Bilim Karanlık Enerji Felaketi

Karanlık Enerji Felaketi

1977
2
Paylaş

Karanlık enerji, günümüz fiziği ve kozmolojisinin en önemli konularından birisidir. İlk yazımda* bahsettiğim gibi 1998 yılında Planck uydusu tarafından yapılan gözlem, evrenin genişlemesinin yer çekimi etkisiyle yavaşlaması yerine daha da hızlanarak genişlediğini saptamıştır.Bir analojiye başvurursak bu keşif havaya atılan bir tenis topunun önce durup sonra elimize düşmesi yerine hızlanarak önce dünyayı daha sonra güneş sistemini terk etmesine ve nihayetinde sonsuzluğa yol almasına benziyor.

Bu durum bugünlerde popüler olarak karanlık enerji dediğimiz daha teknik ismi vakum enerjisi olan itici yerçekimi materyalinin uzayı doldurduğuna işaret ediyor. Peki, ama nasıl olur da boş uzay bir enerji ve dolayısıyla kütle yoğunluğuna sahip olabilir? Kuantum alan teorisine göre bu durum o kadar da şaşırtıcı değil çünkü kuantum alan teorisinde mutlak boşluk yoktur. Bunun yerine uzay, sabit kuantum dalgalanmalarına sahiptir. Uzay, kuantum dalgalanmaların yanında günümüz parçacık fiziğine göre Higgs alanı denilen sıfıra eşit olmayan ortalama değere sahiptir, kısacası boş uzay beklenilenin aksine oldukça komplike bir duruma sahiptir. Asıl problem bu vakum (karanlık) enerjisinin büyüklüğünü anlamaya çalıştığımızda ortaya çıkıyor.

Karanlık enerji miktarının neden tam olarak gözlenen miktarda olduğu kozmolojinin en ciddi cevap bekleyen sorularından birisidir. Eğer karanlık enerji yoğunluğu gözlenenden fazla olsaydı, evren inanılmaz hızlı ivmelenerek galaksilerin ve dolayısıyla bildiğimiz anlamda yaşamın oluşmasına zaman tanımayacaktı. Ek olarak, karanlık enerji yoğunluğu gözlenenden büyüklük olarak fazla ancak negatif olsaydı, evren trajik bir şekilde oldukça kısa bir zaman aralığında kendi içine çökecekti.             

Karanlık Enerji Felaketine Olası Çözüm Sicim Teorisi

Çoğu sicim kuramcıları iddia ediyorlar ki tek tip karanlık enerji miktarına sahip yarı-stabil evreler bir yanılsamadan ibarettir. Bunun yerine muazzam sayıda kabaca 10500 farklı karanlık enerji değerine sahip yarı-stabil evreler bulunmaktadır. Bu çeşitlikteki evreler sonrasında hâlihazırdaki paket evrenlere evrilirler.

Nihayetinde her paket evren kendi karanlık enerji yoğunluğuna sahip olur. Bu teori evrenimizin neden tam olarak bu değere sahip olduğunu açıklasa da bu çeşitlilik içindeki çok küçük bir oranda yaşamı destekleyen bir evrende yaşıyor olmamız başka bir soru işaretidir.

Eğer bildiğimiz anlamda yaşamı destekleyen bir evrende yaşamak bu derece düşük ihtimalse, mükemmel bir karanlık enerji miktarına sahip evrende yaşıyor olmamız bu durumu mucizevî yapmaz mı? Bu duruma başka bir sezgisel olan örnek de yaşadığımız alanların sahip olduğu kütle yoğunluğudur. Dünyamızın herhangi bir yerinin kütle yoğunluğu yaklaşık 1g/cm3’tür. Görünebilir evrenin ortalaması ise yaklaşık 10-30 g/cm3’tür. Yaşadığımız dünya ortalamanın yaklaşık 1030 katıdır ki bu durum yaşadığımız yerin görünebilir evren içinde hiç de tipik bir yer olmadığını gösterir. Peki, bunu şansa veya kutsal bir varlığa mı atfetmeliyiz?

 

İnsancıl Prensip Bir Başka Çözüm Olabilir mi?

Benim de favori kitabım olan “The First Three Minutes” yazarı, Nobel ödüllü, Steve Weinberg 1987’de ilk defa insancıl prensibi (Anthropic Principle) ortaya attı.

Bu ilkeye göre; görünebilir evrenin bu derece düşük ihtimalli görünen bir yerinde yaşamamızın nedeni basitçe hayatın başlamasına imkan veren koşulların tam olarak burada bulunmasıdır. Buna ek olarak, Weinberg evrenin sahip olduğu mükemmel karanlık enerjinin de bu yolla açıklanabileceğini savundu. Kapsamımızı genişletecek olursak, eğer evrenimizin bu denli tipik olmayan bir yerinde yaşıyorsak, çoklu evrenin de tipik olmayan bir paket evreninde yaşıyor olabiliriz. Belki de yaşamın başlayabilmesinin tek yolu bu mükemmel karanlık enerji yoğunluğuna sahip olmaktır.

Bazı fizikçiler insancıl prensibi tamamen saçmalık olarak nitelendirmiştir. Haklı şekilde, bu tarz bir açıklamayla her sorunun çözülebileceğini savunuyorlar. Alan Guth’a göre insancıl ilkenin tamamen mantıksız olmamasına ve bazı sorunlara getirdiği çözümlerin de gayet kabul edilebilir olmasına rağmen ona her zaman son çare olarak başvurulmalıdır. İnsancıl prensip bir soruya deterministik bir cevap bulamadığımızda oldukça cazip hale geliyor ve karanlık enerji yoğunluğu problemini çözmeye yönelik tüm girişimler şu ana kadar başarısız olmuş gibi gözüküyor. Maalesef şimdilik bu yoğunluğu açıklayacak deterministik bir anlayışa sahip değiliz. O zaman bu durum şu anın son çareye başvurmanın tam zamanı olduğu anlamına mı geliyor? Özellikle son birkaç yıldır bilim insanları bu sorunun parçacık fiziği çözümünü bulabilmek için araştırmaları yoğunlaştırdı, ancak hiçbiri bilim çevresi tarafından kabul gören bir sonuca ulaşamadılar.

Sicim Teorisi Çözümünün Bilim Felsefesi Açısından İncelenmesi

Sicim teorisinin tahmin ettiği çoklu evren modeli bilim felsefesi açısından bir çok tartışmayı beraberinde getirmiştir. Bilimin evreni anlayışımız yolunda yaptığı modellemeler doğrulanabilir olmasının yanında yanlışlanabilir de olmalıdır. Örneğin; genel görelilik teorisini kanıtlayan deney, 1919 yılında İngiliz astronom Arthur Eddington tarafından bir güneş tutulması sırasında yapılmıştır. Bu deney, genel görelilik teorisini doğrulayabilmenin yanında yanlışlayabilme potansiyeline de sahipti. Bugün katı empiristler olarak nasıl olur da asla doğruluğunu veya yanlışlığını kanıtlayamayacağımız çoklu evren modelini benimseyebiliriz?

Alan Guth haklı olarak, teoriler empirik olarak kanıtlanamasa da onların yaptığı tahminlerin ciddi bir şekilde ele alınması gerektiğini düşünüyor. Ayrıca, doğrudan bir diğer paket evrenin gözleminin çok düşük ihtimal olmasına rağmen paket evrenlerin teknik olarak birbirleriyle çarpışmalarının imkansız olmadığını da ekliyor. Bu ihtimal, geçmişte paket evrenlerin temas halinde bulunabileceğini ve dolayısıyla güçlü bir kanıt bulma yolunda elimizi güçlendirebileceğini düşünüyor.*Bu makale “Big Bang Anını Enflasyon Teorisiyle Anlamak” adlı makalenin devamı niteliğinde olduğundan, okuyuculara bu makaleye başlamadan önce ilk yazımı okumalarını tavsiye ediyorum.

İleri Okuma Önerisi

https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/1.1580050

https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/PT.3.2310

2 YORUMLAR

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here