Başbelası Kuantum: Milyarlarca Evren Üstüne Milyarlarca Evren Daha...
15 Eylül 2018 Bilim Teknoloji

Başbelası Kuantum: Milyarlarca Evren Üstüne Milyarlarca Evren Daha...


Twitter'da Paylaş
0

“Holografik İlke dediğimiz şey doğru ise kozmos, sonsuz sayıdaki evrenin iki boyutlu bilgisinin üç boyutlu holografik yansımasından ibaret olabilir...”

Kuantum belirsizliği ve dolanıklık ilkelerine genel bakış açısı, bazı durumlarda nesnelerin kendi başlarına bir varlıkları bile olmayabileceği fikrini akla getirir. Çünkü kuantum mekaniği, her fiziksel sürecin içinde bir gözlemcinin mutlak varlığına gereksinim olduğunu söyler ve bunun sonuçları ise en akıl almaz kurama sürükler bizi. Etrafımızdaki her şeyi üç boyutlu olarak algılarız. Tüm nesnelerin bir eni, boyu ve derinliği olduğu düşüncesindeyiz. Ya yanılıyorsak... Yok artık!

Gerçeğin üç boyutlu olmadığı düşüncesi sandığınız kadar abuk bir fikir değil. Holografik Evren’de tüm gerçeklik iki boyutlu bir levha üzerinde bulunuyor. Bu bakışa göre biz, dünyamız ve bildiğimiz her şey, iki boyutlu bir yüzeydeki bilginin üç boyutlu holografik yansıması. “İki boyutlu bir yüzeydeki bilgi saçmalığı da nedir?” diyorsanız bunu açıklamak için iki boyutlu bir yere gitmemiz gerektiğinin farkındayım, o yüzden buyurun galaksimizin merkezine doğru (en azından düşünsel olarak) gidelim.

kuantum

Kara deliklerin, kimi büyük yıldızların ömürlerini tükettikten sonra kütleçekime yenik düşmeleriyle oluştuğunu biliyoruz. Evrendeki tüm galaksilerin merkezinde bir kara delik olduğu tezi de yapılan gözlemlerle her geçen gün daha bir kesinlik kazanıyor. Kara deliklerin çekim gücü, ışığın bile kaçamayacağı ve uzayzamanı bükebilecek kadar kuvvetli; zaten gözlemler ve varlıklarına dair kanıtlar ancak yörüngelerindeki gök cisimleri, gazlar ve tozlar ile tespit ediliyor. (Bu yüzden biraz uzakta durmakta yarar var.) Bir kara deliğe düşen enerji ya da madde, olay ufku olarak tanımladığımız, ışığının bize ulaştığı son noktada bizimle olan göreli gerçeklik ilişkisini keser. Ama ona ait tüm bilgi, kara deliğin iki boyutlu yüzeyinde kalır. Kara deliğin iki boyutlu yüzeyi incelenebilirse, var olduğu andan itibaren içerdiği tüm bilgi yüzeyinden elde edilebilir. Kara deliğin gözlemlenemeyen tarafının başka bir evrene veya bir solucan deliği ile evrende başka bir noktaya açıldığına dair türlü öngörüler var ama içine girmeden bir şey öğrenemeyecek olmamız bir yana, bir gün bu olasılık gerçekleşse dahi, dışarıda kalanlara ne olduğuna dair bilgi veremeyeceğiz. “Bir arkadaşa bakıp çıkacaktık!” belki işe yarar diyenler olabilir fakat kara delik torpil yapmaz. Bildiğimiz fizik kuralları, kara delikte edindiğimiz bilginin bizimle beraber kalması gerektiğini emreder. Bizi yolcu eden arkadaşlara ulaştırabileceğimiz son bilgi, olay ufkundan el sallayan donmuş görüntülerimiz olacaktır.

Fakat her iki olasılıkta da bir kara deliğin açıldığı noktada, başka kara deliklerin de olduğu bir evren modeli gözüküyor. O zaman bu bağlamda, şu an deneyimlediğimiz evren de bir kara deliğin yüzeyindeki iki boyutlu bilgiden ibaret olabilir. Ve eğer Holografik İlke dediğimiz şey doğru ise kozmos, sonsuz sayıdaki evrenin iki boyutlu bilgisinin üç boyutlu holografik yansımasından ibaret olabilir...

“Henüz tamamlanmış bir kuantum çekim kuramımız olmasa da, evrenin başlangıcının bir kuantum olayı olduğunu biliyoruz.”

İster holografik, ister paralel olsun, çoklu evrenler kavramı kuantum mekaniğinin uyumlu olduğu en güçlü kuram. Bulunduğumuz evren kaç boyutlu olursa olsun, evrenler okyanusunda bir damladan ibaret olabilir ve bunun dayandırıldığı temel, tüm kuramlar arasında en güçlüsü. Büyük patlamanın ilk anına ilişkin araştırmaları ile tanınan Nobel ödüllü fizikçi Alan Guth da deneysel sonuçların giderek bizi çoklu evrenler kavramının olabilirliğine daha da  yaklaştırdığını söylüyor.

kuantum

Kütleçekim gücünün büyük patlama anında ters yönde işlemiş olabileceğini keşfeden Guth, patlama anındaki genişlemeye şişme (enflasyon kuramı) adını vermişti. Şişme, bu kuramı çok iyi tanımlıyor çünkü Guth’un fark ettiği şey şuydu: Derin dondurucuya içecek koyuyorsanız, başınızdan şöyle bir olay geçmiş olabilir. Buzluktan çıkardığınız birayı açtığınızda -şişenin içindeki basınç boşalınca- bira birden donar ve hatta bu sırada şişe bile çatlayabilir. Peki bu bilgiden nereye varacağız ki?

Evrende var olan tüm atomlar mümkün olan en düşük enerjili hallerini kullanır ve bu kesin bir kuraldır. Yüksek basınçta, biranın tercih ettiği en düşük enerjili hali sıvı halidir; basınç boşaltıldığında ise tercih edilen en düşük enerjili hali katı hali olur. Bu bir faz geçişidir. Faz geçişi sırasında enerji boşalabilir, çünkü bir fazın tercih ettiği en düşük enerji hali, başka bir fazda tercih edilecek en düşük enerji halinden daha düşük olabilir. Evren, Büyük Patlama sonrası genişlemeyle birlikte soğurken, genişleyen evrendeki ışınımın konfigürasyonu, bir süreliğine meta-istikrarlı bir halde takılıp kalmış, nihayetinde evren biraz daha soğuduğunda bu konfigürasyon ansızın bir faz değişimi geçirerek madde ve ışınımın enerji bakımından tercih edilen bugün bildiğimiz temel haline geçmiş olabilirdi. Faz geçişi tamamlanmadan önce evrenin sahte vakum konfigürasyonunda depolanmış enerjinin faz geçişi sonrasında evrenin genişlemesini ciddi biçimde etkilemesi mümkündü. Nihayetinde, gözlemlenebilir evrenimiz haline gelecek şey, ışık hızından daha hızlı bir şekilde genişlemeye başlayacaktı. Bugün anlaşılıyor ki evren bu faz geçişi döneminde yaklaşık 1030 kat genişlemiştir.

Guth’un kuramı, bu şişmenin evrende Kozmik Mikrodalga Arkaplan Işıması dediğimiz oluşum anındaki radyasyon kalıntısında izinin bulunması gerektiğini söylüyordu. Kurama göre evrende bir sıcaklık değişimi deseni olması gerekiyordu. 2001 yılında yapılan ölçümler Guth’un kuramındaki verilerle örtüştü ve bugün anlaşılıyor ki şişme sonrasında meydana gelen yoğunluk dalgalanmaları örüntüsü, kozmik mikrodalga arkaplan ışımasında geniş ölçeklerde gözlenen soğuk ve sıcak bölge örüntüsüyle kesin bir uyum göstermekte. Henüz tamamlanmış bir kuantum çekim kuramımız olmasa da, evrenin başlangıcının artık bir kuantum olayı olduğunu biliyoruz.

“Kozmik mikrodalga arkaplan ışıması üzerinde bulunabilecek olağandışı bir leke başka bir evrenin dokunuşu demek olabilir mi?”

Alan Guth’la birlikte modern şişme kuramının başlıca mimarlarından  olan Andre Linde ve Alex Vilenkin kısa bir süre sonra, şişmenin her yerde aynı anda gerçekleşmediği, uzayda bunun halen gerçekleştiği bir yer olabileceği yönünde bir fikirle ortaya çıktılar. Linde’nin farkına vardığı şey şuydu: Şişme sırasında kuantum dalgalanmaları, şişmeyi en düşük enerji haline sürükleyen alanı itebilir, böylece şişmeden zarif bir çıkış sağlayabilse de bazı bölgelerde kuantum dalgalanmalarının alanı çok daha yüksek enerjilere sürükleme, şişmenin son bulacağı değerlerden uzaklaştırma, böylece şişmenin durmaksızın sürme olasılığı her zaman vardı. Bu gibi bölgeler daha uzun bir süre boyunca genişleyeceği için, şişen uzay şişmeyen uzaydan hep daha fazla olacaktı. Bu bölgeler içinde kuantum dalgalanmaları yine bazı alt bölgeleri şişme sürecinden çıkmaya sürükleyecek, böylece katlanarak genişlemeyi durduracaktı, ama yine de kuantum dalgalanmalarının şişmenin daha uzun süre boyunca devam etmesine yol açacağı bölgeler olacaktı.

kuantum

Bu kuram göz önüne alındığında  şişme sonsuzdur. Bazı bölgeler, hatta uzayın çoğu ebediyen şişmeye devam edecektir. Şişmeden çıkan bölgeler, bağlantısız ayrı evrenler haline geleceklerdir. Şişme ebediyse bir çoklu evrenin kaçınılmaz olduğu, ebedi şişmenin ise çoğu, hatta bütün şişme senaryoları arasında en olası senaryo olduğu açıktır. Linde’nin makalesinde belirttiği üzere: “Evrenimizin neden mümkün olan tek evren olduğu şeklindeki eski sorunun yerini artık bizimki gibi mini evrenlerin varlığının mümkün olduğu kuramların yönelttiği farklı bir soru aldı. Soru hâlâ çok zor, ama önceki soruya göre çok daha kolay. Kanımızca, evrenin genel yapısıyla ve bizim dünyadaki yerimizle ilgili bakış açısının değişmesi, şişen evren senaryosunun gelişmesinin en önemli sonuçlarından biridir.”

Linde’nin vurguladığı, o zamandan beri de açıklık kazandığı üzere, bu tablo fizik açısından bir başka yeni olasılığa da kapı aralar. Doğada, şişen bir evrenin nihayetinde çöküp dönüşeceği, evrenin birçok olası düşük enerjili kuantum halinin bulunması gayet olasıdır. Bu alanların kuantum hallerinin yapısı her bölgede farklı olacağından, her evrendeki temel fizik kanunlarının niteliği farklı görünebilir.

Sonsuz Şişme ile evren içinde evrenlerin doğduğu fikri, ilk başta kimsenin hoşuna gitmese de, atomaltı boyutların varlığını öne süren Sicim Kuramı’nın da verdiği destekle güçlendi. Sicim Kuramı, atomun bilinen tüm parçacıklarının da sicim adı verilen enerji titreşimlerinden meydana geldiğini öne sürer. Tıpkı bir kemandaki tellerin titreşiminin farklı notalar yaratmasında olduğu gibi, bu kuramda da farklı türde titreşimler prensipte doğada gördüğümüz bütün o farklı temel parçacıklar gibi davranan enerjileri üretir. Sorun şudur ki, bu kuram sadece dört boyutla tanımlandığında matematiksel olarak tutarlı değildir. Anlamlı olabilmesi için birçok atomaltı boyutun (en az10, kimi koşullarda11, farklı düzlemlerde akan iki ayrı zaman kavramı ile zorlarsak 12) varlığını gerektirmektedir. Bu kuramın ulaştığı matematiksel değer bir evrenin olası geometrik yapısı ile ilgili bize 10500 kadar farklı seçenek sunmaktadır. Ne ki, bu rakam bizim evrenimizdeki tüm temel parçacıkların sayısından bile kat kat fazladır ve yaşadığımız evren modeli bunlardan sadece birisidir.

Kendi evrenimizden dışarı adım atamıyorsak diğer evrenlerin varlığına ilişkin bir kanıt nasıl elde edeceğiz peki? Bilimin bu kuramı kabul görmesi için en azından bir başka evreni deneysel olarak nasıl analiz edeceğiz?

Kozmik mikrodalga arkaplan ışıması üzerinde bulunabilecek olağandışı bir leke (belki de) başka bir evrenin dokunuşu demek olabilir. Astronomlar, Dünya’dan üç milyar ışık yılı uzaklıkta ve 1,8 milyar ışık yılı çapında bir Soğuk Leke bulmuşlardı. İlk kez 2004 yılında WMAP uydusu tarafından tespit edilen bu leke geniş bir boşluktan oluşuyor. Daha önceden bu boşluğun daha az galaksi içerdiği için soğuk olduğu düşünülüyordu fakat 2013 yılında Planck uydusu tarafından elde edilen yeni veriler Soğuk Leke’nin herhangi bir madde azlığıyla açıklanamayacağını gösterdi. Bilgisayarda yapılan evren simülasyonları da bu bilgiyle paralellik gösterince, bu verilerin işaret ettiği olasılıklardan kuvvetli olanın bu lekenin bulunduğumuz evrenin başka bir evrenle teması olabileceği yönünde bir fikir ortaya çıktı. Eğer daha ayrıntılı bir analiz bunun olabileceğini ispat edebilirse bu, çoklu evrenin ilk kanıtı olacak.

Bugün parçacık fiziğinde halihazırda süregiden faaliyetin büyük bölümünün ardında çok sayıda ana fikir öyle görünüyor ki bir çoklu evren modeli gerektiriyor. Bir yaratıcıya ihtiyaç duyanlar, çoklu evren kuramını, cevapları tükenmiş fizikçilerin sorundan kaçma yolunda bir girişimi olarak görse de küçük ölçeklerde bildiğimiz haliyle fizik kanunlarını genişletip daha kapsamlı bir kuram haline getirmekle ilgili düşünülen bütün mantıklı olasılıklar, bulunduğumuz evrenin tek ve eşsiz olmadığını söylüyor...


Twitter'da Paylaş
0

YORUMLAR


İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR