Sonun Başlangıcı -BPT

Büyük Patlama, modern kozmolojik teoriler ışığında, maddenin aşırı yoğun ve sıcak bir noktadan genişlemesi sonucu Evren'imizin oluşmasını mümkün kılan âna verilen isimdir. Yani tıpkı kara deliklerin merkezinde bulunan tekillik gibi, Evren'in başlangıcında da bir tekillik bulunmaktadır. Evren, bu tekil noktadan başlamış ve bugünkü haline doğru evrimleşmiştir. Evren'in şu andaki büyüklüğünü tam olarak bilemiyoruz; ancak Evren'in gözleyebildiğimiz kadarının 93 milyar ışık yılı çapa sahip bir küre olduğunu biliyoruz.

Büyük Patlama Nasıl Keşfedildi?

Albert Einstein, 1915 yılında uzay ve zaman algımızı kökünden değiştiren Genel Görelilik Teorisi’ni ortaya attığı zaman denklemlerin statik olmayan bir evreni gösterdiğini fark etti. O zamanlarda Evren’in genişlediğine veya daraldığına dair bir gözlem olmadığı için Einstein denkleme "Kozmolojik Sabit" adıyla bilinen bir parametre koydu, bu parametre boş uzayın enerjisini temsil ediyordu ve kütle çekimin etkisini yok ederek Evren’in statik bir biçimde kalmasını sağlıyordu.

Edwin Hubble, 1929 yılında hemen her yönde galaksilerin ışığının kırmıza kaydığını keşfettiği zaman durum değişti. Doppler Etkisi olarak bilinen fenomene göre bir nesne uzaklaştığı zaman ondan yayılan ışığın dalga boyu artar. Kırmızı görünen ışık en uzun dalga boyuna sahip olduğu için bu, nesnelerin daha çok kırmızı görünmesi demektir; aynı şekilde, nesne yakınlaştığı zaman ışığın dalga boyu azalır ve nesne daha çok mavi gibi görünür. Hubble, galaksilerin bizden uzaklaştığını keşfederek Evren’in genişlediğini ilk gözlemleyen kişi oldu. Belçikalı bir papaz olan George Lemaitre 1927’de zamanı geriye alırsak evrenin tek bir noktada buluşacağını söyledi.

Büyük Patlama Teorisi'ne karşı Sabit-Durum Teorisi (İng: "Steady-State Theory") ortaya atılmıştı. Hermann Bondi, Thomas Gold ve Fred Hoyle’un 1948’de ortaya attığı bu teoriye göre nesneler birbirinden uzaklaştıkça yeni nesneler oluşuyor ve böylece Evren’in enerji yoğunluğu sabit kalıyordu. Ve yine aynı teoriye göre Evren'in başlangıcı ve sonu yoktu. 1965 yılında gözlemlenen Kozmik Mikrodalga Arkaplan Işıması, Büyük Patlama Teorisi için çok güçlü bir kanıt oluşturdu. Bunun yanı sıra Evren'deki madde dağılımı da Büyük Patlama Teorisi için yine çok büyük bir dayanak sağlıyordu.

Bugün ilk kez Tip 1a süpernovası ile yapılan gözlem ve diğer gözlemler ile biliyoruz ki Evren hızlanarak genişliyor. Bunun ne kadar tuhaf bir şey olduğunu anlamak için elinizdeki bir topu yukarı attığınızı hayal edin. Bu durumda top, gittikçe yavaşlayarak yükselecek ve belli bir noktada durduktan sonra hızla yere düşecektir veya topu çok hızlı atarsanız (bir insan veya bugünkü bir cihaz bunu yapabilecek kadar güçlü değildir) top gittikçe yavaşlayacak ancak sonunda sabit bir hızla uzaklaşmaya devam edecektir. Bizim Evren’imiz ise atıldıktan sonra yukarıya doğru gittikçe hızlanan bir topa benzemektedir.

Halen kozmolojide en çok kabul gören model olmasına rağmen Büyük Patlama Teorisi kusursuz bir teori değil. Teorinin en büyük zayıflığı Evren’in başlangıcında bir tekillilik içermesi. Bilim insanları bunun sebebinin teorinin klasik olmasından (Kuantum mekaniğine dayanmamasından) ileri geldiğini ve bir Kuantum Kütle Çekim Teorisi'nin bu sorunu halledeceğini düşünmektedirler. Bunun yanı sıra Büyük Patlama Teorisi; Ufuk Problemi, Düzlük Problemi, Monopol Problemleri gibi problemleri çözmek için yeterli değil.

Balon Analojisi ve Sorunları

Örneğin Büyük Patlama'yı anlatmak için genellikle balon analojisi kullanılır. Bu analojide, içine hava üflenen bir balonun her yönde genişlemesi örnek verilir. Evren'deki galaksiler arasındaki mesafe de her yönde artmaktadır ve bunun nedeninin galaksilerin birbirinden uzaklaşması değil, galaksilerin içinde bulunduğu yüzeyin genişlemesi olduğu söylenir.

Analoji, temel düzeyde verilmek istenen mesajı verir: Gerçekten de Evren durmaksızın genişlemektedir ve Evren'in içindeki galaksi kümeleri de bu genişlemeye bağlı olarak birbirinden uzaklaşmaktadır. Öyle ki, on milyarlarca yıl sonra ne yöne bakarsak bakalım, kendi kümemizdeki galaksiler haricinde hiçbir galaksiyi göremeyeceğiz; çünkü hepsi Gözlenebilir Evren'imizin dışında kalacak.


Balon analojisi, genel olarak genişlemenin her yönde olduğunu ve uzay-zaman dokusu içindeki galaksi kümelerinin nasıl birbirinden uzaklaştığını anlamak için faydalı bir benzetim olsa da, belli başlı hataları bulunmaktadır. Bu hataları bilmek, Büyük Patlama ile ilgili benzetimlerin neden gerçeği yansıtmakta güçlük çektiğini anlamanızı sağlayacaktır:

1. Evren içine üflenen herhangi bir şey yoktur. Balona üflediğinizde ona madde (hava molekülleri) katarsınız; genişleme de, balonun geçirgen olmayan dokusu içinde birikerek basıncı artan gaza bağlı olarak olur. Halbuki Evren'in genişlemesi için içine ek bir madde katılmamaktadır.
2. Benzer şekilde balon, etrafını saran havanın veya odanın içinde genişlemektedir. Evren'in dışını saran, hava gibi bir madde ise bulunmamaktadır. Şu anda Evren'in dışında ne olduğunu bilmiyoruz; hatta teknik olarak Evren'in dışı diye bir şeyden söz edemiyoruz, çünkü Evren zaten bütün mekân ve zamanların toplamı... Dolayısıyla onun dışında bir şey varsa, zaten o da Evren'in içine dâhil olmak zorunda... Ancak Evren'in dışında herhangi bir şekilde bir şey varsa bile, bunun bildiğimiz anlamıyla madde olmadığından neredeyse eminiz.
3. Balonun yüzeyi 2 boyutludur; dolayısıyla balon yüzeyine çizeceğiniz noktaların birbirinden uzaklaşması 2 boyutlu bir olaydır. Halbuki Evren'in kendisi uzamsal olarak üç boyutludur; genişleme de bu üç boyutta da olmaktadır.

Büyük Patlama Nerede Yaşandı? Evren'in Merkezi Nerede?

İnsanlar asırlar boyunca kendilerini Evren'in merkezinde sanmışlardır. Halbuki Evren'in merkezi diye bir lokasyondan söz etmemiz mümkün değildir. Bunu anlayabilmek için, konuya tersten yaklaşmamız gerekiyor: Evren'in merkezinde olsaydık, ne olurdu?

Bizden uzakta bulunup, Evren'in genişlemesi nedeniyle bizden uzaklaşan galaksilere baktığımızda, bizden daha uzakta olan galaksilerin, daha hızlı uzaklaştığını görmekteyiz. Yani bir galaksi, diğerine göre bizden 2 kat uzaktaysa, bizden uzaklaşma hızı da 2 kat olmaktadır. Buraya kadar sıkıntı yok; ancak bu durumda bir problem doğmaktadır: Eğer biz Evren'in merkezindeysek, bizden yeterince uzaktaki galaksilerin bizden ışık hızından daha hızlı uzaklaşması gerekirdi. Halbuki Einstein'ın Görelilik Teorisi, hiçbir şeyin ışıktan daha hızlı hareket edemeyeceğini göstermektedir.

Bu sorunu çözmenin bilinen tek bir yolu bulunmaktadır: Evren, her noktada, eşit miktarda genişlemektedir. Yani uzay-zamanın Dünya civarındaki genişleme miktarıyla, Andromeda Galaksisi'ndeki bir gezegendeki genişleme miktarı eştir. Dolayısıyla Dünya veya herhangi bir nokta Evren'in merkezi olamaz. Evren tek bir merkezden dışa doğru değil; her noktada eşit miktarda genişlemektedir. Bu da, hangi noktadan bakarsanız bakın, Evren'in merkezindeymişsiniz gibi zannetmenize neden olmaktadır. Aşağıdaki grafikle bunu açıklayalım:


Grafikte A karesi, Evren'in belli bir zamandaki durumunu göstermektedir. Bunu anlamak için, kareli bir defterin bir sayfasını kendi uzayımız gibi hayal edin. Bu kareli sayfada her karenin köşesine yeşil noktalar koyun. Kendinizi bu sayfa üzerinde yaşayan iki boyutlu bir canlı gibi hayal edin. Etrafınızda noktalar var ve siz bu sayfa üzerinde sadece öne-arkaya, sağa-sola bakabiliyorsunuz. Ancak yukarı-aşağı bakmak sizin için söz konusu değil; çünkü siz sadece iki boyutu olan bir uzayda (sayfada) yaşıyorsunuz. Buna daha yakından bakalım:


Eğer uzay (sayfa) zaman içerisinde genişliyor ise çevrenizde gördüğünüz bu noktaların birbirinden uzaklaştığını görürsünüz. Noktalar uzaklaştıktan sonra bu defa onları yeşil değil pembe renkli olarak hayal edin.B karesi işte bu durumu göstermektedir.


İşte Büyük Patlama Teorisi'nin söylediği budur; uzayda herhangi rastgele iki noktayı seçer ve uzun bir süre beklerseniz iki nokta arasındaki uzaklığın arttığını gözlemlersiniz. Şimdi, "Büyük Patlama'nın merkezi" konusuna bir bakalım: C karesinde, x ile işaretlenmiş bir galaksiden etrafı gözleyen bir gözlemcinin kendisini Evren'in merkezinde sanmasına sebep olacak konumlanma gösterilmektedir. Tüm noktalar, kendinin etrafında uzaklaşıyor gibi gözükmektedir. Ama dikkat edin: Aynı his, D karesinde x ile işaretlenmiş bambaşka bir galakside bulunan gözlemci için de aynı olacaktır. Çünkü C veya D karesindeki gözlemciyi "özel" kılan bir durum yoktur. Evren, her noktada, eşit miktarda genişlemektedir.


Bu durum, Evren'de genel olarak gördüğümüz eşdağılım (üniformite) özelliğini de izah edebilmektedir: Evren'in neresine bakarsak bakalım benzer yoğunluğu, benzer sıcaklığı, benzer galaksi sayılarını görmekteyiz. Bir bölge, diğer bir bölgeye göre daha "özel" ya da "öncül" değil. Büyük Patlama, bugün "Evren" dediğimiz yapının her noktasında, aynı anda meydana geldi ve o noktaların her biri birbirinden uzaklaşarak genişledi. Bu nedenle şu veya bu nokta Evren'in merkezidir diyemiyoruz. Evren'in gerçekten bir merkezi varsa da, şu anda elimizdeki bilgilerden buna ulaşmamız mümkün gözükmüyor.

Evren Bir Şeyin İçine Genişlemiyor!

Büyük Patlama ve Evren ile ilgili en yaygın sorulan soru, "Evren neyin içine genişliyor?" sorudur. Cevap: Hiçbir şeyin içerisinde. Çünkü genişleyen şey, Evren'in içindeki bir madde değil Evren'in ta kendisidir!

Bu cevap insanlara yeterli ve sezgilere uygun gelmez; çünkü günlük hayatta da alıştığımız üzere bir şeyin genişlemesi o şeyin genişlemesi için bir alan, dolayısıyla uzay olmasını gerektirir ancak uzayın kendisi için böyle bir şey geçerli değildir. Evren'in hiçbir şeyin içerisinde olmadığı halde genişlemesinin sezgilerimize ters gelmesinin sebebi Evren’in kendisini günlük hayatta gördüğümüz herhangi bir nesne gibi dışarıdan bakarak düşünmemizdir. Halbuki Evren’in içerisinden bakarak düşünürsek sezgilerimize ters gelen hiçbir şey yoktur.


Kendinizi yukarıda bahsettiğimiz sayfa analojisindeki iki boyutlu sayfa içerisinde yaşayan bir canlı olarak düşünürseniz Evren'in genişlemesi sezgilerinize ters gelmeyecektir; fakat ne zaman kendinizi sayfanın dışından bakan bir gözlemci gibi düşünürseniz, o zaman sezgileriniz ile Evren’in genişlemesi arasında anlaşmazlık olacaktır. Buradaki sorun "Evren’e dışarıdan bakmak" kısmıdır, çünkü Evren’e dışarıdan bakabilmek için, öncelikle "dışarısı" olması gerekir. Ancak yoktur, çünkü Evren, bütün uzayı kapsar. Evren'in dışarısı olmadığı için Evren'e dışarıdan baktığımızda onun nasıl gözükeceği sorusu da anlamsız kalır ve Evren’i dışarıdan değil de onun içerisinde yaşayan biri olarak genişlemeyi anlamaya çalışırsanız sezgisel olarak hiçbir güçlükle karşılaşmazsınız.

Büyük Patlama Teorisi'nin Kanıtları Neler?

Büyük Patlama da, bilimin diğer tüm güçlü açıklamaları gibi bir teori ve birçok diğer güçlü teori gibi çok sayıda bilimsel veri ve bulguyla besleniyor ve bu sayede bünyesindeki doğa yasalarının neden ve nasıl o şekilde olduğunu açıklamayı başarıyor. Büyük Patlama Teorisi'ni besleyen gözlemsel verileri şu şekilde sıralamak mümkün:

• Evren çok karanlık bir yer. Geceleri, gezegenler de karanlığa gömülüyor. Evren sonsuz olsaydı, sonsuz sayıda yıldız ve sonsuz miktarda ışık olması gerekirdi; Evren karanlık olamazdı. Dolayısıyla Evren sonlu olmalıdır. Sonluysa, başlangıcı olmalıdır.
• Evren'in daha uzak noktalarından Dünya'ya ulaşan ışığın spektrumu kırmızıya daha yakın frekanslara kayar. Buna kırmızıya kayma denir.
• Evren'in "özel" olduğunu gösteren hiçbir niteliği yoktur. Dahası, Evren'in herhangi bir noktasının "özel" olduğunu gösteren hiçbir nitelik yoktur. Evren, her noktada homojen ve eş gibi gözükmektedir.
• Evren'in ne tarafına bakarsanız bakın, birbirine benzer nitelikler görürsünüz. Yani Evren izotropiktir.

Bu gözlemler, Evren'in ya Büyük Patlama ile tek bir ânda başlayıp genişlediğini, ya da Sabit Denge Modeli'nde olduğu gibi ezelden beri bu şekilde olduğunu göstermektedir. Bugüne kadar geliştirilen diğer bütün modelleri (örneğin Sonsuz Evren Modeli gibi) elemektedir. Peki bu iki teoriden Büyük Patlama Teorisi'nin daha geçerli olduğunu nereden biliyoruz?

Aşağıdaki ek gözlemler, Büyük Patlama Teorisi ile açıklanabilir; ancak Sabit Denge Modeli ile açıklanamaz:

• Uzayın derinliklerinden gelen radyo dalgaları ile kuasarların atım sayılarını, bu kaynakların akısına kıyasladığımızda Evren'in zaman içinde evrimleştiğini görüyoruz. Evren sabit değildir.
• Evren'in her köşesini dolduran Kozmik Mikrodalga Artalan Işıması, Evren'in çok daha yoğun ve izotermal bir durumdan bugünlere evrimleştiğini göstermektedir.
• Aynı ışımaya yönelik gözlemlerimizdeki sıcaklık dağılımlarının kırmızıya kayma ile uyumlu olması, Evren'in zaman içinde değiştiğini doğrulamaktadır.
• Döteryum, 3HE, 4He ve 7Li gibi hafif izotopların Evren'de bol miktarda bulunması, Büyük Patlama Teorisi'nin öngördüğü ilk üç dakikada yaşanan olaylarla uyumludur.

Bilim ile kalın.