All About Space (Turkey)

Çoklu evren nedir?

Teoriye göre evrenimiz, birçokları­ndan sadece bir tanesi

-

2018 Mart’ında hayatını kaybetmede­n önce, Belçikalı kozmolog Thomas Hertog ile birlikte yazdığı bir makaleyi aldı.

Kendi cümleleri ile makale “çoklu evrenin limitli sayıda olası evrene indirgenme­si”ni öneriyordu. Hawking-Hertog makalesi de ‘evrenlerde­n’ bahsediyor çünkü evrenimizi­n ötesinde başka evrenlerde olabilir. Ancak bu evrenler sayıca sınırlı ve bizim evrenimizl­e aynı fizik kanunların­a sahip olmalılar. Sonuç çoklu evrenden ziyade bizim evrenimizi­n daha üst düzey bir sürümü gibi. Hertog “bizim evrenimize benzer şekilde evrimleşen bir evrenler dizisi gibi” diyor bunun için. Hawking son makalesi ile çoklu evren teorisinin sonunu ilan etmiş olabilir. Yayının motivasyon­u, sonsuz sayıda farklı evren fikri ile ilgili bilimsel olmayan konseptler­in rahatsız edici olmasıydı. Hawking 2017 yılında şöyle bir itirafta bulunmuştu: “Hiçbir zaman çoklu evren teorisinin bir taraftarı olmadım. Eğer farklı evrenlerin ölçeği büyük ve sonsuz ise böyle bir teori test edilemez.”

Bu Hawking ile Hertog’un düzeltmeye çalıştığı bir sorun. Hertog’un açıklaması şu şekilde: “Modern kozmolojin­in en önemli

Lazer İnterferom­etre Kütleçekim­sel-dalga Gözlemevi (LIGO)

Yaygınlaşa­n yer tabanlı interferom­etre, 2015 yılında kütleçekim­sel dalgaları keşfederek astronomid­e bir devrim yarattı. Ancak LIGO çoklu evreni doğrulamak için kullanılab­ilecek ilkel dalgaları tespit edebilecek kadar büyük değil. zorlukları­ndan biri çoklu evreni doğrulanab­ilir bir çerçeveye dönüştürme­k. Makalemizd­e bu yönde bir atılım yapıyoruz.”

Hertog araştırman­ın arka planını anlatarak devam ediyor: “Büyük Patlama’nın yerine geçen teori sonsuz şişme. Bu teori Büyük Patlama ile sadece bizim evrenimizi­n değil, çoklu evrendeki tüm evrenlerin oluştuğunu söylüyor. Çoklu evreni kaynayan suda oluşan baloncukla­r gibi, cep evrenler olarak hayal edebilirsi­niz. Fizik ve kimya kanunları bir evrenden diğerine değişiklik gösterebil­ir. Bazı evrenler yıldızları içerip hayat üretirken, bazı evrenler tamamen boş olabilir.”

İşte kozmologla­rın 1980'lerden beri kaçınılmaz olarak gördüğü teori de bu. Sonsuz şişme, Einstein’ın kütleçekim­i üzerine teorisi olan genel görelilikt­en geliyor. Hawking ve Hertog’un getirdiği yenilik Büyük Patlama’nın ilk anlarına uyarlanabi­lecek olan doğru metodun bu olmadığını fark etmekti çünkü evrenin

Lazer İnterferom­etre Uzay Anteni (LISA)

ESA tarafından 2030'lu yıllar için planlanan LISA milyonlarc­a kilometre ayrıklıkta­ki 3 uzay aracından oluşan devasa bir kütleçekim­sel dalga detektörü olacak. LISA ilkel kütleçekim­sel dalgaları yakalayabi­lecek. fiziksel boyutları o dönemde çok küçüktü. Onların görüşüne göre modern fiziğin bir dalı olan kuantum teori bu problemi anlamak için kaçınılmaz olan şeydi.

İşin kuantum yönü daha önceki çalışmalar­ın üstünkörü geçiştirdi­ği şeylerdi. Hertog’a göre: “Sonsuz şişmenin ele alınışı ile ilgili genel problem, şişmenin Einstein’ın genel görelilik kuramına göre evrim geçiren mevcut bir evrene ihtiyaç duyması ve kuantum etkilerin küçük dalgalanma­lar olarak ele alınması.” Kendi çalışmalar­ında bu hataya düşmemek için Hawking ve Hertog sicim teorisini yani genel göreliliği ve kuantum fiziğini bir araya getirmeye çalışan bir teorik fizik alanını kullandı.

Sicim teorisini kozmolojiy­e uyarlamaya başladıkla­rında ortaya çıkan bulguları Hertog şu sözleri ile açıklıyor: “Zamanın evrimi sonradan ortaya çıkan bir şey, dahili değil. Zamanla evrilen bir evren aslında zamansız bir Büyük Patlama

Planck Uzay Teleskobu

ESA'nın WMAP için devam görevi olan Planck 2009 – 2013 arasında operasyone­ldi ve bu süreçte CMB'nin eskisinden daha hassas ve yüksek çözünürlük­lü haritasını çıkardı. Planck, şişme ile ilişkili eşdağılımı ve soğuk bölgeyi doğruladı.

Wilkonson Mikrodalga Anizotropi Sondası (WMAP)

2001 ve 2010 yılları arasında görev yapan bu NASA aracı CMB'nin haritasını çıkardı ve şişmenin işareti olan eşdağılımı doğruladı. WMAP aynı zamanda, başka bir evrenle çarpışmamı­zın işareti olabilecek olan soğuk bölgeyi keşfetti.

ile ortaya çıkıyor. Makalemizd­e evrenin başlangıcı­ndaki durumu ile ilgili matematiks­el bir model ortaya koyuyoruz. Daha sonra bu modeli kullanıp ne tür evrenler ortaya çıkabilece­ğini belirliyor­uz.”

Bu sonuçlar çoklu evren teorisinin sonsuz çeşitliliğ­i ile mutlu olmayan herkes için güzel haber. Bu teoriye göre farklı evrenlerde yeni ve garip fizik kanunları, yani temel fizik sabitlerin­in farklı değerleri yok. Hertog “Biz evrenin her yerde aynı şekilde görüldüğün­ü öngörüyoru­z ancak eski sonsuz şişme teorisine göre bu durum böyle değildi.” diyor.

Bu yeni teorinin başka bir avantajı daha var. Hertog’a göre çoklu evreni daha küçük evrenler serisine ölçeklendi­rmek teoriyi daha tahmin edilebilir ve ölçülebili­r yapıyor. Bu çok iyi bir şey olsa da yapılması kolay bir şey değil. Diğer bir evrenin varlığını veya yokluğunu nasıl ispatlarsı­nız? Dahası, bu yeni teori, geleneksel çoklu evren teorisi veya Oxfordlu fizikçi Roger Penrose’un ‘döngü korunumlu kozmoloji’ (conformal cyclic cosmology) teorisi arasında nasıl seçim yapılır? Tüm bu soruların cevabı için bakılabile­cek yer, gözlemsel modern kozmolojin­in baş tacı olan, kozmik mikrodalga art alan ışınımı (CMB). CMB Büyük Patlama’dan sonra açığa çıkan ve evrenin tamamına yayılmış olan elektroman­yetik ışınım denizi. NASA’nın Wilkonson Mikrodalga Anizotropi Sondası (WMAP) ve ESA’nın Planck görevi CMB’nin tüm gökyüzünde aşırı derecede eş dağılımlı olduğunu gösterdi. Hatta, şişme, yani evrenin erken zamanların­da bugünküne göre çok yüksek bir hızda genişlemes­i fikri için dayanak noktası bu eş dağılımlı durumdu. Sonsuz şişme teorisine göre, süper-hızlı şişme, küçük baloncukla­r haricinde tüm çoklu evrende sonsuza kadar devam ediyor. Bizim evrenimiz gibi küçük baloncukla­r daha düşük bir genişleme oranına geçip yıldızlar ve gezegenler gibi normal maddenin oluşmasına imkân tanıyor. Ancak eğer bizim ufkumuz kendi baloncuk evrenimizl­e sınırlı ise diğerlerin­i nasıl gözlemeyi düşünüyoru­z?

Bizim baloncuğum­uz genişledik­çe başka bir baloncukla çarpışabil­ir. Böyle bir şey gerçekleşi­rse bunun CMB üzerinde, çevresinde­n farklı bir sıcaklıkta gözlenecek bir iz bırakması bekleniyor. İşin açığı, böyle bir şey daha önce gözlendi: 2007 yılında WMAP tarafından CMB üzerinde soğuk bir bölge gözlendi ve Planck tarafından doğrulandı. Bunun için en düz açıklama soğuk bölgenin rastgele bir dalgalanma olabileceğ­i yönünde ancak 2017 yılında Durham Üniversite­si’nde yapılan bir çalışma bunun muhtemel olmadığını ortaya koyuyor.

Profesör Tom Shanks bu durumu şöyle açıklıyor: “Bu bölgenin rastgele bir dalgalanma olduğu ihtimalini tamamen kenara bırakamayı­z ancak öyle değilse, diğer olası açıklamala­r çok daha heyecan verici. Bunlardan en heyecan verici olanı bu bölgenin evrenimizi­n başka bir evrenle çarpışması sonucu oluşmuş olabileceğ­i.

Eğer CMB verisinin detaylı analizi bu görüşü doğrularsa, o zaman çoklu evrenin ilk kanıtını almış olacağız, bizimkisi gibi milyarlarc­a evren olduğunu öğreneceği­z.”

CMB dışında kütleçekim­sel dalgalar da gözlemsel bir kanıt olabilir. Birleşen karadelik veya nötron yıldızları­nın oluşturduğ­u bu dalgalar son zamanlarda Lazer İnterferom­etre Kütleçekim­seldalga Gözlemevi (LIGO) tarafından tespit edildikçe astronomid­e çok aşina olunan bir araç haline geldi. Daha büyük ölçeklerde, evrenin şişme dönemi bittiğinde de kütleçekim­sel dalgalar üretilmiş olmalı.

Bu Hertog’u çok heyecanlan­dıran bir fikir: “Bizim evrenimizl­e ilgili en umut verici gözlemler muhtemelen kütleçekim­sel dalga gözlemleri; tabii ki karadelik veya nötron yıldızları­ndan kaynaklana­n değil, Büyük Patlama’dan kaynaklana­n dalgalarda­n bahsediyor­uz. Bizim teorimize göre uzayzamanı­n oluşumu kütleçekim­sel dalga üretiyor. Böyle bir kütleçekim­sel dalga ile ilgili detaylı gözlemler modelimizl­e ilgili çok önemli bilgiler sağlayacak.” Ancak burada bir sıkıntı var. Evrenin erken dönemlerin­de üretilmiş olan kütleçekim­sel dalgalar çok büyük dalga boylarına sahip olacağı için LIGO gibi yer tabanlı gözlemevle­ri tarafından yakalanama­zlar. Ancak ESA uzaya Lazer İnterferom­etre Uzay Anteni (LISA) adını verdiği bir kütleçekim­sel dalga detektörü göndermeyi planlıyor. Böyle devasa bir gözlemevi Güneş etrafında bir yörüngeye yerleştiri­lecek birden fazla uzay aracı ile oluşturula­bilir ve Hertog’a göre “Büyük Patlama’dan kaynaklana­n kütleçekim­sel dalgaları tespit etmek için muhteşem” olacaktır.

Peki bu dalgalar bize ne anlatıyor?

Sonsuz sayıda evrenin olduğu bir çoklu evrende mi, Hawking ve Hertog’un önerdiği gibi kısıtlı sayıda evrenin olduğu bir sistemde mi, yoksa Roger Penrose’un önerdiği gibi tekil bir evrende mi yaşıyoruz? Bu soruların cevabı LISA’dan gelebilir ama bu cevabı almak için en az 15 yıl beklememiz gerekecek çünkü LISA 15 yıldan önce uzaya gönderilme­yecek. Şu ana kadar çoklu evrenin sonu gelmiş değil ancak teorinin çok sağlam bir zeminde durmadığın­ı iyi biliyoruz.

 ??  ??
 ??  ??
 ??  ??
 ??  ??
 ??  ??
 ??  ??
 ??  ?? Üstte: Çoklu evrenin varlığını veya yokluğunu ortaya koyabilece­k kütleçekim­sel dalgaların ESA tarafından yapılmış bir simülasyon­u.
Sağ üstte: Planck’ın CMB haritası. Farklı renkler küçük sıcaklık değişiklik­lerini gösteriyor.
Altta: Soğuk bölgenin WMAP ile alınmış fotoğrafı başka bir evrenle çarpıştığı­mızın bir kanıtı olabilir mi?
Üstte: Çoklu evrenin varlığını veya yokluğunu ortaya koyabilece­k kütleçekim­sel dalgaların ESA tarafından yapılmış bir simülasyon­u. Sağ üstte: Planck’ın CMB haritası. Farklı renkler küçük sıcaklık değişiklik­lerini gösteriyor. Altta: Soğuk bölgenin WMAP ile alınmış fotoğrafı başka bir evrenle çarpıştığı­mızın bir kanıtı olabilir mi?

Newspapers in Turkish

Newspapers from Türkiye