Uzay Nedir? Düşündüğünüz Şey Değil!

Bir grup fizikçi ve filozoftan "uzay"ı tanımlamalarını isteyin ve büyük olasılıkla size "Uzay-zamanın dokusu, yerin evrensel doğası tarafından birbirine dokunan kuantum entropi kavramlarının fiziksel bir tezahürüdür" gibi derin imalı ama anlamsız kelime kombinasyonları içeren uzun bir açıklamanın yer aldığı bir tartışmanın içinde takılıp kalırsınız. Bir daha düşününce, belki de filozoflar ve fizikçiler arasında derin konuşmalar başlatmaktan kaçınmalısınız!

Uzay, her şeyin altında yatan sonsuz bir boşluk mudur? Yoksa "şeyler" arasındaki boşluk mu? Ya boşluk bunların hiçbiri değilse de, su dolu bir küvet gibi etrafta sallanabilen fiziksel bir şeyse?

Uzayın doğasının, evrendeki en büyük ve en tuhaf gizemlerden biri olduğu ortaya çıktı. Öyleyse hazırlanın, çünkü işler... boşluğa saçılmak üzere!

Nautilus

Uzay, Bir Şeydir!

Birçok derin soru gibi, uzayın ne olduğu sorusu ilk başta basit bir soru gibi geliyor. Ancak sezgilerinize meydan okur ve soruyu yeniden incelerseniz, net bir yanıt bulmanın zor olduğunu keşfedersiniz.

Çoğu insan, büyük boş bir depo veya evrendeki olayların oynadığı bir tiyatro sahnesi gibi, uzayın olayların gerçekleştiği boşluk olduğunu düşünür. Bu görüşe göre uzay, kelimenin tam anlamıyla eşyaların eksikliğidir. "Tatlı için yer ayırdım" veya "Harika bir park yeri buldum" gibi, orada doldurulmayı bekleyen bir boşluktur.

Nautilus

Bu fikri doğru kabul ederseniz, uzay kendi başına, onu dolduracak herhangi bir madde olmadan var olabilecek bir şeydir. Örneğin, evrenin içinde sınırlı miktarda madde olduğunu hayal ederseniz, o kadar uzağa seyahat etmeyi hayal edebilirsiniz ki, ötesinde başka hiçbir şeyin olmadığı ve evrendeki tüm maddelerin arkanızda olduğu bir noktaya ulaşırsınız. Saf boş uzay ile karşı karşıya kalırsınız ve bunun ötesinde uzay, sonsuzluğa uzanabilir. Bu görüşe göre uzay, sonsuza kadar uzanan boşluktur.

Nautilus

Böyle Bir Şey Var Olabilir mi?

Uzayın bu tür bir izahı makul ve deneyimlerimize uyuyor gibi görünüyor. Ancak tarihin bir dersi, bir şeyin açıkça doğru olduğunu düşündüğümüzde (örneğin, "Dünya düzdür." veya "Çok sayıda kurabiye yemek sizin için iyidir."), şüpheci olmalı ve dikkatlice incelemek için bir adım geri atmalıyız. Dahası, aynı deneyimi de tanımlayan, radikal olarak farklı açıklamaları dikkate almalıyız. Belki de düşünmediğimiz teoriler vardır. Ya da belki bizim evren deneyimimizin içlerinde garip bir örnek olduğu, alakalı diğer teoriler vardır. Bazen işin zor kısmı, özellikle doğal ve anlaşılır göründüklerinde, varsayımlarımızı tespit edebilmektir.

Bu durumda, uzayın ne olabileceğine dair kulağa mantıklı gelen başka fikirler var. Ya uzay, madde olmadan var olamazsa, ya bu madde arasındaki ilişkiden başka bir şey değilse? Bu görüşe göre, saf bir "boş alana" sahip olamazsınız çünkü son madde parçasının ötesinde herhangi bir uzay fikri hiçbir anlam ifade etmiyor. Örneğin, herhangi bir parçacığınız yoksa, iki parçacık arasındaki mesafeyi ölçemezsiniz. "Uzay" kavramı, onu tanımlayacak daha fazla madde parçacığı kalmadığında sona erecektir. Bunun ötesinde ne olabilir? Boş bir alan değil.

Nautilus

Bu, özellikle uzay-dışı kavramını hiç deneyimlemediğimiz düşünüldüğünde, uzay hakkında oldukça tuhaf ve mantıksız bir düşünme şeklidir. Ama tuhaflık, fiziğin önünde hiçbir zaman duramadı; bu yüzden açık fikirli olmanızda fayda var.

Hangi Uzay, Bir Mekandır?

Uzay hakkındaki bu fikirlerden hangisi doğrudur? Uzay, doldurulmayı bekleyen sonsuz bir boşluk gibi midir? Yoksa sadece madde bağlamında mı var?

Uzayın bunlardan biri olmadığından oldukça emin olduğumuz ortaya çıktı. Uzay, kesinlikle boş bir boşluk değildir ve kesinlikle sadece madde arasındaki bir ilişki değildir. Bunu biliyoruz, çünkü uzayın bu fikirlerin hiçbirine uymayan şeyler yaptığını gördük. Uzayın büküldüğünü, dalgalandığını ve genişlediğini gözlemledik.

Bu nokta tam olarak beyninizin "Neee?!" dediği kısım!

Dikkat ediyorsanız, "uzayın bükülmesi" ve "uzayın genişlemesi" ifadelerini okuduğunuzda kafanız biraz karışacaktır. Bu ne anlama gelebilir? Nasıl bir anlam ifade ediyor? Boşluk bir fikirse, o zaman küpler halinde doğranıp kişniş ile sotelenebileceğinden daha fazla bükülemez veya genişletilemez. Uzay, nesnelerin yerini ölçmek için cetvelimiz ise, uzayın eğilmesini veya genişlemesini nasıl ölçersiniz?

Güzel sorular! Bu uzayın bükülmesi fikrinin bu kadar kafa karıştırıcı olmasının nedeni, çoğumuzun içinde şeylerin gerçekleştiği görünmez bir zemin olarak uzayın zihinsel bir resmiyle büyümesidir. Yer olarak sert ahşap plakalar ve her tarafta sert duvarlar olan, daha önce bahsettiğimiz tiyatro sahnesi gibi bir mekan hayal edebilirsiniz. Ve belki evrendeki hiçbir şeyin bu sahneyi bükemeyeceğini hayal ediyorsunuz çünkü bu soyut çerçeve evrenin bir parçası değil, evreni içeren bir şey.

Nautilus

Ne yazık ki, zihinsel soyut resmin yanlış gittiği nokta burasıdır. Genel göreliliği anlamlandırmak ve modern uzay fikirleri hakkında düşünmek için, soyut bir sahne olan uzay fikrinden vazgeçmeli ve bunun fiziksel bir şey olduğunu kabul etmelisiniz. Uzayın özellikleri ve davranışları olduğunu ve evrendeki maddeye tepki verdiğini hayal etmelisiniz. Boşluğu sıkıştırabilir, kıstırabilir ve evet, kişniş ile doldurabilirsiniz!

Bu noktada, beyniniz "Hadi canım sen de!" şeklinde yanlış alarmlar verip, kendini kapatabilir. Bu tamamen anlaşılabilir bir durum. Buna direnin, çünkü gerçek çılgınlık henüz gelmedi. Yanlış alarmlarınız, işimiz bittiğinde bitmiş olacak. Ancak buradaki fikirleri anlamak ve cevapsız kalan uzay hakkındaki gerçekten tuhaf ve temel gizemleri anlamak için bu kavramları dikkatlice açmamız gerekiyor.

Uzay "Yapışkanı" İçinde Yüzüyorsunuz!

Uzay nasıl dalgalanan ve kıvrılan fiziksel bir şey olabilir ve bu ne anlama geliyor?

Bu, boş bir oda (gerçekten büyük bir oda) gibi olmak yerine, uzayın büyük bir sert, yapışkan madde damlası gibi olduğu anlamına gelir. Normalde, tüm hava parçacıklarını fark etmeden hava dolu bir odada hareket edebildiğimiz gibi, nesneler yapışkan madde içinde sorunsuz hareket edebilir. Ancak belirli koşullar altında bu yapışkan, cisimlerin içinden geçme şeklini değiştirerek bükülebilir. Aynı zamanda içindeki şeylerin şeklini değiştirerek sıkışıp dalgalar oluşturabilir.

Nautilus

Bu yapışkan madde (biz buna "uzay yapışkanı" diyeceğiz) uzayın doğası için mükemmel bir benzetme değildir; ancak şu anda oturduğunuz uzayın mutlaka sabit ve soyut olmadığını hayal etmenize yardımcı olan bir benzetmedir. Bunun yerine, somut bir şeyin içinde oturuyorsunuz ve bu şey sizin algılamadığınız şekillerde esneyebilir, titreyebilir veya çarpıtılabilir.

Belki bir uzay dalgası sizin içinizden geçti. Ya da belki şu anda garip bir yönde geriliyoruz ve bunu bilmiyoruz bile. Aslında, yakın zamana kadar yapışkanın orada öylece durmaktan başka bir şey yaptığını fark etmedik, hiçbir yere gitmedi, bu yüzden onu hiçlikle karıştırdık.

Peki bu uzay yapışkanı ne yapabilir? Birçok tuhaf şey yapabileceği ortaya çıktı.

İlk olarak, uzay genişleyebilir. Uzayın genişlemesinin ne anlama geldiğini bir dakikalığına dikkatlice düşünelim. Bu, aslında yapışkan madde içinde hareket etmeden nesnelerin birbirinden uzaklaştığı anlamına gelir. Bizim benzetmemize göre, yapışkan madde içinde oturduğunuzu ve aniden yapışkan maddenin büyümeye ve genişlemeye başladığını hayal edin. Başka bir kişinin karşısında oturuyor olsaydınız, o kişi artık sizden daha uzakta olacaktı, ikiniz de yapışkan maddeye göre hareket etmemişsinizdir.

Nautilus

Yapışkanın genişlediğini nasıl bilebiliriz? Yapışkanlığı ölçmek için kullandığımız bir cetvel de genişlemez mi? Cetveldeki tüm atomlar arasındaki boşluğun genişleyerek onları ayıracağı doğrudur. Cetvelimiz ekstra yumuşak şekerlemeden yapılmış olsaydı, genişlerdi. Ancak katı bir cetvel kullanırsanız, tüm atomları birbirine sıkıca tutunur (elektromanyetik kuvvetlerle) ve cetvel aynı uzunlukta kalır, daha fazla alan yaratıldığını fark etmenizi sağlar.

Ve uzayın genişleyebileceğini biliyoruz çünkü genişlediğini gördük - karanlık enerji böyle keşfedildi. Erken evrende, uzayın şok edici oranlarda genişlediğini ve gerildiğini, benzer bir genişlemenin bugün hala gerçekleştiğini biliyoruz.

Nautilus

Ayrıca uzayın bükülebileceğini de biliyoruz. Bizim yapışkanımız tıpkı şeker kutusu gibi ezilebilir ve deforme olabilir. Bunu biliyoruz; çünkü Einstein’ın genel görelilik teorisinde kütleçekimi budur: uzayın bükülmesi. Bir şeyin kütlesi olduğunda, etrafındaki uzayın deforme olmasına ve şeklinin değişmesine neden olur.

Uzay şekil değiştirdiğinde, işler artık ilk hayal edebileceğiniz gibi hareket etmez. Düz bir çizgide hareket etmek yerine, bükülmüş bir yapışkan damlanın içinden geçen bir beyzbol topu onunla birlikte kıvrılacaktır. Eğer yapışkan, bir bowling topu gibi ağır bir şey tarafından ciddi şekilde bozulmuşsa, beyzbol topu bu bükülme etrafında bir döngü içinde hareket edebilir - ayın Dünya'nın yörüngesinde veya Dünya'nın güneşi yörüngesinde dönmesi gibi.

Ve bu çıplak gözlerimizle görebileceğimiz bir şey! Örneğin ışık, Güneş'imiz gibi devasa nesnelerin veya devasa karanlık madde kümelerinin yanından geçtiğinde yolunu büker. Kütleçekimi, uzayın bükülmesinden ziyade kütleli nesneler arasındaki bir kuvvet olsaydı, o zaman kütlesi olmayan fotonları çekemezdi. Işığın yolunun nasıl bükülebileceğini açıklamanın tek yolu, bükülen uzayın kendisidir.

Nautilus

Son olarak, uzayın dalgalanabileceğini biliyoruz. Uzayın gerilebileceğini ve bükülebileceğini bildiğimiz için bu çok da abartılı değil. Ancak ilginç olan, esneme ve eğilmenin uzay yapışkanımız boyunca yayılabilmesidir; buna kütleçekimi dalgası denir. Ani bir boşluk bozulmasına neden olursanız, bu bozulma bir ses dalgası veya bir sıvının içindeki dalgalanma gibi dışarıya doğru yayılacaktır. Bu tür davranışlar, yalnızca uzayın belirli bir fiziksel doğası varsa ve yalnızca soyut bir kavram ya da saf boşluk değilse gerçekleşebilir.

Bu dalgalanma davranışının gerçek olduğunu biliyoruz; çünkü birincisi, genel görelilik bu dalgalanmaları tahmin ediyor ve ikincisi, bu ​​dalgalanmaları gerçekten hissettik. Evrenin bir yerinde, iki büyük kara delik birbirlerinin etrafında çılgınca bir dönüşle kilitlenmişti ve dönerken, uzayda dışarıya uzaya yayılan büyük çarpıklıklara neden oldular. Çok hassas ekipman kullanarak, burada, Dünya'daki uzay dalgalarını tespit ettik.

Bu dalgalanmaları uzayın genişleyen ve sıkışan dalgaları olarak düşünebilirsiniz. Aslında, bir uzay dalgası geçtiğinde, uzay bir yönde küçülür ve başka bir yönde genişler.

Nautilus

Bu, Kulağa Çok Yap(ış)macık Geliyor! Emin miyiz?

Uzayın sadece saf boşluk değil de bir "şey" olduğu kulağa çılgınca gelse de, evren deneyimimizin bize söylediği budur. Deneysel gözlemlerimiz, uzaydaki nesneler arasındaki mesafenin görünmez bir arka planda ölçülmediğini, hepimizin içinde yaşadığımız, kurabiye yediğimiz ve kişniş doğradığımız uzay yapışkanının özelliklerine bağlı olduğunu oldukça açık hale getiriyor.

Uzayı, fiziksel özellikleri ve davranışları olan dinamik bir şey olarak düşünmek, uzayın bükülmesi ve gerilmesi gibi garip olayları açıklayabilir; ancak daha fazla soruya yol açar.

Örneğin, eskiden uzay dediğimiz şeyin şimdi fiziksel yapışkan ("phgoo") olarak adlandırılması gerektiğini, ancak bu yapışkanın şimdi tekrar "boşluk" diyebileceğimiz bir şeyin içinde olması gerektiğini söylemek cazip gelebilir. Bu akıllıca olurdu, ancak bildiğimiz kadarıyla (şimdiye kadar çok uzak değil), yapışkan maddenin başka hiçbir şeyde olması gerekmez. Büküldüğünde ve kıvrıldığında, bu, sıvının doldurduğu daha büyük bir odaya göre bükülmesini değil, uzayın bölümleri arasındaki ilişkileri değiştiren içsel bükülmeyi yansıtır.

Ancak uzay yapışkanımızın başka bir şeyin içinde bulunmasına gerek olmaması, başka bir şeyin içinde bulunmadığı anlamına gelmez. Belki de uzay dediğimiz şey, aslında daha büyük bir “süper uzay”ın içinde "oturmaktadır". Ve belki de bu süper uzay sonsuz bir boşluk gibidir, ama hiçbir fikrimiz yok.

Evrenin boşluksuz kısımlarına sahip olmak mümkün mü? Başka bir deyişle, uzay bir yapışkan ise, yapışkan olmayan madde olmaması veya yapışkan maddenin olmaması mümkün müdür? Bu kavramların anlamı çok açık değil çünkü tüm fiziksel yasalarımız uzayın varlığını varsayıyor, öyleyse uzay dışında hangi yasalar işleyebilir? Hiçbir fikrimiz yok.

Nautilus

Gerçek şu ki, bir "şey" olarak bu yeni uzay anlayışı yakın zamanda ortaya çıktı ve biz uzayın ne olduğunu anlamanın daha başındayız. Birçok yönden, sezgisel kavramlarımızla hâlâ tıkanmış durumdayız. İlk insanlar av ve tarih öncesi kişniş için yiyecek ararken bu kavramlar bize iyi hizmet etti, ancak bu kavramların zincirlerini kırmamız ve uzayın hayal ettiğimizden çok farklı olduğunu anlamamız gerekiyor.

Eğri Uzay Üzerine "Düz" Düşünüş

Beyniniz tüm bu yapışkan uzay-bükme kavramlarından henüz zarar görmediyse, işte uzayla ilgili başka bir gizem: Uzay düz mü yoksa kavisli mi (ve eğer kavisliyse, hangi yönde kıvrılıyor)?

Bunlar çılgın sorular, ancak uzayın şekillendirilebilir olduğu fikrini kabul ettiğinizde sorması o kadar da zor değil. Uzay, kütleli nesnelerin etrafında bükülebiliyorsa, genel bir eğriliği olabilir mi? Bu, yapışkanımızın düz olup olmadığını sormak gibidir: Üzerine herhangi bir noktaya basarsanız titreyip deforme olabileceğini biliyorsunuz, ancak genel olarak kavisleniyor mu? Yoksa tamamen düz mü duruyor? Bu soruları uzay hakkında da sorabilirsiniz.

Nautilus

Uzay hakkındaki bu soruları cevaplamak, evren kavramımız üzerinde muazzam bir etkiye sahip olacaktır. Örneğin, uzay düzse, bu, sonsuza kadar bir yönde seyahat ederseniz, muhtemelen sonsuza kadar devam edebileceğiniz anlamına gelir.

Ancak uzay kavisli ise, başka ilginç şeyler de olabilir. Uzayın genel olarak pozitif bir eğriliği varsa, o zaman bir yöne doğru sapmak aslında etrafta dolanmanıza ve ters yönden aynı noktaya geri dönmenize neden olabilir! Örneğin, arkanızda gizlice yaklaşan insanlar fikrinden hoşlanmıyorsanız, bu yararlı bir bilgidir.

Nautilus

Kavisli uzay fikrini açıklamak çok zordur; çünkü beyinlerimiz bu gibi kavramları görselleştirmek için yeterli donanıma sahip değildir. Neden? Günlük deneyimlerimizin çoğu (avcılardan kaçmak veya anahtarlarımızı bulmak gibi) oldukça sabit görünen üç boyutlu bir dünyayla ilgilidir (ancak uzayın eğriliğini değiştirebilen gelişmiş uzaylılar tarafından saldırıya uğrarsak, biz de, umuyoruz ki hemen nasıl yapabileceğimizi çözebiliriz).

Uzayın bir eğriliğe sahip olması ne anlama gelir? Bunu görselleştirmenin bir yolu, sanki bir kağıt yaprağına hapsolmuş gibi iki boyutlu bir dünyada yaşıyormuşuz gibi bir anlığına davranmaktır. Bu, yalnızca iki yönde hareket edebileceğimiz anlamına gelir. Şimdi, içinde yaşadığımız o çarşaf tamamen düz duruyorsa, alanımızın düz olduğunu söylüyoruz.

Ve kağıdın bükülmesinin iki yolu vardır. Her tarafı tek yönde kıvrılabilir ("pozitif eğrilik" olarak adlandırılır) veya bir at eyeri ya da Pringles cipsi gibi farklı yönlerde bükülebilir (buna "negatif eğrilik" veya "diyetinizi bozma" denir).

İşin güzel tarafı şudur: Alanın her yerde düz olduğunu anlarsak, bu, kağıt yaprağının (boşluk) potansiyel olarak sonsuza dek sürebileceği anlamına gelir. Ancak uzayın her yerde pozitif bir eğriliğe sahip olduğunu anlarsak, o zaman her yerde pozitif eğriliği olan tek bir şekil vardır: bir küre. Ya da daha teknik olarak, bir patates. Bu, evrenimizin kendi etrafında dönebilmesinin bir yoludur. Hepimiz bir patatesin üç boyutlu eşdeğerinde yaşıyor olabiliriz, yani hangi yöne giderseniz gidin aynı noktaya geri dönersiniz.

Bu duruma da bir cevabımız var gibi: Uzay "oldukça düz" görünüyor, çünkü uzayın düz olmasının olasılığı yüzde 0,4 olarak hesaplanıyor. Bilim insanları, çok farklı iki yöntemle, uzayın eğriliğinin (en azından görebildiğimiz alan) neredeyse sıfır olduğunu hesapladılar.

Bu iki yol nedir? Yollardan biri, üçgenleri ölçmektir. Eğrilikle ilgili ilginç bir şey, eğri bir uzaydaki üçgenlerin düz uzaydaki üçgenlerle aynı kurallara uymamasıdır. Kağıt levha benzetmemize geri dönün. Düz bir kağıda çizilen bir üçgen, eğimli bir yüzeye çizilen üçgenden farklı görünecektir.

Bilim insanları, erken evrenin bir resmine bakarak ve bu resimdeki farklı noktalar arasındaki uzamsal ilişkiyi inceleyerek üç boyutlu evrenimizde çizilen üçgenleri ölçmenin eşdeğerini gerçekleştirdiler. Ve buldukları şey, ölçtükleri üçgenlerin düz uzaydakilere karşılık geldiğiydi.

Uzayın temelde düz olduğunu bilmenin diğer yolu, uzayın eğrilmesine neden olan şeye, yani evrendeki enerjiye bakmaktır. Genel göreliliğe göre, evrende uzayın bir yönde veya diğerinde bükülmesine neden olacak belirli bir enerji miktarı (aslında "enerji yoğunluğu") vardır. Evrenimizde ölçebileceğimiz enerji yoğunluğu miktarının, görebildiğimiz uzayın hiç bükülmemesi için tam olarak gereken doğru miktar olduğu ortaya çıktı (yüzde 0,4 hata payı dahilinde).

Bazılarınız sonsuza kadar tek bir yöne giderseniz etrafta dönen üç boyutlu havalı bir kozmik patateste yaşamadığımızı öğrenince hayal kırıklığına uğrayabilir. Elbette, kim Evel Knievel tarzı bir roket motosikletiyle tüm evrenin etrafında dönüşler yapmayı hayal etmemişti? Ancak, sıkıcı düz bir evrende yaşadığımız gerçeğiyle hayal kırıklığına uğramak yerine, biraz meraklanmak isteyebilirsiniz. Neden? Çünkü bildiğimiz kadarıyla düz bir evrende yaşıyor olmamız, kozmik düzeyde devasa bir tesadüf.

Şöyle düşünün. Evrendeki tüm kütle ve enerji, uzaya eğriliğini veren şeydir (kütle ve enerjinin uzayı bozduğunu hatırlayın) ve şu anda sahip olduğumuzdan biraz daha fazla kütleye ve enerjiye sahip olsaydık, uzay bir yöne eğilirdi. Ve şu anda sahip olduğumuzdan biraz daha az olsaydı, uzay diğer yöne doğru kıvrılırdı. Ancak, söyleyebildiğimiz kadarıyla alanı tamamen düz hale getirmek için doğru miktara sahibiz gibi görünüyor. Aslında, kesin miktar, metreküp uzay başına yaklaşık beş hidrojen atomudur. Metreküp uzay başına altı veya dört hidrojen atomumuz olsaydı, tüm evren çok farklı olurdu (daha kıvrımlı ve daha seksi ama farklı).

Ve işler daha da tuhaflaşıyor. Uzayın eğriliği maddenin hareketini etkilediği ve madde uzayın eğriliğini etkilediği için geri bildirim etkileri vardır. Bu, evrenin ilk günlerinde çok fazla madde olsaydı ya da yeterince madde olmasaydı, bu kritik yoğunlukta uzayı düzleştirmek konusunda haksız olsaydık, o zaman bu her şeyi daha da ileri götürürdü. Uzayın şu an oldukça düz olması, evrenin ilk dönemlerinde son derece düz olması ya da onu düz tutan başka bir şeyin olması gerektiği anlamına gelir.

Bu, uzay hakkındaki en büyük gizemlerden biridir. Sadece uzayın tam olarak ne olduğunu değil, aynı zamanda neden böyle olduğunu da bilmiyoruz. Bu konudaki bilgilerimiz... yetersiz görünüyor.

Uzayın Şekli?

Uzayın eğriliği, uzayın doğası söz konusu olduğunda derin sorularımızın olduğu tek konu değil. Uzayın sonsuz bir boşluk olmadığını, daha çok özellikleri olan belki de sonsuz fiziksel bir şey olduğunu kabul ettiğinizde, onunla ilgili her türlü garip soruyu sorabilirsiniz. Örneğin, uzayın boyutu ve şekli nedir?

Uzayın boyutu ve şekli bize ne kadar alan olduğunu ve kendisine nasıl bağlı olduğunu söyler. Uzay düz olduğundan ve patates ya da at eyeri (ya da at eyerindeki patates) şeklinde olmadığından, uzayın boyutu ve şekli fikrinin bir anlam ifade etmediğini düşünebilirsiniz. Sonuçta, eğer uzay düzse, sonsuza dek sürmesi gerektiği anlamına gelir, değil mi? Zorunda değil!

Uzay düz ve sonsuz olabilir. Ya da düz olabilir ve bir kenarı olabilir. Ya da daha da garip, düz olabilir ve kendi etrafında dönebilir.

Uzay nasıl bir kenara sahip olabilir? Aslında, uzayın düz olsa bile bir sınırı olamamasının hiçbir nedeni yoktur. Örneğin, bir disk, pürüzsüz, sürekli bir kenarı olan düz, iki boyutlu bir yüzeydir. Belki de üç boyutlu uzay, kenarlarındaki bazı tuhaf geometrik özellikler sayesinde bir noktada bir sınıra da sahiptir.

Daha da ilginç olan, uzayın düz olabilmesi ve yine de kendi etrafında dönebilmesi olasılığıdır. Bu video oyunlarından birini (Asteroids veya Pac-Man gibi) oynamak gibi olurdu, burada ekranın kenarının ötesine geçerseniz, diğer tarafta görünürsünüz. Uzay, henüz tam olarak farkında olmadığımız bir şekilde kendisiyle bağlantı kurabilir. Örneğin, solucan delikleri genel göreliliğin teorik tahminlerinden birisidir. Bir solucan deliğinde, uzayda birbirinden çok uzak olan iki farklı nokta birbirine bağlanabilir. Ya uzayın kenarları birbirine benzer şekilde bağlanıyorlarsa? Hiçbir fikrimiz yok.

Kuantum Uzayı...

Son olarak, uzayın gerçekte bir TV ekranındaki pikseller gibi küçük ayrık uzay parçalarından mı oluştuğunu veya uzayda iki nokta arasında olabileceğiniz sonsuz sayıda yer olacak şekilde sonsuz derecede pürüzsüz olup olmadığını sorabilirsiniz.

Antik çağdaki bilim insanları, havanın küçük, ayrık moleküllerden oluştuğunu hayal edemezlerdi. Sonuçta, hava süreğen gibi görünüyor. Herhangi bir hacmi doldurur ve ilginç dinamik özelliklere sahiptir (rüzgar ve hava gibi). Yine de, hava ile ilgili sevdiğimiz tüm bu şeylerin (serin bir yaz esintisinde yanağınıza nasıl nazikçe sürtünmesi veya bizi boğulmaktan nasıl koruduğu) aslında milyarlarca bireysel hava molekülünün birleşik davranışı olduğunu biliyoruz. Tek tek moleküllerin kendileri, içsel özelliklerini yansıtmazlar.

Pürüzsüz uzay senaryosu bize daha mantıklı geliyor. Sonuçta, uzayda hareket etme deneyimimiz, uzayda kolay ve sürekli bir şekilde süzülmemizdir. Bir video oyunu karakterinin ekranda hareket ettiğinde yaptığı gibi, pikselden piksele sarsıntılı bir şekilde atlamayız.

Yoksa atlar mıyız?

Nautilus

Şu anki evren anlayışımız göz önüne alındığında, uzayın sonsuz derecede pürüzsüz hale gelmesi aslında daha şaşırtıcı olurdu. Bunun nedeni, diğer her şeyin "kuantize" olduğunu, yani nicelleştirildiğini biliyoruz. Madde "kuantize" oldu, enerji "kuantize" oldu, kuvvetler "kuantize" oldu, kurabiyeler "kuantize" oldu. Dahası, kuantum fiziği, anlamlı olan en küçük bir mesafenin bile olabileceğini öne sürüyor, bu da yaklaşık 10^-35 metre (Planck uzunluğu). Bu yüzden kuantum mekaniği perspektifinden, uzay kuantize olsaydı, mantıklı olurdu. Ama yine, gerçekten hiçbir fikrimiz yok.

Ancak hiçbir fikrimizin olmaması, fizikçilerin çılgın olasılıkları hayal etmesine engel olmadı! Uzay kuantize olmuşsa, bu, uzayda hareket ettiğimizde aslında küçük küçük konumlardan diğer küçük yerlere atladığımız anlamına gelir. Bu görüşe göre uzay, bir metro sistemindeki istasyonlar gibi birbirine bağlı düğümlerden oluşan bir ağdır. Her düğüm bir konumu temsil eder ve düğümler arasındaki bağlantılar bu konumlar arasındaki ilişkileri (yani hangisinin diğerinin yanında olduğu) temsil eder. Bu, uzayın sadece madde arasındaki ilişki olduğu fikrinden farklıdır, çünkü bu uzay düğümleri boş olabilir ve hala var olabilir.

Yeterince ilginç bir şekilde, bu düğümlerin daha geniş bir alan veya çerçeve içinde oturması gerekmeyecektir. Sadece... olabilirler. Bu senaryoda, uzay dediğimiz şey, sadece düğümler arasındaki ilişkiler olacaktır ve evrendeki tüm parçacıklar, içindeki öğelerden ziyade bu uzayın özellikleri olacaktır. Örneğin, bu düğümlerin titreşim modları olabilirler.

Nautilus

Bu, göründüğü kadar zor değil. Mevcut parçacık teorisi, tüm alanı dolduran kuantum alanlarına dayanmaktadır. Uzay, o alandaki her noktayla ilişkili bir sayı veya değer olduğu anlamına gelir. Bu görüşe göre, parçacıklar sadece bu alanların uyarılmış halleridir. Yani bu tür bir teoriden şimdiden çok uzak değiliz.

Bu arada, fizikçiler, bizim için temel görünen bir şeyin (uzay gibi) tesadüfen daha derin bir olgudan kaynaklandığı bu tür fikirleri severler. Bu onlara, daha derin bir gerçeklik katmanını keşfetmek için perdenin arkasına baktığımız hissini veriyor. Hatta bazıları, uzay düğümleri arasındaki ilişkilerin parçacıkların kuantum dolanmasıyla oluştuğundan şüpheleniyor, ancak bu, yalnızca bir grup aşırı kafein almış bir grup teorisyen tarafından yapılan matematiksel spekülasyondur.

Uzayın Gizemleri...

Şimdiye kadar okuduysanız ve ya derinden anladıysanız ya da yanlış alarmlarınızı susturduysanız, uzay hakkındaki en çılgın kavramı keşfetmekten çekinmemelisiniz (evet, daha da çılgınlaşıyor).

Uzay, zemin ya da çerçeve değil de fiziksel bir şeyse, bükülmeler ve dalgalanmalar gibi dinamik özelliklere sahipse ve belki de "kuantize" olmuş uzay parçalarından yapılmışsa, merak etmeliyiz: Uzay, başka ne yapabilir?

Hava gibi, belki de farklı durumları ve aşamaları vardır. Ekstrem koşullar altında, belki de kendisini çok beklenmedik şekillerde düzenleyebilir veya havanın sıvı, gaz veya katı halde farklı davranması gibi garip beklenmedik özelliklere sahip olabilir. Belki de bildiğimiz, sevdiğimiz ve işgal ettiğimiz alan (bazen istediğimizden daha fazla) sadece nadir bir alan türüdür ve evrende onları nasıl yaratacağımızı ve manipüle edeceğimizi bulmamızı bekleyen başka uzay türleri de vardır.

Bu soruyu cevaplamamız gereken en ilgi çekici nokta, uzayın kütle ve enerji tarafından bozulduğu gerçeğidir. Uzayın ne olduğunu ve neler yapabileceğini anlamak için en iyi kozumuz, kozmik olarak büyük kütlelerin onu sıkıştırıp gerdiği yerlere dikkatlice bakarak onu uç noktalara itmektir: kara delikler. Kara deliklerin civarında olan biteni keşfedebilirsek, yanmış beyinlerimizin en sonunda patlamasına neden olacak şekilde parçalanmış ve dağılmış olduğunu görebiliriz.

Ve heyecan verici olan şey, uzaydaki bu aşırı deformasyonları araştırmaya her zamankinden daha yakın olmamız. Önceleri, evrende hareket eden kütleçekimi dalgalarının titreşimlerine sağırken, artık uzayın yapışkanlığını sarsan ve rahatsız eden kozmik olayları dinleme yeteneğine sahibiz. Belki de yakın gelecekte, uzayın kesin doğası hakkında daha fazla bilgi sahibi olacağız ve kelimenin tam anlamıyla etrafımızda olan bu derin sorulara açıklık getireceğiz.

Bu yüzden boşluğa doğru saçılmayın. Cevaplar için beyninizde biraz yer ayırın.