Evrim Ağacı
Reklamı Kapat

Evreni Simüle Etmek: Modern Kozmolojinin Bize Kattıkları ve Gelecek...

Evreni Simüle Etmek: Modern Kozmolojinin Bize Kattıkları ve Gelecek...
Reklamı Kapat

Bu yazı, Evrim Ağacı'na ait, özgün bir içeriktir. Konu akışı, anlatım ve detaylar, Evrim Ağacı yazarı/yazarları tarafından hazırlanmış ve/veya derlenmiştir. Bu içerik için kullanılan kaynaklar, yazının sonunda gösterilmiştir. Bu içerik, diğer tüm içeriklerimiz gibi, İçerik Kullanım İzinleri'ne tabidir.

Evren, akıl almaz büyüklükteki bir yapıdır. Bugüne kadar bu yapının ne kadar büyük, uçsuz bucaksız ve karmaşık olduğuna dair birçok farklı açıdan yaklaşıp, birçok perspektif sunduk. Ancak buna rağmen modern kozmolojinin ve bilimin bu yapıyı modern bilgisayarları kullanarak simülasyon üzerinde yeniden yaratabiliyor olması birçoklarına şaşırtıcı gelebilecektir. Öyle ki, kozmologlar son 20 yıldır bilgisayarlı Evren modellemeleri yapabilmektedirler. Görselde, bunu başarmamızı sağlayan en meşhur algoritmalardan biri olan Hareketli Ağ Algoritması ile elde ettiğimiz bir Evren modeli gösterilmektedir. Modelde, simüle edilmiş evrenin karanlık madde yoğunluğu, gaz yoğunluğu, gaz sıcaklığı ve gaz metalisitesi gibi fiziksel parametreleri, farklı kırmızıya kayma değerlerine bağlı olarak, yani evrenin evriminin farklı evrelerinde nasıl göründüğü gösterilmektedir. Görseldeki her bir kutucuğun bir kenarı 100 megaparseğe, yani 3.086x1021 (3.086.000.000.000.000.000.000 veya 3.1 sekstilyon) kilometreye karşılık gelmektedir. 

Günümüzdeki teknolojiyi kullanarak genellikle bir kenarı birkaç yüz megaparseklik (Mpc, yaklaşık 3.26 milyon ışık yılı) hacimler modellenmektedir ve bunu yapmak için birkaç milyar parçacık bir arada simüle edilmektedir. Bu simülasyonlar, Kozmik Mikrodalga Artalan Işıması (KMAI) haritalarından gelen parametrelerin başlangıç değerlerini taklit etmektedir ve bunu yaparken, çok yüksek kırmızıya/kızıla kayma değerleri kullanmaktadır. Bunun sebebi, evrenin evriminin başlangıcına denk gelen koşullarda kızıla kaymanın çok yüksek değerli olmasıdır. Sonrasında kızıla kayma değerleri giderek kısılır ve nihayetinde sıfıra ulaşır. Kızıla kaymanın sıfıra denk olduğu nokta, günümüzdeki evren anlamına gelmektedir.

Evren simülasyonlarında kullanılan parçacıkların kimi sadece kütleçekiminden etkilenen karanlık madde parçacıkları, kimi ise hem kütleçekiminden etkilenen hem de hidrodinamik özellikleri olan normal (veya Baryonik) madde parçacıkları olarak seçilmektedir. Bazı simülasyonlarda ise sadece karanlık madde parçacıkları kullanılmaktadır çünkü kütleçekimini modelleyip simüle edip, hidrodinamiği simüle etmekten çok daha kolaydır. Bu sayede, çok daha fazla sayıda (kimi zaman birkaç trilyon) parçacık kullanmak ve daha gerçekçi modeller elde etmek mümkün olabilmektedir. Bu, aynı zamanda, çok daha büyük kozmolojik hacimlerin eş miktarda çözünürlükle simüle edilebilmesi anlamına gelmektedir. Kimi zamansa sadece karanlık maddeyi modelleme sayesinde çok daha düşük hacimleri, çok daha yüksek çözünürlük ile modellemek mümkün olabilmektedir. 

Aslına bakacak olursanız, tarihsel olarak, sadece karanlık madde modellerini kullanan simülasyonlar çok daha uzun bir geçmişe sahiptir; çünkü bunları gerçekleştirmek çok daha kolaydır. Ancak tahmin edebileceğiniz gibi, yapılan bazı gözlemler sonucunda sadece karanlık maddeye dayalı simülasyonlarda bazı uyuşmazlıklar tespit edilmiştir. Sonradan yapılan araştırmalar, bu uyuşmazlıkların o zamanki standart kozmolojik modelle alakalı olduğunu göstermiştir. Simülasyonlara baryonların eklenmesi sonucunda çok daha isabetli sonuçların alınmaya başladığı görülmüş, söz konusu sorunlar ve uyuşmazlıklar ortadan kalkmıştır. Bu nedenle, simüle etmesi daha zor olsa da, daha isabetli sonuçlar elde etmek adına hidrodinamiği de içeren baryon parçacıklarını kullanmak gerekmektedir.

Tabii ki Evren'in böylesine büyük hacimlerini tek bir grubun tek başına modellemesi oldukça güç bir iştir; bu nedenle genellikle bu tip simülasyonlar birçok araştırma merkezi ve bilim insanının ortaklaşa çalışması sonucunda elde edilir. Çoğu zaman bu modellerin tamamlanması için on milyonlarca CPU saatinin harcanması gerekmektedir. Ancak bu sayede nefes kesen modeller elde edilebilmektedir.

Fakat bu noktada sizi muhtemelen hayal kırıklığına uğratacağız: Günümüzde henüz tekil yıldızlar düzeyinde (çözünürlüğünde) modelleme yapmak mümkün değildir. Kaldı ki gezegenleri veya onların yüzeyindeki herhangi bir cismi, olayı veya olguyu (örneğin canlılığın başlangıcını) bu evren simülasyonları içerisinde modelleyebilelim... Sözünü ettiğimiz birkaç milyar parçacık genellikle yaklaşık 10.000 galaksiye bölüştürülür. Bu durumda, tipik olarak gerçekte birkaç yüz milyar yıldıza (ve ciddi miktarda bir karanlık madde kütlesine) sahip olan bir galaksiye sadece 1 milyon parçacık civarında düşmektedir. Dolayısıyla her bir parçacık, yaklaşık 1 milyon yıldıza denk gelecektir. Bunun altındaki hiçbir nesne, çözünürlük sınırlarında olamayacaktır. 

Bu durum, araştırmalar önünde bazı engeller doğurmaktadır: Örneğin kozmologlar için bu çözünürlük-altı yapıların (karadelikler, yıldızlar, vs.) oluşumu ve evrimi, makro skalada önemli etkilere sahiptir. Ancak bunları şu anda elimizdeki çözünürlük çerçevesinde bağımsız olarak modelleyemediğimiz için, bunların simülasyonlara sonradan, "elle" eklenmesi gerekmektedir. Bu da bol miktarda özel/hassas ayarlamayı beraberinde getirmektedir. Bu durum, söz konusu simülasyonların güvenilirliği ile ilgili kuşkulara neden olmaktadır.

Peki gelecekte daha iyisini başarmak mümkün olabilir mi?

Bu konuda kuşkular bulunmaktadır. Çünkü sorun sadece donanımsal bir problem değildir. Yani über-hızlı süperbilgisayarlar elde etmek demek, bu sorunların üstesinden gelinebileceği anlamına gelmemektedir. Aslına bakarsanız, sözünü ettiğimiz modelleri de sınırlayanlar bilgisayarların işlem kapasitesi değildir. Örneğin az önce bahsettiğimiz modeller, günümüzdeki bilgisayar işlem gücünün %1'ini bile kullanmamaktadır! Sorun, simülasyonları yapmak için kullandığımız algoritmalarımızdaki eksikler ve bilinmeyenlerdir. Bunlar, simülasyonlarımızın gerçekçiliğinin altını oymaktadır. Örneğin, bu problemlerden başlıcası, eldeki simülasyonu bir bilgisayarın farklı işlemci çekirdeklerine nasıl bölüştürdüğümüzle ilgilidir. Normalde bunu yapmanın tipik bir yolu, aç bırakma (starvation) yöntemidir. Yani mesela bir galaksinin çökmesi, algoritmanın zaman adımını kısaltmasına neden olmaktadır. İşte bu çöken galaksiyi modelleyen bilgisayar çekirdeği aşırı meşgulken, diğer yüzlerce bilgisayar çekirdeği "açtır"; yani o çekirdeğin işini bitirmesini beklerken bir şey yapamazlar.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Sorunun bir diğer ayağı ise bilim kültürüyle ilgilidir. Astronomi, kendi kodlarımızı yazmakta ısrarcı olduğumuz alanlardan birisidir. Birçok astronom, fiziği ve nümerik analizi çok iyi bildiği için, hatalı bir şekilde, kodlamayı da çok iyi bildikleri varsayımı hatasına düşerler. Ne yazık ki günümüzde astrofizikçiler ile bilgisayar bilimcileri arasında çok nadiren işbirliği yapılmaktadır.

Kim bilir, belki bu satırları okuyanlar arasında olan bazı Evrim Ağacı okurları, bu sorunların çözümünde kilit rol oynayacaktır?

Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Muhteşem! 0
  • Tebrikler! 0
  • Bilim Budur! 0
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 0
  • Güldürdü 0
  • İnanılmaz 0
  • Umut Verici! 0
  • Merak Uyandırıcı! 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
  • H. Aly. Will We Ever Be Able To Simulate An Entire Universe?. (04 Haziran 2020). Alındığı Tarih: 04 Haziran 2020. Alındığı Yer: Quora | Arşiv Bağlantısı

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 20/10/2020 00:55:09 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/4590

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Reklamı Kapat
Güncel
Karma
Agora
Instagram
Tür
Hayvanlar
Teknoloji
Kültür
Köpek
Onkoloji
Müzik
Beyin
Parçacık
Türleşme
Evrenin Genişlemesi
Dünya
Doğal
Mistik
Arı
Epistemik
Vaka
Nöron Hücresi
Maymun
Transkripsiyon
Aşılar
Einstein
Doğa Yasası
Zehir
Ekoloji
Daha Fazla İçerik Göster
Daha Fazla İçerik Göster
Reklamı Kapat
Reklamsız Deneyim

Evrim Ağacı'nın çalışmalarına Kreosus, Patreon veya YouTube üzerinden maddi destekte bulunarak hem Türkiye'de bilim anlatıcılığının gelişmesine katkı sağlayabilirsiniz, hem de site ve uygulamamızı reklamsız olarak deneyimleyebilirsiniz. Reklamsız deneyim, Evrim Ağacı'nda çeşitli kısımlarda gösterilen Google reklamlarını ve destek çağrılarını görmediğiniz, daha temiz bir site deneyimi sunmaktadır.

Kreosus

Kreosus'ta her 10₺'lik destek, 1 aylık reklamsız deneyime karşılık geliyor. Bu sayede, tek seferlik destekçilerimiz de, aylık destekçilerimiz de toplam destekleriyle doğru orantılı bir süre boyunca reklamsız deneyim elde edebiliyorlar.

Kreosus destekçilerimizin reklamsız deneyimi, destek olmaya başladıkları anda devreye girmektedir ve ek bir işleme gerek yoktur.

Patreon

Patreon destekçilerimiz, destek miktarından bağımsız olarak, Evrim Ağacı'na destek oldukları süre boyunca reklamsız deneyime erişmeyi sürdürebiliyorlar.

Patreon destekçilerimizin Patreon ile ilişkili e-posta hesapları, Evrim Ağacı'ndaki üyelik e-postaları ile birebir aynı olmalıdır. Patreon destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi 24 saat alabilmektedir.

YouTube

YouTube destekçilerimizin hepsi otomatik olarak reklamsız deneyime şimdilik erişemiyorlar ve şu anda, YouTube üzerinden her destek seviyesine reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. YouTube Destek Sistemi üzerinde sunulan farklı seviyelerin açıklamalarını okuyarak, hangi ayrıcalıklara erişebileceğinizi öğrenebilirsiniz.

Eğer seçtiğiniz seviye reklamsız deneyim ayrıcalığı sunuyorsa, destek olduktan sonra YouTube tarafından gösterilecek olan bağlantıdaki formu doldurarak reklamsız deneyime erişebilirsiniz. YouTube destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi, formu doldurduktan sonra 24-72 saat alabilmektedir.

Diğer Platformlar

Bu 3 platform haricinde destek olan destekçilerimize ne yazık ki reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. Destekleriniz sayesinde sistemlerimizi geliştirmeyi sürdürüyoruz ve umuyoruz bu ayrıcalıkları zamanla genişletebileceğiz.

Giriş yapmayı unutmayın!

Reklamsız deneyim için, maddi desteğiniz ile ilişkilendirilmiş olan Evrim Ağacı hesabınıza üye girişi yapmanız gerekmektedir. Giriş yapmadığınız takdirde reklamları görmeye devam edeceksinizdir.

Destek Ol
Türkiye'deki bilimseverlerin buluşma noktasına hoşgeldiniz!

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
“Eğer ki bir yetişkinseniz ve bilimsel gerçekleri kabul etmek istemiyorsanız, peki, öyle olsun. Ama lütfen çocuklarımızın gerçekleri öğrenmesinin ve onlardan kendi sonuçlarını çıkarmasının önüne geçmeyin!”
Bill Nye
Geri Bildirim Gönder