Evrenin toplam enerjisi nasıl 0 olabiliyor?

Bu soru gerçekten kolay değildir ve Stephen Hawking'in popüler bilim kitaplarında en çok merak uyandıran konulardan biridir.

Kısa cevap şu:

"Evrenin toplam enerjisi 0 olabilir." ifadesi, kanıtlanmış bir gerçek değil, bazı kozmolojik modellerde mümkün görülen bir fikirdir.

Peki nasıl?

Pozitif enerji

Evrendeki madde ve ışık enerji taşır.

Örneğin:

Güneş

Dünya

İnsanlar

Yıldızlar

Işık

Bunların enerjisi pozitif kabul edilir.

Negatif kütleçekim enerjisi

Kütleçekimi düşündüğünde, iki cismi birbirinden sonsuza taşımak için enerji vermen gerekir.

Örneğin Dünya ile Ay'ı birbirinden ayırmak için enerji harcarsın.

Bu yüzden fizikte kütleçekimsel potansiyel enerji, referans olarak sonsuz uzaklık sıfır seçildiğinde negatif yazılır.

Formülü şöyledir:

U

=

−

G

M

m

r

U=−

r

GMm

​

Buradaki eksi işareti, cisimlerin birbirini çekmesi nedeniyle bağlı bir sistem oluşturmalarından kaynaklanır.

Hawking'in anlatmak istediği

Hawking'in kullandığı fikir şu şekildedir:

Diyelim ki evrendeki tüm maddenin pozitif enerjisi:

+100 birim

olsun.

Eğer kütleçekimin toplam negatif enerjisi:

−100 birim

ise,

toplam:

+100 + (−100) = 0

olabilir.

Bu durumda evrenin toplam enerjisi sıfır olur.

"Tepe ve çukur" benzetmesi

Hawking bunu bazen şu benzetmeyle anlatır:

Bir tarlada tepe yapmak istiyorsan toprağı başka bir yerden kazarsın.

Tepe → +

Çukur → −

İkisi birlikte düşünüldüğünde toplam toprak miktarı değişmez.

Evren için de madde "tepe", kütleçekimi ise "çukur" gibi düşünülebilir.

Kesin doğru mu?

Hayır.

Bu fikir özellikle bazı kozmolojik modellerde kullanılmaktadır. Ancak genel görelilikte tüm evren için toplam enerjiyi tanımlamak bile her zaman kolay değildir. Evrenin geometrisine ve kullanılan modele bağlı olarak "toplam enerji" kavramı farklı şekillerde ele alınabilir.

Bu yüzden bilim insanları arasında:

Evrenin toplam enerjisinin gerçekten sıfır olduğu,

Bunun nasıl tanımlanması gerektiği,

konularında hâlâ araştırmalar devam etmektedir.

Özetle: Hawking'in anlatmak istediği, evrendeki pozitif madde-enerjisinin, negatif kütleçekim enerjisi tarafından dengelenebileceği ve bu nedenle toplam enerjinin sıfır olmasının mümkün olabileceğidir. Bu, modern kozmolojide tartışılan ciddi bir fikirdir; ancak tüm ayrıntılarıyla kesinleşmiş bir gerçek değildir.