Büyük Patlama neden oldu? Öncesinde ne vardı?
Her şey hiçbir şeyden nasıl var oldu?
Temel parçacıkların kütleleri ve temel kuvvetlerin şiddetleri neden mevcut değerlerdedir?
Neden evrenin başlangıcında madde anti-maddeye galebe çaldı?
Karanlık madde ve karanlık enerji nedir?
Neden elektronlar tıpatıp birbirinin aynısıdır?
Kuantum dolanıklığı nasıl mümkün oluyor?
Dalga-parçacık ikiliğinin sebebi nedir?
Bunlar, günümüz fiziğinin bilinen sorularından birkaçı. Bu yazıda bu gibi bazı sorulara spekülatif bir yaklaşım dile getireceğiz.
Evren yaklaşık 14 milyar yıl önce, noktasal bir boyuttan Büyük Patlama ile var oldu. Uzay, zaman, madde ve enerji o andan itibaren var oldular, öncesinde yoktular. Modern fiziğin yapılan gözlemleri dayanak alıp matematiksel olarak ortaya koyduğu bu fenomen çıkış noktamız olacak. Ancak, sağduyumuza da uygun bir kabulle, zamanın Büyük Patlama öncesinde de akmakta olduğunu varsayacağız.
Büyük Patlama’dan önce, ama hemen önce ya da yakın öncesi değil, çok çok önce, var olan tek şeyin zaman olduğunu ve zamanın kendi kendine yavaş yavaş (aktığı fark edilmeyecek kadar yavaş -ya da daha açıklayıcı bir ifadeyle: kütleli bir parçacığın hızının ışık hızına en fazla yaklaşabildiğinde zamanın aktığı kadar yavaş; veya: zamanın süper kütleli bir kara deliğin olay ufkunda aktığı kadar yavaş) akmakta olduğunu tahayyül edelim. Gözümüzde canlandırmayı kolaylaştırmak için şöyle yapabiliriz: Uzayda hiçbir şey olmadığını; yıldızların, gezegenlerin, gökadaların, gaz bulutlarının olmadığını, bütün uzayın bomboş olduğunu düşünelim. Ne olur? Hiçbir şey olmadığı için hiçbir şey olmaz. Saniyeler, dakikalar, saatler, yıllar, milyon-milyar yıllar geçer ama hiçbir şey olmaz. Zamanın akıp gidiyor olması dışında söylenecek bir şey yok. Tabii ki, uzay da yok! Dolayısıyla, tahayyül ettiğimiz bu hiçbir şey yokken zamanın akıp gitmekte olduğu durumu uzayın da olmadığı biçimde düşünmeye çalışmalıyız. Tek boyut var: zaman. Bunu, bildik bir metafor yardımıyla örneklemeyi deneyelim. Farz edelim ki, dünyamız denizlerin ve dağların olmadığı siyah bir gezegen ve üzerinde de minik bir karınca usul usul durmaksızın yürüyor. Zamanın tek boyutlu ve çok yavaş olarak betimlediğimiz akışını, karıncanın dünya yüzeyindeki bu sonsuz yürüyüşüne benzetebiliriz. Karıncaya göre dünya çok büyük. Ama ne kadar büyük olursa olsun, sonsuz yürüyüşünde, karıncamız illa ki daha önce geçtiği bir noktadan tekrar geçecektir. Tıpkı bunun gibi, kendi tek boyutlu akışı dışında hiçbir şeyin olmadığı Büyük Patlama’nın çok öncesinde de zaman, öyle akıp giderken, geçmişindeki bir noktadan kendisiyle kesişmiş olmalı. Bu durumda ne olmuş olabilir? Zamanın akmaya devam ettiğini biliyoruz. Bunun dışında, akışının biraz hızlanmış olması olası. Ayrıca, (varsa) doğrultusunda bir sapma olmuş olabilir ve kesişme noktasında geçmişteki ve sonrasındaki anlarının denk gelmesi ve zamanın oradan itibaren akmaya devam edecek olması küçük bir gerilim (dolayısıyla, küçük bir enerji paketi -en küçük enerji paketi?) ortaya çıkaracaktır muhtemelen. Minimum bir enerji oluşmuş olmalıdır, çünkü zaman sonsuz bir geçmişten akmakta olduğundan, aksi durumda ortaya çıkacak enerjinin büyüklüğü sonsuz olurdu. Evet, zaman azıcık hızlanmış olarak akmaya devam ediyor olsa da “başka hiçbir şey yok” durumu değişmiştir. Hâlâ tek boyut vardır ve zaman hâlâ tek boyutta akmaktadır fakat oluşmuş olan bir “gerilim” artık zamanın akışına eşlik etmektedir.
Çok uzun bir süre, belki milyar kere milyarlarca yıl, belki de trilyon kere trilyon kere trilyonlarca yıl bu böyle sürer ve nihayetinde yine an gelir, zaman geçmişindeki bir yerinden, ilk kesişmenin öncesi veya sonrasındaki bir yerden, tekrar kendisiyle kesişir. İlk kesişmede olanlar, her ne ise, bu kesişmede de olur. Ve sonrasında zaman yine, bu defa daha fazla “bir şeyler” eşliğinde ve birazcık daha hızlanmış bir halde, tek boyutlu akışına devam eder. Sonsuz zaman içerisinde bu olay sonsuz kereler tekrarlanır.
Toplam kaç kesişme olduğunu da bu kesişmelerin hangi zamanlarda olduğunu da bilemeyiz. Fakat sonuncusunun ne zaman olduğunu biliyoruz. 13,8 milyar yıl önceki bu son kesişmeyle birlikte öyle bir gerilim hasıl olur ki, zamanın tek boyutu bu gerilimi artık zapt edemeyerek yırtılır. Uzayın üç boyutu ortaya çıkar ve hızla genişler. Özel ve genel göreliliğin ve kuantum mekaniğinin fenomenleri devreye girer, evren bildiğimiz şekilde işlemeye başlar.
Uzayın üç boyutlu olarak oluşmuş olması bize Büyük Patlama’yı tetikleyen son kesişmenin yakın geçmişten olduğunu göstermektedir. Çok eski bir geçmişten olsaydı ortaya çıkacak olan gerilimi iki boyutlu bir yırtılma da karşılayabilirdi. Mamafih, ilk yırtılma anında gerilimin başlangıçtaki şiddeti üçten daha çok sayıda (örneğin on) boyutun açılmasına sebebiyet vermiş, ancak, üç boyutun “kapasitesi” oluşan toplam gerilimi “sönümlemeye” yeterli geldiği için, başlangıçta açılan bu ilave boyutlar tekrar geri kapanmış da olabilir. Baktığımızda, iki ya da üç boyutlu bir yırtılma dışında bir olasılık zaten göremiyoruz. İki boyutlu bir yırtılma söz konusu olsaydı belki de elektron, elektron nötrinosu, yukarı kuark ve aşağı kuarktan müteşekkil birinci fermiyon ailesi oluşmayacak, temel kuvvetler güçlü kuvvet ve elektrozayıf kuvvetten ibaret kalacaktı. (Kütleçekim kuvvetini ayrı değerlendireceğiz.) Adım adım Büyük Patlama’ya giden süreçte gerçekleşen çok sayıdaki kesişme ve bu kesişmelerin ürettiği gerilim, kesişmeler arasındaki süreler, kesişmelerin hangi noktalardan gerçekleştiği ve açıları içkin belirli bir yapı meydana getirir. Bu içkin yapıdan ötürü evren Büyük Patlama’yla başlayarak mevcut haliyle oluşmuş, temel parçacık ve kuvvetler mevcut değerlerinde var olmuşlardır. İlkiyle başlayıp sonrakilerle devam eden bu kesişmeler doğanın matematiksel yapısının oluşturucusudur ve toplam kesişme sayısı evrensel bir sabittir. Tıpkı ışık hızı gibi… Sezgilerimiz ikisinin birbiriyle ilintili olduğunu söylüyor. Işığın hızını sınırlayan ise zamanın en düşük akış hızı olmalı. Zaman hep akar. Çok yavaş aktığı, neredeyse akmayıp duruyormuş gibi olduğunda dahi akar. Kuantum ölçeğinde akışı ivmeli olabilir belki, ama akar. Hiç durmaz. Gücü buradan gelir. Her şeyi var eden, bir arada tutan ve “işlemesini” sağlayan budur. Bunu böyle kabul ediyor ve söylediklerimizi bununla temellendiriyoruz.
Evrenin noktasal bir boyutta var oluşuna hazırlanmış olmasından dolayı, sonsuz çok sayıdaki bu kesişmeler mükemmele çok yakın küresel (simetrik) bir örüntü oluşturmuş olmalıdır. Mükemmele çok yakın ama mükemmel değil. Kesişme yerleri vs nedenlerle mükemmel değil. Ve kütleçekimi de olası ki, bu ayrıksı geometri kaynaklıdır ve mükemmellikten bu çok küçük sapmadan ötürü gücü bu kadar zayıftır. Bu bağlamda, karanlık maddeyi de bu örüntüdeki bölgesel yoğunlaşmaların yarattığı kütleçekimsel bir etki olarak düşünebiliriz. Hatta galaksilerin merkezinde bulunan erken dönem karadeliklerinin varoluş nedeninin de bu olması mümkündür. Bu küresel yapının hacmi mükemmel bir kürenin hacminden çok az daha büyük ya da küçüktür. Bu farklılığın sebep olduğu dramatik sonuç ise, büyük patlamanın hemen sonrasında madde-anti madde eşitliğinin bozulması ve evrende anti-maddenin değil maddenin var olması olsa gerektir. Ayrıca, bu küresel örüntünün sebep olduğu eğrisellik, önceki doğası gereği, “düzleşme” eğilimi göstermekte ve bu da evrenin giderek genişlemesine yol açmaktadır. Küresel yapı içerisinde vaki bu düzleşme eğilimi (karanlık enerji) dolayısıyla, eğrilik doğruluğa yaklaştıkça, belli bir yerden sonra evrenin genişlemesi giderek yavaşlayacak ancak asla durmayacaktır. Bu durumda evrenimizi bekleyen son “Büyük Donma” olacaktır, diyebiliriz.
Zamanın sonsuz akışında geçmişindeki bir yerden kendisiyle kesişmesinden bahsederken, bu kesişmenin küçük bir gerilim (enerji paketi) üreteceğinden söz etmiştik. Kesişmeler tekrarlandıkça bu enerji paketleri çoğalacak ve her bir kesişmenin öncesindekinin (ya da daha öncekilerin) öncesinden mi sonrasından mı (ya da arada bir yerden mi) olduğu gibi etkenlere bağlı olarak oluşan enerji paketleri kombinasyonunun ortaya çıkaracağı etkileşimler bir pro-parçacık türemesine sebebiyet vermiş olacaktır. Bu pro-parçacık daha sonraki bir kesişmede kendisiyle bir araya gelerek iki ve sonraki kesişmelerle giderek pek çok adet olarak çoğalacaktır. Bilindiği gibi, her bir parçacık bir diğerinin, örneğin bir elektron diğer bir elektronun, tıpatıp aynısıdır. Bunun hakkında bu söylediklerimizden hareketle şöyle bir açıklama yapabiliriz: Öyledir, çünkü zaten ikisi de aynı parçacıktır, aynı elektrondur! Pro-parçacık (müstakbel elektron) geçmişteki haliyle bir kesişme ile bir araya gelmiş ve birlikte devam etmişlerdir. Zamanda bir saat geriye gittiğimizi ve kendimizin bir saat önceki haliyle bir araya geldiğimizi hayal ederek bunu gözümüzde canlandırabiliriz. Bu yüzden bir parçacık gözlenmeden önce evrende herhangi bir yerde veya başka bir ifadeyle, evrenin her yerindedir. Fermiyonların aynı kuantum durumunda bulunamamalarını da buna yorabiliriz. Kuantum dolanıklığı da bu olgunun bir sonucu olarak görülebilir. Birbirlerine uzak ya da yakın, evrende aynı anda var olsalar da, evren öncesi zamanda biri bir diğerinin uzun zaman önceki ve sonraki halleri olan aslında aynı parçacığın bir arada bulunuyor olması durumudur kuantum dolanıklığından bahsettiğimiz iki parçacık. Dolayısıyla, evrende birbirlerinden milyonlarca ışık yılı uzakta olsalar bile, birindeki bir etkileşim diğerinde de aynı anda bir sonuç üretiyor, evet, ama aralarındaki evren öncesi (dışı) rabıtayı düşünecek olursak, bunlar, arada zaman farkı olan aynı parçacığın farklı durumları aslında. Evrendeki tüm parçacıkları “öncekiler” ve “sonrakiler” olarak iki kümede tasnif ettiğimizi düşünelim. “Öncekiler” kümesinin 1 ve “sonrakiler” kümesinin 1 elemanı hariç, her iki kümenin diğer tüm elemanları ortak eleman olacaktır. Bu da dolanıklığın yapısal açıklaması olur.
Büyük Patlama öncesinde tek boyutta akan zaman Büyük Patlama’yla birlikte üç boyutta akmaya başlamıştır. Parçacıkların “dalga” doğası da buradan gelir. Zamanın kendisiyle kesişmesi sonucu “parçacık” doğasıyla var olan “enerji”, zamanın üç boyutta akmaya başlamasıyla birlikte “dalga” doğasına da sahip olur. Sezgisel olarak, momentum-konum ile zaman-enerji belirsizliğini de bu dalga-parçacık ikiliğiyle ilişkilendirebiliriz.
Evreni işleyen büyük bir makine olarak düşünecek olursak, bu makinenin bileşenlerinin hammaddesi de, makinenin işlemesini sağlayan yakıtı da zamanın akışıdır. “Enerji” dediğimiz şey de zamanın akışının ta kendisidir. Ya da daha doğru bir ifadeyle, enerji zamanın bir fonksiyonudur. Bunu matematik diliyle yazacak olursak:
E = f t
Burada “E” enerji anlamına geldiği gibi “evren” ya da “her şey” anlamında da kullanılabilir.
Evet, belki hiç bir şey yoktu. Sadece akıp giden zaman vardı. Başlangıçsız ve sonsuz zaman… Belki de her şey ve hepimiz, yalnız ve yalnızca zamanın sonsuz akışının ürünleriyiz. Şöyle düşünelim: Bu yazının bir satırını okumak için gözlerimiz soldan sağa belli belirsiz kayarken yüzlerce enerji paketi kullanıyor. Bu miktarda enerji paketinin oluşabilmesi için zamanın kendisini geçmişinden defalarca kesmesi, yani milyar kere milyar kere milyarlarca yıl geçmesi gerekmiş olabilir. Aldığımız her nefeste ciğerlerimizin harcadığı enerji ve bir nefeslik havanın ihtiva ettiği binlerce molekül için ise çok daha fazlasına ihtiyaç var. Ya bizi oluşturan trilyonlarca atom için? Ya evrendeki her şey için?
Evren zamanın sonsuz akışı içerisinde, çok çok uzun sürede, sonsuz çok sayıda kesişmeyle, küçücük küçücük birikerek var oluşuna doğru yaklaştı ise, diyebiliriz ki, Büyük Patlama bir başlangıç olmaktan önce bir sonuçtur; sonrasında olup biten her şey öncesinde, sonsuzluk içerisinde şekillenmiştir. Her şeyin nasıl olup da hiçbir şeyden var olabildiğini, hayal gücümüzü zorlayarak, modern fiziğin fenomenlerine çokça göndermeler yaparak hikaye etmeye çalıştık. Toparlamayı determinist bir ifadeyle yapmış olmak da ayrıca ilginç oldu doğrusu…
Kaynak: Cengiz, N. (2015). Sonsuzluğa Saygı. Düşünbil Dergisi 47. Sayı, 47-49.
Yazar: Nihat Cengiz
