Einstein’ın genel görelilik kuramına kuantum düzeltmeleri[i] getiren yeni bir kurama göre, evren her zaman var olmuş olabilir. Bu model, birden fazla problemi tek seferde çözerek karanlık madde ve karanlık enerjiye açıklama da getirebilir.

Evrenin geniş çevrelerce kabul edilen, genel görelilik kullanılarak hesaplanan yaşı 13.8 milyar. Başlangıçta, var olan her şeyin tek bir sonsuz yoğunluktaki noktada, bir tekillikte bulunduğu düşünülüyor. Evren ancak bu noktanın genişlemeye koyulmasıyla resmi olarak “başladı”.

Büyük Patlama, genel görelilik matematiğinin doğrudan ve kaçınılmaz bir sonucu olmakla beraber, bazı bilim insanları bu savı problemli görüyor. Zira bu matematik yalnızca patlamanın hemen sonrasında ne olduğunu açıklayabiliyor, öncesinde ya da patlama sırasında ne olduğunu değil.

Mısır’daki Benha Üniversitesi ve Zewail City Bilim ve Teknoloji Üniversitesinden Ahmed Farag Ali, phys.org’a verdiği röportajda “Büyük Patlama tekilliği, genel görelilik fiziğinin en büyük problemi çünkü görünen o ki fizik yasaları o bölgede bozulmaya başlıyor,” diyor.

Ali ve Alberta’daki (Kanada) Lethbridge Üniversitesi’nden Saurya Das,  Physics Letter B’de yayımlanan makalelerinde, Büyük Patlama tekilliğinin, evrenin bir başı ve sonu olmadığını belirten yeni model tarafından çözülebileceğini gösterdiler.

bigbang

Bir sanatçının, uzayın metrik büyümesini, birim zamanda dairesel olarak gösteren konsept çizimi. Sol tarafta, genişleme çağında, büyüme ivmesinin merkezindeki çarpıcı (ölçekli olmamakla birlikte) büyümeye dikkat edin. Şema, sol tarafta (başlangıca yakın bölümü) WMAP’ten alınan görüntülerle ve geri kalanında da gelişmelerinin uygun bölümlerindeki yıldızların gösterimleriyle süslenmiş. Kaynak: NASA

Eski fikirlere yeniden bakılıyor
Bu fizikçiler, kuantum düzeltme terimlerinin uygulanmasının, sırf Büyük Patlama tekilliğini ortadan kaldırmak için yapılmadığına dikkat çekiyor. Teorileri, fizik felsefesine katkılarıyla da bilinen kuramsal fizikçi David Bohm’un fikirleri üzerine kurulu. Bohm, 1950’lerden itibaren klasik jeodezikleri (eğri bir yüzey üzerindeki iki nokta arasındaki en kısa yol) kuantum izdüşümlerle değiştirmeyi denemeye başlamıştı.

Ali ve Das, makalelerinde Bhom izdüşümlerini, 1950lerde Kolkata Üniversitesi’nden Amal Kumar Raychaudhuri’nin geliştirdiği denkleme uyarlıyor. Raychaudhuri, aynı zamanda 90’lı yıllarda Das bir lisans öğrencisiyken aynı enstitüde hocalık yapmıştı.

Ali ve Das, kuantum düzeltmesi yapılmış Raychaudhuri denklemini kullanarak, Büyük Patlama da dahil genel görelilik bağlamında evrenin büyümesi ve evrimini açıklayan kuantum düzeltmesi yapılmış Friedman denklemlerini türetti. Tam olarak bir kuantum yerçekimi kuramı olmamakla birlikte model, kuantum kuramından da, genel görelilikten de bölümler içeriyor. Ali ve Das, sonuçlarının ancak kuantum yerçekimi için tamamlanmış bir kuram geliştirildiğinde eksiksiz olarak tutmasını bekliyor.

Tekillik yok, karanlık şeyler de
Yeni model bir Büyük Patlama öngörmemekle kalmıyor, bir “Büyük Çatırdama” da öngörmüyor. Genel görelilikte evrenin olası bir kaderi, büyük bir çatırdamayla kendi içine çökecek kadar küçülüp, yeniden sonsuz yoğunlukta bir nokta haline gelmesi.

Ali ve Das makalelerinde modellerinin tekilliklerden uzak durmasının nedeninin, klasik jeodeziklerle Bohm izdüşümlerinin arasındaki önemli bir farktan kaynaklandığını anlatıyor. Klasik jeodezikler er geç birbiri ile kesişirler ve birleştikleri noktalar da tekilliklerdir. Öbür taraftan Bohm izdüşümleri asla kesişmez ve haliyle tekillikler denklemlerde oluşmaz.

Kozmolojik anlamda, bu bilim insanları kuantum düzeltmelerinin, (karanlık enerjiye ihtiyaç duymadan) kozmolojik sabit[ii] ve radyasyon terimleri olarak düşünülebileceğini açıkladılar. Bu terimler evreni sonlu bir boyutta tutuyor, böylelikle sonsuz bir evren yaşı ortaya çıkartıyor. Bununla beraber kozmolojik sabit ve evrenin yoğunluğuna dair güncel gözlemlerle de uyuşan tahminlerde bulunuyor.

Yeni yerçekimi parçacığı
Fizik terimleriyle konuşursak, bu model evreni kuantum bir akışkanla doldurulmuş şekilde tanımlıyor. Bilim insanları bu akışkanın, yerçekimi kuvvetine vasıta olan varsayımsal kütlesiz parçacıklar, yani gravitonlardan oluştuğunu öneriyor. Eğer gerçekten varlarsa, gravitonlar kuantum yerçekimi kuramında kilit bir rol oynuyorlar.

İlgili bir makalede Das ve başka bir bilim insanı, Kanada’daki McMaster Üniversitesi’nden Rajat Bhaduri, bu modele daha da fazla güvenilirlik kazandıracak adımlar attılar. Gravitonların, evrenin tüm çağlarında var olmuş sıcaklık seviyelerinde, bir Bose-Einstein yoğunlaşması[iii] (Einstein ve bir başka Hint fizikçi Satyendranath Bose’un ardından isimlendirilmiştir) oluşturabileceğini gösterdiler.

Büyük Patlama tekilliğini çözme, karanlık madde ve karanlık enerjiye açıklama getirme ihtimalinin motivasyonuyla birlikle Ali ve Das, modellerini gelecekte daha da titizlikle çalışmaya devam edecekler. Gelecekteki çalışmalarında, çalışmayı bir kez daha, ancak bu sefer küçük hoemojen olmayan ve eşyönsüz pertürbrasyonları dikkate alarak yapmayı planlıyorlar. Yine de küçük pertürbrasyonların sonuçları ciddi bir şekilde etkilemesini beklemiyorlar.

Das, “Bu denli doğrudan düzeltmelerin bu kadar fazla problemi çözebileceğini söylemek oldukça tatmin edici,” diyor.

* Bu yazı, Lisa Zyga’nın phys.org’da yayımlanan makalesinden çevrilmiştir.

[i] Ç.N. : Klasik kuram denklemlerinin, kuantum evrenini matematiksel olarak zaman zaman tamamiyle zaman zaman kısmen kapsayacak hale getirilmesi.
[ii] Ç.N.: 1917’de statik evren modelini doğrulamak adına Einsten tarafından denkleme bir ekleme yapıldı.
Rμν – 1/2Rgμν + Λgμν = 8πG
Λ   : Kozmolojik sabit.
Hubble ve genişleyen evren modelinin kabulünden sonra bu eklemenin bir hata olduğu düşünülmeye başlandı.
[iii] Ç.N. : Bose-Einstain Condesate (BEC): Mutlak sıfıra (0 Kelvin) çok yakın sıcaklık seviyelerinde, bozonlardan oluşan seyrek, gazımsı bir madde hali. Makroskopik kuantum olayları, bu durumda, bozonların çoğunun en düşük kuantum seviyesinde olmalarından ötürü gözlemlenebilir hale gelir.