Evrenimizin Bir Başlangıcı Var mıydı? - Alan Guth

 

Robert Lawrance Kuhn: Alan, insanlık tarihinde epeyce sorulmuş ve günümüzde bizi de ilgilendiren en önemli sorulardan biri de, evrene baktığımızda hiç olmadığından daha olağanüstü olarak görürüz ve evrenin bir başlangıcı var mıdır diye sorarız? Bu mesele hakkında nasıl düşünüyoruz?

Alan Guth: İlk etapta, evrenin günümüzde nasıl olduğuna bakıyoruz ve geçmişe doğru tahmin yürütüyoruz. Bu şekilde olaya yaklaştığımızda evrenin genişlediğini görüyoruz ve evrenin geçmişine doğru gittiğimizde gittikçe küçüldüğünü görüyoruz. Ve en nihayetinde son derece küçük ve yoğun bir noktadan geldiğini varsayıyoruz. 1950'lerde evrenin zamanla gittikçe küçülmenin yerine genişlediği ve genişlerken de madde yoğunluğunun aynı kaldığını, dolayısıyla sürekli maddenin oluştuğunu öneren sabit hal modeli olarak adlandırılan popüler olan bir teori vardı. Bu fikir, 1964 yılında kozmik arka plan ışımasının keşfiyle terkedildi. Büyük patlamanın bir sıkıştırılmış bir modeline sahip olsaydık, ancak -zamanda geriye doğru gittiğimizde her şeyin daha sıcak ve yoğun olmasıyla- patlamanın hemen ardından gerçekleşen bir ısı yayımı olarak yorumlayabilirdik. Bu keşfin ardından bu teoriyi artık geleneksel büyük patlama teorisi olarak adlandırıyoruz. Evren sıcak yoğun bir noktadan oluşmaya başladı ve o zamandan beri genişlemeye devam ediyor. Dahil olan fiziksel süreçlerin anlaşılmasıyla -aslında anlamamız gereken çok fazlad a fiziksel süreçte yok. Büyük patlamada en başta sadece basit çekim yasalarının geçerli olduğu bir model bulunuyor. Normalde birisi genel özel görelilik kuramını kullanır fakat Newton'ın çekim yasalarını kullandığınız zaman bile hemen hemen aynı sonucu alırsınız. Daha sonra birisi genişleyen bir gaz modeli kuruyor ve bunun ne kadar hızlı seyreleceği ve soğuyacağı ve nasıl hesaplanacağı konusundan fikirler öne sürüyor. Ve oldukça işe yarıyor. Ve bu evrenin yaşının birtakım parametreler -evrenin günümüzde ne kadar hızlı genişlediği gibi- kullanılarak hesaplanmasını mümkün kılıyor. Ve günümüzde evrenin yaşı oldukça kesin olarak hesaplanmıştır. Özellikle de kozmik arka plan ışımasıyla birleştirildiğinde evrenin yaşını kolayca hesaplanabilir. Evrenin yaşının da 0,2 milyar yıl hata payıyla 13,7 milyar yıl olduğu söyleniyor. Tüm bunlarda bir soruyu akıllarda bırakıyor: tüm bunlar gerçekten her şeyin bir başlangıcı mıydı? Yoksa büyük patlamadan önceki bir tarihin bir sonrası mıydı? Aslında şu ana kadar bahsettiğim hiçbir şey üzerinde ihtlilaf oluşturacak şeyler değildi. Ki 13,7 milyar yıl önce evrenin sıcak yoğun bir noktadan başladığı önermesi, tüm kozmologların üzerinde anlaştığı bir konudur. Büyük patlamadan önce bir şeylerin olup olmadığı konusu aslında tartışmalı olan meseledir. Çeşitli teoriler büyük patlamadan önce bir şeylerin olup olamayacağı olasılığı hususunda birtakım tahminler yürütmektedir. Benimde üzerine çalıştığım, enflasyon teorisi olarak adlandırılan teori, açıkça büyük patlamadan önce başka bir şeylerin var olduğunu ima etmektedir. Fakat yine de başka bir noktada bir başlangıcın olması mümkündür.

Robert Lawrance Kuhn: Birazda sizinde mütevazi bir şekilde üzerine çalıştığınızı belirttiğiniz -ve hatta ilk olarak öne sürdüğünüz- enflasyon teorisi hakkında konuşalım. Kısaca bu teorinin evreni açıklama hususunda nasıl başarılı olduğunu ve büyük patlamadan önceki evrenleri ima eden noktalara değinir misiniz?

Alan Guth: Pekala. Enflasyon teori esasında devasa bir genişlemeye sebep olan büyük patlamanın patlamasını açıklayan bir girişimdir. Sonuçta, geleneksel büyük patlama teorisi aslında kendisi hakkında hiçbir şey söylemiyor. Enflasyon teorisi ise, parçacık fiziğinden gelen fikirlerden yararlanmaktadır. Buna mukabil, çok yüksek enerji yoğunluğunda kütleçekimini, itmeye sebep olacak şekilde tersine çeviren madde formlarının olması gerektiğini öne süren tahminler ortaya çıkmaktadır. Bu anti kütleçekimi de büyük patlamaya sebep olan arkadaki güç olmak durumundadır. Evrenin başlangıcında en azından az miktarda bu anti kütleçekim maddesinin olduğu varsayımı öne sürülüyor. Ardından bu anti kütleçekim büyük patlamanın logaritmik bir şekilde genişlemesine neden oldu.

Robert Lawrance Kuhn: Bu genişleme sürecinde enerji ve madde esasında yaratıldılar. Ve bu genişleme sürecinin sonunda -en azından bizim evrenimiz için- ortaya çıkan enerji ve parçacıklarını dışarı püskürtmesine neden oldu.

Alan Guth: Evet bu doğru. Enerjinin korunumu fikriyle tutarlı olmasının nedeni -ki başlangıçta tutarlı olmamasına rağmen- toplam enerjiye hem pozitif hem de negatif enerji katkısı olmasıdır. Toplam enerji durumuna, negatif enerji katkısı kütleçekim alanından gelir ve pozitif enerjinin etkisini sıfırlar ve nihayetinde tüm evrenimizin toplam enerjisi sürekli sıfırda kalmış olur.

Robert Lawrance Kuhn: Genişleme durumu o kadar önemli ki bildiğimiz evrenimizi bugünkü haline getiren unsurdur. Peki, bu durum bize daha önce evrenler olduğu hakkında ne gibi fikirler önerebilir? Evrenin genişlemesinin önceki evrenlerin varlığına dair kavranabilir yapan şey nedir?

Alan Guth: Bunun genişlemenin sonu ile bir ilgisi vardır. Genişlemenin bittiğine inanıyoruz çünkü bu anti kütleçekim maddesi kararsızdır. Bu tıpkı radyoaktif maddenin bozunması gibidir - bu bozunma bir çürümeden ziyade başka bir maddeye dönüşümü ifade etmektedir. Radyoaktif madde gibi, bu anti kütleçekim maddenin de bir yarı ömrü olduğuna inanıyoruz. Bu bozunma logaritmiktir. Belli bir zaman da maddenin yarısı çürür ve tekrar aynı süreç kalan maddenin yarısı içinde geçerli olur. Fakat buradaki önemli kısım, bozunma süreci devam ederken evren logaritmik olarak genişleme devam ediyor. Eğer bir bozunmanın yarı-ömür kadar beklerseniz, yarısı yok olur ama yine de kalan yarısı çok daha büyük olur. Madde çürürken bile bu anti kütleçekim maddesi hacimce artar ve bu teoriye göre sonsuza dek bozunan maddelerin kalıntılarıyla birlikte genişleme devam eder ve benim genelde kabarcık evrenler dediğim yeni evrenleri oluşturur. Fakat, bu kabarcık evrenlerden biri aslında gözlemlediğimiz evrenden muazzam derece daha büyük olur ve bizim gözlemlediğimiz evrende yalnızca sonsuz sayıdaki kabarcık evrenlerin küçük bir kabarcığıdır.

Robert Lawrance Kuhn: Muazzam. Tüm bunlar genişlemenin şu an gerçekleşen sonuçları ve evrenimizin ilk olmasını inandıracak hiçbir zorunlu nedenimiz yok ama bence şunu da ima ettiniz: aynı teoriye dayanarak zamanda geriye doğru sonsuza dek tahminler yürütemenin yanı sıra aynı şekilde geleceğe doğru da sonsuza dek tahminler yüretemeyiz.

Alan Guth: Bu kesinlikle doğru. Bu süreç evrenin sonsuza dek genişlemeye devam edeceğini tahmin ediyormuş gibi görünüyor fakat sonsuzluk kavramı biraz gevşek bir anlamda kullanılıyor; yarı-sonsuz demek daha doğru olabilir. Geleceğe doğru sonsuzluk demek aynı zamanda geçmişe doğru sonsuzluk demek değildir. Matematiksel olarak kanıtladığımız gibi mantıklı görünen varsayımlarla esasında geçmişe doğru keyfiyen tahminler yürütmek mümkün değildir. Eğer geçmişe doğru tahminler yürütüyorsanız bir yerlerde bir genişlemenin bir başlangıcı olmak zorundadır. Genişlemenin nasıl başladığına dair gerçekten sağlam bir teorimiz yok. Evrenin kökenine ilişkin nihai bir teori hala bulunmaya çalışılıyor.