İsviçre – Basel Astronomi Başkanı, Prof. Dr. G. A. Tammann’a göre, “bilimsel araştırma, yaşamımızı ve içinde yaşadığımız evrenin tasvirini değiştirmiş ve ortaya çıkan bu tasvir de düşüncemize kuvvetli bir etki yapmıştır. İşte, bilim bu yolda kültürümüzün çok önemli bir parçasını oluşturmaktadır”.
Bilimler, bu yüzyıl süresince, Dünya’ya bakışımızı temelde değiştirmişlerdir. Teknolojiyi, tıbbı, uygarlığı ve belkide en önemlisi insanın düşünmesini etkileyerek kültürel bir devrim yaratmışlardır.
1930’lu yıllara kadar bir sır olarak kalmış olan yaşamın kökenini oluşturan Güneş’in enerji kaynağını ortaya çıkarmayı başaran insanoğlu, Dünya üzerinde etkinliklere ve olaylara çabucak katılabilecek şekilde bir haberleşme ve ulaşım ağını oluşturabildi. Dünya’nın çekim ivmesinden kurtulmayı başararak, Dünya’nın yuvarlak olduğunu anladı. Ay’a adım attı ve gezegenlere uzay araçları gönderdi. Bu şekilde gelişen akılcı düşünme utkusu, batı Avrupa’ya eşi görülmemiş 50 yıllık bir barış getirdi.
Binlerce yıldır, insan yaşamı 40 yıllık aralıklar ile açlık ve donma tehlikesi geçirmiştir. Bilim bu süreyi iki katına çıkartabilmiş ve bugün Bilim, insanoğlu için ağrısız, rahat ve keyif verici bir yaşam sunma çabasındadır. Yüzyılın başında, Bilim Dünya’yı değiştirmiş, yüzyılın sonunda da insanoğlu, kendisini bilimler ile değişen bir Dünya’da bulmuştur. Sadece Dünya değişmedi aynı zamanda insanoğlunun kendisi de değişti ve Dünya sadece fiziksel bir boyutta kaldı.
Bu köklü değişime, matematiksel bir mantık ve sade bir hayal gücünün baskın olduğu zahmetli bir yöntem ile adım adım geliştiğine inanılan bilimler sayesinde ulaşılması şaşırtıcı görülebilir.
Tüm bilimler çok ufak adımlar içerisinde ilerlerken, bu alanda ara sıra birdenbire anlamlı sıçramalar olmaktadır. Sonuçta, daha geniş bir bakış açısı elde ediliyor ve yeni bir paradigma doğuyor. Bunlar da anlayışımızı, düşüncemizi ve kültürümüzü etkileyen büyük keşifler oluyorlar. Buna birkaç örnek, Astronomi alanında aşağıda verilecektir. Verilecek bu örneklerin hepsi de, bilimadamının bu dev mozaiğin (evrenin) görünüşünü ve hatlarını birdenbire nasıl açığa vurduğunu göstermektedir.
GENİŞLEYEN EVREN
1912 yılında, Vesto. M. Slipher, sarmal bir bulutsu (şimdi gökada olarak adlandırılmaktadır) olarak adlandırılan gökcisimlerinin ilk tayflarını elde etti. Bu iş, o zamanlar küçük teleskoplar ve iyi olmayan emülsiyonlar ile yapıldığından, yorucu bir işlevdi. Slipher spektrel çizgilerin kırmızıya doğru kaydığını (Şekil 1) ve cisimlerin bizden uzaklaştığını gözleyerek, bu uzaklaşmanın Gökadamızda bilinen herhangi bir yıldızdan çok daha hızlı bir şekilde olduğu sonucunu çıkardı.
Şekil 1. Resimde 16 gökadaya ait tayflar görülüyor. Bunlar, mükemmel bir şekilde dizilmişler ve Dünya’nın atmosferinin neden olduğu çizgilerden ayırt edilebilmektedirler. Farklı kimyasal elementlerden kaynaklanan gökada çizgileri, tedrici bir şekilde kırmızıya kayıyor. Bu kırmızıya kayma, ışığın dalgaboyunu daha uzun dalgaboylarına doğru uzatır ve uzayın genişlemesine neden olur. Buradaki farklı kırmızıya kaymalar, 3,000 – 16,000 km/sn lik uzaklaşma hızlarına karşılık gelir.
Büyük uzaklaşma hızları, pek çok Astronomun çözmeye çalıştığı bir bulmaca haline gelmiştir. Sonunda Edwin Hubble, 1925 yılında, “Nebulaların (bulutsuların)” yüzmilyonlarca yıldız içeren gökadalar olduğunu anladıktan sonra, 1929 yılında tüm gökadaların bizden uzaklaşmadığını, aynı zamanda bu uzaklaşma hızlarının uzaklıkları ile de orantılı olduğunun farkına vardı (Şekil2).
Şekil 2. Evrenin doğrusal (lineer) olarak genişlediğinin bir gösterimi. Sol taraftaki şekilde, 60 watt lık bir ampulün uzaklık arttıkça sönükleştiği görülmektedir. Sağ taraftaki şekilde ise, gökadaların sönükleştikçe uzaklaşma hızlarının arttığı görülmektedir. Gökada kümelerindeki parlak galaksilere iyi birer standart mum gözü ile bakılırsa, mumu uzağa götürdüğümüzde sönükleşmesi gibi, gökadalar da sönükleştikçe, daha uzakta olmalıdır.
Şekil 3 teki, üzümlü bir kek örneğinde görüldüğü gibi, kek içerisindeki tüm üzümler ilk konumda olduklarından hızlı bir şekilde birbirlerinden uzaklaşıyorlar. Hubble, tüm evrenin üzümlü kek örneğinde olduğu gibi, genişlediği ve evrenin başlangıçta çok ufak olması gerektiği sonucuna vardı. Evrenin bir başlangıcı vardı. Bu başlangıç bugün Büyük Patlama olarak biliniyor.
Şekil 3. Evrenin genişlemesi için bir üzümlü kek modeli. Kekin boyutu arttıkça, üzümler arasındaki mesafeler daha da büyümeye başlar. Birbirlerine yakın üzümler küçük miktarlar kadar uzaklaşırlar, uzak üzümler büyük miktarlar kadar birbirlerinde ayrılırlar. Görünüş, tüm üzümler için aynıdır.
Son 70 yıl içerisinde, büyük patlama fiziksel bir gerçek olmaya başladı. En uzak gökadalar hemen hemen ışığın hızına yakın kırmızıya kaymalara sahiptirler. Birbirlerinden bağımsız olarak yapılan gözlemler, şüphenin ötesine giderek genç evrenin küçük, son derece yoğun ve çok sıcak olduğunu kanıtlamaktadır.
Evrenin genişlemesi, onun yaşını belirleme konusunda bize basit bir araç sağlamaktadır. Çok erken zamanlarda, tüm gökadalar (veya oluştukları madde ve enerji) tek bir yerde sıkışmıştı. Genişleme başladığı zaman bazı bölgeler yavaş bir şekilde uzağa taşındılar ve bugünkü komşularımızı oluşturdular. Diğer bölgeler, yüksek hızlar ile taşınarak, ufuk sınırlarımız içerisinde yer aldılar. Bu yapıların hepsi de, aynı seyahat zamanına bir başka ifade ile evrenin yaşına sahip oldular. Bu durumda, teknik olarak pek te kolay olmayan yöntemlerle bir gökadaya veya pek çok gökadaya olan uzaklık belirlenebilir. Belirlenen bu uzaklık, uzaklaşma hızına bölünürse, elde edilen sonuç evrenin genişleme yaşını verir.
Ölçülen kırmızıya kaymalar, uzaklaşma hızları ve en iyi uzaklık tespitleri, bize 14 (± 2) Gigayıl (1 Gigayıl = 1 milyar yıl) bir genişleme yaşı veriyor. Bu zamanın uzun olduğu görülebilir. Yaşamın 3 Gigayıl önce başladığı Dünya üzerindeki en yaşlı kayaların hemen hemen 4 Gigayıl bir yaşa sahip olduğu ve Gökadamızdaki en yaşlı yıldızların 12 Gigayıl önce oluştuğu gözönüne alındığında, evrenin genç olduğu anlaşılır.
Şekil 4. Hubble Uzay Teleskobu, 2.5 m çapında bir aynaya sahiptir. Dünya etrafında bir yörüngede dolan
dığından, Astronomlara mükemmel görüntüler sağlar. Gökadaların uzaklıklarını ve böylelikle evrenin genişleme yaşını belirleme konusunda Astronomlara bilgi sağlamaktadır. Teleskop, NASA ve ESA tarafından yapılmış ve halen işletilmektedir.
Genişleyen evren fikri, düşüncemizi bazı bakımlardan gözden geçirme imkanı vermektedir. Örneğin tüm gökadaların bizden uzaklaşması gerçeği, büyük patlamanın bulunduğumuz yerde meydana geldiği konusunda yanılmamıza neden olur. Gerçekte, herhangi bir gökada, veya üzümlü kek örneğindeki herhangi bir üzüm, tüm diğer gökadaları (üzümleri), kendisinden uzaklaşmakta olduğunu görürür. Evrende tercih edilen mutlak bir nokta yoktur. Düşüncemiz yersiz bir şekilde ben merkezlidir. Evrenin sınırı konusunda biraz düşünürsek uzayda gökadaların seyahat etmediğinin farkına varabiliriz. Gerçekte uzay genişlemekte ve gökadaları yolu boyunca taşımaktadır. Bu, Einstein’e göre de en mantıklı bir açıklamadır. Üzümlü kek örneğinde olduğu gibi, üzümler birbirlerine göre hareket etmiyorlar, hamur genişliyor ve sonuçta üzümler arasındaki mesafeler artıyor.
EVRENİN EVRİMİ
Yüzyıl önce, yaratılışçılar ile Evrimciler arasında acı sonuçlar veren bir tartışma vardı. Tanrı mı bugün gördüğümüz Dünya’yı yarattı? Çok büyük düzensiz yapılar yeşil çayırların ortasına Tanrı tarafından mı yerleştirildi ? Yoksa oralara buz ile mi taşındılar. Fosiller yaşamın evrimine ipuçları verebilirler mi? ya da Tanrı fosilleri içeren kayaları mı yarattı? Bu sorulara evrimciler doğru yanıtlar verebildikleri halde, yaratılışçılar evrimin nerede başladığı sorusunu bir türlü yanıtlayamadılar.
Evrenin başlangıç noktası, büyük patlamanın keşfi ile açıklık kazanmaya başladı. Başlangıçta, büyük patlamadan bir saniye sonra, düşünülemeyecek kadar küçük kesirde, evren ölçülemeyecek kadar sıcaktı ve hiç bir şey içermiyordu. Bununla birlikte, enerji çok miktarda yoğunlaşmıştı. Evren genişledikçe ve soğudukça, enerji maddeye dönüştü. Evren 1/10,000 saniye bir yaş değerinde olduğu zaman, eksotik ve kısa ömürlü partiküller, protonlara ve nötronlara, yani bugün bildiğimiz maddeye dönüştü. Bu zaman ölçeğinde, sıcaklık 1012 oC mertebelerine düştü. Yoğunluk ise, dikiş yüksüğü başına 1,000 milyon ton değerine azalmıştı.
Böyle bir süreçte maddenin yaratılışı pek te önemli bir şey olarak görünmeyebilir. Madde, enerjiden itibaren CERN’deki gibi büyük parçacık hızlandırıcılarında üretililirse, eşit miktarda madde ve antimadde üretilir. Ne var ki, bu iki nicelik tekrar enerji oluşturmadan birbirlerini yok ederler. Bu yüzden, evren bugüne kadar süre gelen maddeyi yaratmış olamaz. Maddenin antimadde üzerinde çok küçük dengesizce bir tercihi vardır. Maddenin büyük bir çoğunluğu yok olmuştur. Sadece, çok küçük miktarda madde ayakta kalmış olup, bugün gözlediğimiz olan da bu kalan maddedir. Madde ve antimadde arasındaki dengesizlik, simetri kırılması olarak adlandırılır. Simetri kırılması tam olarak anlaşılmamakla beraber, varlığımız için önemli bir olgudur.
Büyük Patlamadan yüz saniye sonra, sıcaklık 100 milyon dereceye düştüğünde, ilk kez protonlar ve nötronlar en basit elementler olan döteryumun, helyumun ve lityumun izlerini (izotoplarını) oluşturmak için bir araya gelebildiler. Teori, tüm maddenin % 24 ünün helyum içerisine dönüştüğünü öngörmektedir ve bu, büyük patlama teorisi için bir zaferdir. Çünkü bu miktarda helyumdan daha az bir miktar, Gökadamız veya diğer gökadalardaki bir gaz bulutunda bulunamamıştır. Ayrıca döteryum ve lityumun gözlenen bollukları, teori ile çok iyi bir şekilde uyuşmaktadır. Bu gaz bulutlarının kimyasal bileşimi, bunların az da olsa kimyasal bir karışıma uğramadıklarını, bugün bile başlangıçtaki (ilkel) bileşimi yansıttıklarını bize söylemektedir. Kozmolojide hafif elementlerin bollukları, ilk kez Bern üniversitesinde ortaya çıkarılmış olup, bugün halen Bern’deki ISSI’de (Uluslararası Uzay Bilim Enstitüsü) önemli bir araştırma konusu oluşturmaktadır.
Hafif elementlerin “ilkel çekirdek sentezi”, bir soruyu ortaya çıkarıyor. Neden tüm madde helyum içerisine dönüşmedi? Eğer tüm madde helyuma dönüşse idi, daha sonra oluşan yıldızlar (içerisinde hidrojeni helyuma dönüştürdüklerinden dolayı parıldarlar) daki tüm yakıt, başlangıçta biteceğinden, gökyüzü karanlık kalır ve yaşam olanaksız hale gelirdi. Hidrojenin çoğunun ayakta kalmasının nedeni, nötronun protondan % 14 kadar daha kütleli olmasıdır. Böylelikle, bir nötron yaratmak için daha çok enerji gerekir. Halbuki, çok az sayıda veya tükendiklerinden dolayı, helyum üretimi durmuştur. Yaşamın, bir kez daha ince bir tehdit üzerinde asılı kaldığını anlıyoruz. Bu tehdit, nötron ve proton arasındaki küçük kütle farkıdır.
İlk aşamalarında evrenin, çok basit ve termodinamik dengede olduğu söyleniyor. Bu şu anlama geliyor, evren her yerde aynı idi. Bugün genişleyen evrenin soğuduğunu ve seyreldiğini ifade ediyoruz. Bugüne kadar da bunun tersi olmadı.
Şekil 5. Gökadamızdaki çok büyük Lagoon Bulutsusunun bir parçası. Sağ alt taraftaki parlak sıcak yıldız, farklı dalgaboylarında ışınımda bulunan sülfür, oksijen ve hidrojen atomlarını iyonlaştırır ve uyarır. Isıtılan gaz bir türbülans oluştururarak, moleküler gaz ve tozdan ibaret bulutta yıldız oluşumunu başlatır. Bu resimdeki bulutsu, yeni doğan yıldızların barındığı yerdir.
Ters olan şey, evrenin yapıları oluşturmasıdır. Tesadüfen diğerlerinden çok daha fazla madde içeren bölgeler oluştu. Bu yoğun bölgelerde, çekim genişlemeyi bölgesel olarak yavaşlattı ve hatta genişlemeyi büzülmeye doğru yöneltti. Hidrojen ve helyumdan ibaret dev, büzülen bulutlar oluştu ve bunlar daha küçük büzülen bulutlar içerisine parçalandı. Bu parçalar daha sonraları bugün gördüğümüz gökadalara doğru evrimleştiler (Şekil 6). Gökadalar büzülmeleri süresince döndüler ve dönmeleri, bunları daha fazla miktarda çökmelerine engel oluşturdu.
Şekil 6. Evrendeki yapı oluşumu, güzel görünümlü sarmal NGC 1232 gökadası gibi gökadaları oluşturmuştur. Bizim gökadamız Samanyolu, dışardan bakıldığında, NGC 1232 gökadasını andırmaktadır.
Bununla beraber, binlerce güneş kütlelerine sahip tek tek bulut etkileşmeleri büzülmeye devam edebildi ve yıldızları oluşturabildi. Yıldızların oluşumu, gökadalarda devam etmekte olan bir süreçtir. Bu süreçte, gaz tamamen kullanılıncaya kadar yeni yıldızlar sürekli olarak doğmakta, yaşlanmakta ve ölmektedirler. Gökadaların bazıları gaz depolarını tamamen tükettiler. Bizim Gökadamızda ise, uzun zamandır yıldızlar oluşmakta ve bu süreç devam etmektedir.
Büzülen bir yıldızın içerisi, sıcaklık bir kaç milyon dereceye ulaştığında ısınır. Bu anda, bir hidrojen bombası ateşlenir ve hidrojen, helyuma dönüşür. Bu işlevin sonucunda, büyük miktarda bir enerji salıverilir. Bu enerji yıldızın daha fazla büzülmesini engeller ve yıldızın parlamasına olanak sağlar. Böyle bir durumda Güneş’teki bu enerji, tüm yaşamın temelini oluşturur.
Küçük kütleli yıldızlar, tüm hidrojenlerini helyuma dönüştürdüklerinde, “Beyaz Cüce”ler olarak ölürler (Şekil 7). Daha büyük kütleli yıldızlar, helyumu, karbon, oksijen ve demire doğru daha kompleks elementlere yakarlar. Daha ağır elementlerin üretimi ile enerji salıverilmez, daha ziyade enerji gerekir. Bu enerji, büyük kütleli yıldızlar dev bir süpernova patlaması ile öldükleri zaman ortaya çıkar (Şekil 8). Bir astronom, parmağımızdaki altının bir süpernova patlaması ile üretildiğini söylediğinde bu bize şaşırtıcı gelebilir.
Şekil 7. Lyra takım yıldızındaki Gezegenimsi bulutsu. Merkezdeki sönük yıldız, yıldızın yaşamı boyunca oluşan kimyasal elementler ile zenginleşmiş olan dış zarfını kaybetmiştir. Merkezdeki yıldız, 120,000 derece bir yüzey sıcaklığa sahip olup, arta kalan bir çekirdektir. Ve beyaz cüceye doğru evrimleşecektir.
Şekil 8. Büyük Macellan Bulutundaki 1987A süpernovanın bir kalıntısı. Patlamadan yedi yıl sonra Hubble Uzay Teleskobu ile alınmıştır. Oluşan ağır elementlerin büyük bir miktarı gökadamız Samanyoluna ait yıldızlararası gaz içerisine atılmıştır.
Evet, evrendeki özelde Dünya üzerindeki tüm kimyasal elementler yıldızlarda üretilmiştir. Yıldızlar öldükleri zaman, kütlelerinin bir kısmını Gezegenimsi Nebula (bulutsu) olarak sakin bir şekilde veya bir süpernova olarak, patlamalı bir şekilde uzaya atarlar.
Böyle bir süreçte kimyasal olarak işlenmiş materyal, yıldızlararası ortama geri döner. Yeni oluşan yıldızlara bu şekilde, karbon, oksijen ve demir gibi elementler bulaşırlar. Güneş sistemimiz 4.6 Gigayıl önce oluştuğu zaman, 92 elementin hepsi zaten mevcut idi (Şekil 9). Başka bir ifade ile, büyük kütleli kimyasal olarak ürün veren yıldızlar kısa ömürlü oldukları için, elementlerin çoğunluğu, Güneş sisteminin kendisi yıldızlararası gazdan itibaren oluşmadan uzun süre önce orada bulunmakta idi. Dünya üzerindeki kimyasal değişkenliğin olmasının nedeni de, önceki yıldız nesillerinin ilkel hidrojen ve helyum dışında tüm elementleri oluşturmasından dolayıdır. Bu durumda şunu söyleyebiliriz: biz insanlar, yıldızlararası maddeden oluşmaktayız.
Şekil 9. Gökadamız Samanyolunda, zamanın fonksiyonu olarak yıldız oluşum hızı. Yıldızların çoğunluğu Büyük Patlamadan 3 Gigayıl sonra oluştular. Dünyamızın da yer aldığı Güneş sistemimiz, yaklaşık 5.4 Gigayıl sonra oluştuğu zaman 92 elementin hepsi de yıldızların içerisinde üretilip, yıldızlararası ortama atıldılar. Bu, Dünya’nın işlenmiş materyal bakımından nispeten zengin olmasının nedenini açıklamaktadır.
Bu öykünün en karışık tarafı, yapıların (gökadaların ve yıldızların) oluşumunun bu kadar hızlı sürmesidir. Gökadamızdaki en yaşlı yıldızlar 12 Gigayıl yaşındadır. Bir başka ifade ile, büyük patlamadan 2 Gigayıl sonra oluştular. Tüm maddenin yarısının protonlar ve nötronlar halinde olmayıp, “eksotik” halde oldukları kabul edilmedikçe, bilgisayar modelleri bu kadar kısa aralıklarda yapıları oluşturmakta başarısız kalır.
Karanlık madde olarak adlandırılan bu yapılar, bilinmeyen özelliklere sahip parçacıklardan ibarettir. Ne var ki, karanlık madde, yapı oluşumunu açıklamada kaçınılmaz olarak gereklidir. Bu anlaşılması zor madde biçimini tespit etmek için, bugünlerde büyük çabalar harcanmaktadır. Bununla birlikte, hayal edebildiğimiz evrende, karanlık madde dışında bilemediğimiz daha başka şeyler olabilir.
MÜKEMMEL BİR TARİHÇİ OLARAK ASTRONOM
1660’lı yıllarda, G. D. Cassini Paris’te geceleyin Jüpiter’in 4 tane Galilei uydusunu gözlemişti. Bu uydular gezegenin etrafında dönüyorlar, gezegenin diskinin arkasında veya önünde ortaya çıkıyor ve gözden kayboluyorlardı. Cassini, kendisinden önce tıpkı Galilei gibi, denizcilikte çok pratik önemi olan mükemmel bir saati bulmayı umuyordu. Gözlemleri sırasında bir takım düzensizliklere dikkat etti. Öngörülen bu düzensizlikler, 10 dakikanın bir kaç katı kadar çok erken veya çok geç meydana geliyordu. Bu problem, 1677’de O. Römer tarafından çözüldü. Römer salınımların, Jüpiter Dünya’ya çok yakın olduğu zaman erken, Jüpiter Dünya’ya uzak olduğu zaman geç meydana geldiğine dikkat etti. Bu doğa olayı, Römer’e, bu yüzyılın en temel keşiflerinden birinin ortaya çıkarılmasına öncülük etti. Bu keşif, ışığın hızının sonlu olması idi. Işığın hızının bugün c = 300,000 km/sn olduğunu ve Einstein’e göre de ışık partiküllerinin (fotonlarının) sıfır artık kütleye sahip olduklarını, bunun olası en büyük hız olduğunu bilmekteyiz.
Kütleli herhangi bir partikül, daha yavaş seyahat eder. Bu şu anlama gelmektedir: hiç bir sinyal ışığın hızından çok daha hızlı bir şekilde iletilemez (faz hızları, bir gölgenin hareketi, c ışık hızını aşabilir, bununla beraber bu özellikler ne kütle hareketi ne de sinyal iletimi ile ilişkilidir).
Biz insanlar açısından bakıldığında, ışık hemen hemen sonsuz bir şekilde seyahat eder. Fakat kozmik uzaklıklarda, ışık çok yavaş bir kurye görevini yapar. Işık, Güneş’ten Dünya’ya 8 dakikada ulaşır. Pluto’dan 4 saatte, Gökadamızdaki uzak bir yıldızdan 10,000 yılda, en yakın komşu gökada Andromeda’dan 1 milyon yılda bize ulaşır. Çok uzaktaki bildiğimiz gökadaların ışığı, 10,000 milyon yıldan daha fazla sürede gelir. Bu da bizim hiç bir zaman Dünya’nın bir anlık resmine sahip olamayacağımızı göstermektedir. Bu durumda aldığımız bilgi de, uzaklığa göre zaman içerisinde sendelenir. Evrendeki herhangi bir cisimden aldığımız ışık, onun
yayınladığı zamanki sahip olduğu görünüm ile ilgili bilgiyi içerir. Cisimden yayınlanan ışık ve Dünya üzerinde alınması arasındaki zaman aralığı, ışığın seyahat zamanı olup, uzaklığa bağımlıdır. Demek oluyorki, çok uzaktaki gökadalara bakıldığında çok genç gökadaları araştırıyoruz. Bu durumda da, gökadaların evrimi doğrudan gözlenebilinir.
Şekil 10. Şili’de Atacama çölünde kurulmuş ESO’ya (Avrupa Güney Gözlemevi) ait, 8 metre çapındaki büyük bir teleskop. Bu teleskop Dünya’daki en büyük teleskoptur. Bu teleskopla, oluşum sürecindeki çok uzak gökadalar gözlenmektedir.
Modern teleskopların uzaya ve yere kurulmasında harcanan çabalar, bunları sadece gelecekte “uzay gemileri” projeleri için bir deney amacı ile değil, uzak cisimleri daha yakınlaştırarak, aynı zamanda geçmiş olayları bugüne getirmek amacı ile yapılmaktadır.
Astronomlar uzak cisimleri gözleyemediklerinden, geçmiş hakkında çok fazla bir şey söyleyemez. Burada teori imdadımıza yetişmektedir. Astronom, ilk adımda bir seri gözlem yapar ve daha sonra çok daha sofistike bilgisayar modelleri ile gözlemlerini kontrol eder. Bunları yaparken her zaman fizik kanunlarının evrenselliğine uyar. Neticede, genç evren ile elde ettiği bilginin, bugünkü evren fikrine öncülük edip edemeyeceğini kontrol eder.
Bu işlev, dev bilgisayarlar ile o kadar ayrıntılı bir şekilde yapılır ki, bizim dışımızdaki ve burası arasındaki gözlemsel farklılıkların sadece evrimden dolayı olduğu konusunda şüphe kalmaz.
Astronom, son derece büyük uzaklıklara baktığında, daha fazla gökada göremez. Çünkü zaman ekseninde geriye bakıldığında, yıldızların henüz ışımada bulunmadığı ve evrenin karanlık olduğu zamanki yapı oluşumundan önceki bir epoğa bakılmış olur. Gökadaların bu kadar uzaklıklarda gözlenemeyişinin nedenleri, bugünlerde el altında olup, araştırılmaktadır.
Bununla beraber, bugün gözlenebilen ışınımın bir ilk kaynağı vardır. Bu ışınım, tüm evren 3,000 oC sıcaklığına sahip “ilkel bir ateş topu” halinde olduğu büyük patlamadan 500,000 yıl sonraki bir zamandan geliyor. Bu sıcaklıkta, evreni opaklaştıran serbest elektronlar, protonların etrafında yerlerini aldıklarından dolayı, evren ilk kez transparent olmaya başladı. Evren transparent olduktan sonra, ilkel ateştopunun kızarması gözden kaybolmuş olamazdı ve halen bugünkü evreni doldurmuş olmalıydı. Evren, o zamandan bu yana, 1,000 faktörü kadar genişledikçe, ışınımın dalgaboyu aynı faktör kadar uzamış olmalı ve 1946 yılında Gamow tarafından öngörüldüğü gibi, milimetre (mm) dalgaboyu aralığında bulunmalı idi.
1965 yılında, A.Penzias ve R. Wilson tarafından bir radyo teleskop ile “Kozmik Zemin Işınımı” ile ilgili gözlem, önceleri çok sıcak ve küçük bir evren fikri için, kesin bir çatı olarak gözönünde bulundurulmuş ve daha sonra bu keşif, Nobel ödülü ile ödüllendirilmiştir.
Kozmik zemin ışınımı, sadece büyük patlamayı desteklemiyor, aynı zamanda gökyüzünün bir bölgesinden diğerine çok küçük sıcaklık değişimlerini de göstermektedir. Bu değişimler, süregelen yapı oluşumunun ilk kaynaklarıdır. Değişimlerin küçük oluşu, evrendeki evrimin en belirgin işaretidir. Bu küçük değişimler, evren 500,000 yıl yaşında olduğu zaman bir yapıya sahip olduğunu ve o zamandan bu yana, karışık bir yapılanmaya doğru gizemli bir şekilde evrimleştiğini açığa vurmaktadır.
Elektromanyetik ışınım, evrenin başlangıç epokları ile ilgili bize bilgi veremediğinden, genç evreni araştırmak için başka yöntemlere gerek vardır. Büyük patlamadan 100 sn sonra ilkel çekirdek sentezinden bahsedilmektedir. CERN’de yapılan deneylerle desteklenen bir teori ile, evren, 10-10 sn lik yaş değerlerine kadar tarif edilebilmektedir. O zaman, burada gözlemin sınır şartlarına bağlı kalınıyor ve zaman ekseninde geriye gidildikçe her 10 faktörü kadar bilgimiz daha da spekülatif olmaya başlıyor.
Evren, 10-42 sn gibi bir yaşa sahip olduğunda, bugünkü fizik kanunları çalışmaz. Çünkü genel rölativite ve kuantum fiziğinin eş zamanlı olarak uygulanması gerekir. Fakat bu iki fizik kanununu birleştirmek bugün için imkansızdır. Bu engelin de en sonunda üstesinden gelinse bile, sıfır zamanı tarif etme konusunda bir umutsuzluğa düşüyoruz.
ZAMAN KAVRAMI
Günlük yaşamda, zaman kavramı oldukça gerçekçi bir kavramdır. Zaman, üniform adımlarda geçmiş sonsuzluğun gelecek sonsuzluğu ile olan bağlantısını kurmak olarak düşünülebilir. Gerçekte zaman, büyük patlamada sıfır anında başladı. Büyük patlamadan önce zaman kavramı yok idi. Bu bakımdan, büyük patlamadan önce ne olup bittiği sorusunun Fizikçi için bir anlamı yoktur.
Diğer taraftan, zamanın, bir gelecek sonsuzluğu gösterip gösteremeyeceği, kozmik genişlemenin en sonunda durup durmayacağına bağlıdır. Eğer kozmik genişleme duracaksa, bu durumda evren kendi çekimi altında “Büyük Çöküş” e doğru büzülecek, bu da zamanın sonu olacaktır. Yok eğer, evren sonsuza dek genişleyecek ise, zaman da bir sona ulaşamayacaktır.
Astronomlar genişlemeyi bugüne kadar durdurabilecek kadar evrende yeteri kadar bir madde olmadığına inanıyorlar. Bu görüş, ivmelenerek genişleyen evrende, beşinci bir kuvvet için daha sağlam bir delilin bulunduğu 1998 yılında daha da kuvvetlendi.
Bu delil, evrenin sonsuza değin genişleyeceğinin lehine olup, zaman hiç bir şekilde bir sona ulaşamayacaktır. Ne var ki, zaman bizim sınırlı bilgimizi sonsuza kadar ekstropole etmede tedbirsiz kalmaktadır. Artık biraz daha emin olarak, evrenin çok uzak bir geleceğe doğru genişlemesinin olası olduğunu söyleyebiliriz.
Bunlara ilaveten, zaman, uzay içerisinde sabit hız ile seyahat eden bir gözlemci için uniformdur. Herhangi bir ivmelenme saatin işleyişini değiştirir. Sonuç olarak, evrende aynı saat hızına sahip olan iki gözlemci yoktur. Çağımız teknolojisinde, bu rölativistik etkinin pratik sonuçları vardır. Dünya üzerinde dolanan yörüngelerdeki saatler, yerdekinden biraz daha farklı hareket eder.
Şayet bu fark açıklanamasa idi, uydular ile olan iletişim kaybolurdu. Bu etki, ünlü “ikiz kardeş parodoksu”nda da görülür. Uzay içerisinde hızlı bir şekilde seyahat eden ikizlerden biri yerdeki kardeşinden daha genç olarak Dünya’ya döner. Saat hızlarının değişkenliliği, eş zamanlılık fikrinin yanlış bir kavram olduğuna işaret etmektedir. Buna hayret verici bir örnek, Einstein’in ıstavrozu verilebilir (Şekil 11). Burada zemindeki gökadanın, uzaktaki kuazarın ışığını eğmesi sonucunda, kuazarın 4 görüntüsü ortaya çıkar. Kuazarlar değişken parlaklıklara sahiptir ve dört görünt&#
252; parlaklık bakımından değişir. Ne var ki, 4 ışığın yolu az da olsa uzunlukça farklı olur ve sonuç olarak kuazarın ortaya çıkan parlaklığı farklı zamanlarda 4 görüntü olarak gözlenir. Eğer Einstein’in ıstavrozu gökyüzünde belirgin bir cisim olarak dursa idi, uzun süre önceleri fark edilirdi ve eş zamanlılık kavramı da ortaya çıkmazdı.
Şekil 11. Einstein Istavrozu. Merkezde yer alan bir gökadanın, çekimsel bir mercek olarak davrandığı görülüyor. Etraftaki dört görüntü arkaplandaki tek bir kuazardan gelmektedir. Kuazarın parlaklığı değiştikçe, dört görüntü de farklı zamanlarda gözükürler. Bunun nedeni de, ışığın yolunun bir kaç ışık günü kadar (25 000 milyon km kadar) farklı olmasındandır.
Einstein’ın ıstavrozuna ilaveten, başka çekimsel mercekler de biliniyor (Şekil 12). Onların hepsinin ışık yolları, çekim nedeni ile sapar ve Einstein’in öngörümünü destekleyen etkileyici görünümleri oluşturur. Bu yüzden ışık, eğrili çizgiler boyunca uzay içerisinden yayılır. Bununla birlikte, hiç bir şey, bir ışık ışınından daha düzgün olmadığından dolayı, düz çizgilerin varlığına inanışımız da yanlıştır.
Prensipte, tüm uzay pozitif olarak eğrilmiş olabilir, düz olabilir veya negatif olarak eğrilmiş olabilir. Eğer uzay düz olsa bile, bugünlerde de inanıldığı gibi, yapıların varlığı ve buna eşlik eden çekim alanındaki değişimler, her ışık ışınını eğri bir yola zorlar.
Şekil 12. Resimdeki tüm mavi görüntüler tek bir gökadaya aittir. Gökadanın uzaklığının yaklaşık yarısında, gökadalardan ibaret çok büyük bir gökada kümesi vardır. Bu gökada kümesinin büyük çekim alanı ışığı eğer ve arkaplandaki tek gökadanın çoklu, bozulmuş görüntülerine neden olur. Bu resim Hubble Uzay Teleskobu ile çekilmiştir.
SONSÖZ
Astronomi alanından bazı örnekler düşüncemizin temelde Bilim ile etkilendiğini göstermektedir. Doğa, günlük yaşamda tasarlandığından sonsuz bir şekilde daha karmaşıktır. İnsanoğlunun düşüncesi günlük tecrübeleri fizik kanunları içerisinde ekstrapole etmeye meyillidir. Zamanın mutlaklığı veya düz çizgilerin varlığı gibi görünür gerçekler hatalıdır. Diğer taraftan, tek bir yaratılış olayı ve evrim ile ilgili spekülasyonlar, bir takım olaylara ve gelişmelere dayanmaktadır.
Yaratılış ve Evrim olayları ile ilgili spekülasyonlar, yanlış kavramların halen etkileştiği bir yerdir. Bugün evrimin gerçeğini kabul etmek gibi bir zorluk içerisinde değiliz. Ne var ki, bugünkü Dünya ile bugünkü insanoğlunun evrimin son ürünü olduklarını varsayma konusunda, kolaylıkla hata yapabiliyoruz. Gerçekte, evrim devam etmektedir. Gelecek 100,000 yıl içerisinde, atalarımızı tanımayacağız. 50 Gigayıl içerisinde de, bir yıldız sönecek ve böylelikle yaşam için bir başka olasılık başlatacak.
Bu kadar çok kıymet biçtiğimiz organik yaşam da, bir anlamda, pek fazla bir şey ifade etmiyor, sadece evrenin evriminde çok küçük bir olgu olarak kalıyor.
Kaynaklar
- Prof. Dr. G. A. Tammann, SPATIUM , No: 3, Mayıs, 1999
- Popüler Bilim (2000), 85, 32-37
Diğer Yazarlar
- Selçuk Bilir
