Çoklu Evrenler İnşa Etmeye Yetecek Kadar Kütle Mümkün mü?

Büyük Patlama hakkındaki tüm bilgilerimize rağmen bilim dünyasının en büyük bulmacalarından biri, sahip olduğunu gözlemlediğimiz tüm özellikleriyle birlikte Evren'in, bir bütün olarak nasıl oluştuğunu anlamaktır. Modern Evren'imizin erken dönemdeki daha sıcak, daha yoğun, daha homojen halinden evrimleşerek günümüzdeki hâline kavuştuğunu anlayabiliyoruz. Hatta bu durumun, erken kozmik enflasyon döneminden ortaya nasıl çıktığını da anlayabiliyoruz. Fakat yeterince geriye gidersek bir noktada daha önceki zamanlara ait herhangi bir özelliği veya damgayı ölçme yeteneğimizi kaybediyoruz; bunun ötesinde, bize yol gösterebilecek tek şey olarak denklemlerimiz ve birtakım spekülasyonlar kalıyor.

Teyit için çok erken olan bu zamanlarla ilgili ortaya çıkan tahminlerden biri ise Evren'imizin çok sayıda evrenden yalnızca biri olduğu ve var olan her şeyin bir "çoklu evrenler sistemi"ni oluşturduğudur. Ama bir çoklu evren için gereken tüm kütle/enerji nereden geliyor? Prof. Dr. Laura Templeman'ın cevabını bilmek istediği soru da bu:

Çoklu evren teorisini nasıl açıklayabileceğimi bilmiyorum. Eğer evren, sürekli yeni çoklu evrenlere bölünüyorsa, enerjinin korunumu yasasını nasıl açıklayabiliriz? Kütleçekimi negatif enerji olduğundan mı? Genişleme daha fazla enerji yarattığından mı? Çok basit kaçacak bir soru olabilir, ama bu kadar çok evren için nasıl yeterli kütleye sahip olabiliriz?

Bu, son derece derin bir soru olmakla beraber, verebileceğimiz en iyi cevap da süprizlerle doludur.

Forbes

Evren'imize Dair Neler Biliyoruz?

"Çoklu evren" dendiğinde bir çoğumuzun düşündüğü şey, kendi evrenimiz de dahil olmak üzere birçok, hatta belki sonsuz sayıda, uzun zaman önce oluşmuş olan evrenlerdir. Dahası, biz sadece Evren'imizin bizim bakış açımızdan her yöne yaklaşık 46 milyar ışık yılı boyunca uzanan ve görülebilen kısmını gözlemleyebilmekteyiz.

Görebildiğimiz şeyin sınırı hakkında özel durum olmasa da bu sınır, ışık hızı ve genişleyen Evren'imizde Büyük Patlama'nın meydana gelmesinden bu yana geçen süre tarafından belirlendiği için, Evren'in gerçekte gözlemleyebildiğimiz sınırın ne kadar ötesine kadar uzandığını kesin olarak bilemeyiz. Ölçülemeyecek bir uzaklığa kadar gidiyor olabilir, hatta her yönden, sonsuza kadar bile uzuyor olabilir. Ancak, kozmik ufkumuzun sınırlarının hemen ötesinde de sona eriyor olabilir. Ne kadar uzun süre beklersek bekleyelim, uzayın gözlerimizle görebildiğimiz hacmi konusunda her zaman bir sınır olacaktır.

Forbes

Şanslıyız ki Evrenin görebildiğimiz kadarını çalışmak, daha ötesinde yatanları anlamamız için bize fikir verebilir. Evren genişlemekte olsa da ve Evren'in içinde ileteceğimiz sinyallerin hızı ışık hızıyla sınırlı olsa da oralarda bir yerde nelerin olduğuna dair birkaç ilginç "işaret" var: 13,8 milyar yıl önce yaşanan Büyük Patlama'nın ardından biz var olduk, yaklaşık 70 km/s/Mpc'lik ölçülebilir bir hızla genişleyen bir Evren'de yaşıyoruz. Bu, başka bir nesne ile aramızdaki her megaparsek (yaklaşık 3.26 milyon ışıkyılı) mesafe için ortalama 70 km/s'de bizden uzaklaşıyor gibi görüneceği anlamına gelir.

Çeşitli enerji bileşenleri açısından Evren'imizi neyin oluşturduğunu bildiğimiz düşünüldüğünde (yaklaşık %68’i karanlık enerji, %27’si karanlık madde, %4.9’u normal madde, %0.1’i nötron ve yaklaşık %0.01’i foton/ışık), belli başlı kozmik sınırların ne olduğu hakkında söyleyebileceğimiz çok şey vardır:

• Şu anda ışık hızıyla yola çıksak bile, yaklaşık 18 milyon ışık yılı uzaklıktaki bir gezegen bizim için asla ulaşılabilir olmayacaktır.
• Yaklaşık 46 milyar ışık yılı uzakta olan bir nesne, şimdi ilk defa bizim konumumuzdaki Büyük Patlama'dan gelen ışığını görüyorken, biz oradan gelen ışığın 13,8 milyar sene önceki halini görüyoruz.
• Ve şu anda yaklaşık 61 milyar ışıkyılı uzaklıktaki bir nesne, bugün bizim için görünmez olsa da, ışığın gözlerimize ulaşabileceği en uzak nesne olacaktır.

Forbes

Tüm bunlar, bizim Gözlenebilir Evren'imizin sınırlarıdır. Tıpkı bizim Evren'imiz gibi Büyük Patlama ile oluşmuş olan, gözlemleyemediğimiz Evren'in sınırlarının nereye kadar uzandığını ise bilemiyoruz. Elbette bu sınıra kısıtlamalar koyabiliriz. Evren kendi kendine dönerse veya başka bir şekilde tekrar ederse, bunu yaptığı ölçek şu anda bizim için gözlemlenebilir kısımdan daha büyüktür. Olmazsa, sahip olduğumuz uzamsal eğrilik miktarı üzerindeki kısıtlamalar (Evrenin enerji yoğunluğunun ~%0,002'sinden daha az olması gerekir), bize görünen kısmın en az ~400 katı kadar devam edebileceğini söyler ya da gözlemlenebilir Evrenimizin hacminin en az 64 milyon katını içerebilir ve hatta sonsuz olabilir!

Fakat Evren'imiz ne kadar büyük olursa olsun, bu onun "tek" olduğu anlamına gelmez. Hatta Evren sonsuz olsa bile, başka evrenler de olabilir. Unutmayın: Bazı sonsuzluklar diğerlerinden büyüktür.

Çoklu Evren Teorisi Nereden Geliyor?

Bunun üzerine düşünmek için anahtar nokta, Çoklu Evren Teorisi'nin gerçekte nereden geldiğini anlamaktır. Daha önceki döneme dair en iyi teori ve işleyen mekanizma olan Kozmik Enflasyon (Şişme) Teorisi'ni ciddiye alır ve kurcalarsanız, Büyük Patlama Teorisi'nin kendine ulaşırsınız.

Forbes

Evren'e bakıp Büyük Patlama'nın başlangıcının nasıl olduğu ile ilgili tahmin yürüttüğümüzde, birkaç şaşırtıcı olguyla karşılaşırız: Solunuzdaki ve sağınızdaki uzak bölgelerin Evren'in bilinen tarihi hakkında bilgi alışverişinde bulunmak veya iletişim kurmak için zamanları olmamasına rağmen, her yerde ve her yönde aynı sıcaklık ve yoğunluğun olduğunu görüyoruz. Sıcak Büyük Patlama'nın başlangıcında toplam enerji yoğunluğunun ve ilk genişleme hızının, Büyük Patlama'nın açıklamadığı bir şey olan yaklaşık 25 basamaklı olması gerektiğini görüyoruz. Ve erken Evren'den arta kalan yüksek enerji işaretlerinin olmadığını görüyoruz, eğer ki Evren erkenden sonsuz derecede yüksek sıcaklıklara ve yoğunluklara yükselseydi, bu işaretleri görmemiz beklenirdi.

Bu nasıl mümkün olabilir? İşte bu noktada, Kozmik Enflasyon devreye giriyor: Belki de Evrenin sıcak patlamadan önce geçirdiği bir dönem daha vardı. Bu aşamada Evren, parçacıklar, karşıt parçacıklar, radyasyon ve diğer ölçülmüş enerji formlarıyla değil de karanlık enerjiye çok benzeyen başka bir enerji formuyla doluydu: uzayın dokusuna özgü enerji. Bu dönemde Evren, sonsuz bir hızda genişlemekteydi ve ancak bu Enflasyon Dönemi sona erdiğinde bu enerji formu parçacık, anti parçacık ve radyasyona dönüşerek Büyük Patlama'yı oluşturdu.

Forbes

Kozmik Enflasyon Teorisi'nin Açıklama Gücü!

Bu fikir, modern kozmolojinin en büyük fikirlerinden biridir. Aynı zamanda gözlemlediğimiz şeyleri açıklamakta ve gözlemleyemediklerimiz ile ilgili test edebildiğimiz yeni tahminler geliştirmekte çok başarılı olmuştur:

• Evren, her yerde aynı özelliklere sahiptir, çünkü bir zamanlar aynı bölgenin parçası olan, ancak kozmik enflasyon ile muazzam ölçüde esnemiş olan uzaydan doğmuştur.
• Enerji yoğunluğu ve uzaysal eğrilik dengededir; çünkü enflasyon dinamiği her iki özelliği de belirleyerek onları dengelemeye zorlamıştır.
• Ve arta kalan yüksek enerjili kalıntılar da yoktur; çünkü Evren hiçbir zaman keyfi olarak yüksek sıcaklıklara ulaşmadı, sıcaklıklar enflasyonun enerji ölçeğiyle sınırlı kaldı.

Enflasyon aynı zamanda bir kuantum alanıysa (ki Evren'deki her şeyin muhtemelen temelde kuantum olduğu düşünüldüğünde, enflasyon da muhtemelen böyle olmalıdır), bu, enflasyonun kuantum dalgalanmaları yaşadığı anlamına gelir. Enerji dalgalanmaları, galaksilere dönüşen aşırı yoğunluklar yaratır. Aynı zamanda kozmik boşluklara dönüşen düşük yoğunluklar yaratır. Enflasyonu çok düz bir tepenin üzerinde bir top olarak hayal edebiliriz: Bu top, ancak ve ancak aşağıdaki bir vadiye yuvarlanırsa durabilir. Bununla birlikte, kuantum dalgalanmaları varsa, bu, şişen Evrenin enflasyonun bazılarında daha erken bittiği, bazılarında daha sonra bittiği ve bazı yerlerde hala devam eden "cepleri" olduğu anlamına gelir.

Forbes

Enflasyonun sona erdiği her yerde –o yer ister büyük ister küçük olsun, nerede veya ne zaman olduğu önemli olmadan ve etrafını kaplayan alanın hala şişip şişmediğine bakılmadan- yeni bir Büyük Patlama oluşur ve tıpkı bizimki gibi yeni bir evrenin oluşma şansı doğar.

Çoklu Evrenler hakkında teoride bile bilmediğimiz çok şey var, ancak enflasyon doğruysa ve bildiğimiz fizik yasaları o sırada hala geçerliyse, Çoklu Evrenler'in varlığı neredeyse kaçınılmazdır. Saf bir fizik perspektifinden (felsefeye, kuantum mekaniğinin yorumlarına veya enflasyon öncesi Evren hakkındaki varsayımlara başvurmadan) çoklu evren fikrinin ortaya çıktığı yer işte burasıdır.

Hiçlikten Evren Çıkar mı?

Hiçlikten bir evrenin oluşması fikri buradan gelmektedir. Eğer "hiçlik" boş uzayın hiçliğiyse ve boş uzay enflasyon durumundan (genişleyerek) başlamışsa, bu, sadece kendi evrenimizin değil, aynı zamanda olağanüstü büyük (ve muhtemelen sonsuz) sayıda bağımsız evrenin de ortaya çıkması anlamına gelmektedir. Ve bu evrenlerden her biri kendi parçacığına, anti parçacığına, radyasyonuna ve her ne formda enerji oluşabildiyse o formdaki enerjiyle dolu olacaktır.

Yine de bu dikkate değer hikaye göz önüne alındığında, bu hafta bize sorulan soruyla ilgili haklı olarak endişelenebilirsiniz: "Bütün bunlar için gereken enerji nereden geldi?"

Forbes

Genişleyen Evrende Enerji Korunumunu Doğru Anlamak...

İşlerin içgüdümüze ters gitmeye başladığı yer ise şudur: Şüphesiz ki enerjinin korunması teorisini duymuşsunuzdur: Enerji asla yaratılamaz veya yok edilemez, sadece bir biçimden diğerine dönüştürülebilir. Bu, bir olayın uzayda bir noktada ve zamanda bir anda meydana gelen herhangi bir etkileşim, dönüşüm veya fiziksel fenomen olduğu Evren'deki herhangi bir olay için geçerlidir. Çarpışan iki parçacık bir olaydır; bir yüzeye çarpan ışık bir olaydır; iki gözlemcinin aynı yer ve zamanda buluşması olaydır. Evren'de meydana gelen her olayda, bildiğimiz kadarıyla, enerji korunur.

Ancak tüm Evren için (veya genel olarak bir uzay-zaman için) enerji her zaman korunmaz, hatta enerji, Evren'in tamamı için iyi tanımlanmış bir kavram da değildir. Enerji ancak bir andan diğerine genel olarak aynı olan statik bir uzay-zamandaysanız iyi tanımlanabilir. Bir kara deliğin etrafındaki boşluk buna bir örnektir: Karadeliğin kütlesi sabit kaldığı sürece özellikleri değişmez. Ancak genişleyen (veya küçülen) bir Evren, zamanla değişir. Mekânın kendisi büyüdükçe, farklı bileşenlerin enerjisi farklı, ölçülebilir şekillerde değişir.

Forbes

Örneğin hem normal madde hem de karanlık madde, parçacıklardan yapılmıştır: İkisi de belirli bir kütleye sahiptirler ve belirli bir hacmi işgal ederler. Evren genişledikçe, parçacıkların sayısı aynı kalır, hacim artar; ancak toplam enerji aynı kalır.

Diğer taraftan radyasyon, farklıdır. Işık dalgaları, dalga boylarıyla tanımlanan bir enerjiye sahiptir: Daha kısa dalga boyu daha yüksek enerji, daha uzun dalga boyu daha düşük enerji anlamına gelir. Evren genişledikçe, radyasyondaki kuanta sayısı aynı kalır, ancak dalga boyu daha uzun mesafelere doğru tıpkı bir ok gibi gerilir ve her bir kuantumun enerji kaybetmesine neden olur. Zaman geçip hacim arttıkça, toplam enerji düşer.

Karanlık enerji de farklıdır. Uzayın dokusuna özgü bir enerjidir: Her ne kadar bugün çok bir değeri olmasa daKozmik Enflasyon sırasında büyük öneme sahipti. Uzay genişledikçe enerji yoğunluğu sabit kalır, ancak hacim artar. Evrenin toplam enerjisi zamanla artar, çünkü enerji yoğunluğun hacimle çarpımına eşittir.

Forbes

Birçok insan için tatmin edici olmasa da gerçek şudur: Alanı zamanla genişleyen veya büzülen bir Evren için, enerji ne korunur ne de tam olarak tanımlanır. İsterseniz, enerjinin evrensel bir tanımını dayatarak enerjinin korunmasını zorlayabilirsiniz:^[1] Bu, Evren'in bir bölümünün çevresine bir sınır çizebileceğiniz ve "enerjinin burada korunması gerektiğini" talep edebileceğiniz bir tanımdır. Bunu yapmanın tek yolu, Evren genişlerken çizdiğiniz sınır üzerinde yapılan işin tanımını eklemektir. Radyasyon, pozitif iş yapar ve bu yüzden enerji kaybeder; karanlık enerji (veya enflasyon enerjisi) negatif iş yapar ve bu yüzden toplam enerji artar.

Her ne kadar böyle bir dayatma çekici olsa da sağlam bir tanım oluşturmaz. Bu, yalnızca enerjinin korunması gerektiğine ilişkin önyargımıza uyması için (hatırlatmak isteriz ki yanlış bir şekilde) yapmayı seçebileceğimiz bir tanımdır.

Gerçek şu ki, enerji korunumu, genişleyen Evren teorisinde değil, yalnızca belli bir alanda çalışır. "Bedava öğle yemeği yoktur." ifadesini duymuş olabilirsiniz. Dünya'da doğru olsa da, bu akıl yürütme genişleyen Evren için geçerli değildir. Aslında, eğer enflasyon ve çoklu evren gibi fikirler doğruysa, belki de gerçek şu ki, Evren, nihai bedava öğle yemeğidir. Bu da geçirdiğimiz zor zamanlarda minnettar olabileceğimiz bir şey olarak görülebilir.