Büyük Patlama Yok mu?

Çeviren: Emine Gülmez Düzenleyen: Şule Selçuk

“Kuantum denklemi evrenin başlangıcı olmadığını öngörüyor.”

Genel görelilik kuramının öngördüğü gibi evrenin yaygın olarak kabul gören yaşı 13,8 milyar yıldır. Başlangıçta, var olan her şeyin tek bir sonsuz yoğun nokta veya tekillikten meydana geldiği düşünülmektedir. Bu sonsuz yoğun nokta genişlemeye başladıktan sonra “Büyük Patlama” yla birlikte evren resmen oluşmaya başlamıştır.

Her ne kadar Big Bang tekilliği doğrudan ve kaçınılmaz olarak genel görelilik matematiğinden doğsa da, bazı bilim adamları bunu problemli olarak görmektedir, çünkü matematik sadece tekillikten hemen sonra(o anda ya da öncesinde ne olduğnu değil) ne olduğunu açıklayabilir.

Benha Üniversitesi’nden Ahmed Farag Ali ve  Zewail City of Science and Technology (Her ikisi de Mısır’da) Phys.org’a “Big Bang tekilliği, genel göreliliğin en ciddi sorunudur, çünkü fizik yasaları burada ihlal ediliyor gibi görünüyor, ” açıklamasını yaptılar.

Kanada’nın Alberta kentindeki Lethbridge Üniversitesi’ndeki Ali ve ortak yazar Saurya Das, Physics Letters B’de yayınlanan bir makalede Big Bang tekilliğinin, evrenin başlangıcı ve sonu olmayan yeni modelleriyle çözülebileceğini göstermiştir.

Eski fikirler tekrar ele alındı

Fizikçiler, özellikle Big Bang tekilliğini ortadan kaldırmak için kuantum düzeltme terimlerinin buna mahsus olarak uygulanmadığını vurgulamaktadır. Bu çalışmalar fizik felsefesine katkılarıyla da bilinen teorik fizikçi David Bohm’un fikirlerine dayanıyor. 1950’lerden itibaren, Bohm klasik jeodeziklerin (kavisli bir yüzeydeki iki noktanın arasındaki en kısa yol) kuantum yörüngelerle değiştirildiğini keşfetti.

Ali ve Das makalelerinde, 1950’lerde, Kolkata, Hindistan’daki Cumhurbaşkanlığı Üniversitesinde fizikçi Amal Kumar Raychaudhuri tarafından geliştirilen bir denkleme bu Bohmian yörüngelerini uygulamıştır. Raychaudhuri, aynı zamanda Das’ın lisans öğretmeni olarak 90’lı yıllarda aynı kurumunda görev almıştır.

Ali ve Das düzeltilmiş Kuantum Raychaudhuri denklemini kullanarak, genel görelilik bağlamında evrenin genişlemesini ve evrimini (Büyük Patlama dahil) açıklayan düzeltilmiş kuantum Friedmann denklemlerini türetmiştir. Gerçek bir kuantum kütle çekimi teorisi olmasa da, model hem kuantum teorisi hem de genel görelilikten öğeler içermektedir. Ali ve Das, tam bir kuantum kütle çekimi teorisi formüle edilse ve yapılsa bile kendilerininkiyle aynı sonuçların elde edileceğini düşünüyorlar.

Ne tekillik ne de karanlık madde var

Big Bang tekilliğinin öngörülmediği gibi yeni modelde de “büyük çöküş” tekilliği öngörülmemektedir. Genel görelilikte, büyük bir boşlukta kendi kendine çökene kadar küçülmeye başlamak ve bir kez daha sonsuz yoğun bir nokta haline gelmek evrenin olası bir kaderidir.

Ali ve Das makalelerinde Klasik jeodezikler ve Bohmian yörüngeleri arasındaki anahtar fark nedeniyle modellerinde tekilliklerden kaçındığını açıklamışlardır. Klasik jeodezikler sonunda birbirleriyle kesişirler, ve birleştikleri noktalar tekilliklerdir. Buna karşılık, Bohmian yörüngeleri birbirlerini asla kesmez ve bu yüzden tekillikler denklemlerde görünmez.

Kozmolojik terimlerle, bilim adamları kuantum düzeltmelerinin kozmolojik bir sabit terim (karanlık enerjiye ihtiyaç duymadan) ve bir radyasyon terimi olarak düşünülebileceğini açıklar. Bu terimler evreni sınırlı bir boyutta tutar ve bu nedenle sonsuz bir yaşı olduğunu söyler. Terimler ayrıca, evrenin kozmolojik sabiti ve yoğunluğunun şu anki gözlemleriyle yakından ilgili öngörülerde bulunur.

Yeni kütle çekimi parçacığı

Fiziksel anlamda, bahsettikleri model evreni bir kuantum sıvısı ile doldurulmuş olarak tanımlar. Bilim adamları bu sıvının gravitonlardan (kütle çekimi kuvvetine aracılık eden varsayımsal kütlesiz parçacıklar) oluşabileceğini öne sürmektedirler. Eğer gravitonlar varsa kuantum kütle çekimi teorisinde kilit bir rol oynadığı düşünülmektedir.

İlgili bir makalede Das ve Kanada’daki McMaster Üniversitesi’nden Rajat Bhaduri, bu modeli daha güvenilir bulmuştur. Gravitonların, evrendeki tüm çağlarda mevcut olan sıcaklıklarda bir Bose-Einstein yoğunlaşmasını (Einstein ve bir başka Hintli fizikçi, Satyendranath Bose’den sonra adlandırılmış) oluşturabileceğini göstermişlerdir.

Modelin Big Bang tekilliğini çözme ve karanlık madde ve enerjiyi hesaba katma potansiyeli ile motive olan fizikçiler, modellerini gelecekte daha titizlikle analiz etmeyi planlıyorlar. Gelecekteki çalışmaları, küçük homojen olmayan ve anizotropik düzensizlikleri hesaba katarak çalışmalarını yinelemeyi içermektedir, ancak küçük düzensizliklerin sonuçları önemli ölçüde etkilemesini beklememektedirler.

Das, “Bu tür basit düzeltmelerin bir anda bu kadar çok sorunu çözebileceğini not etmek tatmin edici.” demiştir.

*Fiziksel kozmolojide, enflasyonist dönem, erken evrenin evrimindeki, enflasyon teorisine göre evrenin son derece hızlı bir üssel genişleme geçirdiği dönemdi.

---

Kaynak Yazı: https://phys.org/news/2015-02-big-quantum-equation-universe.html

[1] https://map.gsfc.nasa.gov/media/060915/index.html