Big Bang ve sonlu evren

Einstein, Genel Görelilik kuramını kullanarak uzayın sonlu olduğu sonucuna vardı. Diğer bir deyişle, belli bir yoğunluktaki kütle ne denli büyükse, uzayı da o denli çok eğecektir. Eğer yoğunluk yeterince büyükse, uzay, kendi üzerine tamamen kapanacak biçimde eğrilecektir. Kısacası, eğer evrendeki maddenin yoğunluğu her yerde eşit olacak biçimde eşdağılım gösteriyorsa, evren sonlu olmak zorundaydı! 

Diyelim ki Big Bang oldu; ardından uzay enflasyonist genişlemeye uğradı. Başlangıçta son derece sıcak ve ısısal dengede olan bu ilk çağların ateşten topu, kapalı bir oylum içinde (bu evrenimiz oluyor) ve uzayın genişlemesine bağlı olarak soğumaya başladı. Eğer Big Bang’ci açıdan bakarsak, evren kapalı bir dizgedir. İkinci yasayı evrene uygulayamazsak hangi dizgeye uygulayabiliriz?  

EVRENDEKİ MADDE DAĞILIMI  

Tanımı gereği, evren başlangıçta ısısal dengede; Boltzmann’ın tanımıyla “moleküler kaos” aşamasında. Einstein’a göre de “kapalı”. Yani, bir küre yüzeyi gibi kendi üzerine kapanmış olan evrenin dışı henüz tanımlanmış değil! Şimdi, Termodinamiğin ikinci yasasını evren dediğimiz bu dizgeye uygulayalım! Böyle bir dizgede, bugün gözlediğimiz yapıların oluşamamış olması gerekir. Ama oluşmuş! Platocu Big Bangcilerin usuna mı yoksa gözlemlerimize mi inanacağız ?  

Evrenbilimde “yapı” sözcüğü gökada gruplarını, gökada kümelerini, gökada süperkümelerini ve boşlukları (voids) betimlemede kullanılır. Evet, evrendeki madde dağılımı Einstein’ın ve onu izleyen evrenbilimcilerin beklentilerinin tersine yumruludur. Bugün yer konuşlu dev teleskoplarla yapılan gözlemler, evrenimizdeki maddenin süper gökada kümeleri biçiminde örgütlendiğini gözler önüne sermiştir. Madde, termodinamiğin ikinci yasasına inat edercesine öz örgütlenme göstermiş ve ‘Boltzmann’cı olasılık bağlamında “imkansız durumu” oluşturmuştur.! 

Gökada kümelerinin varlığı 1990 yılında Harvard Smithsonian Center for Astrophysics adlı kuruluşta çalışan Margaret J. Geller ve John P. Huchra tarafından gösterilmiştir. Birbirlerinden devasa boşluklarla ayrılan bu elips tabanlı silindirik süperkümelerin tipik boyutları 200 milyon ışıkyılı x 700 milyon ışıkyılı x 20 milyon ışıkyılı denlidir! Geller ve Huchra’nın çalışmaları daha işin başlangıcı! Daha sonra Lick Gözlemevinden David Koo ve İngiltere’deki Durham üniversitesinden T.J. Broadhurst’ün de aralarında bulunduğu Amerikan-İngiliz-Macar biliminsanlarından oluşan araştırma grubu çok daha büyük yapıları ortaya çıkardı.  

KOZMOLOJİK İLKE  

Biraz da Einstein’ın platocu yanının yarattığı olumsuzluklara değinelim. Einstein, evren modelini oluştururken, en büyük uzay ölçeklerinde ele alındığında, evrendeki maddenin uzayda eşit dağıldığını varsaymıştır. Kozmolojik ilke denen bu ilk ilkeden yola çıkan Einstein, Genel Görelilik kuramını kullanarak uzayın sonlu olduğu sonucuna vardı. Diğer bir deyişle, belli bir yoğunluktaki kütle ne denli büyükse, uzayı da o denli çok eğecektir. Eğer yoğunluk yeterince büyükse, uzay, kendi üzerine tamamen kapanacak biçimde eğrilecektir. Kısacası, eğer evrendeki maddenin yoğunluğu her yerde eşit olacak biçimde eşdağılım gösteriyorsa, evren sonlu olmak zorundaydı.! 

Ancak, 1919 yılında, Einstein’ın çalışmalarına başladığı dönemde, evrenin eşdağılımlı olmadığına ilişkin yeterince çok sayıda kanıt vardı. 1850 yıllarında gökbilimciler, sarmal kollu bulutsuların varlığını biliyorlardı. Çoğu gökbilimci, haklı olarak bu bulutsuların başka gökadalar olduğunu savunuyordu. Yine bu sarmal kollu bulutsuların gökyüzünde geniş bir bandda toplandığına dikkat çekmişti. Bugün bu oluşumlara, yukarıda da değindiğimiz gibi, “gökada süper kümeleri” adı verilir. 

Kısacası Einstein, hangi ölçeklerde alınırsa alınsın, gözlemlerin evrenin eşdağılımlı olmadığına işaret ettiğini biliyordu! Buna karşın, salt felsefi ve estetik nedenlerle, eşdağılımlı bir evren modeli önerdi. Oysa ki, bir seçenek olarak, eşdağılımsız bir evren modeli düşünseydi, uzayın büyük oylumlarının yoğunluğu, küçüklerin yoğunluğundan daha az olduğundan, evrenin bir küre gibi kendi üzerine kapanmasına gerek kalmayacaktı. 

EİNSTEİN’IN OLUMSUZ ETKİLERİ 

Einstein’ın eşdağılımlı evren varsayımının evrenbilim üzerinde üç olumsuz etkisi olmuştur: Birincisi, önceki dönemlerde saçma ve bilimin karşı tezi olarak tanımlanmış olan ortaçağ sonlu evren kavramını hortlatmıştır. İkincisi, eşdağılım varsayımının estetik basitliği Einstein’ın bilimsel saygınlığıyla birleşince, bu varsayımın tüm diğer relativistik evren modellerinde de kullanılmasına neden olmuştur. Üçüncüsü, ve belki de en önemlisi, gelecekte yapılacak gözlemlerin eşdağılım varsayımını doğrulayacağı beklentisinden yola çıkarak, gözlemlerle çelişen varsayımların yapılmasına izin vermiştir. Konuyu Einstein’ın evren modeli bağlamında incelersek, Einstein, evrenin, gökada kümelerinden ve gökada süper kümelerinden daha büyük ölçeklerde eşdağılımlı olacağının beklentisi içindeydi. Ancak gözlemler bu beklentiyi yıktı! Big Bangciler önce direndiler, gözlemlerin sergilediği gerçekleri yadsıdılar, sonra yıkılanı onarmak için, Batlamyus’un epicycle cambazlığını gölgede bırakırcasına “karanlık madde” denen hayaletleri uydurdular. 

PLATOCU USA VURMA HASTALIĞI 

“Aslında evrendeki madde eşdağılımlıdır ama yumruluymuş gibi görünüyor” dediler. “Yanlı gökada oluşumu” (Biased galaxy formation) kuramını geliştirenler boşlukların tamamen boş olmadığını, oradaki maddenin gökadaları oluşturamayacak denli dağınık olduğunu savunmaya başladılar. Boşluktaki madde yeterince soğuk olduğundan ışığını algılayamıyormuşuz. Optik bölgede baktılar, yok! Kızılötede baktılar, yok! Ama olmalı, Platocu usa vurma hastalığı öyle söylüyor. Çözümsüz mü kalacaklardı? Kuşkusuz hayır; çözüm “Baryonik olmayan karanlık madde” adlı yara bandı!  

Proton, nötron gibi çoğu özelliklerini bildiğimiz maddeye baryonik madde denir. Bilinen kimyasal elementler karşımıza proton - nötron ve elektronun bileşimleri cinsinden çıkıyor. “Baryonik olmayan karanlık madde”nin ne olduğunu, baryonik maddeyle nasıl etkileştiğini kimse bilmiyor. Ama isimleri hazır bile: manyetik monopoller, WIMPler, inolar, MACHOlar, kuark nuggetleri, vb. (BÖ-Bilimsel ölçüt).