Zaman Okunun Kozmik Başlangıçı

Evren istenildiği gibi görünmüyor. Kozmolojistlerin kıyaslama için çok az bir standarda sahip oldukları gözönünde tutulursa; bunu söylemek garip bir şey gibi gözükebilir. Evrenin neye benzemesi gerektiğini nasıl bilebiliriz? Bütün bunlara rağmen; “doğal olarak” neyin gözönünde tutulması için yıllar boyu kuvvetli bir içgüdü geliştirdik ve gördüğümüz evren bunu karakterize etmemekte.Hata yapılmıyor: Kozmolojistler hep birlikte akıl almaz bir derecede evrenin neden yapılmış olduğunun ve nasıl geliştiğinin başarılı bir resmini yayınladılar.

Aşağı yukarı 14 milyar sene önce, kozmos bir yıldızın iç kısmından daha sıcak ve yoğundu. O zamandan beri serinlemekte ve uzayın bünyesi genişledikçe de incelmektedir. Bu resim, hemen hemen yaptığımız her gözlemi izah etmektedir; fakat özellikle erken evrendeki birtakım görülmedik belirleyici özellikler, anladığımızdan daha fazla bir hikayenin var olduğunun izlenimini uyandırmaktadır.

Evrenin “doğal olmayan” durumları arasından bir tanesi göze çarpmaktadır:Zaman asimetrisi. Evrenin davranışının temelini oluşturan fiziğin mikroskobik kanunları geçmiş ve gelecek arasında ayırım yapmamaktadırlar; buna rağmen sıcak, yoğun, homojen erken evren bugünkü serin, seyreltik, topaklı evrenden tamamen farklıdır. Evren düzenlilikle başlamıştır ve o zamandan beri düzenliliği gitgide artmaktadır.

Zamanın asimetrisi, geçmişten geleceğe işaret eden ok, bugünkü hayatlarımızda belli bir rolü oynamaktadır: O; bir omleti neden bir yumurtaya döndüremeyeceğimizi, buz küplerinin neden anında bir bardak suda erimediklerini ve neden geleceği hatırlamayıp, geçmişi hatırladığımızın açıklamasını yapmaktadır. Ve deneyimlediğimiz asimetrinin başlangıcı, evrenin Big Bang yakınındaki düzenliliğinin izini başından sonuna kadar sürebilir.

Her defasında bir yumurta kırdığınızda, gözlemsel kozmolojiyi yapıyorsunuz. Zaman oku şu anda kozmolojistlerin ifade etmekte zorluk çektikleri evrenin tartışmasız en açık belirleyici özelliğidir. Oysa, evren hakkında gözlemlediğimiz bu bulmaca artan bir şekilde gözlemlemediğimiz çok daha büyük bir uzay-zamanının varlığını sezindirmektedir. Lokal çevrenin doğal olmayanmış gibi gözüken özelliklerini açıklamaya yardım eden dinamiğin evreniçre’sinin (multiverse’inin) bir parçası olduğumuz düşüncesine olan desteği arttırmaktadır.

ANAHTAR KAVRAMLAR

■Fiziğin temel kanunları zamanda aynı derecede iyi bir şekilde ileri veya geri işlerler, oysa biz zamanın sadece bir yöne doğru hareket ettiğini algılarız; geleceğe doğru. Neden?

■Açıklamasını yapmak için,evrenin tarih öncesini, Big Bang öncesi zamanını araştırmalıyız.Evrenimiz tamamen zaman-simetrik olan, çok daha büyük bir evreniçre’nin (multiverse’ün) bir parçası olabilir.

—Editörler

Entropi Bulmacası

Fizikçiler zaman asimetrisi kavramını Termodinamik’in bilinen ikinci kanununda kısa ve öz biçimde açıklıyorlar: Kapalı sistemdeki bir entropi asla azalmaz.Entropi kabaca, bir sistemin düzensizliğidir.19.ncu yüzyılda Avusturyalı fizikçi Ludwig Boltzmann, entropi’yi bir objenin mikrohali ve onun makrohali arasındaki ayırım olarak açıklamıştır. Eğer bir fincan kahveyi tanımlamanız sorulsa; siz büyük bir olasılıkla onun makrohali hakkında (ısı derecesi, basıncı ve diğer kapsamlı özelliklerini) konuşacaksınız.

Buna karşılık mikrohal, sıvı maddenin içindeki her bir atomun süratini ve belirli pozisyonunu belirtmektedir.Pek çok farklı mikrohaller herhangi belirli bir makrohale uygun hale gelirler: Bir atomu burada şurada hareket ettirebiliriz ve makroskopik ölçeklerde bakan hiçkimse bunu farketmeyecektir. Entropi, aynı makrohale benzeyen farklı sayıdaki mikrohallerdir. (Teknik olarak o, tek haneli rakamın numarası veya o sayının logaritmasıdır.) Böylelikle; verilen sayıdaki atomları düşük entropidense, yüksek entropi konfigürasyonunun içerisine düzenlemenin daha çok yolu bulunmaktadır. Sütü kahvenizin içerisine boşalttığınızı hayal edin. Molekülleri dağıtmanın binbir yolu vardır, böylece süt ve kahve birbirleriyle tamamen karışmış olurlar, fakat onları düzenlemenin diğerlerine nazaran az yolu vardır. Öyle ki, süt kendisini çevreleyen kahveden ayrılmıştır. Bu nedenle karışım daha yüksek bir entropiye sahiptir. Bu bakış açısından, entropinin zamanla birlikte artma eğiliminde olması sürpriz değildir.Yüksek entropi geniş ölçüde düşük entropi olanları belirler; sisteme olan neredeyse herhangi bir değişiklik onu basit bir şekilde çekim şansıyla daha yüksek bir entropi haline yerleştirecektir.

Bundan dolayı; süt kahveyle karışır, fakat asla kaynaşmaz. Bütün süt moleküllerinin birbirlerini anında düzenlemek için birlik olmaları fiziksel olarak mümkün olmasına rağmen; bu statik olarak olasılık dışıdır. Moleküller raslantısal olarak tekrar karıştırıldığında birleşmenin olması için beklediyseniz, tipik olarak gözlemlenebilir evrenin şimdiki yaşından çok daha fazla beklemeniz gerekecektir. Zaman oku basit bir şekilde sistemlerin çok sayıda, doğal, yüksek entropi hallerine olan yönelimleridir. Fakat düşük entropi hallerinin yüksek entropi hallerinin içerisine olan gelişiminin neden olduğunu açıklamak entropinin evrenimizde neden arttığını açıklamaktan farklıdır.

Geride şu soru kalmaktadır: Entropi başlangıçta neden düşüktü? Düşük entropi hallerinin çok nadir olduğu gözönünde tutulursa, bu anormal olarak gözüküyor. Bugünkü evrenimizin orta entropiye sahip olduğunu kabul etmek bile, entropinin neden daha da düşüğe alışık olduğunu açıklamamaktadır. Evrenimizinki gibi gelişebilecek bütün mümkün önceki durumlardan, çok kuvvetli bir çoğunluk daha düşük değil; çok daha yüksek bir entropiye sahiptir (Scientific American Aralık 1975 sayısı, David Layzer’ın makalesi “Zaman Ok” na bakın). Bir başka deyişle, gerçek sorun evrenin entropisinin neden yarın bugünkünden daha yüksek olacağını açıklamak değil; entropinin dün neden daha düşük olduğu ve ondan önceki gün ondan daha düşük olduğunu açıklamaktır. Bu mantığın başından sonuna kadar gözlemlenebilir evrenimizdeki zamanın başlangıcında tekrar izini sürebiliriz.Sonuçta, zaman asimetrisi kozmolojinin cevaplaması için olan bir sorudur.

Boşluğun Düzensizliği

Erken evren olağanüstü bir yerdi. Şu anda gözlemlediğimiz evreni oluşturan bütün parçacıklar olağanüstü bir durumda sıcak, yoğun bir hacmin (volümün) içerisine sıkıştırılmışlardı. En önemlisi de, o küçücük hacim aracılığıyla neredeyse eşit oranda dağıtılmışlardı. Yoğunluk ortalama olarak yerden yere yalnızca 100,000’de bir kısımda farklılık göstermekteydi. Evren aşama aşama genişleyip serinledikçe, yerçekiminin çekimi o farklılıkları çoğalttı. Kısmen daha fazla parçacıklı olan bölgeler yıldızları ve galaksileri oluşturdular ve kısmen daha az parçacıklı olanlar boş yerleri oluşturmak için boşalttılar. Açık bir biçimde, yerçekimi evrenin gelişimi için canalıcı olmuştur. Ne yazık ki; yerçekimi karıştığında entropiyi tamamen anlamıyoruz. Uzay-zamanın şeklinden yerçekimi ortaya çıkar, fakat uzay-zamanın kapsamlı bir teorisine sahip değiliz; bu, Yerçekiminin Kuantum Teorisi’nin amacıdır.

Bir sıvı maddenin entropisinin onu oluşturan moleküllerin davranışıyla ilişki kurdurabiliriz. Uzayı oluşturanın ne olduğunu bilmiyoruz, böylece hangi yerçekimsel mikrohallerin herhangi belirli bir makrohale uygun geldiğini bilmiyoruz. Bütün bunlara rağmen; entropinin nasıl geliştiği hakkında kabataslak bir fikre sahibiz.  Yerçekiminin gözardı edilebilir olduğu durumlarda, bir fincan kahve gibi, parçacıkların tek biçimli dağılımı yüksek entropiye sahiptir. Bu durum denge durumu evresidir. Parçacıklar birbirlerini tekrar karıştırsalar bile, öylesine derinlemesine karışmışlardır ki; makroskopik olarak çok fazla birşey olduğu görünmemektedir. Fakat eğer yerçekimi önemliyse ve volüm  sabitse, yumuşak bir dağılım diğerlerine nazaran düşük entropiye sahiptir. Bu durumda, sistem denge durumundan uzaktır. Yerçekimi parçacıkların yıldızlara ve galaksilere kümelenmesine neden olur ve ikinci kanunla tutarlı olan entropi belirgin ölçüde artar. Gerçeği söylemek gerekirse yerçekimi aktif olduğunda bir volümün entropisini maksimuma çıkarmak istersek, ne elde edeceğimizi biliyoruz: Bir Kara Delik.

1970’lerde Cambridge Üniversitesi’nden Stephan Hawking, şu anda Kudüs İbrani Üniversitesi’nde olan Jacob Bekenstein’ın Kara Delikler’in ikinci kanunun içine tertemiz şekilde uygun olduklarının tahrik edici önerisini teyit etmiştir. İkinci kanunun tanımlanmak için orijinal olarak formüle edildiği sıcak objeler gibi; Kara Delikler de radyasyonu yayarlar ve çok entropiye sahiptirler. Galaksimizin merkezinde yaşayan gözlemlenebilir evrenin bütün sıradan parçacıklarının 100 katı entropiye sahip olan tek, bir milyon güneşsel kütle Kara Delik gibi. Neticede Kara Delikler bile Hawking radyasyonunu yayarak buharlaşacaklardır.

Bir Kara Delik mümkün olan en yüksek entropiye sahip değildir, sadece en yüksek entropi belirli bir hacme konulabilir. Oysa, evrendeki uzayın hacmi limitsiz olarak büyüyor gözükmektedir.1998’de astronomlar kozmik genişlemenin hızlandığını keşfettiler.En anlaşılır açıklama, boş uzayda bile varolan bir enerji formunun, Kara Enerji’nin varoluşudur ve o, evren genişledikçe dilüe edilmemektedir (seyreltilmemektedir). Bu, kozmik hızlanma için tek açıklama değildir fakat şimdiye kadar daha iyi bir fikirle gündeme gelme teşebbüsleri yeterli olmamıştır.

Kara Enerji uzağa dilüe edilmez, evren sonsuza kadar genişleyecektir. Uzak galaksiler görüntüden kaybolacaklardır [Lawrence M.Krauss ve Robert J.Scherer’ın Kozmoloji’nin Sonu mu? makalesi, Scientific American Mart sayısına bakın]. Kara Delikler’in içerisine çökmeyecek olanlar, çevreleyen karanlığın içerisine sıcak gündeki bir su birikintisinin kuruması kadar kesin, sırayla buharlaşacaklardır. Evren olarak kalacak olan aslında boştur. Daha sonra ve yalnızca daha sonra evren kendi entropisini gerçekten en üst limite ulaştıracaktır. Evren bir denge durumunda olacak ve bundan daha fazlası asla meydana gelmeyecektir.

Boş uzayın böylesine muazzam bir entropiye sahip olması garip gözükebilir. Bu sanki dünyadaki en dağınık masanın tamamen boş bir masa olduğunu söylemeye benzemektedir. Entropi mikrohalleri gerektirir ve ilk bakışta boş uzay hiçbirine sahip değildir.Oysaki boş uzay, gerçekte bol miktardaki uzayın dokusuna kurulmuş Kuantum-Yerçekimsel Mikrohallere sahiptir. Karadeliğin entropisinin hangi mikrohaller olduğunun açıklamasının daha fazlasını bilmediğimiz gibi,  bu hallerin tam kesin olarak ne olduklarını da henüz bilmiyoruz; fakat hızlanan evrende gözlemlenebilir hacim içerisindeki entropinin kendi sınırındaki bölgeye orantılı sabit bir değere eriştiğini biliyoruz. Bu hakikaten de muazzam miktarda entropidir, o hacmin içerisindeki maddeden çok daha fazladır.

Geçmiş Vs. Gelecek

Bu hikayenin dikkati çeken belirleyici özelliği, geçmiş ve gelecek arasındaki belirgin farklılıktır. Evren çok düşük bir entropi haliyle başlar: Parçacıklar yumuşakça birbirine paketlenmiştirler. O orta entropi hali aracılığıyla yavaş yavaş bugün etrafımızda gördüğümüz yıldızların ve galaksilerin topak topak dağılımına gelişmiştir. En sonunda yüksek entropi haline erişmiştir:  Sadece arasıra olan, gezinen düşük-enerji parçacığını ön plana çıkararak neredeyse boş bir alana.

Geçmiş ve gelecek neden o kadar farklıdır? Sadece başlangıçtaki durumların teorisini farzetmek yeterli değildir, bu da evrenin neden düşük entropiyle başladığının bir nedenidir. Sydney Üniversitesi’nden Filozof Huw Price’ın işaret ettiği gibi, başlangıçtaki durumlara uygulanan herhangi bir akıl yürütme en son durumlara da uygulanmalıdır; yoksa kanıtlamayı denediğimiz biçilmiş kaftan olan geçmişin özel olmasını kabul etmekten dolayı suçluluk duyacağız. Ya zamanın derin asimetrisini açıklamadan kaçan evrenin körelmiş belirleyici bir özelliğini almalıyız, ya da uzay ve zaman çalışmalarını daha derin şekilde kazmalıyız.

Pek çok kozmolojist zaman asimetrisini kozmolojik şişmenin sürecine dayandırmaya çalıştılar. Şişme evrenin pek çok temel belirleyici özellikleri için merak uyandıran bir açıklamadır. Bu fikre göre, çok erken olan evren (veya en azından bir kısmı) parçacıklarla dolu değildi, daha ziyade bugün gözlemlediğimiz Kara Enerjiden muazzam derecede daha yüksek yoğunluğu olan Kara Enerjinin geçici bir formuyla doluydu.

Bu enerji, evren madde ve radyasyonun içerisine dağıldıktan ve bugün tekrar alakalı olmaya başlayan Kara Enerjinin küçücük bir tutamını arkasında bıraktıktan sonra evrenin  genişlemesinin fantastik bir oranda hızlanmasına neden oldu. Big Bang’in yumuşak başlangıçtan beri varolan gazdan, galaksilere ve ötesine olan geri kalan hikayesi sadece izlemektedir. Şişme için orijinal motivasyon erken evrendeki inceden inceye ayarlanmış durumlar için sağlam bir açıklamayı sağlamaktı, özellikle geniş ölçüde ayrılmış olan bölgelerdeki maddenin dikkat çekecek derecedeki değişmez yoğunluğunu.

Geçici kara enerji tarafından hareket ettirilen hızlanma, evreni neredeyse mükemmel bir şekilde düzletir. Madde ve enerjinin önceden planlanmış dağılımı manasızdır; şişme başlar başlamaz, bizi sıcak, yoğun, düz bir erken evrenle bırakarak önceden varolmuş herhangi bir izi ortadan kaldırır. Şişmeyle ilgili örnek, pek çok yönden çok başarılı olmuştur. Mükemmel homojenlikten olan belli belirsiz deviasyonların (sapmaların) tahminleri evrendeki yoğunluk çeşitliliklerinin gözlemlerine uymaktadır. Oysa kozmolojistler zaman asimetrisinin açıklamasına Oxford Üniversitesi’nden Roger Penrose ve diğerlerinin önemle belirtmesinden dolayı biraz dalavare gözüyle bakmaktadırlar.

Sürecin istenilen şekilde yürümesi için, aşırı yoğun Kara Enerji çok belirli bir konfigürasyonla başlamalıydı. Aslına bakılırsa, onun entropisi içeride bozulan sıcak, yoğun gazın entropisinden garip biçimde çok daha küçük olmalıydı. Bu, şişmenin gerçekten  hiçbirşeyi çözmediğine işaret etmektedir: O; fevkalade düşük entropinin sıcak, yoğun, değişmez halini daha da düşük bir entropinin (ultra yoğun kara enerji tarafından hakim olunan uzayın düz bir parçası) evvelki haline başvurarak ‘’açıklamaktadır’’. O,  bulmacayı sadece bir adım geri çekmektedir: Neden şişme herhangi bir zamanda meydana geldi? Pek çok kozmolojistin şişmeye zaman asimetrisi olarak başvurmalarının nedenlerinden biri de Kara Enerjinin önceki konfigürasyonunun o kadar da olasılık dışı olmadığıdır. Şişme zamanında gözlemlenebilir evrenimiz bir santimetre genişlikten daha azdı.

Sezgisel olarak, böyle küçücük bir bölge pek çok mikrohale sahip değildir; böylece evren için şişmeyle ilgili mikrohalin içine kazayla yuvarlanması ihtimal dahilinde olmayandır. Ne yazık ki, bu sezgi yanıltıcıdır. Erken evren, yalnızca bir santimetre genişliğinde bile olsa; bugünkü tamamen gözlemlenebilir evrenin yaptığı gibi tam tamına aynı sayıdaki mikrohallere sahiptir. Kuantum Mekanik’in kanunlarına göre, sistemdeki mikrohallerin toplam sayısı asla değişmez(Entropi artmaz, çünkü mikrohallerin sayısı sistemin en mümkün olabilir kapsamlı  makrohalinde doğal olarak sona erer). Aslında, erken evren son zamanlardaki evrenle aynı fiziksel sistemdir. Herşeyden önce, biri ötekinin içerisine evrim geçirmektedir.

Evrenin mikrohallerinin farklı durumları arasından kendilerini düzenleyebilirler, sadece inanılmaz derecede küçücük olan bir kısım küçücük hacmin içerisine paketlenmiş ultrayoğun kara enerjinin düz bir konfigürasyonuna uygun gelir. Şişmenin başlaması için gerekli olan durumlar son derece uzmanlaşmıştır ve böylece çok düşük bir entropiyi tanımlar. Evrenin konfigürasyonlarını raslantısal olarak seçseydiniz, şişmeyi başlatmak için doğru durumları isabet ettirmek son derece alışılmadık olurdu.Şişme, kendi kendine erken evrenin neden düşük bir entropiye sahip olduğunu açıklamaz, o sadece onu başından itibaren varsayar.

Zaman Simetrik Evren

Bu nedenle şişme, geçmişin gelecekten neden farklı olduğunu açıklamada yardımcı olmamaktadır. Bir cesur fakat basit strateji ise yalnızca şunu söylemektir:Belki de herşeye rağmen çok uzak geçmiş, gelecekten farklı değil. Belki de uzak geçmiş, gelecek gibi, aslında yüksek bir entropi hali. Eğer öyleyse, ‘’erken evren’’ olarak adlandırdığımız sıcak, yoğun hal aslında evrenin gerçek başlangıcı değil; aksine onun tarihinin evreleri arasındaki bir geçiş hali.Bazı kozmolojistler evrenin bir ‘’sıçrama’’ dan geçtiğini hayal ediyorlar.

Bu olaydan önce, uzay daralmaktaydı, fakat sadece sonsuz yoğunluğun noktasına çarpmaktansa, yeni fiziksel prensipler- Kuantum Yerçekimi, Ekstra Boyutlar, String Teorisi veya diğer egzotik fenomenler- günü kurtarmak için payına düşeni son dakikada ödediler ve evren şimdi Big Bang olarak algıladığımızın diğer tarafının içine doğru açığa çıktı. Şaşırtıcı olsa da; sağlam kozmolojiler zaman okunu açıklamazlar. Entropi, evvelki evren Büyük Çatırtı’ya (Big Crunch)yaklaştıkça (zaman okunun son derece uzak geçmişin içine uzadığı halde) ya artmaktadır; veyahut (evren tarihinin ortasında oluşan sıçramada doğal olmayan düşük-entropi durumu halinde) azalmaktadır.

İki halde de, Big Bang olarak adlandırdığımızın yakınındaki entropinin neden küçük olduğunun sorusundaki canlandırmayı tekrar geride bıraktık. Bunun yerine, evrenin en doğal hali olan yüksek-entropi halinde başladığını farzedelim.Böyle bir durum için iyi aday boş evrendir. Herhangi bir iyi yüksek-entropi hali gibi; boş evrenin eğilimi de orada değişmeden yalnızca oturmaktır. Öyleyse problem şudur: Şimdiki evrenimizi ıssız ve hareketsiz uzay-zamandan nasıl çıkarabiliriz? Sır, Kara Enerji’nin varlığında yatabilir.

Kara Enerji’nin varlığında, boş uzay tamamen boş değildir. Kuantum alanlarının dalgalanmaları çok düşük ısıya (bugünün evreninden aşırı derecede daha düşük, fakat yine de bütünüyle mutlak sıfır olmayan) neden olurlar. Bütün kuantum alanları böyle bir evrende arasıra olan termal dalgalanmaları deneyimler. Bu, onun mükemmel şekilde durgun olmadığı manasına gelir; eğer yeteri kadar beklersek, tek parçacıklar ve hatta parçacıkların önemli yığınları vakumun içerisine sadece birkez daha tekrar geniş şekilde dağılmak için varoluşun içerisinde dalgalanacaktır. (Kara Enerji’nin yokluğunda bile boş evreni kapsayan kısa-süreli ‘’sanal ’’parçacıkların aksine bunlar gerçek parçacıklardır). 

Varoluşun içerisine dalgalanabilen şeyler arasında Kara Enerji’nin ultrayoğun, küçük parçaları vardır. Eğer durumlar tam olursa, o parça şişme geçirebilir ve kendine ait ayrı bir evreni-bir küçük evreni- oluşturmak için sıkıştırabilir. Evrenimiz belki de diğer bazı evrenlerin bir ürünü olabilir.Görünüşte bu senaryo, şişmenin standard hikayesine bazı benzerlikler göstermektedir. Orada da, o ultrayoğun Kara Enerji’nin bir parçasının raslantısal olarak şişmeyi ateşleyerek ortaya çıktığını varsayıyoruz.

Fark, başlama durumlarının doğasıdır. Standard hikayede parça, muazzam büyüklükteki dalgalanmaların şişmeye hiçbir benzerlik göstermediği çılgınca dalgalanan evrende ortaya çıkmıştır. Evrenin şişme evresini tamamen atlayarak direkt olarak sıcak Big Bang’in içerisine dalgalanması  daha muhtemeldir. Gerçeği söylemek gerekirse, entropiye kalırsa, kozmik evrimin 14 milyar senesini atlayarak bugün gördüğümüz konfigürasyonun içerisine direkt olarak dalgalanması bile daha muhtemel olandır.

Yeni senaryomuzda, önceden varolan evren asla raslantısal olarak dalgalanmıyordu; o çok belirgin bir durumdaydı: Boş bir uzaydı. Bu teorinin neyi iddia ettiği ve kanıtlanması gerekenin ne kaldığı ise, bizimki gibi evrenleri oluşturmanın en iyi ihtimal şeklinin orada direkt olarak dalgalanmasındansa; böyle bir önceden varolan durumdan şişme devresine geçmesidir. Bir başka deyişle; evrenimiz bir dalgalanmadır, fakat raslantısal olanı değildir.

 “Fo Worra”yı (Okun Tersten Yazılışı) Yaymak

Chicago Üniversitesi’nden Jennifer Chen ve benim tarafımdan 2004’te teklif edilen bu senaryo, gözlemlenebilir evrenimizde zaman asimetrisinin kaynağına etkileyici bir çözüm sağlamaktadır: Biz büyük resmin yalnızca küçücük bir parçasını görüyoruz ve bu daha büyük alan tamamen zaman-simetriktir. Entropi, yeni küçük evrenlerin oluşumu aracılığıyla limit olmadan artabilir.En iyisi de, bu hikaye zamanda geriye ve ileriye anlatılabilir.

Belirli bir anda boş uzayla başladığımızı ve onun geleceğin ve geçmişin içerisine yayıldığını hayal edin.(Her iki yöne gider, çünkü tek yönlü zaman okuna ihtimal vermiyoruz). Küçük evrenler sonunda boşaltarak ve kendi yavrularını doğurarak  zamanın iki yönünde varlığın içerisine dalgalanırlar. Ultra-büyük skalalarda, böyle bir evreniçre (multiverse) zamana nazaran sayısal olarak simetrik gözükecektir; hem geçmiş hem de gelecek hayatın içerisine dalgalanmakta olan ve sınırsız üremekte olan yeni evrenleri içerecektir.Her biri zaman okunu yaşayacak, fakat yarısı diğerlerindekine nazaran zıt yöne hareket eden oka sahip olacaktır.

Geriye doğru olan oka sahip bir evren fikri panik yaratan gözükebilir. Eğer böyle bir evrenden bir kimseyle tanışmış olsak, geleceği hatırlayabilir miydi? Çok şükür ki, böyle bir buluşmanın hiçbir tehlikesi yoktur.Tanımladığımız senaryoda, zamanın tersine çalışır gözüktüğü tek yerler geçmişimizde son derece uzaktadır, Big Bang’imizden çok öncededir. İkisi arasında zamanın hiç de işlemediği gözüken, neredeyse hiçbir maddenin varolmadığı ve entropinin değişiklik geçirmediği evrenin sınırsız genişliğidir. Bu zamanın zıt yöne hareket ettiği bölgelerde yaşayan herhangi varlıklar yaşlı olarak doğmayacaklar ve genç olarak da ölmeyeceklerdir (veya aksinin dışında herhangi bir şey) .

Zaman onlara tamamen sıradan bir biçimde akacaktır. Sadece onların evrenini bizim evrenimizle karşılaştırdığımızda herhangi birşey sıradan birşey olarak gözükebilir, bizim geçmişimiz onların geleceğidir ve tersidir.Fakat böyle bir karşılaştırma bizim oraya gidemediğimiz ve onların da buraya gelemedikleri gibi tamamen varsayımsaldır. Şimdiden itibaren, modelimizdeki jüri dışarıdadır. 

Kozmolojistler küçük evrenler fikrinin pek çok yıldır üzerinde düşünmektedirler, fakat yavrulama sürecini anlamıyoruz. Eğer kuantum dalgalanmaları yeni evrenleri oluşturabilirse, onlar pek çok diğer şeyleri de oluşturabilir-örneğin bütün bir galaksiyi. Gördüğümüz evreni açıklamak için bizim gibi olan bir senaryo pek çok galaksinin- olaylar gibi- Big Bang’in sonucunda ortaya çıktığını tahmin etmelidir, boş evrendeki yalnız dalgalanmalar olarak değil. Eğer öyle değilse, evrenimiz bir hayli anormal gözükebilir.

Fakat eve götürme dersi alma, ultra-geniş skalalardaki uzay-zamanın yapısı için herhangi bir belirli senaryo değildir. Gözlemlenir kozmosumuzun göze çarpan belirleyici niteliğinin fikri, erken evrendeki çok düşük entropi durumlarından meydana çıkan zaman oku, gözlemlenebilir olmayan evrenin doğası hakkındaki ipuçlarını bize sağlayabilir. Bu makalenin başında da belirtildiği gibi, veriye uyan bir resme sahip olmak güzel, fakat kozmolojistler bundan daha fazlasını istiyorlar: Doğa kanunlarının anlayışının ve herşeyin bize bir anlam taşıdığı kendine özgü evrenimizi araştırmak.

Evrenimizin garip belirleyici özelliklerini, mantıksız olgusal gerçekler olarak kabul etmeye indirgemek istemiyoruz. Gözlemlenebilir kozmosumuzun dramatik zaman asimetrisi daha derin olan birşeye- uzay ve zamanın en son işleyişlerinin izine- bir ipucu sunmaktadır. Fizikçiler olarak görevimiz bunu kullanmak ve diğer ipuçlarını da merak uyandıran bir resim için biraraya getirmektir.

Eğer gözlemlenebilir evren bütün varolansa; zaman okunun doğal yoldan açıklamasını yapmak neredeyse imkansız olacaktır. Fakat eğer etrafımızdaki evren daha büyük resmin küçücük bir parçasıysa; yeni olanaklar kendilerini sunacaklardır. Evrenimizin bir parçasını bulmacanın bir parçası gibi, daha büyük sistemin çok geçmiş ve çok uzak gelecekteki limitsiz entropisinin artması eğiliminin parçası olarak tasavvur edebiliriz.

Fizikçi Edward Tryon’u yorumlamak için; Big Bang herşeyin başlangıcı değilse, fakat sadece zaman zaman meydana gelen bu şeylerden bir tanesiyse, Big Bang’i anlamak daha kolaydır.Diğer araştırmacılar ilgili olan fikirler üzerinde çalışıyorlar ve gittikçe daha da fazla kozmolojist, zaman oku tarafından konumlanmış problemi ciddiye alıyor. Oku gözlemlemek yeterince kolay, tek yapmanız gereken kahvenizin içine biraz süt karıştırmak.Onu yudumlarken, o basit hareketin gözlemlenebilir evrenimizin başlangıcına ve belki de ötesine nasıl başından sonuna kadar iz sürebileceğinin üzerinde düşünebilirsiniz

 GEÇMİŞ KRONOLOJİSİ  (RETROKRONOLOJİ)

Klasik kozmolojiye göre tarihteki önemli olayların zaman çizelgesi buradadır:

*Uzay; uzayı kaplayan kuantum alanların dalgalanmaları yolu ile oluşturulmuş eşlik eden az miktardaki vakum enerjisi ve arasıra meydana gelen uzun-dalgaboyu parçacık haricinde boştur.

* Yüksek-yoğunluk radyasyonu, uzaydaki bir noktadan odaklanmış olarak küresel modelde evrenin bir yanından öteki yanına aniden hızla yayılmaktadır. Radyasyon o noktada biriktiğinde bir ‘’Beyaz Delik’’ oluşturulmuştur.

* Beyaz Delik gitgide durmadan azalan ısının ilave radyasyonunun birikmesi aracılığıyla Güneşin kütlesinin milyarlarca katı büyür.

* Diğer Beyaz Delikler milyarlarca ışık yılı uzaktan yaklaşmaya başlarlar. Birbirine doğru bütünüyle yavaşça hareket eden homojen bir dağılım oluştururlar.

* Beyaz Delikler kütleyi çevreleyen çevrenin içerisine gaz, toz ve radyasyonu boşaltarak kütleyi kaybetmeye başlarlar.

* Kendilerini Beyaz Delikleri çevreleyen galaksilerin içerisine dağıtan gaz ve toz, yıldızları oluşturmak için zaman zaman  içeriye patlar.

*Kendilerinden önceki Beyaz Delikler gibi, bu yıldızlar içeriye yönlendirilen radyasyonu alırlar. Bu radyasyondan olan enerjiyi ağır elementlerin daha hafif elementlere dönüştürülmesi için kullanırlar.

* Yıldızlar kendisini giderek uzay aracılığıyla düzleştiren gazın içerisine geniş şekilde dağıtırlar; madde bir bütün halinde hep birlikte hareket etmeye devam eder ve daha yoğun hale gelir.

* Evren en sonunda başından sonuna kadar Büyük Çatırtı’ya (Big Crunch)  doğru küçüldüğünde daha da sıcak ve yoğun hale gelir.

Fazla söze gerek yok. Bu, evrenin tarihini tasvir ettiğimiz alışılagelmiş olan yol değil; zamanda tersine anlatılan olayların klasik dizilişidir.Fakat fizik kanunları zamanda ileri veya geri eşit şekilde işlerler. Böylece bu diziliş, olağan olan kadar akla uygundur.İnandrıcı bir şekilde açıklamanın maksadına, sadece gözlemlenebilir evrenimizin bütün tarihinin gerçekten de nasıl olasılık dışı olduğuna yardımcı olmaktadır.
—Sean Mc Carroll, California Teknoloji Enstitüsü Fizik Departmanı, Kıdemli Araştırma Ortağı

 

Yazan: Sean M.Carroll   (Scientific American Dergisi, Haziran 2008 Sayısı, Sayfalar 48-57)
Çeviren: Esin Tezer