Bu yazıda big bang teorisi hakkında merak edilen herhangi 9 soruyu cevaplayacağım.
1)Big bang teorisi nedir?
Büyük patlama (big bang) teorisi, günümüz dünyasında olmasını bir zamanlar en muhtemel gördüğümüz ve doğru kabul ettiğimiz; “Evren nasıl başladı?” sorusuna cevap verme amacıyla ortaya attığımız bir teoridir. Günümüzde big bang teorisi fizikçiler arasında en yaygın düşünce olmasa da hala destekleyen önemli bir kesim var. Bu teoriye göre: çok uzun zaman önce evren tek, ufacık bir nokta olarak (tekillik) başladı ve genişlemeye başladı. Bunun sonucunda evren günümüz halini aldı ve günümüzde de genişlemeye devam ediyor. “Patlama” kelimesi bazen kafa karışıklığı yaratsa da, Büyük Patlama bildiğimiz patlamaların aksine bazı maddelerin kimyasal tepkimeleri sonucu basınç ve ısı oluşturması değil, uzayın genişlemesidir.
2)Big bang teorisine gelene kadar ortaya nasıl düşünceler atıldı?
Big bang teorisi 1927 yılında Georges Lemaître isimli Belçikalı bir rahip (aynı zamanda bir gök bilimci) tarafından ortaya atıldı. Bu teoriye göre: çok uzun zaman önce evren tek, ufacık bir nokta olarak başladı ve genişlemeye başladı. Bunun sonucunda evren günümüz halini aldı ve günümüzde de genişlemeye devam ediyordu. Ancak bu genişleme teorisinin çok da sağlam kanıtları yoktu. Bu kanıtlar 2 sene sonra astronom Edwin Hubble tarafından ortaya kondu. Edwin Hubble’ın teorisi temel gözlemlere dayanmaktadır. 1929 yılında Edwin Hubble galaksiler arasındaki mesafenin evrenin her yerinde arttığını gözlemledi (Bu cümle hakkında açıklama 4.soruda yer almaktadır). Bu, galaksilerin geçmişte birbirlerine daha yakın olması gerektiği anlamına gelmekteydi.
Fakat bundan çok daha önce; tam olarak bilimsel olmayan, sadece felsefi düşüncelerden oluşmuş ve big bang teorisine benzer olan birçok düşünce vardı. Ortaçağ felsefesinde, evrenin sonlu veya sonsuz bir geçmişi olup olmadığı konusunda çok fazla tartışma vardı ve bu tartışmaların sebebi Anaksimandros’un arkhe olarak gördüğü ve Aristoteles’in de savunduğu “apeiron” düşüncesiydi. Bu düşünce, Aristoteles'in ebedilik anlayışını İbrahim'in yaratılış görüşü ile uzlaştıramayan ortaçağ Yahudi ve İslam filozofları için sorunlara neden oldu.
İngiliz ilahiyatçı Robert Grosseteste, 1225 tarihli De Luce (Işık Üzerine) adlı incelemesinde maddenin ve kozmosun doğasını araştırdı. Evrenin başlangıcını bir patlamaya dayandırdı ve arkhenin ışık olduğunu savundu. Grosseteste, bu konu hakkında şöyle der:
“Bazılarının varlık dediği ilk cismani form (corporeal form), bana göre ışıktır. Zira ışık doğası gereği kendisini her yöne doğru yayar ve bir ışık noktası yolunda herhangi opak bir şeyle karşılaşmadığı sürece bir ışık küresi oluşturur. Bu durumda maddenin üç boyutlu uzantısı, varlık için zorunlu doğal bir sonuçtur… Form, maddeyi terk edemez, zira ondan ayrılamaz, aynı şekilde madde de kendi başına formdan ayrı kalamaz… Dolayısıyla ilk maddede yaratılan ilk form olan ışık kendi doğası gereği, sonsuz sayıda her yöne doğru çoğalır/yayılır…”
De Luce, gökleri ve yeri tek bir fizik kanunu kullanarak tanımlamaya yönelik ilk girişimdir.
Bu problem hakkında kafa yoran kişilerden birisi de Johannes Kepler’dir. Kepler’in bu konuda problemi, şu anda Olbers Paradoksu ismi verilen paradokstur. Bu paradoks big bang teorisi sayesinde bir problem olmaktan çıkmıştır. Olbers paradoksu kısaca şöyledir:
Bu paradoksun temeli evren'in neden ışıkla dolu değil de kapkara bir yer olduğu sorusu olmuştur. Çünkü evren eğer ki sonsuz büyüklükteyse, içerisinde sonsuz sayıda yıldız olmalıdır. Bu durumda, nereye bakarsak bakalım, mutlaka bir yıldız görmeyi beklerdik ve bu yıldızlardan saçılan ışıklar nihayetinde bize ulaşırdı. Dolayısıyla Evren, baştan sona ışıkla dolu olurdu! O zaman neden Evren kapkaranlık? Bunu şu şekilde çözebiliriz: Evren ışıkla dolu değildir, çünkü evrendeki yıldızların hepsi ezelden beri var değildir. Bazılarının ışığının bize ulaşabilmesi için yeterince zaman geçmemiştir ve dolayısıyla yıldızların tüm Evren'i ışıkla doldurabilmesi mümkün değildir. Mesela hiç evrenin yaşının neden 13,82 milyar yıl olduğunu kabul ettiğimizi düşündünüz mü? Bunun sebebi bize ulaşan en eski ışığın 13,82 milyar yılda ulaşabilmiş olması. Bundan daha fazlasının bize ulaşması teorik olarak mümkün değildir. Bu da, Evren'deki devasa mesafelerle kıyaslandığında, evrenin simsiyah olmasının ardındaki nedeni açıklamaktadır.
3)Büyük patlamadan önce ne vardı?
Bu soru için cevap verenler 2’ye ayrılabilir: Kimileri “Büyük patlama evrenin ve zamanın mutlak başlangıcıdır. ‘Büyük patlamadan öncesi’ gibi bir ifade çok da mantıklı değildir çünkü öyle bir şey yoktur.” derler. (Şimdilik bu cevaba bağlanmak çok da iyi değil) Bir kısmı ise bu konu hakkında çeşitli teoriler öne sürerek “kolaya” kaçmazlar.
Örneğin ünlü kozmolojist George Gamow, 1950’li yıllarda yayımladığı “Creation of the Universe” (Evrenin Yaradılışı) adlı kitabında “Evrenin başlangıcında meydana gelmiş olan büyük basınç ve yoğunluk, daha önceki bir çöküntünün sonucunda olmuştur. Bugünkü genişleme, bu çöküntüde yoğunluk maksimum bir değere eriştikten sonra, evrenin elastik bir ‘geri tepme’ ile tekrar genişleme sürecine girmesinin sonucudur.” şeklinde bir açıklama yapmıştır.
Ünlü fizikçi Steven Weinberg de, 1977’deki “İlk Üç Dakika” (The First Three Minutes) adlı kitabında “Bir olasılık da, sonsuz büyük yoğunlukta bir dönemin hiçbir zaman var olmamış olduğudur. Evrenin genişlemesi, daha önceki bir çöküntü döneminde yoğunluğun çok büyük ancak sonlu bir değere erişmesinden sonra başlamış olabilir.” demektedir.
Günümüzde, ilerleyen teknoloji ve bilgi birikimimizle doğru olabileceği varsayılabilecek 2 teori vardır: Döngüsel Kuantum Gravite ve Süpersicim kuramı. Bunların ikisi de özünde “Kuantik Gravitasyon Kuramı”dır. Süpersicim kuramını duymuş olabilirsiniz eğer ismini duymadıysanız bile bazı teorilere göre uzay-zamanın 11 boyutlu olduğu gibi bir şeyler duymuş olabilirsiniz. Bu 11 boyutlu uzay-zaman kavramı süpersicim kuramının bir ürünüdür. Bu kurama göre: 10 uzay boyutu, 1 tane de zaman boyutu vardır. Uzay boyutlarından 7 tanesi evrenin soğuması ile birlikte gözlemlenemeyecek kadar küçülmüşler ve bugün içinde bulunduğumuz uzayda sadece gözleyebileceğimiz 3 uzay boyutu kalmıştır. Bu kurama göre elementer parçacıklar, noktasal varlıklar olmayıp, boyutları santimetreden küçük sicimler şeklindedir yani 0 boyutlu değillerdir, 1 boyutlu kabul edilirler. Süpersicim kuramının sağladığı çok önemli bir avantaj (kolaylık) vardır: İki noktasal kütle çok yaklaştıkça aralarındaki etkileşim kuvvetleri ıraksak olur. Süpersicimlerde ise böyle bir tekillik sakıncası yoktur. Süpersicim senaryosuna göre, evrenin saniye öncesi çok yüksek enerjideki döneminde, gravitasyon kuvveti de diğer kuvvetlerle birleşikti ve sadece tek bir süper kuvvet vardı.
İkinci bir teori olan döngüsel kuantum gravite kuramını detaylı vererek beynimizi sulandırmaya gerek olmadığını düşünüyorum. Kısaca anlatmak gerekirse: döngüsel kuantum gravite, evrenin büyük patlamadan önce büyük çöküntü ve büyük sıçrama gibi evreler geçirdiğini söyler. Bu teoriler sağlam gözlem ve deneylere dayandırılamadığı için bu teorilere bel bağlamak çok da mantıklı değil gibi gözüküyor. Bu iki teori de Albert Einstein’ın geliştirdiği “İzafiyet Teorisi” (İleriki yazılarda bahsedeceğim) ve onunla pek de uyuşmayan “Kuantum Mekaniği”ni (Bununla ilgili yazmış olduğum bir yazı var, sitemizden okuyabilirsiniz.) birleştirmeye çalışıyor.
4)Madem galaksiler birbirinden uzaklaşıyor, nasıl galaksi çarpışmaları yaşanıyor?
Bu konuda yanlış anlaşılmaların oluşmasının temel sebebi insanların duyduğu cümlelerin arkasını araştırmamaları ve bunu bu şekilde yaymaları aslında. “Galaksiler birbirinden uzaklaşır” ifadesi aslında doğru ama yanlış anlaşılmalara sebep olması normal. Uzaklaşan şeyler aslında galaksiler değil galaksi kümeleri. Galaksi kümelerinin oluşumu ise şu şekilde: irili ufaklı 15-20 galaksi bir araya gelerek küçük gruplar oluşturur. Bu küçük grupların da birkaç tanesi bir araya gelerek daha büyük galaksi kümeleri meydana getirir. Onlarca, yüzlerce galaksi kümesi de bir araya gelerek süper kümeleri oluşturur. Andromeda, Samanyolu, Üçgen Gökadası ve onlarca cüce galaksinin meydana getirdiği bizim “yerel gökada grubumuz“daki galaksiler kütle çekim etkileriyle birbirine bağlıdır ve birbirlerinden uzaklaşmazlar. Bu durum, evrendeki tüm galaksi grupları için geçerlidir. Grup içindeki galaksiler birbirlerinin kütle çekimsel etkileri nedeniyle zamanla uzaklaşabilir, yakınlaşabilir, çarpışabilir veya birbirlerinin yörüngelerine girebilirler ama kolay kolay ayrılmazlar. Galaksi kümeleri birbirinden uzaklaşırken onların içindeki galaksilerin bu şekilde bir hareket yapmamasının sebebi ise galaksi kümelerinin arasındaki mesafeden kaynaklanan kütleçekimin çok az olması.
5)Evrenin merkezi neresidir?
Aslında bu, sorulması gayet doğal olan bir soru. Ancak bu soruya net bir cevap vermek çok da mümkün değil. Bu sonuç her referans noktasına göre değişiklik gösterebilir. Bunun mantığını şöyle açıklayabilirim: Bir balonunuz olduğunu düşünün. Bu balon hiç patlamayan bir balon ve balonun üstünde noktalar var. Siz bu balonu bir makine yardımıyla sürekli şişiriyorsunuz. Siz şişirdikçe noktalar arasındaki mesafe artıyor ve birisi size “Bu balonun merkezi neresi?” diye soruyor. Buna cevap veremezsiniz çünkü o balonun merkezi yoktur. Yani bu senaryoda evrenin merkezine ya “yoktur”, ya da “her yerdir” gibi cevaplar vermek en mantıklısı.
6)Karanlık madde ve karanlık enerji nedir?
Kütlesi olan, soğuk, (çok fazla hareket etmeyen) ve hiçbir şekilde ışık yaymayan hayaletimsi yapıya karanlık madde diyoruz. Aslında parçacık fiziği bile karanlık maddenin ne olduğunu açıklamaya yetmiyor. Karanlık maddenin kütlesinin olması sebebiyle Evren’deki madde yoğunluğunu arttırdığı için Evren’in şekline katkısı vardır şeklinde bir çıkarım yapabiliyoruz.
Gözlemlerimize dayanarak Evren’in hızlanarak genişlediğini görüyoruz. Böyle bir genişlemenin olması için Evren’de negatif basıncın hakim olması gerekir. İşte bu negatif basınçtan sorumlu olan şeye “karanlık enerji” diyoruz. Günümüzdeki verilere dayanarak biliyoruz ki Evren’imizin %4,6’sı Standart Model ile açıklanan bildiğimiz madde, %24’ü henüz ne olduğunu bilmediğimiz karanlık madde ve %71’i ise Evren’in ivmelenerek genişlemesini sağlayan karanlık enerjiden oluşuyor.
7)Evren neyin içine genişliyor?
Evren hiçbir şeyin içine genişlemiyor. Genişleyen şey evrenin kendisi, içindeki herhangi bir madde değil. Burada önemli olan şey bakış açınızı evrenin dışına taşımamak. Eğer evrenin dışından bir gözlemci gibi düşünürseniz mantıklı gelmez. Ancak evrenin içinde bulunan herhangi bir maddeyi gözlemci yaparsanız herhangi bir sıkıntı olmaz. Sonuçta evreni dışarıdan gözlemleyebilmek için “evrenin dışarısı” gibi bir kavram olmalıdır ancak bu mümkün değildir. Evren bütün uzay-zamanı kapsar.
8)Kozmik mikrodalga arkaplan ışıması nedir?
Kozmik mikrodalga arkaplan ışıması son saçılma yüzeyinden bize ulaşan fotonlardır. Yani evrenin 380.000 yıl yaşındaki halinden bu yana yolculuk etmekte olan fotonlardır. Büyük patlamayı gözleyemesek de onun için önemli kanıtlar oluşturur. Büyük patlamadan sonra Evren’imiz inanılmaz sıcaktı. O kadar sıcaktı ki protonlar, nötronlar ve elektronlar bir araya gelip atomları oluşturamayacak kadar hızlı hareket ediyorlardı. Daha sonra, Evren genişledikçe madde soğudu ve proton ve elektronlar bir araya gelip en basit atomlar olan hidrojen ve helyum atomlarını oluşturdu. Hidrojen ve helyum atomları oluştuktan sonra nötr oldukları için artık termal ışımayı yutamadılar ve yutulmayan fotonlar Evren’de amaçsızca savruldular. O günden beri uzayda gezinmekteler.
İlginç bir bilgi: Televizyonlarda oluşan cızırtının yaklaşık %1’ine kozmik mikrodalga arkaplan ışıması sebep olur.
9)Evren sonsuz ise büyük patlama anında evren nasıl tekillik halinde olabiliyor?
Bu soruya cevap vermeden önce sonsuz ve sınırsız kavramlarının iyi anlaşılması gerekiyor. Bunu şöyle bir örnekle açıklayalım: Basketbol topunun yüzeyi iki boyutlu ve sonlu bir yüzeydir ancak sınırı yoktur. Bu da topun üzerinde ne kadar ilerlerseniz ilerleyin asla “yüzeyin sonu” gibi bir yer ile karşılaşmayacaksınız demektir. Topun yüzeyinde bir yönde ilerlerseniz bulunduğunuz yere geri dönersiniz.
Bunu evrene uyarlayacak olursak:
Eğer Evren’imiz sonlu ise sınırsız olacaktır, bu nedenle “Evren’in sınırı” gibi bir kavram anlamsızdır.
Öncelikle tekillik konusunda “bütün Evren’in tek bir noktada olması” gibi bir yanılgı var ki bu doğru değil. Büyük Patlama anında Evren’imizin tekillik durumunda olup olmadığı bilinmiyor. Hatta o anda Evren’imiz sonsuz büyüklükte bile olabilir. Bazı sitelerde okuduğunuz yazılarda evrenin big bang anındaki genişleme hızından bahsedilir. O yazılardaki evrenin büyüklüğünden kasıt “gözlemlenebilir evrenin” büyüklüğüdür, evrenin kendisinin değil. Bazı teoriler big bang’in bir tekillik olması gerektiğini gösteriyor ancak bunların çoğunlukla hataları çıkıyor. Bu teorileri ilerleyen yazılarımda anlatacağım. “Güçlü Enerji” kavramından da önümüzdeki yazılarda bahsedeceğim.
Big bang (büyük patlama) teorisi her ne kadar mantıklı gözükse de bu test edilemeyen bir teori. Bu sebeple big bang’e bağlı kalmak günümüz bilim dünyası için faydalı olacak gibi gözükmüyor.
“Nereden geldik?” sorusunu her ne kadar merak etsek bile bizi her konuda tatmin edecek bir teori bulmak şuan için çok zor gibi görünüyor. Ancak bu imkansız değil.
Kaynakça
https://www.scientificamerican.com/article/according-to-the-big-bang/#
https://phys.org/news/2015-12-big-theory.html
https://www.bbc.com/future/article/20220105-what-existed-before-the-big-bang
https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_the_Big_Bang_theory
https://erdem.gov.tr/tam-metin-pdf/15/tur
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1977AmJPh..45..119H/abstract
50 Soruda Büyük Patlama Kuramı(Metin Hotinli)
https://evrimagaci.org/olbers-paradoksu-trilyonlarca-yildiz-barindirmasina-ragmen-uzay-neden-karanlik-8975
https://en.wikipedia.org/wiki/String_(physics)
https://www.kozmikanafor.com/galaksiler-birbirinden-gercekten-uzaklasiyor-mu/
https://evrimagaci.org/buyuk-patlama-teorisine-dair-10-soru-10-cevap-448
The First Three Minutes(Steven Weinberg)
