Evren Başlamadan Önce Saat Kaçtı?

Büyük Patlama’yı zihnimizde canlandırırken genellikle karanlık bir boşluğun ortasında patlayan dev bir ateş topu görürüz. Ne var ki bu etkileyici sahne, bilimsel açıdan yanıltıcıdır. Büyük Patlama, uzayın içinde gerçekleşen bir patlama değil; uzayın kendisinin genişlemeye başlamasıdır. Ortada bir merkez, çevrede sessizce bekleyen bir boşluk yoktur. Sahne, perde ve oyuncular aynı anda ortaya çıkar. Hatta oyunun başlamasını bildiren saat bile ancak oyunla birlikte çalışmaya başlar.

Bu fikir yalnızca fiziksel değil, felsefi açıdan da sarsıcıdır. Çünkü insan zihni her başlangıcın öncesine başka bir olay yerleştirmeye alışmıştır. Bir ağacın öncesinde tohum, kitabın öncesinde yazar, kararın öncesinde düşünce vardır. Peki zamanın başlangıcından önce ne vardı? Soru ilk bakışta kaçınılmaz görünür; fakat belki de dilin kurduğu bir tuzaktır. Kuzey Kutbu’nun daha kuzeyini sormak ne kadar anlamlıysa, zamanın başlangıcından öncesini sormak da o kadar anlamlı olabilir.

Tekillik: Bir Nesne mi, Bir Uyarı Levhası mı?

Evrenin başlangıcı çoğu zaman sonsuz yoğunlukta, sıfır hacimli bir tekillik olarak anlatılır. Ancak tekillik, mutlaka gerçekten var olmuş kozmik bir nokta değildir. Genel görelilik denklemlerini geçmişe doğru yürüttüğümüzde ulaştığımız matematiksel sınırdır. Başka bir deyişle tekillik, doğanın bize gösterdiği bir nesneden çok, kuramımızın artık konuşamadığı yerde dikilmiş bir uyarı levhası olabilir: “Buradan sonrası için kuantum kütleçekimi gerekir.” Planck zamanı civarında bildiğimiz fizik güvenilirliğini kaybeder; kesin cümlelerin yerini ihtiyatlı modeller alır.

Bu ayrım önemlidir. Bilim, evrenin çok sıcak ve yoğun bir erken hâlden genişlediğine dair güçlü kanıtlara sahiptir: galaksilerin uzaklaşması, kozmik mikrodalga arka plan ışıması ve hafif elementlerin bolluğu bunların başlıcalarıdır. Fakat “mutlak hiçlikten her şeyin doğduğu sıfır anı” henüz gözlemsel olarak doğrulanmış bir sonuç değildir. Enflasyon, kuantum kozmolojisi, döngüsel evrenler ve sıçrama modelleri başlangıcın farklı biçimlerini araştırır. Evren bize bir cevap vermiştir, ama dipnotlarını hâlâ saklamaktadır.

Hiçlik Neden Bu Kadar Gürültülü?

Felsefi hiçlik ile fizikteki kuantum vakumu da birbirine karıştırılmamalıdır. Kuantum vakumu, gündelik anlamda bomboş değildir; alanlara, yasalara ve dalgalanma olasılıklarına sahiptir. Dolayısıyla “evren hiçlikten çıktı” denildiğinde, hangi hiçlikten söz edildiği sorulmalıdır. Yasaların bile bulunmadığı mutlak yokluk mu, yoksa parçacık içermese de fiziksel yapıya sahip bir kuantum durumu mu? İkincisine hiçlik demek, mobilyasız bir evi evsiz sanmaya benzer.

Yine de başlangıç düşüncesinin ihtişamı azalmaz; tersine derinleşir. Çünkü Büyük Patlama yalnızca maddenin geçmişini değil, nedensellik sezgimizin sınırlarını da açığa çıkarır. “Her şeyin bir nedeni vardır” diyebiliriz; fakat neden kavramı, olayların zaman içinde sıralanmasına dayanır. Zamanın kendisi ortaya çıkıyorsa onun nedenini sıradan olayların nedenleri gibi aramak, cetvelle cetvelin uzunluğunu mümkün kılan ölçü fikrini ölçmeye çalışmak olabilir.

Belki de sıfır noktası, evrenin en küçük anından çok insan aklının en büyük aynasıdır. Oraya baktığımızda yalnızca kozmik ateşi değil, başlangıçlara bağımlı düşünme biçimimizi görürüz. Bilim aynayı temizler, felsefe ise görüntünün bizi neden ürperttiğini sorar. Sonuçta Büyük Patlama’nın gerçek ihtişamı, her şeyi tek bir cevaba indirgemesinde değil; varlık, zaman ve hiçlik hakkında sorduğumuz soruları geri dönülmez biçimde değiştirmesindedir. Evren genişlerken yalnızca galaksiler birbirinden uzaklaşmaz; düşüncenin ufku da genişler.

Einstein Haklıysa Gerçeklik Kime Ait? Hızlanan Gözlemcinin Gölgesinde Mutlak Doğru

Görelilik teorisi çoğu zaman yanlış anlaşılan büyük fikirlerden biridir. Sanki Einstein çıkıp şöyle demiş gibi düşünülür: Her şey görecelidir, herkesin doğrusu kendinedir, fizik bile kişisel yorum meselesidir. Oysa bu, hem Einstein’a hem fiziğe haksızlık olur. Görelilik, gerçeği keyfileştirmez; tam tersine, gerçeğin hangi koşullarda nasıl ölçüleceğini acımasız bir kesinlikle tarif eder. Yani mesele, hakikatin buharlaşması değil; hakikatin sandığımızdan daha ince ayarlı bir makine olmasıdır.

Göreli olan ne, objektif olan ne?

Özel görelilik bize şunu söyler: Zaman ve uzunluk gibi bazı nicelikler gözlemcinin hareket durumuna bağlıdır. Bir uzay gemisi ışık hızına yakın bir hızla giderse, dışarıdan bakan biri için gemideki saat daha yavaş işler. Gemideki kişi ise kendi saatinde garip bir şey fark etmez; kahvesi aynı sürede soğur, kalbi aynı ritimle atar, sıkılırsa yine aynı sıkılır. Fark, iki gözlemcinin aynı olayı kendi referans sistemlerinden ölçmesindedir.

Burada zihinleri kaşıyan soru şudur: Eğer iki gözlemci farklı zamanlar ölçüyorsa, hangisi doğru? Cevap şaşırtıcı ama nettir: İkisi de kendi çerçevesinde doğrudur. Fakat bu, sınırsız bir görecilik değildir. Çünkü iki ölçüm arasında matematiksel, kesin, herkes için geçerli bir ilişki vardır. Lorentz dönüşümleri denen denklemler, bir gözlemcinin ölçümünü diğerininkine çevirmemizi sağlar. Yani evren kafasına göre konuşmaz; farklı dillerde konuşur ama grameri tektir.

Işık hızı: Evrenin kırmızı çizgisi

Göreliliğin kalbinde değişmeyen bir şey bulunur: Işık hızı. Hangi yönde, hangi hızla hareket ederseniz edin, boşluktaki ışık hızını aynı ölçersiniz. Bu ilk bakışta sağduyuya hakaret gibi gelir. Bir arabaya doğru koşarsanız arabanın size daha hızlı yaklaştığını görürsünüz; peki ışık neden böyle davranmaz? Çünkü ışık hızı sıradan bir hız değil, uzay ve zamanın örgüsüne yazılmış temel bir sınırdır.

Bu yüzden görelilik, mutlak olanı yok etmez; mutlak olanın yerini değiştirir. Newton fiziğinde zaman mutlak kabul edilirdi: Evrenin her yerinde aynı tempoda akan görünmez bir kozmik metronom. Einstein ise bu metronomu kırdı ve yerine daha derin bir yapı koydu: uzay-zaman. Ayrı ayrı zaman ve mekân gözlemciye göre değişebilir, ama uzay-zamandaki aralık gibi bazı büyüklükler değişmez kalır. İşte objektif gerçeklik burada saklanır: Yüzeydeki ölçüler kayar, derindeki yapı korunur.

Felsefi tuzak: Her şey göreceli mi?

Bilimsel göreliliği alıp ahlaka, bilgiye veya günlük tartışmalara gelişigüzel yapıştırmak tehlikelidir. Birinin trende geçen süreyi farklı ölçmesi, herkesin istediği gerçeği uydurabileceği anlamına gelmez. Görelilik teorisinde gözlemci olmak, keyfi bir bakış açısına sahip olmak değildir; belirli bir hız, konum ve ölçüm düzeni içinde bulunmaktır. Bu çok önemlidir. Fizikte gözlemci, sosyal medyada fikir beyan eden kişi değildir; ölçüm yapan, koordinat sistemi tanımlayan, hesap verebilir bir konumdur.

Dolayısıyla görelilik, objektif gerçekliğe karşı bir isyan değil, onun daha olgun bir tanımıdır. Gerçeklik tek bir bakış açısından ibaret değildir, ama bakış açıları arasında keyfi olmayan bağlar vardır. Hakikat, tek bir fotoğraf değil; farklı açılardan çekilmiş görüntüleri birleştiren tutarlı bir geometridir. Bir heykelin yalnızca ön yüzünü görüp tamamını bildiğini sanan kişi Newtoncu sezgiye benzer. Heykelin çevresinde dolaşıp her açıdan değiştiğini ama yine de aynı heykel olduğunu fark eden kişi ise göreliliğin kapısından içeri girer.

Sonuç: Evren öznel değil, daha zekice

Görelilik bize alçakgönüllü olmayı öğretir. Zaman dediğimiz şey sandığımız kadar mutlak değildir; aynı anda olma fikri bile gözlemcinin hareketine bağlı olabilir. Fakat bu alçakgönüllülük, nihilizme dönüşmez. Evren, her kafadan bir ses çıkan kaotik bir pazar yeri değildir. Daha çok, kuralları derinlerde saklı olan muazzam bir satranç tahtasıdır. Taşların konumu gözlemciye göre farklı tarif edilebilir, ama oyunun yasaları değişmez.

Bu nedenle mutlak doğru sorusuna verilecek en iyi cevap şudur: Mutlak olan, her zaman tek bir ölçüm sonucu değildir; ölçümler arasındaki değişmeyen ilişkidir. Gerçeklik, gözlemcinin hızına bağlı olarak farklı görünür, ama bu farklılıkların nasıl ortaya çıkacağı objektif yasalarla belirlenir. Einstein’ın bize mirası tam da budur: Hakikat yok olmadı; sadece sandığımızdan daha esnek, daha derin ve daha matematiksel çıktı.

Büyük Patlama Evreni Nasıl oluşturdu?

Artık evrenin genişlediğini bildiğimizden dolayı, kaçınılmaz bir çıkarım da gözlerimizin önüne dek gelmiş oldu: O halde evrenin boyutları geçmişte daha küçüktü. Genişleme süreci, tıpkı geriye sarılan bir film gibi geçmişe doğru takip edildiğinde, astronomlar bundan 13,7 milyar yıl önce tüm evrenin düşünülebilen en küçük taneciğin içine sıkışmış olduğu sonucuna ulaştılar. Birbirlerinden uzaklaşan galaksilere bakarak, her ne kadar yaşlı olsa da, evrenin ezelden beri var olmadığı gerçeğini anladık. Zamanın bir başlangıcı vardı. Yalnızca 1 3,7 milyar yıl önce, tüm madde, enerji, uzay ve zaman, dev bir patlamayla, yani Büyük Patlama’yla oluşmuştu.

Kozmik genişlemenin şaşırtıcı ölçüde basit bir kanuna riayet ettiği anlaşıldı. Her bir galaksi, mesafesiyle doğru orantılı bir hızda Samanyolu’ndan uzaklaşıyordu. Yani Samanyolu’na iki kat daha uzak olan bir galaksi iki kat daha hızlı uzaklaşmaktaydı ya da 10 kat uzaktaki bir galaksi 10 kat hızlı. Hubble yasası olarak bilinen bu bağıntının, boyutları genişleyen ve hangi galaksiden bakarsanız bakın aynı görünen tüm evrenler için kaçınılmaz bir şekilde geçerli olduğu ortaya çıktı.

İçinde kuru üzüm taneleri olan bir kek düşünün. Eğer küçülerek bu üzüm tanelerinden herhangi birinin üzerine kurulabilecek olsaydınız, manzaranız diğer herhangi bir tanecikten görünecek manzarayla aynı olurdu. Dahası, kek bir fırına konarak kabartılsaydı, yalnızca diğer taneciklerin sizden uzaklaştığını görmekle kalmaz, aynı zamanda size olan mesafeleriyle doğru orantılı hızlarla uzaklaştıklarını da fark edebilirdiniz. Hangi üzüm taneciğinin üzerinde olduğunuzun da hiçbir önemi olmazdı; seyredeceğiniz manzara her zaman ve her noktadan aynı olurdu (buradaki tek şart, her zaman kenardan uzakta olmanız için, kekin büyük bir kek olmasıdır). Genişleyen bir evrendeki galaksiler de, kabarmakta olan bir kekin içine dağılmış üzüm tanelerine benzetilebilir.

Ancak tüm galaksilerin bizden uzaklaştığinı gördüğümüzden dolayı, evrenin merkezinde bulunduğumuza ve Büyük Patlama’nın da kozmik arka bahçemizde gerçekleştiğine dair bir varsayımda bulunamayız. Samanyolu değil de bir başka galakside olsaydık da, göreceğimiz manzara değişmezdi; diğer tüm galaksiler yine bizden uzaklaşıyor olurdu. Büyük Patlama burada, şurada ya da evrenin herhangi bir noktasında olmamıştır. Aynı ayda her yerde olmuştur. 16. yüzyıl filozofu Giordano Bruno’nun dediği gibi: “Evrende, merkez ya da çevre olarak adlandırılabilecek bir yer yoktur, çünkü her yer merkezdir.”

Aslına bakılacak olursa, Büyük Patlama terimi gerçekleşen olayı tanımlamada bir parça yanlış kaçıyor. Çünkü aşina olduğumuz hiçbir türden patlamayı andırır bir tarafı yok. Mesela bir dinamit infilak ettiğinde, patlama sabit bir noktadan çıkar ve etkisi, halihazırda var olan bir uzayda genişleyerek ilerler. Büyük Patlama ise tek bir noktada olmamıştır ve patlamadan önce var olan bir uzay yoktur! Her şey -uzay, zaman, enerji ve madde- Büyük Patlama’yla oluşmuş ve aynı anda her yönde genişlemeye başlamıştır.

Genel Görelilik nedir?

Einstein’ın kütleçekimini nasıl yeniden ele aldığı artık açıklığa kavuşmuş olmalı. Kütleler, örneğin güneş gibi yıldızlar, etraflarındaki uzay-zamanı büker. Bu durumda, diğer kütleler, örneğin dünya gibi gezegenler, kendi eylemsizlikleri altında ve bükülmüş uzay-zaman içerisinde serbest bir şekilde hareket eder. İzledikleri rotalar eğiktir, çünkü bunlar bükülmüş bir uzay içinde olası en kısa rotalardır. Bu kadar. Genel görelilik teorisi budur.

Ancak şeytan ayrıntılarda gizli. Gezegen gibi kütleli bir cismin bükülmüş uzay içerisinde nasıl hareket ettiğini biliyoruz. Mümkün olan en kısa rotayı izliyor. Peki ama, güneş gibi bir kütle, etrafındaki uzay-zamanı tam olarak nasıl büküyor? Einstein’ın bu soruyu cevaplaması 10 yıldan daha uzun bir zaman aldı; konunun detayları ise telefon rehberi büyüklüğündeki bir kitabı doldurabilirdi. Yine de Einstein’ın genel görelilik teorisini oluştururken yola çıktığı noktayı anlamak o kadar da güç değil. Aslında bu nokta, eşdeğerlik ilkesi.

Yeniden camları karartılmış mekik içindeki çekiç ve tüye dönelim. Astronot için bu iki cisim kütleçekiminin kuvvetiyle zemine düşüyorlarmış gibi görünecektir. Ancak deneyi mekiğin dışından takip eden birisi, çekiçle tüyün yalnızca havada asılı olduklarını ve kabin zemininin bu cisimlerle karşılaşmak için yukarı doğru ivmelendiğini görecektir. Cisimler tamamen ağırlıksızdır.

Bu gözlem temel bir öneme sahip. Serbest düşüş içerisinde olan bir cisim kütleçekimi hissetmez. Bir asansörün içinde olduğunuzu ve kabloların koptuğunu düşünelim. Asansör düşerken, ağırlığınız olmaz. Kütleçekimini hissetmezsiniz.

Devamını oku “Genel Görelilik nedir?” →

Kütleçekimi Eğik Uzaydır

Düz bir çizgi iki nokta arasındaki en kısa yoldur. Bir kağıdın üzerinde bu durum kesinlikle doğru. Peki ama, eğri bir yüzey üzerinde? Diyelim ki, dünyanın yüzeyi üzerinde? Londra ve New York arasındaki en kısa rotayı seçen bir uçak düşünün. Uçak nasıl bir rota izleyecektir? Uzaydan bakan bir gözlemci için bu rotanın eğik olacağı açık bir şekilde ortadadır. Ya da engebeli bir arazi üzerinde ilerleyen bir dağcıyı düşünelim. Onun rotası nasıl olur? Bu dağcıyı, arazi engebelerinin ayırt edilemeyeceği kadar yüksek bir noktadan seyreden gözlemci için, dağcı oldukça dolambaçlı bir şekilde ileri-geri hareket edip duracaktır.

O halde, sanılanın aksine, iki nokta arasındaki en kısa mesafenin her zaman düz bir çizgi olması gerekmiyor. Aslına bakacak olursanız, düz bir çizgi ancak özel bir tür yüzey üzerinde var olabilir – düz bir yüzey üzerinde. Dünyanınki gibi eğri bir yüzey üzerinde, iki nokta arasındaki en kısa mesafe her zaman eğri olmak durumundadır. Bu gerçeğin fark edilmesiyle matematikçiler, düz çizgi kavramını eğik yüzeyleri de dahil edecek şekilde yeniden tanımladı. Yalnızca düz değil, her türlü yüzey üzerinde iki nokta arasındaki en kısa rotaya jeodezik adı verildi.

Bütün bunların kütleçekimiyle ne bağlantısı var? Bağlantı, ışık. İki nokta arasındaki en kısa mesafeyi almak, ışığın karakteristik bir özelliği. Mesela tam şu anda, okuduğunuz bu kelimelerden gözlerinize gelen ışık da en kısa rotayı izliyor.

Devamını oku “Kütleçekimi Eğik Uzaydır” →