PDA

Orijinalini görmek için tıklayınız : Büyük Patlama (Big Bang)



CyberLady™
09.10.2009, 13:24
Büyük Patlama (Big Bang) İnsan zihnini kurcalayan en büyük sorulardan biri,Evrenin Evrimi konusudur. Dünya'mızın yaşının 4.5 milyar olduğunu biliyoruz. Ya Güneş'in ve öteki yıldızların; Samanyolu'nun ve öteki gökadaların yaşı ne kadardır? Zaman, ne zaman" var olmuştur? Maddeden önce mi,maddeyle birlikte mi? Evrenimiz, kozmik yumurta denen olağanüstü yoğun maddenin patlaması(big-bang) sonucunda mı doğmuştur?Evrenimiz, genişlemeye devam ediyor mu? Nereye doğru gidiyoruz? Evrenimiz genişleyip darmaduman mı olacak, yoksa büyük bir çatırtıyla çökecek mi?Bazı bilim adamları bu Büyük Patlama kuramını savunurken,bazıları buna karşı çıkıyor. Peki Büyük Patlama kuramı hangi kanıtlara dayanıyor? Büyük Patlamanın genel görelilikle ilgisi nedir? Einstein'in genel görelilik kuramı yanlış olabilir mi? Genel Göreliliğin kanıtları var mı?Bu soruların yanıtlarını ustalarından dinleyeceğiz.Kimlerden mi? Başta Einstein ve daha sonraki kuşaktan S. Hawking,R. Penrose, İ.Progogin,S.Weinberg vb...Bir de NASA'nın katkılarıyla diyeceğim. İnternet verilerini fotoğraf ve similasyorları size sunacağım. Metin seçimini ve düzenlemeleri ben yaptım,İngilizce'den Türkçe'ye çevirileri ise Orçun Zorlular yaptı. Genel görelilik için rönesansın olduğu bir başka alan kozmolojidir.

Standart Evren Modelleri

Atomaltı parçacıklar

Büyük Patlama

Evren modellerinin hepsinin de ortak özelliği, işlerin daha ta en başından ters gittiği şu Büyük Patlama adı verilen münasebetsiz duruma yer vermeleridir. Sonsuz yoğunlukta,sonsuz sıcaklıkta bir Evren: Kuramın bir yerlerinde fena halde ters giden bir şeyler olduğu kesin. Yine de her şeye rağmen,bu olabildiğince sıcak ve yoğun olan safhanın gerçekleştiğini kabul edecek olursanız, Evren’in asıl özelliklerinin bu gün ne düzeyde olması gerektiği konusunda tahminlerde bulunabilirsiniz.

COBE, evreni gözlemeye devam ediyor.

Bu tahminlerden bir tanesi, baktığımız her yönde kara cisim ışımasından meydana gelen düzgün biçimli bir arkaalanın olması gerektiğidir. Penzias ve Wilson tarafından 1965 yılında aynen bu tip bir ışıma keşfedilmiştir. Bu ışıma, daha önceki bir zamanda evrene egemen olan ve evrenin genişlemesi sonucu şimdi 3 kelvine kadar soğumuş bulunan sıcak elektromanyetik siyah cisim ışımasından artakalanlardır.Evrensel Mikrodalga Arkaalan Işıması adıyla bilinen bu ışımanın tayfını saptamak üzere COBE (Evrensel Arkaalan Araştırıcısı) uydusu yardımıyla gerçekleştirilen son gözlemler, yapılan tahminlerle mevcut kara-cisim tayfının oldukça yüksek bir isabet tutturduğunu göstermiştir.

Bu ışımanın varlığı,bütün evrenbilimciler tarafından Evren’imizin sıcak ve yoğun bir safhadan geçtiğinin bir kanıtı olarak yorumlanmaktadır. Buna göre bu ışıma bize Evren’in ilk verilerinin doğası hakkında bir şeyler anlatmaktadır. Bize her şeyi anlatmasa da Büyük patlama diye bir şeyin meydana geldiğini söylemektedir. Bir başka deyişle Evren, Friedman modellerini andırıyor olmalıdır.

COBE uydusu tarafından gerçekleştirilen hayli önemli başka bir keşif daha vardır. Her ne kadar arkaalan ışıması dikkat çekici ölçüde düzgün biçimliyse de ve gösterdiği özellikler güzel bir şekilde matematiğe dökülüyorsa da Evren aslında pek de öyle mükemmellik düzeyinde bir düzgün biçimlilik arzetmiyor. Işımanın gökyüzüne dağılımında ufak ama gerçeği yansıtan bir takım düzensizlikler göze çarpmaktadır. Aslında bu ufak düzensizliklerin Evren’in ilk evrelerinde de varolmaları gerektiğini düşünebiliriz. Çünkü ne de olsa Evren’i gözlemlemek amacıyla buradayız ve her halde altı üstü düzgün bir lekeden ibaret değiliz. ..

Kapalı Evren’de düzensizlikler baş gösterecek ve yıldızlar,galaksiler ve bunlara benzer diğer gözlenebilir gerçek yapılar ortaya çıkacaktır. Ardından da,yıldızların çökmesi ve bütün kütlenin galaksilerin merkezinde toplanması gibi kimi sebepler dolaysıyla karadelikler oluşacaktır. Bu karadeliklerin hepsinin de birer tekillik merkezi vardı;aynen geride kalan Büyük Patlama’da olduğu gibi. Gelgelelim iş bu kadarla kalmıyor. Oluşturduğumuz betimlemeye göre başlangıçtaki Büyük Patlama zarif, simetrik ve düzgün biçimli bir duruma karşılık gelmektedir. Oysa ki kapalı modelin uç noktası korkunç bir karmaşanın ta kendisidir. Bütün karadelikler sonunda birleşmekte ve inanılmaz bir karışıklığın ardından, bitiş noktasında bir Büyük Çatırtı’ya neden olmaktadır. Karadelikler açık bir evren modelinde de ortaya çıkarlar başlangıçta yine bir tekillik bulunduğu gibi, ortaya çıkan karadeliklerin merkezlerinde de yeni yeni tekillikler oluşmaktadır.

Standart Friedman modellerinin bu yönlerini,başlangıçta görebildiğimiz durumla uzak bir gelecekte karşılaşmayı umduğumuz durum arasında ne büyük farklar olduğunu göstermek amacıyla vurgulamaktayım. Bu problem fiziğin temel bir yasasıyla, termodinamiğin İkinci Yasası ile yakından ilgilidir.

Termodinamiğin İkinci Yasası

Bu yasayı, basit gündelik koşullar içinde anlamamız mümkündür. Masanın tam kıyısına nazikçe yerleştirilmiş bir kadeh şarabı gözünüzün önüne getirin. Kadeh, her an masadan aşağı devrilip parçalanabilir ve içindeki bütün şarap halıya dökülebilir. Newton’cu fizik kapsamında, aynı sürecin tersinden işleyemeyeceğini söyleyen hiçbir kural yoktur( Çünkü mekaniğin yasaları her zaman tersinir yasalardır.) Gelgelelim böylesi bir durumla şimdiye dek karşılaşan olmamıştır. Kadeh parçalarının kendilerini yeniden biraraya topladıklarını ve halıya dökülen şarabın süzülerek yeniden kadehin içine dolduğunu asla göremezsiniz. Halbuki en ayrıntılı fizik yasaları kapsamında bile bu yönlerden biri aynen diğeri kadar akla yatkındır. Ortaya çıkan bu ayrılığı kavrayabilmek için, sistemin entropisinin zamana bağlı olarak arttığını bize bildiren Termodinamiğin İkinci Yasası ’na gerek duymaktayız. Entropi adıyla anılan nicelik (s: 58) kadeh masının üzerinde dururken yerdeki parçalanmış haline kıyasla daha düşüktür. Termodinamiğin İkinci Yasası uyarınca sistemin entropisi artmıştır. Kabaca bir tanım yapacak olursak,entropinin aşağı yukarı sistemin düzensizliğinin bir ölçüsü olduğunu söyleyebiliriz. Bu kavramı daha kesin biçimde ifade edebilmemiz için faz uzayı kavramını işin içine sokmamız gerekiyor.

Faz Uzayı

Faz uzayı, boyut sayısı çok yüksek olan bir uzaydır ve bu çok boyutlu uzayda her bir nokta, araştırmaya konu olan sistemi meydana getiren parçacıkların o noktadaki konumlarını ve momentumlarını tanımlamaya yarar. Parçacıklar bu muazzam faz uzayı içinde bir arada bunmakta ve hareket etmektedir. Faz uzayı içinde bir nokta seçelim. Parçacıklardan oluşan sistem, zaman ilerledikçe kendi gelişimini sürdürürken, seçtiğimiz nokta da faz uzayında başka başka yönlere doğru kımıldamaktadır. Buna bağlı olarak da entropi sürekli artmaktadır.

Entropi ile esas olarak anlatılmak istenen şey, sistemin hallerini “kalburdan geçirerek” yani hangisi hangisidir bilemediklerinizi bir araya toplaYasak Kelime KullanıldıYasak Kelime KullanıldıYasak Kelime KullanıldıYasak Kelime KullanıldıYasak Kelime Kullanıldı guruplamanız gerektiğidir. Faz uzayının diyelim ki bu bölgesinde olanlarını bir yerde toplamalı,topladığınız bölgenin hacmini hesaplamalı, bulduğunuz hacmin logaritmasını almalı ve burada bulduğunuz sonucu da Boltzman sabiti diye bilinen sabitle çarpmalısınız. Böylelikle hesapladığınız şey entropidir. Termodinamiğin İkinci Yasas’nı bize söylediği şey ise entropinin artmakta olduğudur. Aslında size söylediği şey bir bakıma oldukça gülünçtür. Çünkü şunun şurasında söylediği tek şey, sistem hareketine ufak tefek bir kutucuktan yola çıkarak başlayacak olursa, gelişmek üzere serbest bırakıldığı anda, gitgide daha büyük kutucuklara doğru yol alacağıdır. Lakin bunun böyle olacağı besbellidir. Zira eğer probleme dikkatle bakacak olursanız, büyük baloncukların, kendilerine komşu küçük baloncuklardan bariz derecede daha büyük olduğunu görebilirsiniz. Yani büyük baloncuklardan birisini içine bir kez adımınızı attınız mı, tekrar daha küçük bir baloncuğun içine geçmek için hemen hemen hiçbir şansınız kalmayacaktır. Artık olan olmuştur. Sistem bir öncekinden gitgide daha büyük kutucuklara yönelmeyi sürdürerek faz uzayında dolanıp duracaktır. İşte İkinci Yasa’nın bize söyledikleri bundan ibaret. Yoksa değil mi?

Gerçekte bu, açıklamaya çalışılan şeyin sadece yarısıdır. Bundan başka bize, sistemin şu anki durumunu biliyorsak, gelecekte erişebileceği en olası durumunun bilebileceğimiz de bildirilmektedir. Ne var ki aynı akıl yürütmeyi ters yönde kullanmaya çalıştığımızda,tamamen yanlış bir yanıt elde etmekteyiz. Kadehin masanın kıyısında durmakta olduğunu varsayalım. Şu soruyu sorabiliriz: “Bu kadehin o konuma gelirken izlediği en olası yol acaba hangisidir?” Eğer az önce verdiğimiz akıl yürütmeyi bu kez ters yönde kullanacak olursanız, izlenen en olası yol hakkında şu kanıya varırsınız: Sistem, halının üzerindeki darmadağınık bir halden başladı,kendini toparlayıp halıdan ayrıldı ve bir bütün halinde masanın üzerine çıktı. Bunun doğru bir açıklama olmayacağı besbellidir. Doğru açıklama, onu oraya birisinin getirip koymuş olduğudur. Bu sebep ise başka bir sebepten doğmuştur. Bu böyle sürer gider. Uslamlama zinciri, geçmişte kalan gitgide daha düşük entropi halleri boyunca gerilere doğru uzanır. Entropinin geçmişe doğru artması gerektiğini ileri sürebilirsiniz. Bu ileri sürüşünüz, gözlemlerle taban tabana zıttır. Onun için entropi geçmişe gittikçe daha düşük değerlere uzanmaktadır.(s:61)

Geleceğe yöneldikçe, entropinin neden artışa geçtiği, gitgide genişleyen kutucuklara doğru sürüp giden bir hareket tarzıyla kolayca açıklanabilmektedir. Geçmişe doru neden azalmakta oluduğu ise büsbütün farklı bir sorundur. Geçmişte onu düşük seviyede tutan bir şeyler olmuş olmalıdır. Geçmişe doğru yöneldikçe entropi düşer, düşer, düşer ve en sonunda Büyük Patlama’ya ulaşırız.

Büyük patlama sırasında çok ama çok özel bir şeyler olmuş olmalıdır. Ancak bunun tam olarak ne olduğu tartışmaya açık bir konudur. Bundan önce aynı fikirde olmadığımı belirttiğim,ama pek çok insanın üzerinde ısrarla durdukları popüler bir kuram genişleyen evren kuramıdır. Bu kuramın ileri sürdüğü fikre göre,Evren’in büyük ölçekte bu derecede düzgün biçimli olmasının sebebini, gelişmesinin en erken evrelerinde aramak gereklidir. Evren’de, henüz doğmunun 10 üzeri -36.ncı saniyesinde iken, tam anlamıyla muazzam bir genişlemenin meydana geldiği sanılmaktadır.

10 -33 cm (evrenin ilk dönemi... 10 60 kat genişleyerek ... 10 27 cm (evreni yaklaşık büyüklüğü)

Ve Evren bu ilk evrelerinde nasıl görünürse görünsün, 10 üzeri 60 gibi dev bir oranda genişlediği takdirde göze düz bir yapıda görüneceği yönünde bir kanı vardır. Söz konusu kimselerin düz yapıdaki bir Evren’den hoşlanmalarının bir nedeni budur.

Oysa göründüğü kadarıyla, bu akıl yürütme kendinden bekleneni verememektedir. rastgele tayin edilen böylesi başlangıç koşullarında, olsa olsa dehşet bir karmaşa hüküm sürecektir. Böyle bir karmaşayı da hangi oranda genişletirseniz genişletin, karşılık aynen sürüp gidecektir. Hatta genişledikçe daha da berbat bir hal alacaktır...