Bilim & Teknoloji

Dünya, Uzay ve Zaman Arasındaki Karmaşık İlişki Nasıldır?


Alper Akyüz 9 Ekim 12:23

Evrenin başlangıcının 13,8 milyar yıl önce olduğunu hesaplayabiliyoruz. Peki ya öncesinde?.. Edward Hubble 1924’te evrenin genişlediğine dair kanıtlar bulduğunda bilim dünyası şaşkına dönmüştü. Kimse evrenin genişlediğini düşünmüyordu. Çünkü dönemin en parlak isimlerinden Albert Einstein, Genel Görelilik Teoremi'nde evrenin sabit genişlemeyen bir halde olduğunu iddia etmişti. Genel görüş de bu yöndeydi. Sabit bir evren insanlarca daha kolay kabul görebilirdi. Çünkü basit bir düşünceydi. Hubble, ışığın gittikçe kızıla kaydığını (bkz. Doppler Etkisi) ve evrendeki her şeyin birbirinden uzaklaştığını keşfettikten hemen sonra birçok çalışma daha yapıldı. Uzay ve zamana dair...

Bu noktada bilim adamları evrenin genişlediğini kabul ettiler. Fakat "illa ki artık genişleme yavaşlamıştır" diye düşünüyorlardı. Oysa 50’li ve 60’larda yapılan her çalışmada evren gittikçe daha hızlı kızıla kayıyordu. İşte bu beklemeyen bir durumdu. Evren bir şekilde genişlemeye başlamışsa artık bunun zamanla yavaşlaması gerekiyordu ama sanki evrenin genişlemesini hızlandıran bir şey vardı. (Bu başka bir yazının konusu olacak.) Evrenin yaşamını bir film şeridi gibi hayal edersek eğer bugün hızla genişleyen evren varsa filmi geri sardığımızda evrendeki cisimler bir zaman çok daha yakın konumlardaydı. İşte bu durumdan biraz daha ileri gidersek evren tek bir noktadan başlamış ve hızla genişlemiştir. Bu hayali noktaya tekillik diyoruz.

"Tekillik nedir?" diye sorarsanız şayet fizikçiler "bilmiyoruz" demenin kibarcası şeklinde yorumlamaktadırlar. İşte -Türkçe'ye her ne kadar Büyük Patlama şeklinde çevrilse de- aslında patlayan herhangi bir şeyin olmadığı, evrenin bu tek noktadan hareketle başlangıcına Big Bang ismi uygun görülmüş. Tabii bu teorinin birçok sorunu bulunmakta. Evreni neyin tekillikten çıkarttı? Tek bir noktada bu kadar enerjinin nasıl maddeye dönüştü? Maddenin bu kütleyi bu kadar küçük bir noktada yüksek yer çekiminin varlığından nasıl kurtulabildi? Bunların şu an cevabı yok ama belki yarın.

Zaman nedir?

Bu aslında arkadaşlarınıza sorabileceğiniz en güzel tuzak sorulardan biridir. Zamanın tanımı teknik olarak tarif edilememiştir. Einstein zaman kavramını ifade ederken basitçe ama ustalıkla bu işin üstesinden gelmiştir. Zamanın ne olduğunu anlayamasak bile aktığı konusunda şüphemiz yok. Gerçi hangi yönde aktığı konusu da tartışmalı. Fizikçiler pek fazla ortak kanaate sahip olamıyorlar. Zamanın kaç boyutlu olduğu da açıklık kazanmamış. Ekseriyet tek boyuttan oluştuğunu söylese de 2 boyutlu zaman görüşüne sahip olanlar da var. Uzayın da 3 boyutlu olduğunu düşünüyoruz. (Burada kuantum devreye sokmayalım ki orada boyutlar artacak.) Bu 3 boyut en, boy, yükseklik. Ayrıca zamanın bir boyutunu da eklediğinizde evrenimizin 4 boyuttan oluştuğunu söyleyebiliriz. Bu 4 boyutlu yapıyı 2 boyutta daha kolay algılayabilmek için bir çarşafa benzetilebiliriz. "Neden bu boyutları birlikte düşünüyoruz?" diye sorulabilir. Cevap şu: uzayda herhangi bir nesneyi bir konumda düşündüğümüzde zamanı ayrı olarak düşünemeyiz.

Zaman saatin ölçtüğü şeydir.

Einstein

Konum zaman geçtikçe değişebilir. İki konum arasında aynı cismi ifade etmek için zaman kavramını kullanmak zorundayız. Uzay ve zaman birbiriyle doğrudan ilişkilidir. Bunu genel görelilikten öğrendik. Uzay-zaman birbirleriyle etkileşmekle ve aynı zamanda kütle ile yapısı değişmektedir. Çarşafa benzettiğimiz uzay-zaman üzerinde bulunan cismin kütlesi arttıkça uzay-zaman eğilmeye, bükülmeye başlar. Tabii bunun olması için cismin belli bir kütleyi aşması gerekmekte. Bu uygun kütleyi aşınca çarşafa benzeyen uzay-zaman, sanki o gergin çarşafın üzerine demir bir top koymuş gibi bir hal almaktadır. Bu etkileşim uzayı etkilemiş gibi gözükse de zamanı da etkiler. Uzay-zaman büküldükçe zaman yavaşlamaya başlar. Aynı durum ışık hızına yaklaştığımızda da gözükür. Zamanın yavaşlaması hepimizin bildiği ikizler paradoksunun kurgulanmasını sağlamıştır. (Bunu da başka bir yazıya saklayalım.) Uzay-zamanın bükülmesinin başka çok önemli bir sonucunda var ki onu hepimiz her gün bizzat hissediyoruz.

Newton’un kafasına düşen elma

?Elmaların en meşhuru Newton’un kafasına düşendir. Newton’un kafasına tabii ki herhangi bir elma düşmemiştir. Ama bu hikayeyle Newton’un düşerken görüp ufkunu açan elmayı herkes tanımış oldu. Peki bu elma yere neden düştü? Tüm sorun bununla alakalı. Newton yasalarına göre iki kütle birbirine çekim uygular. Dolayısıyla dünya elmayı çektiği gibi elma da dünyayı çeker. Burada uzaklık arttıkça bu çekim kuvveti azalır. Fakat aslında asla sıfır olmaz. Yani size, milyon kere milyon ışık yılı uzaklıktaki galaksi de etki eder. Bu pek doğru bir bakış açısı değildir.

Şimdi gelelim doğrusuna. Aslında uzay-zaman bükülünce buna bağlı olarak uzay-zamanın bükülme derecesine göre etraftaki cisimler büyük kütleli cisme doğru düşme hareketi yaparlar. İşte bu harekete/ivmelenmeye yer çekimi diyoruz. Yani elma aslında Newton’un başına değil de; dünyayla birbirlerine düşmüştür. Uzay-zaman kavramının ilk kanıtları, 90’lı yıllarda atılan birçok hassas uydunun dünyanın etrafındaki uzay zamanı sürüklediğinin keşfiyle başlamıştı. Ayrıca güneşin arkasındaki yıldızların görüntüsünün güneş tutulması sırasında görülmesi uzay-zamanın bükülmesi sonucu oluşan bir durumdur. Bu tür kanıtlar uzay-zamanı ve yapısını anlamamıza yardımcı olmuştur.

?Peki bir akıl yürütmesi yapalım. Eğer çok büyük bir kütleyi uzay-zamana -yani çarşafın ortasına- koyarsak ne olur? Diyelim ki kütle o kadar büyük olsun ki çarşafın yırtıldığını düşünün. Bunun gerçek hayattaki karşılığı popüler kültürün çok sevdiği karadeliklerdir. Uzay-zamanı çok büyük kütleli yıldızlar -yani güneşten 100 kat daha büyük olanlar- ölmeye yaklaştığında iç çekirdekleri o kadar büyük bir kütle çekimine maruz kalır ki yıldızın merkezinde karadelik doğmuş olur. Hızla etrafındaki yıldızı yutmaya başlar ve evrenin en büyük patlaması yaşanır. Hipernova denilen bu hadise uzay-zamanın yapısının en şiddetli olaylarındandır.

Bu yazıyı kargala!
0 Yorum