Videonun ötesi
Video, Gözlenebilir Evren ile evrenin gözlenemeyen kısmı arasındaki farkları, evrenin genişlemesi, Hubble küresi, olay ufku ve parçacık ufku gibi kozmolojik sınırları ve Evren'in boyutu-yaşı ilişkisini anlatıyor. İzleyiciye genişlemenin nasıl çalıştığı, enflasyon, karanlık enerji, eşhareket ve gerçek mesafe kavramları ile Gözlenebilir Evren'in 46.5 milyar ışık yılı yarıçaplı olduğunun nasıl hesaplandığını açıklıyor.
Parçacık Ufku sınırının içinde kalan her şeyin oluşturduğu hacimdir; yani Evren'in tarih boyunca (Büyük Patlama'dan bu yana) saçılan ve bize ulaşabilmiş her türlü fotonun bize bilgi gönderdiği bölge. Hesaplara göre yarıçapı yaklaşık 46.5 milyar ışık yılıdır.
Evren'in 13.82 milyar yıllık tarihinde, Büyük Patlama'dan sonraki erken zamanlarda saçılmış fotonların Dünya'nın bugün olduğu noktaya ulaşabilmesi için kat etmesi gereken mesafenin sınırıdır. İntegral hesaplarıyla yaklaşık 46.5 milyar ışık yılı sonucuna ulaşılır; içinde kalan her şey Gözlenebilir Evren'imizi oluşturur.
Etrafımızda her yönde uzanan ve bizimle aralarındaki uzaklığın şu anda ışık hızına eşit olduğu küredir. Bu küre içindeki cisimler bizden ışık hızının altında, dışındaki cisimler ise bizden ışık hızından hızlı uzaklaşıyorlar. Kürenin yarıçapı, ışık hızını (c) Hubble sabitine bölerek bulunur.
Şu anda saçılan ve gelecekte de saçılacak fotonların hiçbiriyle bize ulaşamayacak olan bölgeyi belirleyen ufuktur. Hubble küresinin biraz dışında kalan ve Evren'in genişleme hızı ile ışık hızı arasındaki dengeye bağlı olarak hesaplanan bu sınırın yarıçapı yaklaşık 16.7 milyar ışık yılıdır. Karadeliğin olay ufkundaki 'görememe' durumu gibi ama tersine; biz içerideyiz ve dışarı doğru bakıyoruz.
Bir gök cisminin Evren'in ömrü içinde hangi anda veya hangi noktada doğduğunu, yani Evren sabitmiş gibi alınsa o cismin uzaklığını veren mesafedir. Örneğin HD1 galaksisinin bize olan eşhareket mesafesi 13.5 milyar ışık yılıdır.
Günümüzde o gök cisminin bize olan, uzay-zamanın genişlemesi hesaba katılmış halindeki 'alıştığımız' uzaklığıdır. Eşhareket mesafesinden farklı olarak Evren'in genişlemesini içerir. Örneğin HD1 galaksisinin şu anki proper distance'ı yaklaşık 33.4 milyar ışık yılıdır.
Büyük Patlama'dan hemen sonraki (yaklaşık 10^−32 saniye kadar çok kısa bir süre içinde) Evren'in üç uzay boyutunda inanılmaz derecede hızlı genişlediği dönemdir. Bu sürede Evren yaklaşık 10^26 kat, yani akıl almaz bir oranla büyümüştür; örneğin nanometre ölçeğindeki bir mesafe kısa sürede trilyonlarca kilometrelere ulaşmıştır.
Evren'in yaklaşık 13.82 milyar yıl önce başlayan tarihi; o andan itibaren Evren genişliyor ve tarih boyunca cisimler etraflarına ışık saçtılar. Evren'in başlangıcı ve bundan itibaren geçen süre kozmolojik hesaplarda temel bir parametredir.
Evren'in genişlemesini hızlandıran gizemli etken. Evren'de baskın hale geldiği zaman (Büyük Patlama'dan yaklaşık 9.8 milyar yıl sonra, yani yaklaşık 4 milyar yıl önce) genişleme ivmelenmeye başladı; karanlık enerjinin tam doğası videoda ayrıntılı olarak ele alınmadı ama bu özelliği nedeniyle evrenin gelecekteki gözlenebilirliğini etkiler.
Evren'in genişleme hızını mesafeye göre veren sabittir; transcript'te Evren'in şu anda her 1 megaparsek başına saniyede yaklaşık 67 ila 74 kilometre açıldığı belirtilmiştir. Işık hızını Hubble sabitine bölerek Hubble küresinin yarıçapını buluruz. Evren genişledikçe madde yoğunluğu azaldığı için Hubble sabiti de zamanla küçülür.
Işık hızının aşılamazlığı ilkesinin lokal hareketler için geçerli olduğunu, fakat Evren'in kendi genişlemesi veya uzak cisimlerin birbirinden göreli olarak uzaklaşma hızları üzerinde aynı şekilde bir sınır koymadığını ifade eden çerçevedir. Bu yüzden Hubble küresinin dışındaki cisimlerin bizden 'ışık hızından hızlı' uzaklaşması Görelilik'i ihlal etmez.
Büyük Patlama'dan arta kalan ışık; Evren'in yaklaşık 380.000 yıl sonra fotonların özgürce hareket edebildiği döneme ait ışımadır. Teleskoplarımızı uzaklara odakladıkça bu antik ışığın izini ve erken evrendeki galaksileri görüyoruz.
Evren'in uzay-zaman dokusu içindeki tüm süreçler için kütleli parçacıklar, elektromanyetik bilgi (fotonlar) ve kütleçekim dalgaları dahil olmak üzere lokal hareketlerde bir üst limit olan hızdır. Bu sabitlik, uzay-zamanın ivmelenerek genişlemesiyle bir araya geldiğinde bazı uzak noktaların birbirleriyle etkileşimini engeller.
Videoda genişlemenin etkisini açıklamak için kullanılan bir benzetme; klasik Zeno paradoksunun tersine burada yolun sürekli azalması değil, ilerlediğimiz yolun sürekli uzaması söz konusudur: ışık sabit hızla gitse bile kat etmesi gereken yol uzadığı için bazı bölgelerin ışığa ulaşması imkansız hale gelir.
Videoda foton örneğiyle beraber anılan, uzay-zamandaki dalgalanmalardır; tıpkı fotonların olduğu gibi kütleçekim dalgaları da uzay-zaman içinde en fazla ışık hızında hareket edebilir ve dolayısıyla uzaklıklar nedeniyle etkileşim sınırlarına tabidirler.
Hayır; lokal bağlanmış sistemlerde (atomlar, insanlar, Dünya, galaksilerin içi) elektromanyetik ve nükleer kuvvetler ile yerel kütleçekimi genişlemenin etkisini bastırır, bu yüzden biz veya atomlarımız genişlemeyiz.
Hayır; Evrenin genişlemesi sürece boyunca mesafeleri uzattığı için en uzak gözlemlenen mesafeler c × yaş değerinden çok daha büyüktür (örneğin gözlenebilir Evren yarıçapı ≈46.5 milyar ly).
Hayır; bu uzaklaşma uzayın kendi genişlemesinden kaynaklanır ve Özel Görelilik yalnızca lokal, uzay-zaman içerisinde hareket eden cisimlerin hızları için geçerlidir.
Hayır; Hubble Küresi 'anlık' uzaklaşma hızının ışık hızına eşit olduğu küredir ama geçmişte yayılan ışığın bize ulaşabileceği Parçacık Ufku (gözlenebilir Evren) çok daha büyüktür ve ayrıca Olay Ufku farklı bir kavramdır.
Hayır; Büyük Patlama her yerde aynı anda oldu — Evrenin her noktasında tarihsel olarak aynı başlangıç vardı, bu yüzden bizim bulunduğumuz yerin bir merkez olduğu anlamına gelmez.
Hayır; farklı bağlamlarda 'eşhareket (comoving)' ve 'gerçek/proper' mesafe gibi farklı tanımlar kullanılır; bir cismin yaşça ne zaman oluştuğunu göstermekle o anki fiziksel uzaklığını göstermek farklıdır.
Hayır; gözlemci konumuna bağlıdır ve Evren yaşlandıkça Hubble sabiti değiştiği için Hubble Küresi ve gözlenebilir sınırlar zamanla değişir; ayrıca farklı konumlardaki gözlemcilerin gözlenebilir Evrenleri merkezleri farklı olan kürelerdir.
Bildiğimiz kadarıyla büyük olasılıkla aynı fizik yasalarıyla işlemiş ve benzer yapılar içeren bölümler vardır, ancak bu kısma ışık ulaşıyor olmadığı için doğrudan bilgimiz yok; Evren gözlenebilir olandan çok daha büyük olabilir.
Hayır; Gözlenebilir Evren, bize tarihi boyunca ulaşmış ışığın kapsadığı hacimdir, Evrenin tamamı bu sınırların çok ötesinde olabilir.
Bu ifade Evrenin oluşumundan (Büyük Patlama’dan) bugüne geçen süreyi anlatır; Evrenin yaşı tüm Evren için verilen standart bir zamandır.
Çünkü Evren genişliyor; fotonlar yola çıktıklarından beri aradaki uzay genişlediği için bize ulaşan en uzak bölgelerin şu anki uzaklığı 13.82×c’den çok daha fazladır (Parçacık Ufku ≈46.5 milyar ly yarıçap).
Çünkü burada cismin lokal hızından değil uzayın kendisinin genişlemesinden kaynaklanan mesafe artışından söz ediliyor; Özel Görelilik lokal hareketler için geçerlidir, uzayın genişlemesi farklıdır.
Hubble Küresi, şu anda bizden tam ışık hızında uzaklaşan cisimlerin küresidir ve gözleyebileceğimiz her şeyi kapsamaz; Parçacık Ufku (Gözlenebilir Evren) Hubble Küresi'nden çok daha büyüktür.
Parçacık Ufku bize geçmişte hangi noktalardan çıkan ışığın bize ulaşabildiğini (gözlenebilir Evren) verir; Olay Ufku ise şu anda yola çıkan bir ışığın gelecekte bize ulaşıp ulaşamayacağını belirler.
Çünkü her gözlemcinin bulunduğu konum farklıdır; her gözlemcinin gözlenebilir Evreni kendi merkezinden 46.5 milyar ly yarıçaplı bir küredir ve bu küreler farklı merkezlere sahip olduğu için tam örtüşmez.
Çünkü ışık zaman içinde yayıldı ve Evren genişledi; bu yüzden teleskoplarımızda gördüğümüz ışık milyonlarca veya milyarlarca yıl önce o objektiften çıkmış olan ışıktır ve o objenin 'şimdiki' konumu çok daha uzakta olabilir.
Kesin bilinmiyor; bazı muhafazakar hesaplar Evrenin gözlenebilir olandan en az yüzlerce kat büyük olduğunu, bazı teorik hesaplamalar ise akıl almaz derecede daha büyük (örneğin Don Page tarafından önerilen devasa üst sınırlar) olabileceğini gösterir.
Galaksiler arasındaki uzaklığın zamanla artığını gösteren keşfi bağlamında anıldı (Hubble'ın keşfi).
Evrenin Gözlenebilir Evren'den ne kadar daha büyük olabileceğiyle ilgili yapılan hesaplamaları anan büyük kozmolog olarak bahsedildi.
Alberta Üniversitesi Teorik Fizik Enstitüsü'nden olarak Evren'in muazzam büyüklüğüne dair bir hesaplama yaptığı belirtiliyor.
'Xeno Paradoksu' örneğiyle Evrenin genişlemesi karşısındaki ulaşılamazlık benzetmesi için anıldı.
Söz takipçisi
Buraya kadar gelenlerin kozmolojinin en temel konularından biri hakkında epey sağlam bir kavrayışa eriştiğini umuyorum. İlerleyen videolarda Evren'i sorguya çekmeye devam edeceğiz. Bir sonraki videoda görüşmek üzere, hoşçakalın.
Dolayısıyla Evren'in belli bir şekli, belli bir biçimi olmalı. Ama sanılanın aksine Evren muhtemelen bir küre değil, buna da ilerleyen videolarda geleceğiz; kaçırmak istemezseniz bildirimleri açmayı unutmayın. Ama şekli şu anda çok da önemli değil, sonuçta bizler o şekil içinde ufacık kaldığımız müddetçe, sonuç değişmiyor.
E zamanı geri sararsanız da, Evren'deki her şey birbirine giderek yaklaşırdı ve nihayetinde tek bir noktada öbeklenirdi. Tabii zamanı başa sararken Evren'in gerçekten tekil bir noktaya gidip gitmediği de bir başka videonun konusu. Peki, o zaman ne kadar uzaktaki iki cismi ele alırsak, birinden çıkan foton diğerine er ya da geç ulaşırdı da, ondan 1 metre uzağa adım atsanız ve oradan foton gönderseniz, uzayzamanın genişlemesine yenik düşerek o foton asla diğer noktaya ulaşamazdı dersiniz?
Bu genişleme hızının çok acayip bir doğası da var: Evren, Büyük Patlama'dan 1 yıl sonra 1 ışık yılı, 10 yıl sonra 10 ışık yılı büyüklüğe ulaşmadı. Büyük Patlama'dan sonraki (veya önceki, burası biraz tartışmalı, bir başka videoda anlatacağım) 10 üzeri -32 saniyede, yani 1 saniyenin 100 katrilyon kere katrilyonda biri kadar ufacık bir süre içinde Evren, her 3 uzay boyutunda birden 10 üzeri 26 kat, yani 100 milyar kere katrilyon kat büyüdü. Yani hücrelerinizdeki DNA'nın genişliği olan 1 nanometrelik bir mesafenin, akıl almaz kısa bir süre içinde ışığın 20 yılda kat edebileceği mesafe olan 100 trilyon kilometreye genişlediğini düşünün.
Ve Evren, o noktada hızlanarak genişlemeye başladı ve o gün bugündür ivmelenen bir şekilde genişliyor. Karanlık enerjinin tam olarak ne olduğu başka bir videonun konusu, dolayısıyla bu konuları merak ediyorsanız kanal bildirimlerini açmayı unutmayın. Ama olay şu: İşin içinde hem akan bir zaman var, hem Evren'deki hızınız videosunda gördüğümüz gibi durmadan muazzam hızlarda hareket eden cisimler var, hem de sürekli esneyen bir uzay-zaman dokusu var.
İşte aynı nedenle Gözlenebilir Evren'in çapı 13.82 milyar ışık yılı değil, 93 milyar ışık yılı civarındadır. Bunu nasıl hesapladığımızı bir başka videoda detaylıca anlatırım, kaçırmamak için kanala abone olmayı unutmayın. Ama bir durup düşünün.
Bu videomuzun sonuna geldik. Bilmiyorum bunu bir video olarak mı, iki video olarak mı yayınlarız. Bunları sonradan post-prodüksiyonda bakacağız ama umuyorum faydalı olmuştur.
OpenAI, Navier-Stokes Milenyum Problemi'ni Çözdü mü, Çaldı mı?
Özel Görelilik Ne Ayak?
Muhalefet Partileri Neden Kazan(a)mıyor?
Diğer Hayvanların da Evcil Hayvanı Olabilir mi?
Zaman Hakkında Ne Biliyoruz?
Yapay Zekada Durum Ne?