Evren kozmik yaşamına yaklaşık 14 milyar yıl önce büyük bir patlamayla başladı ve o zamandan beri de genişliyor.
Ama neye doğru genişliyor?
Bu karmaşık bir soru. Sebebi şu: Einstein’ın genel görelilik denklemleri uzay ve zamanı evrene ait, birbirine bağlı bir tür kumaş olarak betimliyor. Bunun anlamı uzay ve zaman olarak bildiğimiz şeyin sadece evrenin bir parçası olduğu ve onun ötesinde var olmadığı. Günlük nesneler genleştiğinde daha fazla uzaya doğru hareket eder.
Ama içine doğru genişleyecek uzay diye bir şey yoksa genişlemek ne anlama gelir?
1929’da Edwin Hubble’ın astronomi gözlemleri bize kesin bir yanıt verdi. Gece göğünde yaptığı incelemeler uzaktaki tüm galaksilerin Dünya’dan uzaklaştığını gösterdi. Üstelik bir galaksi ne kadar uzaksa o kadar hızlı uzaklaşıyor.
Bunu nasıl anlamlandırabiliriz?
Fırında kabaran bir üzümlü ekmek düşünün. Hamur her üzümün arasında eşit miktarda kabarıyor. Üzümleri galaksiler, hamuru da aralarındaki boşluk olarak düşünürsek galaksiler arası boşluğun gerilmesinin ya da genişlemesinin galaksileri birbirinden uzaklaştıracağını ve herhangi bir galaksi için uzaktaki komşularının aynı süre içinde yakındakilere göre daha fazla uzaklaşacağını hayal edebiliriz. Genel görelilik denklemleri yer çekimi ve genişleme arasında adeta bir halat çekme yarışı öngörüyor. Genişleme yalnızca galaksiler arasındaki kara boşlukta üstün geliyor ve uzay genişliyor. İşte cevabımız bu.
Evren kendi üstüne genişliyor. Bununla birlikte, evrenbilimciler uzay-zamanımızın ötesinde bir şey var olup olmadığı, varsa ne olduğu hakkında tahminde bulunmak için matematiksel modellerin sınırlarını zorluyor. Bunlar uydurma değil, Büyük Patlama teorisindeki sorunları çözmeye çalışan hipotezler.
Büyük Patlama maddenin evrende seyrek bir gaz olarak düzenli dağıldığını öngörür, ama o zaman, galaksiler ve yıldızlar nasıl oluştu?
Şişme modeli erken evrendeki enerjinin kuantum dalgalanmalarını, sonradan galaksilerin oluşumunu sağlayacak gaz kümelerinin oluşumuyla bağdaştıran akıl kalmaz hızda, kısa süreli bir genişleme dönemi betimliyor. Bu yaklaşıma göre evrenimizin ayrıca şunu temsil ettiği çıkarımı yapılabilir: sonsuz bir genişleme süreci içinde daha büyük kozmik gerçeklikte bir bölge. Bu kurgusal, genişleyen gerçeklik hakkında hiçbir şey bilmiyoruz, dengesiz bir kuantum enerji durumunun yön vermesiyle sonsuz genişlemeyi açıklayan matematiksel bir öngörü dışında. Ama pek çok yerel bölgede enerji şans eseri kararlı bir duruma geçebilir, böylece şişmeyi durdurup kabarcık evrenler oluşturur. Her kabarcık evren -ki bizimki de onlardan biri- kendi Büyük Patlaması ve fizik kanunlarıyla tanımlanır.
Evrenimiz daha büyük bir çoklu evrenin parçası olur, olağanüstü sonsuz genişleme hızı komşu bir evrenle karşılaşmamızı olanaksız kılar. Büyük Patlama ayrıca erken, sıcak evrende temel kuvvetlerimizin tek bir süper kuvvette birleşiyor olabileceğini öngörür. Matematiksel sicim kuramı bu birleşimi ve aynı zamanda atom altı kuark ve elektronlar için temel bir yapıyı betimlemeye çalışır. Öne sürülen modellerde titreşen sicimler evrenin yapı taşlarıdır. Rakip sicim teorileri artık tek bir açıklamada birleştirildi, bu yapıların büyük, daha yüksek boyutlu membran adlı yüzeylerde etkileşiyor olabileceğini belirtiyor.
Evrenimiz, hiperuzay adında bilinmeyen yüksek boyutlu bir yerde süzülen böyle bir membranın içinde olabilir. Hiperuzayda başka tür evrenler içeren başka membranlar da olabilir hatta komşu membranlar kütle çekimi gibi bazı temel kuvvetleri paylaşıyor olabilir. Hem sonsuz genişleme hem de membranlar bir çoklu evren tanımlıyor ama sonsuz genişleyen evrenler ayrıkken membran evrenler birbirine çarpabilir. Böyle bir çarpışmanın yankısı evrendeki erken Büyük Patlama döneminden kalma bir radyasyon çorbası olan kozmik mikrodalga arka planında görülebilir.
Şimdiye kadar böyle bir kozmik yankı bulamadık. Bu farklı çoklu evren hipotezlerinin en son ortak bir açıklamada birleşeceğini veya yerlerine başka bir şey geleceğini düşünenler var. Şu anda matematiksel modellerin tahmine dayalı arayışlarından ibaretler. Bu modellere bir sürü bilimsel deney esin kaynağı olmuş ve rehberlik etmiş olsa da henüz onları doğrudan test eden çok az objektif deney var. Bir sonraki Edwin Hubble ortaya çıkana kadar bilim insanları rakip modellerinin zarafeti üzerine tartışmaya ve evrenimizin ötesinde ne olduğuna dair hayal kurmaya devam edecekler.
Ama neye doğru genişliyor?
Bu karmaşık bir soru. Sebebi şu: Einstein’ın genel görelilik denklemleri uzay ve zamanı evrene ait, birbirine bağlı bir tür kumaş olarak betimliyor. Bunun anlamı uzay ve zaman olarak bildiğimiz şeyin sadece evrenin bir parçası olduğu ve onun ötesinde var olmadığı. Günlük nesneler genleştiğinde daha fazla uzaya doğru hareket eder.
Ama içine doğru genişleyecek uzay diye bir şey yoksa genişlemek ne anlama gelir?
1929’da Edwin Hubble’ın astronomi gözlemleri bize kesin bir yanıt verdi. Gece göğünde yaptığı incelemeler uzaktaki tüm galaksilerin Dünya’dan uzaklaştığını gösterdi. Üstelik bir galaksi ne kadar uzaksa o kadar hızlı uzaklaşıyor.
Bunu nasıl anlamlandırabiliriz?
Fırında kabaran bir üzümlü ekmek düşünün. Hamur her üzümün arasında eşit miktarda kabarıyor. Üzümleri galaksiler, hamuru da aralarındaki boşluk olarak düşünürsek galaksiler arası boşluğun gerilmesinin ya da genişlemesinin galaksileri birbirinden uzaklaştıracağını ve herhangi bir galaksi için uzaktaki komşularının aynı süre içinde yakındakilere göre daha fazla uzaklaşacağını hayal edebiliriz. Genel görelilik denklemleri yer çekimi ve genişleme arasında adeta bir halat çekme yarışı öngörüyor. Genişleme yalnızca galaksiler arasındaki kara boşlukta üstün geliyor ve uzay genişliyor. İşte cevabımız bu.
Evren kendi üstüne genişliyor. Bununla birlikte, evrenbilimciler uzay-zamanımızın ötesinde bir şey var olup olmadığı, varsa ne olduğu hakkında tahminde bulunmak için matematiksel modellerin sınırlarını zorluyor. Bunlar uydurma değil, Büyük Patlama teorisindeki sorunları çözmeye çalışan hipotezler.
Büyük Patlama maddenin evrende seyrek bir gaz olarak düzenli dağıldığını öngörür, ama o zaman, galaksiler ve yıldızlar nasıl oluştu?
Şişme modeli erken evrendeki enerjinin kuantum dalgalanmalarını, sonradan galaksilerin oluşumunu sağlayacak gaz kümelerinin oluşumuyla bağdaştıran akıl kalmaz hızda, kısa süreli bir genişleme dönemi betimliyor. Bu yaklaşıma göre evrenimizin ayrıca şunu temsil ettiği çıkarımı yapılabilir: sonsuz bir genişleme süreci içinde daha büyük kozmik gerçeklikte bir bölge. Bu kurgusal, genişleyen gerçeklik hakkında hiçbir şey bilmiyoruz, dengesiz bir kuantum enerji durumunun yön vermesiyle sonsuz genişlemeyi açıklayan matematiksel bir öngörü dışında. Ama pek çok yerel bölgede enerji şans eseri kararlı bir duruma geçebilir, böylece şişmeyi durdurup kabarcık evrenler oluşturur. Her kabarcık evren -ki bizimki de onlardan biri- kendi Büyük Patlaması ve fizik kanunlarıyla tanımlanır.
Evrenimiz daha büyük bir çoklu evrenin parçası olur, olağanüstü sonsuz genişleme hızı komşu bir evrenle karşılaşmamızı olanaksız kılar. Büyük Patlama ayrıca erken, sıcak evrende temel kuvvetlerimizin tek bir süper kuvvette birleşiyor olabileceğini öngörür. Matematiksel sicim kuramı bu birleşimi ve aynı zamanda atom altı kuark ve elektronlar için temel bir yapıyı betimlemeye çalışır. Öne sürülen modellerde titreşen sicimler evrenin yapı taşlarıdır. Rakip sicim teorileri artık tek bir açıklamada birleştirildi, bu yapıların büyük, daha yüksek boyutlu membran adlı yüzeylerde etkileşiyor olabileceğini belirtiyor.
Evrenimiz, hiperuzay adında bilinmeyen yüksek boyutlu bir yerde süzülen böyle bir membranın içinde olabilir. Hiperuzayda başka tür evrenler içeren başka membranlar da olabilir hatta komşu membranlar kütle çekimi gibi bazı temel kuvvetleri paylaşıyor olabilir. Hem sonsuz genişleme hem de membranlar bir çoklu evren tanımlıyor ama sonsuz genişleyen evrenler ayrıkken membran evrenler birbirine çarpabilir. Böyle bir çarpışmanın yankısı evrendeki erken Büyük Patlama döneminden kalma bir radyasyon çorbası olan kozmik mikrodalga arka planında görülebilir.
Şimdiye kadar böyle bir kozmik yankı bulamadık. Bu farklı çoklu evren hipotezlerinin en son ortak bir açıklamada birleşeceğini veya yerlerine başka bir şey geleceğini düşünenler var. Şu anda matematiksel modellerin tahmine dayalı arayışlarından ibaretler. Bu modellere bir sürü bilimsel deney esin kaynağı olmuş ve rehberlik etmiş olsa da henüz onları doğrudan test eden çok az objektif deney var. Bir sonraki Edwin Hubble ortaya çıkana kadar bilim insanları rakip modellerinin zarafeti üzerine tartışmaya ve evrenimizin ötesinde ne olduğuna dair hayal kurmaya devam edecekler.
