Büyük Patlama gerçekleşmemiş olabilir mi?

Lisa Zyga *

Einstein’ın genel görelilik teorisini tamamlamak amacıyla kuantum düzeltme terimlerinin bu teoriye uygulandığı yeni bir modele göre, evren sonsuz bir geçmişe sahip olabilir. Model, aynı zamanda birden çok sorunu çözecek biçimde karanlık madde ve karanlık enerjinin ne olduğunu da açıklayabilir.

“Genel görelilik” kuramında öngörüldüğü üzere, evrenin bilinen yaşı 13.8 milyar yıl. Başlangıçta, var olan her şeyin tek ve sınırsız bir yoğunluk, yani “tekillik” içerisinde bulunduğu düşünülüyor. Ancak bu nokta bir “Büyük Patlama”nın ardından genişlemeye başladığında, evrenin varlığı da resmen başlamış oluyordu.

Büyük Patlama’nın özgüllüğü, genel görelilik matematiğinin doğrudan ve kaçınılmaz bir sonucu olarak ortaya çıksa da bazı bilim adamları bu fikri biraz sorunlu buluyorlar; zira matematik sadece tekillik durumunda olanları değil, daha önce olanları da açıklayabilir.

Mısır’da bulunan Zewail Bilim ve Teknoloji Şehri’ndeki Benha Üniversitesi’nden Ahmed Farag Ali verdiği demeçte, “Büyük Patlama’nın tekilliği, bir genel görelilik problemi ve fizik kanunları bu konuda bölünmüş gibi görünüyor,” diyor.

Kanada’daki Alberta Lethbridge Üniversitesi’nden ortak araştırmacı Saurya Das ve Ali, Physics Letters B dergisinde yayınladıkları bir makalelerinde, Büyük Patlama’nın tekilliğinin, başlangıcı ve sonu bulunmayan yeni bir evren modeli aracılığıyla çözümlenebileceğini ortaya koydular.

ESKİ TEORİLER GÖZDEN GEÇİRİLDİ

Fizikçiler, kuantum düzeltme faaliyetlerinin, özellikle de Büyük Patlama’nın tekilliğinin ortadan kaldırılması için geçici bir uygulama olmadığının altını çiziyorlar. Çalışmaları, fizik felsefesine katkılarından ötürü tanınan teorik fizikçi David Bohm’un düşüncelerini baz alıyor. Bohm, 1950’lerden başlayarak, klasik jeodezilerin (kavisli bir yüzeydeki iki nokta arasındaki en kısa yol) kuantum yörüngeleri yoluyla değiştirilmesi konusunu araştırmıştı.

Ali ve Das, makalelerinde, bu Bohm’cu yörüngeleri 1950’lerde Hindistan'daki Kalküta Başkanlık Üniversitesi araştırmacısı fizikçi Amal Kumar Raychaudhuri tarafından geliştirilen bir denkleme uyguladı. Das 90’lı yıllarda aynı üniversitede bir lisans öğrencisiyken, Raychaudhuri onun öğretmeniydi.

Ali ve Das, kuantum yoluyla düzeltilen Raychaudhuri denklemini kullanarak, genel görelilik bağlamında evrenin genişlemesini ve evrimini (Büyük Patlama dahil) tanımlayan, kuantum yoluyla düzeltilmiş Friedmann denklemlerini meydana getirdiler. Gerçek bir kuantum çekim teorisi var olmasa da model, aynı anda hem kuantum teorisi hem de genel görelilik unsurlarını barındırıyor. Ali ve Das, bütüncül bir kuantum çekim teorisi formüle edilse bile öncelikle teorilerinin sonuçlarının görülmesini bekliyorlar.

TEKİLLİKLER YA DA KARANLIK NESNELER YOK

Yeni model, Büyük Patlama’nın tekillik özelliğini kabul etmesiyle birlikte, “büyük sıkışma” tekilliklerini öngörmüyor. Genel görelilik kuramında, evrenin olası kaderlerinden biri, kendi içine çökünceye kadar küçülmeye başlaması ve bir kez daha büyük bir sıkışma içine girerek sonsuz yoğunluk derecesine dönüşmesi olarak öngörülüyor.

Ali ve Das, çalışmalarında klasik jeodezi ve Bohm’cu yörüngeler arasındaki temel farktan ötürü modellerinin tekillikleri önlediğini ifade ediyorlar. Klasik jeodeziler, neticede birbirleriyle çarpışırlar ve birleşim noktaları tekillikleri oluşturur. Öte yandan, Bohm’cu yörüngeler birbirleriyle hiç çakışmaz; bu nedenle denklemlerde tekilliklere rastlanmaz.

Bilim insanları, kozmolojik süreçlerle, kuantum düzeltmelerin (karanlık enerjiye ihtiyaç olmaksızın) bir kozmolojik sabit ve bir radyasyon sabiti olarak düşünülebileceğini açıklıyor. Bu süreçler, evrenin sonlu bir boyutta kalmasını sağlıyor ve bu sebeple ona sonsuz bir yaş atfediyor. Bu sabitler, aynı zamanda kozmolojik sabite ve evrenin yoğunluğuna ilişkin mevcut gözlemlerle yakından ilgili olan tahminler için kullanılıyor.

YENİ YERÇEKİMİ PARÇACIĞI

Fiziksel bağlamda, model evreni kuantum sıvısıyla doldurulmuş bir yapı olarak tanımlıyor. Bilim insanları, bu sıvının, yerçekimi kuvvetine aracılık eden gravitonlardan, yani teorik kütlesiz parçacıklardan oluşabileceğini ifade ediyorlar. Şayet varsalar, gravitonların kuantum çekim teorisinde önemli bir rol oynadığı düşünülüyor.

Das ve McMaster Üniversitesi’nden başka bir ortak araştırmacı olan Rajat Bhaduri, konuya ilişkin başka bir makalede, bu modele daha fazla önem atfediyorlar. Evrenin tüm dönemlerinde var olan sıcaklıklarda, gravitonların bir Bose-Einstein (isim Einstein’dan ve sonraki yıllarda yaşamış olan Hintli bir fizikçi olan Satyendranath Bose’dan geliyor) yoğuşması oluşturduğunu saptadılar.

Modelin Büyük Patlama’nın tekilliğini çözmesinin yanı sıra, karanlık madde ve karanlık enerjiyi hesaba katma potansiyelinden yola çıkan fizikçiler, gelecekte modellerini daha titiz biçimde gözden geçirmeyi amaçlıyorlar. Gelecekteki çalışmaları, küçük, homojen olmayan ve anizotropik (farklı doğrultularda değişik fiziksel özellikleri olan) bozulmaları dikkate alarak çalışmalarını yeniden yazmalarını gerektirecek; ancak küçük farklılıkların sonuçlarını büyük ölçüde etkileyeceğini düşünmüyorlar.

Das, “Bunun gibi küçük düzeltmelerin bir anda birçok sorunu çözebileceğini düşünmek iç rahatlatıcı,” diyor.

Yazının aslı The Phys.org sitesinde yayınlanmıştır.  (Çeviren: Tarkan Tufan)