Evrenin Başlangıcı – Alexander Vilenkin

Şimdiye kadar, evrenimizin yaklaşık 14 milyar yıl önce büyük patlama olarak bilinen bir olayda var olduğu konusunda bilimsel bir fikir birliği var. Fakat bu teori, evrenin kökenleri hakkında, en temel olanı da dahil olmak üzere, cevap verdiğinden daha fazla soru ortaya çıkarır: ne oldu önce? Bazı kozmologlar, bir evrenin başlangıcı olamayacağını, ancak her zaman olduğunu iddia etmişlerdir. 

2003 yılında, Tufts kozmoloğu Alexander Vilenkin ve meslektaşları, şimdi Long Island Üniversitesi’nde matematik profesörü olan Arvind Borde ve MIT’de fizik profesörü olan Alan Guth, çok genel varsayımlar altında, evrenin aslında bir başlangıcı olması gerektiğini gösteren matematiksel bir teoremi kanıtladı. 

Bu keşiften bu yana, alandaki Diğerleri, borde-Guth-Vilenkin teoreminin, çağrıldığı gibi, geçerli olmayacağı diğer evren türlerini tanımlayan alternatif teorilerle karşı karşıya kaldılar. Fizik ve astronomi profesörü Vilenkin ve yüksek lisans öğrencisi Audrey Mithani, G15, 2003teoremindeki üç potansiyel lojistik boşluğu incelemek için matematiği kullandı ve evrenin aslında başladığı orijinal öncüllerini güçlendirdi. İlk iki boşluk teoremde zaten ele alınmıştır. Makalenin amacı üçüncü boşluğa dikkat etmekti. Makale-Cornell Üniversitesi tarafından barındırılan çevrimiçi matematik ve bilim Forumu’na gönderildi arXive-İngiltere de dahil olmak üzere bilim dışı yayınlarda yer aldı. Günlük Posta ve Fox News’in web sitesi ve başlangıcın başlangıcı hakkında yeni tartışmalara yol açtı. 

Tufts Now:Düşündüğünüz evrenin ana teorileri nelerdir?

Alexander Vilenkin: Üç olası senaryoya baktık- bu arada, hepsi 3.000 yıl önce antik Hindular tarafından önerildi. Hinduların “ebedi evren” olarak adlandırdıkları bir senaryoda, farklı yerlerde birden fazla başlangıç oluyor. Bilimsel kozmolojide bu, aşağı yukarı sonsuz şişme denen bir fikre tekabül eder. Bu durumda, evren çok hızlı genişliyor ve sonra orada burada Büyük Patlamalar oluyor. Bu Büyük Patlamalar, baloncuklar halinde yerelleştirilmiştir. Her biri ayrı bir evren içeren bu baloncuklar birbirinden uzaklaştıkça, aralarında yeni baloncukların yaratıldığı boşluk açılır. Böyle bir balonun içinde yaşıyoruz. [Tüm bu evren içeren baloncuklar, kozmologların çoklu evren dediği şeyi oluşturur.]

Başka bir fikir, genişleyen, çöken ve sonra yeniden başlayan döngüsel bir evrendir. 

Üçüncü olasılık ve öğrencim Audrey Mithani ile yazdığım bu makalenin ana odak noktası, ortaya çıkan evrendir, sonsuza kadar oturan ve sonra bir şekilde patlayarak açılıp genişlemeye başlayan statik bir evren. Hindular buna “kozmik yumurta” adını verdiler. Bu olayı tetikleyecek bir mekanizmaya ihtiyacınız var, ancak bu yapılabilir. 

İlk iki senaryoyu nasıl ekarte edebildiniz? 

Ebedi şişme modeli için matematiksel olarak gösterebileceğimiz şey, bu sürecin bir sonu olmadığıdır. Bazı insanlar belki sizin de bir başlangıçtan kaçınabileceğinizi düşündü. Ancak 2003 teoremi, bu senaryo için [bir başlangıçtan kaçınmanın] imkansız olduğunu gösteriyor. Enflasyon geleceğe ebedi olsa da, sonsuza kadar geçmişe uzatılamaz. Demek bu kadardı. 

Döngüsel bir evren, termodinamiğin ikinci yasasına girer; bu yasa, kendi haline bırakılan herhangi bir sistemin, sonunda termal denge adı verilen maksimum düzensizlik durumuna ulaştığını söyler. Yani evren döngüsel olsaydı, o zaman her döngüde evrendeki düzensizlik artardı. Sonunda evren, her şeyin tamamen özelliksiz bir karışımı olan bu termal denge durumuna ulaşacaktı- bu, etrafımızda gördüğümüz şey değil. 

Yine de, döngüsel bir evren hakkındaki bir hipotez, bu termodinamik probleminden kaçınır. Hacmin her döngüde büyüdüğü döngüsel bir evren modelleri vardır. Bu şekilde, evren genişler ve büzülür, ancak önceki döngüden daha büyük bir hacme büzülür. Yani düzensizlik artsa bile birim hacimdeki düzensizlik değişmez. 

Bu mümkün, ancak 2003 teoremi bir sorun teşkil ediyor çünkü evrenin hacmi büyüyorsa, o zaman bir başlangıç olmalı. Dolayısıyla döngüsel evren senaryosu da bir başlangıçtan kaçınmaz. 

Ve kozmik yumurta? 

Bu statik evrenin sonsuza kadar orada oturması ve sonra aniden genişlemeye başlaması için klasik fizik modelleri vardır. Ama gösterdiğimiz şey, kuantum mekaniksel olarak bu evrenin kararlı olmadığıdır. [Kuantum mekaniği, atom altı parçacıkların davranışını tanımlayan ve olaylara olasılık atayan fizik dalıdır.] 

Örneğin, klasik veya Newton fiziğinde, bir bardağa bir top koyarsanız, dışarı çıkmaz. Orada sonsuza kadar oturacak. Ancak kuantum mekaniksel olarak nesneler tünel açabilir. Burada yeterince uzun süre oturursam, bu duvardan tünel açma ihtimalim var ve sonra koridorda olacağım. Tabii ki olasılık çok küçük ama “sıfır değil”. [Makalede] gösterdiğimiz şey, bu kapalı, statik evrenin de kuantum mekaniksel olarak çökme olasılığı olduğudur. Çökme olasılığı sıfır değildir ve bu nedenle sonsuza kadar var olamaz. Dolayısıyla bu ortaya çıkan yumurta senaryosu, eğer kuantum mekaniğini dahil ederseniz –  ki yapmalıyız -uygulanabilir değil.

Teoreminizin herhangi bir olumsuzlayıcısı var mı?

Bu konuda çok tartışma yaşandı. Son zamanlarda, Stanford’dan Leonard Susskind, teoremin matematiksel olarak doğru olmasına rağmen, sonsuz şişme sonsuza kadar devam ederse, başlangıcın yakınında yaşıyor olmamızın ne kadar muhtemel olduğunu söylediği bir makale yayınladı. Enflasyon geleceğe kadar sonsuzsa, başlangıçtan çok ama çok uzağız. Ve eğer başlangıçtan çok çok uzak bir gelecekte yaşıyorsak, o zaman başlangıcın neredeyse tüm izleri çevremizden silinir. Yani, diyor Susskind, evrenin kökeni hakkında gözlemsel olarak gerçekten hiçbir şey tespit edemeyiz.

O zamandan beri bazı tartışmalar yaptık ve o [Susskind] arXive’a ikinci bir not gönderdi, aslında evrenin başlangıcıyla ilgili tüm bilgilerin silinmediğini söyledi. İlke olarak, başlangıca ilişkin kanıtların gözlenebileceğine dair bazı göstergeler vardır.

Çevirmen: Onur Kenan Aydoğdu

Kaynak: In the Beginning Was the Beginning, https://now.tufts.edu/articles/beginning-was-beginning , Erişim Tarihi: 08.06.2021