketlerinden dolayı demir atomları dünyanın manyetik alanı içinde ona uygun bir sıralanma arzetmez. Bu haliyle demir simetriktir. Demir parçası soğudukça atomları manyetik alana uygun bir sıralanma ve dizilme göstermeye başlarlar ve manyetik bir nitelik kazanırlar. Bu durum için demirin manyetik simetrisi bozulmuştur diyebiliriz. Daha başka bir deyişle bu ferromanyetizm olarak bilinir.
Evrenin ortaya çıkış anında aşırı koşullardan dolayı ki yalnız sıcaklık ve enerji değil, yoğunluk da sonsuz denecek düzeydeydi, doğal kuvvetler arasında tam bir simetri vardı.. Bütün kuvvetler aynı derecede güçlü idi ve tek bir kuvvet oluşturmuşlardı. Evren hızla soğurken, yukarda ferromanyetizmde de değindiğim gibi, simetri kendiliğinden bozulmuş ve kuvvetler birbirlerinden ayrılmışlardır.
Big Bang soğudukça kuvvetlerin birbirlerinden ayrılma süreci ile biraz daha uğraşmak istiyorum.
Simetri kırılması olarak da nitelendireceğimiz bu süreç için suyun faz değişimi örneğini verebiliriz.
Suyun buz olarak donması faz değişimidir. Bu faz değişimi sırasında değişmekte olan sistemle çevresi arasında enerji alış-verişi yapılır.
Buz 0 santigrad derecede erirken sıcaklığı değişmez. Daha sıcak su ile çevrilmiş olmasına ve çevreden enerji almasına rağmen 0 santigrad derecede kalır. Çevreden alınan bütün enerji buzu eritmede kullanılır. Isıtmada değil! Su donarken bu süreç tersine işler....
0 santigrad derecede donarak buz olmakta olan suyun sıcaklığı, çevredeki su çok daha soğuk olsa da, 0 santigrad derecenin altına düşmez. 0 santigrad derecede kalır.
Su donarken sudan latent sıcaklık açığa çıkar. Yani gizli sıcaklık açığa çıkar ve etrafa yayılır.
Buzu eritmek istiyorsanız bu gizli sıcaklığı geri vermeniz gerekmektedir.
Başka bir deyişle buz erirken çevreden gizli sıcaklığı alır, donarken onu çevreye verir. Su buharı sıvı suya yoğunlaşırken etrafa daha da fazla bir gizli sıcaklık salar. Yağmur oluşurken bu sürece bağlı olarak açığa çıkan gizli sıcaklık, yağmur bulutlarının oluşmasına neden olan konveksiyondan sorumludur. Konveksiyon sıvı veya gazların ısınarak hafifleyip yükselmesi ve başka bir yerde soğuyarak aşağı inmesidir.
Big Bang'in ilk zamanlarında buna benzer bir süper konveksiyonun olduğu düşünülmüştür.
Çekim kuvveti Big Bang'in 10^-43 saniyesinde diğer kuvvetlerden ayrılmıştır. Güçlü nükleer kuvvetten ise 10^-35 saniyede ayrılmıştır. Bunlar için faz değişimi diyebiliriz.
Bu faz değişimleri sırasında son derece büyük bir enerji açığa çıkmış ve evrenin saniyenin çok küçük bir dilimi içinde geometrik olarak genişlemesine neden olmuştur.
Bunu buzun erimesi ile karşılaştırırsanız, Big Bang koşullarına dönebilmek için gizli sıcaklığı veya enerjiyi sağlamanız gerekir.
Dağ başında bir göl imgeleyin.. Bu göldeki su bir denge halindedir. Hiç bir yere gitmemektedir.
Bilimsel olarak bu sudaki enerjinin, çekim kuvveti ile ilgili olarak, yerel minumum olduğu söylenir.
Ama bu aslında yanlış veya sahte bir izlenimdir. Suda büyük miktarda çekim potansiyel enerjisi saklıdır.Bu yüzden yanlış minumumdur..
Su gölün bir kenarında oluşan yarıktan akarsa, hızla dağdan denize akacak ve ancak o zaman gerçek minumuma ulaşacaktır.
Dağdan denize akan su, dağdaki göl suyundan daha düşük bir enerji düzeyinde dengeye ulaşacaktır.
Bu analojiyi Big Bang'in genişlemeden önceki dönemi ile karşılaştıralım...
Fizikçiler genişlemeden önceki dönem için vaküm enerjisi açısından, sahte veya yanlış bir dengeden bahsediyorlar. Evrenin faz dönüşümü sırasında genişlemeyi sağlayan vaküm enerjisinin açığa çıktığını iddia ediyorlar. Buradaki vaküm enerjisi, suyun faz değiştirirken etrafa saldığı gizli enerjiye (sıcaklığa) benziyor. Bu genişlemenin ömrü çok kısadır. 10^-32 saniye sürmüştür. Ancak bu süre içinde mevcut evren her 10^-34 saniyede bir ikiyle katlanmıştır.
Başka bir deyişle 10^-32 saniye içinde evren kendini en azından 100 kere katlamıştır.
Bu geometrik katlanma bir protondan 10^20 defa daha küçük olan yalancı parçacıkların veya false vacuum'un, 10 cm çapına ulaşması demektir.
Bu süreç sırasında ışık hızı en azından 100 kere geçilmiştir.
Bu demektir ki bir tenis topu, 10^-32 saniyede, bugün gözlemlediğimiz evren kadar genişlemiştir.
Uzay neyin içinde genişliyor sorusuna dönelim. Bu sorunun önemini abartmak mümkün değil. Evrenin gizemi bu sorunun yanıtında gizli. Bu soruyu sorarak Big Bang öncesine gitmek mümkün. Çünkü uzayın içinde genişlediği boşluk, Big Bang'in vuku bulduğu boşluktur. Ama bu Hiçlik değildir. Çünkü içinde bir şeyler vardır. Bu boşlk uzay da değildir.. Çünkü uzayın daha farklı ve daha organize bir yapısı vardır. Hiçlik için vaküm diyebiliriz. Hiçliği vaküm olarak düşünürsek, içinde negatif basıncın olması gerekiyor. Bu durumda Hiçlik için ben Sonsuz Boşluk demekle yetiniyorum. Uzay sonsuz değildir. Evrenin bir sınırı vardır. Ama Sonsuz Boşluk sınırsızdır. Uzayın bir dokusu vardır. Bu doku uzay-zaman (uzam), çekim dalgaları ve yalancı zerrelerden oluşmuştur.
Boş uzayda enerji vardır. Sonsuz Boşluğun ise dokusu daha basittir. Yalnız virtual particle'lardan (yalancı parçacıklardan) oluşmuştur. Ve enerjisi vardır. Bu enerjinin kaynağı yalancı parçacıklardır.
Uzam yalnız evrenle ilgili uzayda vardır. Sonsuz Boşluk zamandan yoksundur.
Bunlar bizim kabüllerimizdir. Big Bang öncesini bu kabüllere dayanarak tartışacağız.
Konuya vaküm enerjisi ile devam edeceğiz. Vaküm enerjisini tartışmaya başlamadan önce kuantum alan teorisine kısaca değinmek istiyoruz. Sonsuz boşluğu anlamada kuantum alan teorisinin yararlı olacağına inanıyoruz.
Kuantum Alan Teorisi:
Parçacık fiziğinin standard modeline göre, her temel parçacık ile ilgili bir alan vardır. Yalancı parçacıklar çok daha küçük ve geçici parçacıklar olmalarına rağmen, onlarla da ilgili bir alan olmalıdır.
Bu alan sonsuzluk olabilir. Fizik ve matematik sonsuzlukla uğraşmak istemez. Çünkü sonsuzluğu sayılarla ifade etmek mümkün değildir. Ancak fizikte sonsuzlukla her zaman karşılaşılmaktadır.
Kuantum fiziğinde her parçacığın bir dalga olarak karşılığı vardır. Bir alan kuantize edilirse, sonsuz sayıda parçacığın kuantize edildiği gibi bir durum ortaya çıkmaktadır.
Bir parçacık uzayda spesifik bir yer tutar.
Alan ise boşlukta her yeri tutar.
Bu durumda diyebiliriz ki bir alanda sonsuz sayıda parçacık vardır.
Sonsuz sayıda parçacıklar ve onların dalga nitelikleri ile uğraşmak aslında çok boyutlu bir sorundur. Bu yalancı parçacıklarla ilgili bir sorundur.
Kuantum alan kuramlarında açığa çıkan sonsuzluk fizikçiler için rahatsız edicidir. Fizikçiler açığa çıkan sonsuz sayıları birbirlerinden çıkararak kurtulmak isterler.
Örneğin sonsuz sayıda açığa çıkan negatif yüklü yalancı parçacıkları, sonsuz sayıda pozitif yüklü yalancı parçacıklarla birlikte incelerler.
Biz bu tartışmalarda sonsuz boşluğu, yalancı parçacıklarla ilgili bir kuantum alan olarak kabul edeceğiz.
Bu boşluğu kuantize edince, yani daha küçüğü olmayan parçacıklara bölünce, karşımıza sonsuz sayıda yalancı parçacıklar çıkmaktadır. Vaküm enerjisinden bu parçacıklar sorumludur.
Kuantum fiziğinde vaküm hiçlik olmayıp, büyük bir etkinlik arzeden, çok kısa süreli enerji alış verişlerinin yapıldığı ve enerji tutum yasalarının bu kısa süreler için ihlal edildiği bir alandır.
Bu arada şuna da işaret etmek isteriz ki.. Vakümde yalancı parçacıkların doğup batması Heisenberg'in belirsizlik ilkesi ile ilgili bir fenomendir. Belirsizliği vaküme uygulayınca, orada yalancı zerrelerle kendini manifest eden bir enerji açığa çıkmaktadır.
Bu vakümü ayrıca çeşitli alan türlerinin süperpozisyon durumu olarak da düşünmek mümkündür. Vaküm enerjisi hem uzayda vardır, hem de evrenin içinde genişlediği sonsuz boşlukta vardır. Casimir etki bu enerjinin laboratuvarda gösterildiği bir yöntemdir. Yalancı parçacıkların varlığı kesin olarak bilinmektedir. Bu konuda kuşku yoktur..
Yukarda vaküm enerjisinden bahsettik....
Böyle bir enerjinin varlığı evrenin ortaya çıkışının temel nedeni olabilir ama, tek başına yeterli olmadığı meydandadır. Enerjiyi manüple eden ikinci bir kuvvete de gereksinim vardır. Yani hem enerji ve onun bir türü olan madde, hem de onlara çeki düzen veren bir kuvvet var olmalıdır. Çünkü enerji ikisi birden olamaz. Yani hem var olup, hem de kendini manüple edemez. Spesifik davranış örnekleri sergilemesi için, kendisi dışında bir kuvvete gereksinimi vardır.
Evrende madde parçacıkları ile onları manüple eden kuvvet parçacıkları vardırlar ve farklı fizik yasalarına uyarlar. Yani farklı davranırlar.
Peki bu parçacıklar nasıl ortaya çıkmışlardır?
Kökenleri nedir?
Onlardan önce sonsuz boşlukta ne vardı?
Doğal kuvvetleri birleştirince nasıl bir kuvvetin ortaya çıktığı bilinmiyor.
Birleşen bu kuvvet tekilliği yani singulariteyi simgeliyor.
Ama eğer Big Bang'in tekillik gibi bir öncüsü varsa onun da bir öncüsü olması gerekiyor. Çünkü tekilliği Big Bang'e hazırlayan bir düzeneğe gereksinim var. Bu düzenek tekilliğin ortaya çıkmasına, tekillik de bozunarak Big Bang'i ortaya çıkmasına neden oluyor...
Tekilliğin ve ardından Big Bang'in ortaya çıkmasına neden olan bu düzeneğin doğası nedir?
Genişleme kuramına göre evren sonsuza kadar genişleyecektir. Bu genişlemenin geçmişine bakarsak, onun sonsuz olmadığını görürüz. Evren yaklaşık 14 milyar yıl önce aniden ortaya çıkmıştır. Bir anda ortaya çıkan bir şeyin bir kökeni olmalıdır. İnsan olarak başka türlü düşünmemiz olanaksızdır.. Ve bu düşünce asla mantıksız, temelsiz, saçma, yanlış değildir.
Nitekim son yıllarda bu konuda ünlü bilim adamlarının çok sayıda görüşü yayınlanmaya başlamıştır. Onlar için bilimsel spekülasyonlar diyebiliriz.
Alan Guth The Inflationary Universe kitabının 17nci bölümünde bu konuya değinmektedir.
Başlık A UNIVERSE EX NIHILO dur..
Bu bölümün kısa bir özetini yapacağım..
Tabii burada değindiğim yaratılış tümüyle yoktan olmadığı için ilahi yaratılış kavramı ile bağdaşmamaktadır.
Yine de, Alan Guth'un yaptığı gibi, yoktan varoluş olarak nitelendirecek, neden yoktan var oluş olmadığını sonra tartışacağım.
Evrenin yoktan yaratıldığı iddiasının ilk bilimsel spekülasyonu 1973 yılında Edward Tryon'dan gelmiştir.
Tryon "Is Universe a Vacuum Fluctuation?" başlıklı bir yazı yazmış ve bunu Physical Review Letters mecmuasına göndermiştir. Yazı çok spekülatif bulunmuş ve yayınlanmamıştır.
Tryon bu yazısının reddedilmesi üzerine konuyu daha ayrıntılı bir makaleye çevirmiş ve Letter to Editör bölümünde yayınlanması için Nature mecmuasına göndermiştir. Makale hem orada hem de feature article olarak yayınlanmıştır. Ancak 10 yıl kimse bu makaleyi ciddiye almamış ve üzerinde durmamıştır.
Tryon'un evrenin yaratılışı kuramında anahtar sorun başlangıç noktasıdır..Tryon evrenin boş uzaydaki (vakümdeki) enerjinin dalgalanmasından ortaya çıktığını iddia etmiştir.
Kuantum kuramına göre boş uzay aslında boş falan değildir. Atomaltı düzeyde müthiş bir aktivite içermektedir.
Örneğin, bu vakümde bir elektron, karşıtı olan pozitronla birlikte aniden ortaya çıkabilir. Birlikte kısa bir süre varlıklarını sürdürebilirler. Sonra hiçliğin karanlık dünyasında kaybolur giderler. Bu kurama göre hiçlik vardır. Kuantum kuramı hiçliği kabul eder.. Bakın kuantum kuramı başka neleri kabul eder:
Elektron-pozitron çiftinin ömrü 10^-21 saniye olup, aralarındaki mesafe 10^-10 santimetreden fazla değildir.
Fizikçiler bu spekülasyonun, yani bu şekilde bir vaküm dalgalanmasının doğruluğuna kabul etmişlerdir.
Atom fizikçileri sorunu bir adım öteye götürerek, bir elektronun manyetik gücünü sıfırı izleyen 10 desimallik bir sayıya kadar doğru olarak ölçmüşlerdir.
Teorik fizikçiler kuantum teorisini kullanarak bu sayıları hesaplamışlar ve bunun elektron-pozitron çiftinin ortaya çıkmasından etkilendiğini ortaya koymuşlardır. Yani elektron-pozitron çifti ortaya çıkıyor olmasaydı, elektonların manyetik gücünü bu kadar kesin ve 10 desimale kadar kusursuz hesaplamak mümkün olmayacaktı.
İlginç olarak kuantum teorisine göre, herhangi bir obje vakümde kısa bir zaman için ortaya çıkabilir. Ama enerji tutumu yasaları ihlal edilemez. Bir objenin yükü pozitif ise ancak aynı değerde bir negatif yüklü obje ile birlikte ortaya çıkabilir. Ancak enerji kesin ve absolü bir engel gibi davranamaz. Çünkü bu enerji kuantum vakümdeki fırtınalı etkinliğe bağlı olarak ortaya çıkmaktadır.
Yine de bir objenin vakümde ortaya çıkma olasalığı objenin kütlesi ve karmaşıklığı ile ters orantılıdır. Obje ne kadar büyük ve karmaşıksa, bu olasalık o kadar azdır.
Normalde en basit bir parçacık ile onun karşıtı olan anti-parçacığın ortaya çıkması söz konusudur.
Nature magazinde yazdığı makalede Tryon parçacıkların böyle bir mekanizma ile vakümde ortaya çıktığını iddia etmiştir. Kuantum dalgalanmanın süresi çok kısa olduğundan Tryon'un bu iddiası kuşku ile karşılanmıştır.Nasıl olurda koca bir evren bu dalgalanmadan çıkabilir?
Genel olarak kuantum fiziğine göre vaküm dalgalanması sırasında açığa çıkan kütlenin ömrü, kütle ne kadar büyükse o kadar kısadır.
Kuantum dalgalanmasının 10 milyar yıl devam edebilmesi için, kütlesinin 10^-65 gramdan küçük olması gerekmektedir.
Bu da demektir ki bu kütle bir elektrondan 10^38 kere daha küçük olmalıdır.
Tryon ayrıca bu kuramında çekim alanındaki enerjinin negatif olduğunu ileri sürmüştür.
Tryon, ünlü bir genel görelist olan Peter Bergman'ın görüşlerinden yararlanarak kapalı bir evrende negatif çekim kuvvetinin maddedeki enerjiyi tam olarak nötralize ettiğini de dikkate almıştır.
Tryon'un başlangıç noktası boş uzaysa, bu boş uzay nereden gelmiştir?
Feynman aşağıdaki soruyu soruyor..
Termodinamiğin birinci yasası olan enerjinin korunumu yasası, sonsuz, açık bir evren için de geçerli midir ?
Enerjinin korunumu yasası her şey için geçerlidir. Hatta Big Bang'in sonu için değil, onun öncesi için bile geçerlidir. Çünkü enerji karşıtı ile kaimdir. Ancak karşıtı ile bir araya gelen enerji sıfırlanır. Enerjinin korunum yasasının temeli budur. Enerjinin yok olması için ona karşıt bir varlığın onunla tepkileşmesi gerekmektedir. O karşıt kuvvet çekimdir. Negatif bir güç olan çekimle, enerji bir araya gelince, her ikisi de sıfırlanmaktadır.
Big Bang sırasında enerji maddeye dönüşmüş ve çekim kuvvetinden ayrılmıştır. Artık onların bir araya gelmesi herşeyin sıfırlanmasına neden olmaz. Her ikisi de birbirlerinden ayrılmışlar ve kendi akibetlerine terkedilmişlerdir.
Enerji ve madde ki bir enerji türüdür, şekilden şekle girmekte ve bu arada artan entropi, uzayı ısıtmaktadır. Mevcut enerjiler yok olmamakta ama, uzayı ısıtan ve diğer enerji türlerine dönemeyen, ısı enerjisine dönüşmektedirler.
Eğer ilerde atomaltı parçacıkları da çözünerek yok olacaklarsa, onların da ısı enerjisine dönmekten başka bir sonu olmamalıdır.
Sonsuz bir boşluk olan hiçlik dediğimiz mekan, bütün bu sıcaklığı, yani evrenin sonunu simgeleyen olguyu absorbe edecek büyüklüktedir.
İlerde bir gün, muhtemelen bir trilyon yıl sonra, herşey kaybolacak ve yine de enerji korunumu yasaları geçerliklerini sürdüreceklerdir.
Enerji korunumu yasası, Heisenberg'in belirsizlik yasası gibi, doğanın en temel yasalarından biridir.
Ne Big Bang öncesinde ihlal edilmişlerdir, ne de Big Bang sonunda ihlal edileceklerdir..
İLK SANİYE
13.4 milyar yıl önce hiçlik içinde inanılmayacak kadar küçük, sıcak ve yoğun bir noktadan oluşan bir enerji patladı ve genişledi. İnanlılmaz bir güçle ve sesli olarak patlayıp genişleyen bu enerjinin ilk saniyesi içinde daha sonra ortaya çıkacak evrene hükmedecek fizik kanunlar ile birlikte madde de oluştu. Genişlemenin ilk saniyesi sessizdi. Çünkü bu sırada ses dalgalarının yayılabileceği bir ortam henüz oluşmamıştı. Ses bir saniye sonra geldi ve ses dalgaları bu ortamda özgürlüklerine kavuştu. İlk saniye daha birkaç kuvvetin özgürlüğüne kavuştuğu bir zamandır. Onların ne olduğunu anlamak için 10^-43 saniye zamanında geri dönmek gerekmektedir. Sıfır yazın, virgül koyun, arkasına 43 sıfır ekleyin.
0,00000000000000000000000000000000000000000001
İşte böyle bir zamana dönmek gerekmektedir. Bu zaman Planck zamanı olarak bilinir. Bu zamanın öncesine gidilememektedir. Çünkü bütün kuvvetler bir araya getirilememektedirler. Çekim kuvveti diğer kuvvetlerle bir araya gelmeyi reddetmektedir. Bu zamanda evrenin çapı bir atomun çekirdeğinin büyüklüğünden 10 milyon milyar, milyar kere küçüktür. Ayrıca bu ilkel evren çok sıcaktır. Bu sıcaklığın 10^32 K olduğu hesaplanmıştır. Bugünkü evrende sıcaklığın 3 K olduğu düşünülürse, bu ısının ne kadar büyük olduğu anlaşılır. Bu evrenin yoğunluğu da son derece yüksek olup suyun 10^96 misli kadardır. Evrende mevcut enerjiyi ölçmek mümkün değildir.
Başlangıç zamanında, şimdiki evrende kuvvetlerin en zayıfı olan çekim, kraldır. Laboratuvarda Planck zamanını taklit etmek mümkün değildir. Quantum mekaniği atom ve elektro-manyetik radyasyonun davranışlarını çekim kuvvetini hesaba katmadan açıklamaktadır. Daha doğrusu çekim kuvvetinin quantum mekanik açıklaması yoktur. İçinde yaşadığımız evrende çekim kuvveti iki yaygın kuvvetten biridir. Diğeri elektro-manyetik radyasyondur. Çekim elektro-manyetik radyasyondan çok daha zayıf bir kuvvettir.
Evrende madde ve enerjinin davranışlarını iki farklı fizik kanunu ile açıklamak mümkündür. Birini Einstein’in genel görelik kuramı olan ve atomdan daha büyük cisimlerin davranışlarını yorumlayan fizik kanunları, diğerini ise atom içindeki düzeni anlamaya çalışan ve o ortamda madde ve enerjinin davranışlarını yorumlayan quantum mekaniği oluşturur. Bu iki farklı fiziği birleştirmek mümkün olamamıştır. Einstein bütün ömrü boyunca bu iki farklı kuramı birleştirip tek bir fizik oluşturmaya çalışmıştır ama onda başarılı olamamıştır.
GRAND UNIFIED TEORİ VE MİKROSKOPİK KARA DELİKLER
Evrenin Planck zamanında son derece sıcak, yoğun ve küçük olduğuna değinmiştik. Arada bir Planck zamanına değiniyoruz. Planck zamanı neden önemlidir? Planck zamanı önemlidir, çünkü bugün mevcut dört kuvvetten üçü Planck zamanında birleşmişler, onlara çekim kuvveti eşlik etmemiştir. Amerikalı Steven Weinberg ve Pakistanlı Abdus Salam’a göre, elektromanyetik ve zayıf nükleer kuvvet birleşerek electroweak (zayıf-elektro) kuvveti oluşturmaktadır. Bu bilim insanları bu kuvvete güçlü nükleer kuvvetin de katılacağına inanıyorlar ama bu konuda yeterli delil bulamıyorlar ve hesaplayarak bu görüşlerini kanıtlayamıyorlar.
Buna rağmen bu konuda araştırmalar devam ediyor. Hızlandırıcılarda atomlar birbirleri ile çarpıştırılarak son derece yüksek ısılara ulaşılıyor ve yeni parçacıklarım ortaya çıktığı gözlemleniyor. Hatta bazılarına göre Planck zamanının ötesine bile arada bir göz atmak mümkün oluyor. Bu konuda hayal gücü yüksek fizik bilginleri, o zamanın ötesinde mikroskopik kara delikleri görüyorlar. Kimine göre evrendeki boyut sayısı 6, kimine göre 10, hatta 26. Planck zamanının ötesinde varlıkları speküle edilen kara deliklerin ağırlığının 20 milirogram olduğu hesaplanıyor. Bir protondan 100 milyar milyar kere küçük olan bu mikroskopik kara deliklerin büyüklüklerine göre ağırlıkları son derece büyük. Ayrıca bu mikroskopik kara delikler son derece sıcak. Sıcaklıkları 10^32 K’ye kadar çıkıyor. Bu ısı Planck zamanının ötesinde. Planck zamanına gelince bu karadelikler buharlaşıyor. Sonra yeniden oluşuyor ve kayboluyor. Quantum belirsizlik bunları da kapsamına alıyor. Bazen varlar, bazen yoklar.
İlk saniyeyi özetlersek:
Kuvvetleri bir araya getirip ısıtınca birleştirmek mümkün oluyor. Ama bu kuvvetlere çekim kuvveti eşlik etmiyor. Çünkü çekim kuvvetini diğer üç kuvvetle birleştirmek için gerekli yüksek ısıya ulaşılamıyor. Çekim kuvveti diğer kuvvetlerle birleşmeyi reddediyor. Çekim kuvvetinin daha yüksek ısılarda onlarla birleşeceği tahmin ediliyor ama bu durum kesin değil. Çünkü çekim kuvvetinin daha ne olduğu bile bilinmiyor. Diğer kuvvetleri atom içinde localize etmek mümkün. Ama çekim kuvvetini atom içinde localize etmek mümkün değil.
Atom içi dünya ile atamüstü dünya çok farklı iki evren sanki. Her ikisi için farklı fizik kanunları mevcut. Onları birleştirme çabası henüz başarılı olmadı ve olacağa da benzemiyor. Quantum fiziği yalnız atom dünyasında,genel görelik kuramı ise yalnız atomüstü evrende doğru sonuç veriyor. Bu durumda diyebiliriz ki bu fizik türlerinin ikisinde de eksiklik vey ahata var. Belki ikisi de henüz bilmediğimiz nedenlerden dolayı defolu. Ya da evrende iki ayrı fizik kanunu var. Biri atom ve atomaltı evren için, diğeri atomüstü evren için.
EFSANEVİ GENİŞLEME
İlk saniyeyi tartışmaya devam edelim. Evrenin yaşamının ilk saniyesi içinde çok şeyler gerçekleşti. Daha önce açıkladığım gibi bilimsel olarak Big Bang’in saniyenin 10^43 zamanının ötesine gitmeye olanak yok. Planck zamanında ısı 10^32 K gibi son derece yüksek bir sayı. Big Bang daha henüz gerçekleşmiş ve Planck zamanına henüz varılmış. Bu arada çekim kuvveti diğer kuvvetlerden daha yeni ayrılmış. Bu dönemde evrenin çapı bir cm’in binde biri kadar. Planck zamanından hemen önce çekim kuvveti diğer kuvvetlerden ayrılmış. Diğer üç kuvvet hala birlikte ve elektro-nükleer kuvvet denen tek bir kuvvet oluşturmuş. Zaman da bu zamanda ortaya çıkmış. Uzay ise çok sonraları oluşacak. Evren hızla genişlemekte. Eğer varlarsa diğer boyutlar kaybolmuş. Geride yalız üç boyut kalmış. Bu arada quantum vacuum denen durum ortaya çıkmış. Aslında bu müthiş bir olay. Vaküm boşluk demek. Ama quantum vacuum çok farklı bir şey. Bu son derece dinamik içi enerji dolu bir vaküm. Bu vakümün içinde yalancı parçacıklar ve onların anti parçacıkları var. Yalancı parçacıkların ömrü 10^-21 saniye. Bu zaman diliminde ortaya çıkıp karşıtları ile birleşerek yok oluyorlar. Zamanın kısalığı aldatmasın. Öyle bir zaman ki o zaman, süresinin hiç önemi yok. Bu evrene iki kuvvet hakim. Biri yukarda değindiğimiz elektro-nükleer kuvvet, diğeri çekim kuvveti. Elektro-nükleer kuvveti elektro-manyetik kuvvet, güçlü nükleer kuvvet ve zayıf nükleer kuvvet oluşturmuş.
Bu arada zaman ilerliyor ve saniyenin 10^-35 küsürüne varılıyor. Bu arada geçen kısa zaman içinde, yani saniyenin 10^-43 küsüründen 10^-35 küsürüne kadar geçen zaman içinde, evren 10 bin kere soğuyor. Ama yine de ısısı yalnız 10^27 K’ye düşüyor. Bu zaman evren için tarihi bir an. Düşen ısı elektro-nükleer kuvvetin ikiye ayrılmasına neden oluyor. Güçlü nükleer kuvvet elektro-nükleer kuvvetten ayrılıyor. Geride zayıf elektro kuvvet kalıyor. Yani zayıf nükleer kuvvetle elektro-manyetik kuvvetin toplamı olan bir kuvvet kalıyor. Çekim hala tek başına. Bu tarihi dönemde evren ilginç bir faz değişiminden geçiyor. Soğuyan su da böyle bir değişimden geçer ve buz oluşur ya… Evrende benzer şeyle oluşuyor. Suyun kristalleşmesi gibi, evren de bir tür kristalleşiyor. Buna faz değişimi deniyor. Big Bang’I izleyen saniyeini 10^-35’inci saniyesinde vuku bulan bu faz değişiminin sonucu gerçekten son derece müthiş. Su donarken nasıl ortama enerji veriyorsa, faz değişimine maruz kalan evren de ortama öyle bir enerji veriyor. İnanılmayacak kadar büyük bir enerji ortama yayılıyor.
Big bangi izleyen saniyenin 10^-35’inci küsüründe milyarlarca kere milyarlarca büyüyen evren, aniden büyük bir hızla genişliyor. Bu genişlemeye inflasyon deniyor. Saniyenin 10^-32 küsürüne gelinceye kadar bu genişleme evreni 10^50 kere büyütüyor. Hacmi ise 10^150 kere genişliyor. Big Bang’i izleyen saniyenin 10^-35 ile 10^-32 küsürleri arasında evren bir portakal büyüklüğüne ulaşıyor. Saniyenin 10^-32 küsürü geçildiğinde evren nerdeyse şimdiki evrenin yüzde 70 büyüklüğüne ulaşıyor.
MADDE-ANTİMADDE BİRBİRLERİNİ YOK EDİYOR. ESER MADDE FAZLALIĞI EVRENİ OLUŞTURUYOR.
Saniyenin 10^-32 anına dönelim. Büyük genişleme tamamlandı. Yalancı parçacıklar enerjilendi ve canlandı. Artık hiç biri için yalancı diyemeyiz. Hepsi gerçek ama karşıtları ile varlar. Evren, içinde quark, electron, nötrino, fotonların ve onların karşıtlarının yer aldığı müthiş yoğun ve sıcak bir çorba. Maddenin öğeleri quantum vakümundaki faz değişimi sırasında ortaya çıkan enerjiden kaynak alarak canlandılar. Önce onların yalancı (virtual) olanları, ardından gerçek olanları oluştu. Maddenin öncüleri kendi karşıtları ile karşılaşınca birbirlerini yok etmeye başladılar. Bu arada elektro-manyetik radyasyon açığa çıktı. Bu radyasyon fotonlar şeklinde etrafa yayılmaya başladı. Bu fotonların enerjileri o kadar yüksek ki, hızla madde-antimadde çiftine dönüştüler. Ortam son derece sıcak, hareketli ve kaotik. Kargaşalıktan bir düzen çıkmaya çalışıyor. Ama kolay olmuyor maddenin doğuşu. Maddeyi yaratırken evren büyük streslerden geçiyor. Her şey her şeye dönüşebiliyor. Bu arada güçlü nükleer kuvvet de elektro-nükleer kuvvetten ayrılmış olacağından evrende yalnız 3 kuvvet var. İlki çekim kuvveti, ikincisi güçlü nükleer kuvvet, üçüncüsü zayıf nükleer kuvvet ile elektro-manyetik kuvvetin karışım bir kuvvet (zayıf elektro kuvvet).
Evren genişlerken fotonların kuvveti azalmaya başlıyor. Yani fotonların içsel enerjisi azalıyor ve artık madde-antimadde çiftini oluşturamıyorlar. Bu arada ilginç bir durum ortaya çıkıyor. Madde ve antimadde eşit sayıda oluşmuyor. Her bir milyar anti-maddeye karşı bir milyar bir madde var. Madde ve anti-maddebirbirlerini yok ediyorlar ama geride madde kalıyor ve birikiyor.
Evren soğumasına devam ediyor ve Big Bang’I izleyen saniyenin milyonda birine geliniyor. Bu dönemde evren o kadar soğumuş durumda ki, quarklar bir araya gelerek proton ve nötronları oluşturabiliyor. Quarklar düşük ısılarda dengeli değiller. Birleşerek kayboluyorlar. Önce protonlar ve nötronlar oluşuyor. Onlara topluca baryon deniliyor. Onlarla birlikte anti-protonlar ve anti-nötronlar da oluşuyor. Onlara da anti-baryon deniyor. Onlar birbirlerini nötralize ediyor. Quarkların hafif fazlalığından dolayı madde tümüyle yok edilmekten kurtuluyor. Madde anti-maddeyi yok ederken ortama çok sayıda çeşitli enerjileri olan fotonlar yayılıyor. Bütün anti-madde yok oluyor ve geride yalnız madde kalıyor.
Aslında madde ve anti-madde evrenin ilk saniyesinin 10^-32’inci saniyesinde oluşuyor. Bu dönemde evrenin son derece kaotik olduğundan bahsetmiştik. Yani evren her yerde aynı yoğunlukta değil. Enerji homojen ve uniform dağılmış değil. Bu durum ilerde maddenin kümeleşerek galaksiler topluluğu oluşturmasından ve evrendeki heterojeniten sorumlu. Bu heterojeniteden ilk saniye dolduktan sonra ortaya çıkan ses dalgalarının da sorumlu olduğu ileri sürülüyor. Evrenin doğuşu sırasında geçtiği bu dönem kozmik zemin radyasyonundaki hafif heterojeniteden sorumludur.
Recent Comments