Daha önce de ifade edildiği üzere, evrenimizin temelleri, son derece güçlü bir patlama ile minik bir noktadan fışkırarak başlamış ve ardından evrenin genişlemesi süreci başlamıştır. Bu durum, evrenin “kozmik enflasyon” olarak adlandırılan dönemini işaret etmektedir.
Bu dönem öncesi ise “tekillik” evresi olarak anılmaktadır. Fizik, bu evrede açıklama getirmekte yetersiz kalmaktadır.
Günümüzde, Büyük Patlama (ΛCDM) modeli, evreni anlamada en başarılı kuram olarak öne çıkmaktadır. Bu model ve benzeri evren modelleri, evrenin gelişimini anlatırken mevcut fizik yasalarını kullanmakta ve durumu klasik fiziğin kavramsal çerçevesine oturtmaktadır.
Bununla birlikte, Büyük Patlama anı ve öncesi için bir çerçeve oluşturmanın zorluğu, bilim insanlarını düşündüren bir konu olmuştur.
Peki, Büyük Patlama’ya ne sebep olmuştur?
Ya da başka bir ifade ile, Büyük Patlama’dan önce ne vardı?
Bu soruların yanıtları, belki de evren anlayışımızı köklü bir şekilde değiştirebilir.
Başlangıç ve Öncesi
Evren tasarımımızda, Büyük Patlama’dan öncesi öngörülmemektedir ve bu durum, deneyimlediğimiz evrenin nasıl meydana geldiğini açıklamakta yetersiz kalmaktadır. Ancak evrenin evrim süreci hakkında bilgi sahibiyiz.
Makroskobik düzeyde, evren tamamen klasik fizik kurallarına tabidir. Genel Görelilik Kuramı, kütlesel çekimi uzayın eğriliği olarak tanımlarken, Maxwell denklemleri elektromanyetik etkileşimleri açıklamaktadır.
Bununla birlikte, makroskopik düzeydeki bu yapı içinde, daha küçük ölçeklere inildiğinde Genel Görelilik’in kuralları yerini kuantum dünyasının kurallarına bırakmaktadır. Özellikle atomaltı etkileşimler tamamen kuantum etkileri tarafından kontrol edilmektedir.
Evrenin en erken aşamalarına yaklaştıkça, klasik fiziğin etkisi tamamen kaybolmakta; tüm etkileşimlerin kuantum yasalarına tabi olduğunu görmekteyiz. Bu noktada evren, çarpışan temel parçacıklar ve radyasyondan oluşan ilkel bir parçacık denizi gibidir. Daha ileri aşamalar ise tekillik olarak adlandırılan evredir.
Bu alan, klasik fiziğin ve kuantum mekaniğinin ayrıştığı bir deniz gibidir.
Burayı, iki farklı dili konuşan iki ülkeyi ayıran bir sınır olarak hayal edebiliriz. Bilim insanları, daha gelişmiş bir evren modeli oluşturma umuduyla bu iki dilin birleşmesini sağlamaya çalışmaktadır. Ancak, Einstein’ın Genel Görelilik Kuramı ile kuantum mekaniğini bir araya getirme çabaları henüz sonuç vermemiştir.
Yine de bilim insanları bu çabalarından vazgeçmiş değildir.
Bu sınırın ötesinde, Büyük Patlama’nın yerleştiği alt çerçeve bulunmaktadır. Sorularımızın yanıtları da orada gizlidir.
Ve o bölge gerçekten boş mudur?
Kuantum Dalgalanmaları
1933 yılında gerçekleşen 7. Solvay Konferansı’nda ünlü fizikçi Paul Dirac, boşluk anlayışının değişmesi gerektiğini vurgulamıştır. Dirac, “Boşluk, yani vakum, boş olarak düşünülmemelidir. Vakum, aslında anlık olarak oluşan ve hızla yok olan parçacık-antiparçacık çiftleriyle doludur. Bu parçacıklar, çok kısa ömürlü kuantum parçacıklarıdır.” şeklinde açıklamıştır.
Bu öngörü, 1947 yılında bilim insanı Willis Lamb tarafından deneysel olarak kanıtlanmış ve enerji anlık olarak madde ve antimaddelere – bir elektron ve onun antiparçacığı olan pozitrona – dönüşebildiği ortaya konulmuştur. Bu keşif ona Nobel Ödülü kazandırmıştır.
Einstein’ın E = mc² ilişkisi de enerji ile maddenin birbirine dönüşebilir olduğunu ifade etmektedir.
1973 yılında fizikçi Edward Tryon, Dirac’ın kısa ömürlü kuantum parçacıkları teorisini evren modeline uyarlamıştır.
Tryon, hiçliği bir boşluk olarak değil, kuantum mekaniksel bir vakum olarak anlamak gerektiğini öne sürmektedir. Kuantum mekaniğinde sıfır enerji durumu olmadığını belirtmekte ve bir sistemin temel enerji durumu olduğunu ifade etmektedir. Bu temel duruma “kuantum vakumu” denir.
Bu ortamda ortaya çıkan parçacık-karşı parçacık çiftleri, kendiliğinden oluşup hemen yok olurlar. Heisenberg belirsizlik ilkesine göre, parçacıkların konumu ve hızındaki belirsizlik temel durum enerjisinde dalgalanma yaratır ve bu dalgalar olayların olasılıksal olarak meydana gelmesi nedeniyle herhangi bir nedene bağlı değildir.
Ancak bu madde-antimadde parçacıkları, bilinen kuantum parçacıklarından oldukça farklıdır ve sanal parçacıklar olarak adlandırılırlar; çünkü uzaydaki menzilleri çok kısadır ve yeterli enerjiye sahip değildirler.
Bu nedenle, boş olduğunu düşündüğümüz uzay, enerji dalgalanmalarıyla birlikte sürekli olarak ortaya çıkan ve kaybolan sanal parçacıklardan oluşan sonsuz bir okyanus gibidir.
Tryon, evrenin, kuantum hiçliği olarak adlandırılabilecek bir vakum dalgalanmasının sonucu olduğunu ileri sürmektedir. “Eğer var olan tek şey bir kuantum vakumuysa, bu vakumdan kaynaklanan baloncuk benzeri enerji dalgalanmalarının evreni ortaya çıkarabileceğini” ifade etmektedir.
“Yani bu dalgalanmalar geçici bir varoluşa ve bu varoluş, bir vakum baloncuğu olarak Büyük Patlama’ya dönüşebilir.”
Bu durumda, başka baloncuklar ve patlamaların olabileceği, dolayısıyla farklı evrenlerin de var olabileceği söylenebilir mi?
Bu oldukça tuhaf bir düşünce olabilir, ancak unutulmamalıdır ki kuantum dünyasında gerçeklik, çoğu zaman zihnimizin oluşturduğu kurgulardan çok daha çılgın ve garip olabilmektedir!
Kaynakça:
https://www.nature.com/articles/246396a0
https://home.cern/science/physics/antimatter
Our universe has antimatter partner on the other side of the Big Bang, say physicists
