yaşadığımız evrenin kağıt gibi düz olduğunun öngörüldüğü model. tabi ki bilim adamları kafalarına göre düz demiyor. hesaplıyorlar kitaplıyorlar, evrenin düz olması gerektiği kanısına varıyorlar. ama benim kafamda soru işaretleri var.
kütlenin uzay-zaman dokusunu büktüğünü hepimiz biliyoruz. gerilmiş bir battaniye üzerine bırakılan ağır toplarla görsel olarak izahını da hepimiz görmüşüzdür. dünya ve diğer gezegenler aslında güneşin etrafında dönmekten ziyade, güneşin kütlesinin uzay-zamanda yaptığı eğimde yokuş aşağı sürüklenmektedirler. peki niye milyarlarca yıldır güneşe yapışmamışlar? çünkü güneş de samanyolu galaksisi'nin merkezindeki dev karadeliğin oluşturduğu eğimde sürekli hareket halindedir. galaksimiz de hareket halindedir tabi ki.
diyeceksiniz ki -iyi de yıldızlar galaksiler her tarafa homojen bir karışım gibi yayılmış. tamam, öyleyse boş bir a4 kağıt alın. kağıda farklı renklerde küçük daireler çizin. kağıdı bu minik daireciklerle doldurun. aralarında mesafe olan iki daireciği çarpı işaretiyle işaretleyin. sonra kağıdı bir güzelce buruşturup küresel şekil verin. işte bahsi geçen evren modeli, uzay-zaman modeli bu.
asıl bu noktada kafamdaki soru işaretleri yoğunlaşıyor. burada bir illüzyon var. * çarpı işaretiyle işaretlediğimiz dairecikler şuan birbirine çok yakın. yani bizden milyarlarca ışık yılı uzaklıktaki bir yıldız burnumuzun dibinde olabilir sonucu çıkıyor ortaya. peki burnumuzun dibindeki bir yıldızı neden milyarlarca ışık yılı uzaklıkta algılıyoruz? çünkü ışığı bize o kadar süre içinde ulaşıyor.
o zaman sorularıma geçiyorum. ışık dalga halinde yayılıyor tamam ama, küresel olarak üç boyutlu her koordinatta hareket etmiyor mu? mesela dünyadan kuzey kutbundan ve güney kutbundan çıkarak düz doğrultuda hareket eden uzay araçları birbirinden sonsuzluğa doğru ayrışmıyor mu? galaksideki uzay-zaman eğimine kapıldıkları için aynı rotayı mı takip etmek zorunda kalıyorlar? mesela bir ışık demeti samanyolu disk düzlemine 90 derece açıyla galaksiden çıkamıyor mu? spiral yönde düzlemsel mi terk ediyor galaksiyi?
uzayda üç boyutlu hareket kabiliyeti mevcutsa nedir arkadaş bu tantana? niye kütle çekim kanununu bir türlü her şeyin kanununa monte edemiyorlar? belki de evren düz değil? gözlemlenebilir evren için böyle bir çıkarım yapmışsınız ama gözlemleyebildiğin gözlemleyemediğinin ne kadarlık bir parçası?
evren neden bir baklava evren modeli olmasın ki? planck sabiti kalınlığında üst üste yığılmış sonsuz yufka düşünün. her yufka atom altı parçacıklara hareket kabiliyeti sunan birer zemin. zeminler arası geçiş mevcut. parçacıklar bir araya gelip büyük kütleler oluşturdukça yufkalar da eğilip bükülüyor, birbirine giriyor. göle atılan taşın yaptığı dalga gibi ışık da bu engebeli arazide ilerliyor... yine de algı ötesi bir durum mevcut.
herhangi bir bilgisayar oyununu ele alalım. ekranımız iki boyutlu. fakat perspektif ile oyundaki karakterimize 3 boyutlu düzlemde hareket kabiliyeti verebiliyoruz. dışarıdan bir gözlemci için bu bir illüzyondur. peki oyundaki karakterimize yapay zeka ve üstün hesap yeteneği verseydik şunu der miydi acaba? -yaptığım hesaplara göre bu evren * düz ama kahretsin 3 boyutlu düzlemde de hareket edebiliyorum, burada bir anlamsızlık var...
çok büyük, yani kozmolojik ölçekte bakıldığında varılan sonuç ile ortaya çıkan model. yerel olarak baktığınızda düz olmadığını söyleyebilirsiniz evrenin. mesela güneş sistemi ya da herhangi bir yıldız - gezegen sistemi üzerinden konuştuğunuzda, kütlenin uzay - zaman dokusunu bozması nedeniyle ortaya çıkan eğrilik sizi yanıltabilir. aynı şekilde, kuantumsal ölçekte bakıp sanal parçacıkların oluşum ve yok oluşu üzerinden bir değerlendirme yaparsanız, uzay - zaman dokusunun yine düz değil, dalgalı olduğu sonucuna varırsınız. bu nedenle genel olarak evrenin şeklinden bahsetmek istiyorsak, kozmolojik ölçekteki durumdan bahsetmemiz gerekir.
nasıl hesaplıyoruz ya da bu düz olma durumu neye bağlı? kritik yoğunluk dediğimiz bir kavramdan bahsetmemiz gerekiyor burada. eğer evrendeki madde yoğunluğu değeri çok yüksek olursa, evrenin genişlemesi gittikçe yavaşlar ve evren kendi üzerine çöker. böyle bir durumda evren, küresel yani kapalı bir geometriye sahip olmalıdır ve bu sonuca bağlı olarak, birbirine paralel 2 ışın demeti, uzayda bir yerlerde birbiriyle kesişmelidir. bu duruma pozitif eğrilik adını veriyoruz.
evrenin yoğunluk değeri çok düşük olursa, evren, gittikçe yavaşlayan bir değerle de olsa, sürekli olarak genişlemeye devam eder. bu küresel geometrinin aksine açık bir geometridir ve bu sonuca bağlı olarak birbirine paralel 2 ışın demeti, gittikçe birbirinden uzaklaşır. bu durum negatif eğrilik olarak adlandırılıyor. hiperbolik uzay da diyebiliriz.
bir de dengede olan üçüncü durum var. yoğunluğun "tam kararında" olduğu durum bu ve bunun sonucunda ortaya çıkan geometri açık ve düz bir evrene işaret eder. böyle bir evrende 2 ışın demeti sonsuza dek paralel şekilde yol alır. bu durumdaki yoğunluk değerine kritik yoğunluk diyoruz. şartlar böyle olduğunda, evrenin genişlemesinin durması için pek bir neden yok. yapılan hesaplamalar ve gözlemler de evrenin kritik yoğunluk değerine sahip olduğunu ve kozmik ölçekte bakıldığında düz olduğunu gösteriyor. şimdilik...
***
@nicholai rosicky'nin sorularına cevap olur mu bilemiyorum ama bir şeyler söyleyeyim konuya dair.
güneş sistemindeki gezegenler için "peki niye milyarlarca yıldır güneşe yapışmamışlar?" sorusunun cevabı aslında gezegenlerin uzaydaki hareket hızlarıyla ilgili. bu hız değerleri de, tıpkı kritik yoğunluk gibi dengeli değerler. öyle ki, ne güneş'in üzerine düşecek kadar yavaşlar ne de onun çekim kuvvetinden kurtulup gidecek kadar hızlı. açısal momentumu koruyacak şekilde hareket ediyor hepsi ve aslında milyarlarca yıldır tamamen sabit yörüngelere karşılık gelen hareketler yapmıyorlar.
güneş, oluşumundan bu yana, diğer tüm yıldızlar gibi kütle kaybediyor ve kütle kaybettikçe gravitasyonel çekim gücü de gittikçe düşüyor. küçük ölçeklerde olsa da... o nedenle milyarlarca yıl sonra bir kırmızı deve dönüşmeyecek olsaydı ve hayatına şu andaki koşullarla devam etseydi, belki de gezegenler yavaş yavaş onun çekim kuvvetinden kurtulup uzaya dağılacaktı. zira bildiğim kadarıyla mesela dünya, her yıl güneş'ten santimetre mertebesindeki mesafelerle uzaklaşıyor.
bu arada şunu da ekleyeyim; galaksi merkezindeki süper kütleli kara deliklerin, galaksinin tüm hareketi üzerinde bir etkileri yok. kara delikler, bölgesel uzay bükücüler. kütle çekimleri, kütleleri çok büyük olsa da, çok uzun mesafelere kadar etkili değil. yani güneş'in galaksi ekseni etrafında dolanıyor olmasının nedeni kara delikle bağlantılı değil.
***
"bizden milyarlarca ışık yılı uzaklıktaki bir yıldızın burnumuzun dibinde olması" ile ilgili bir veri olduğunu duymadım. uzayın, yukarıda da dediğim gibi, küçük ölçeklerdeki yapısının dalgalı ve hatta yazar arkadaşın verdiği örnekte olduğu gibi buruşturulmuş kâğıda benzediği kısmına itiraz yok. fakat bu kâğıt örneğindeki buruşma kadar yoğun ve fazla bir buruşma yok bu dokuda. örneğin samanyolu galaksisi'nin çapıyla ilgili yakın zamanda bir çalışma yapılmıştı. bu çalışma bize, bugüne dek elde ettiğimiz ölçümlerle bildiğimiz çaptan biraz daha büyük bir çapı işaret etmişti. bunun nedeninin de uzaydaki bu buruşmalar olduğu tahmin ediliyordu. fakat buradaki fark, uzak sandığımız bir yıldızı burnumuzun dibine taşıyacak kadar büyük değil.
yukarıda bahsi geçen durum, örneğin 1 milyar ışık yılı uzaklıktaki bir galaksiyi ancak yarım milyon ışık yılı kadar yakına taşıyabilir. üstelik bu sonuç da, bu kırışıklığın her yerde aynı miktarda olması ihtimali baz alınarak yapılırsa çıkıyor ortaya. yani yakınlaşma oranı bundan daha az da olabilir çünkü galaksiler arası uzaydaki madde yoğunluğu çok düşük. bu da galaksinin çapını hesaplarken ortaya çıkan yanılgı payının, galaksiler arası uzaydakinden daha yüksek olması ihtimalini yükseltiyor.
***
ışık çıktığı kaynaktan küresel olarak yayılıyor, evet. bu sorunun evrenin sonsuzluğu ile bir ilgisi olmadığı kanaatindeyim ama.
***
"tantana" dediğimiz durumun, yani görelilik - kuantum mekaniği uyumsuzluğunun temel nedeni, alanların sürekliliğiyle ilgili. alan dediğimiz şey, tam olarak öyle olmasa da, uzayı dolduran bir çeşit "akışkan" gibi hayal edilebilir. manyetik alan, elektrik alan, higgs alanı vesaire... bunların hepsi -adı üzerinde- birer alan. tüm temel parçacıkların kendine ait bir alanı var aslında. zaten bu alanların dalgalanmaları ile kuvvetler iletilebiliyor.
görelilik, alanların sürekli olduğunu söyler. kuantum mekaniğine göre ise alanlar kuantumlu, yani süreksizdir. bu nedenle de birinin söylediklerini diğerine uygulamak uyumsuzlukla sonuçlanır.
***
evren illa ki düz mü? yanılıyor olamaz mıyız? tabi ki olabiliriz, ama zaten fizikçiler gözlemlenebilir evren için konuşuyorlar. daha büyük ölçekte ne olduğunu bilmediklerini onlar da söylüyor. gördüğümüz evren, şu an için bildiğimiz kadarıyla düz.
düz geometri ile boyut kavramını karıştırmamak gerek. örneğin bir gofret cetvel gibi düz, ama kalınlığı, uzunluğu ve yüksekliği var. o nedenle düz geometrili bir uzayda 3 boyutlu hareket edebilmeye bir engel yok. uzay kağıt gibi, hacimsiz bir yapı değil çünkü.