Bir Kütle Çekimi Bilmecesi: Madem Bütün Kütleler Birbirine Doğru Düşüyor, Nasıl Oluyor da Evren Hâlâ Genişlemeye Devam Ediyor?

Doğanın güçlerine hepimiz tanığız. Örneğin deprem. Bir anda yaşadığımız toprağı ayağımızın altından kaydırır. Ama deprem bir anda olmaz. Dünyamızın kabuğu yekpare bir şey değildir; büyük tabakalardan (tektonik tabaka) oluşur. Bu tabakalar, hemen alttaki magma adı verilen, sıvı hâldeki çeşitli atomlardan oluşan bir çeşit “deniz”in üzerinde yüzer.

Bu yüzen devasa “ada”lar, birbirlerine değdikleri yerlerde birbirlerini iter ve sıkıştırırlar. Bazen onlarca, bazen yüz yıldan uzun sürer bu itme-sıkıştırma etkisi ve en sonunda o itme, bir yayın yerinden kurtulması gibi depreme yol açar. Yani yüzyıl boyunca o “yay”da bir enerji birikir, birikir ve en sonunda enerji açığa çıkar. Biz ona deprem diyoruz.

Doğada böyle çok örnek var. Dalgalar her gün binlerce defa kayalara çarpar. Çarpan her bir dalganın enerjisi küçüktür ama bunların uzun dönemdeki toplamı o kayayı parçalar.

Dünya Düşüyor, Sen Ne Dersen De

Bu köşede geçen hafta kütle çekimini anlatmaya çalıştım ve yazıyı bir soruyla bitirdim: “Uzay-zamanın geometrisi, yani kütlelerin uzay-zamanda yarattığı bükülme, evrenimizdeki bütün hareketlerin temeli. Ve hareket de hep aslında düşme yönünde olduğuna göre nasıl oluyor da evrenimiz genişlemeye, hem de hızlanarak genişlemeye devam ediyor?”

Isaac Newton’un tanımıyla bütün kütleler birbirlerini çekerler. Albert Einstein’ın tanımıyla, kütlesi olan bütün nesneler etraflarındaki uzay-zamanı bükerler ve bu bükülmeden ötürü daha küçük kütleler büyük kütleye doğru “düşmeye” başlarlar.

Geçen haftaki yazıda örneğin Ay’ın Dünya’mıza doğru düşmesi gerekirken kendi yanal hareketi sayesinde her seferinde düşmekten kurtulduğunu; aynı şeyin Dünya’mızın Güneş’e düşmekten veya Uluslararası Uzay İstasyonu’nun Dünya’ya düşmekten kurtulmasını da izah ettiğini anlattım. Ancak aynı fizik yasalarından biliyoruz ki, bu yanal hareket “düşme”yi ancak geciktirebilir. Aynen dalgaların ardı ardına gelip kayayı parçalaması gibi günün birinde yanal hareket düşmeyi engelleyemez hâle gelir.

Newton ile Einstein’ın Bildikleri Evren Çok Farklıydı

Fakat bunu bugünkü bilgimizle güven içinde söylüyyoruz. Ne Isaac Newton’un ne de Albert Einstein’ın evren hakkındaki bilgisi, bizim bugün sahip olduğumuz kadar değildi. Newton için evrenin merkezinde Dünya’nın değil Güneş’in bulunduğunu söylemek bile devrimci bir adım sayılırdı.

Einstein ise evrenin merkezi diye bir yer olmadığını, Güneş’imizin Samanyolu Galaksisi adı verilen bir galaksinin parçası olduğunu biliyordu; bu galaksi dışında başka galaksiler de olduğu yönünde spekülasyonlar vardı ancak henüz kanıtlar tam olarak ortaya çıkmamıştı. Ama hızla çıkıyordu. Yani Einstein’ın evreni, Newton’un hayal ettiği evrenden çok daha büyüktü ama aslında o da bu evrenin muazzamlığını kavramaktan çok uzaktaydı.

Kütle çekimini izah eden genel görelilik teorisinin alan denklemleri ona dinamik, genişleyen bir evren veriyordu. Ama o evrenin genişlemesi fikrinden hoşlanmıyordu. Sonradan denklemlerine bir “kozmolojik sabit” ekledi; bu sayede evreni “statik” hâle getirdi. Sadece birkaç yıl sonra bu yaptığına çok pişman olacak, “Hayatımın en büyük hatası” diyecekti. Çünkü bu sırada evrenimizin statik olmadığı, uzaktaki galaksilerin bizden hızla uzaklaştığı kanıtlanmıştı.

Georges Lamaitre ve Einstein, 1931 yılında. Lamaitre o yıl evrenin bir başlangıcı olduğuna dair makalesini yayımladı. Einstein ise ona “Matematiğiniz iyi ama fiziğiniz kötü” dediği için sonra binbir özür diledi.

Evrenin Bir Başlangıcı Var

Einstein’ın kütle çekimiyle ilgili alan denklemleri çok zorlu, çözülmesi kolay olmayan denklemler. Oturup onu çözmeye girişenlerden biri, Belçikalı bir fizikçi ve aynı zamanda Katolik Kilisesi’nde rütbesi olan Georges Lemaître adlı bir rahipti.

1931’de Einstein’ın denklemlerinin evrenin bir başlangıcı olduğunu fısıldadığını söyledi Georges Lemaître. Einstein bu sonucu hiç beğenmedi, Georges Lemaître’e “Matematiğiniz çok iyi ama fiziğiniz kötü” dedi. Sonradan da binbir özür dilemek zorunda kaldı bu önyargılı bakışı yüzünden.

Bugün üzerinde pek az tartışma var; Einstein’ın genel görelilik teorisine göre evrenimiz “Big Bang” (Büyük Patlama) adı verilen bir tekil olayla, bundan kabaca 13,7 milyar dünya yılı önce ortaya çıktı. Big Bang’i oluşturan, ona sebep olan şartları ve o andaki fizik yasalarını tam olarak bilmiyoruz. O yüzden bu olaya “tekillik” veya gösterişli İngilizce ismiyle “Singularity” adını veriyor fizikçiler. Ama sonrası hakkında, patlamadan sonraki ilk saniyenin milyonda birine kadar inerek kuvvetli bir fikir sahibiyiz. O fikirlerimizin temelinde de genel görelilik ve kuantum mekaniği yatıyor.

Dışa Doğru Genişleme

Big Bang’e neyin sebep olduğundan bağımsız olarak, bu olay meydana geldiği anda ortaya muazzam bir enerji çıktığına kimsenin kuşkusu yok.

Bu noktada evrenin durumunu daha iyi anlayabilmeniz için biraz geri döneceğim,........

© 10 Haber