Evren başladı mı? Evrenimiz başladı ve büyüyor mu? Yoksa evren sonsuzdan gelip sonsuza durağan mı? Evrenin modellemesi insanın düşünce şekliyle bütünleşiyor ama gerçek bizim zihnimizde kurguladığımızdan farklı olabilir. Gelin evrenin kısa tarihine göz atalım.

Geçmişte bu tür soru ve fikirler genellikle insanların hayal gücüne dayalı olarak ortaya atılıyordu ve bilimsel bir veriye dayanmadığı için bir fikir olarak kalıyordu. Şimdi elimizde en iyi teori dediğimiz Büyük Patlama var ve bugüne kadar ileri sürülen teorilerin en iyisi. Bu teori, gözlemsel kanıtlara dayandırılırken evrenin büyük ölçekte nasıl davrandığının matematiğini de ortaya çıkarıyor. Astronomlar evrenin geçmişini gözlemleyerek bir yandan geleceğini diğer yandan da başlangıç anını hesaplamaya çalışıyor.  Bunu anlamamızı sağlayan yegâne şey ışığın sınırlı bir hızda ilerlemesi. 1 milyar ışık yılı uzaktaki bir galaksiyi teleskopla gözlemlediğimizde onun 1 milyar yıl önceki halini görüyoruz. İkinci neden ise fizik kanunlarının evrenselliği. Fiziği Dünya'dan tanıyoruz ve bu fizik evrenin geneline uyarlanabilir durumda.

Teknolojinin son harikası olan uzay teleskoplarıyla yapılan gözlemlerle fizik kanunlarını bir araya getirdiğimizde Büyük Patlama Teorisi'ni elde ediyoruz. Buna göre, evren 13,8 milyar yıl önce sonsuz küçüklükte (atomaltı parçacıklardan çok daha küçük), sonsuz yoğunlukta ve sıcaklıkta bir noktadan başladı. Bu küçük başlangıçtan itibaren evren durmadan genişledi ve bugün gördüğümüz yıldızları ve galaksileri oluşturdu. Tabi ki bu sonsuz küçüklüğün ne ve nerede olduğunu sorgulayabilirsiniz. Yoğunlaştırılmış bir madde noktası olarak başlangıç noktası arıyorsanız bu durumda o noktanın neyin içinde olduğunu sorgulayabilirsiniz. O da bir başka evren miydi yoksa?

Birçokları için, Büyük Patlama'nın bilimsel yönü haricinde bir cezbediciliği var. Tekil ve dramatik bir oluşum anı, mitolojik ve dini metinlere de uyuyor ve dolayısıyla bilim insanı olmayan insanlar da Büyük Patlama'yı kendi bakış açılarıyla uyumlu buluyor. Diğer bir taraftan, erken dönemlerde, teori bilim camiasının bir kesimi tarafından reddedilmişti; bunun nedeni evrenin sabit ve değişmez yapıda olduğunu düşünmeleriydi. İngiliz astronom ve matematikçi Sir unvanlı bilim insanı Arthur Eddington (1882-1944) bu konu hakkında "Başlangıç fikri benim için rahatsız edici... Evrendeki düzenin bir patlama ile başladığına inanmıyorum." notlarını yazmıştı. Aslında teoriye 'Büyük Patlama' (Big Bang) olarak isim veren başka bir İngiliz bilim insanı, Sir Fred Hoyle (1915 – 2001) , bu teoriye katılmadı. Eddington ve Hoyle, Einstein'ın genel görelilik teorisine son derece aşinaydılar. Eddington Genel Relativite’yi İngilizceye çeviren ilk kişidir ve teoriyi adeta İngilizce konuşan bilim camiasına tanıtma işini üslenmişti. En erken formunda, Büyük Patlama Teorisi, 1920'lerde, Einstein'ın denklemlerinin bir çözümü olarak ortaya atıldı ancak Büyük Patlama tek çözüm değildi. Aynı denklemler tamamıyla durağan bir evrene de müsaade ediyordu. Bu nedenle bilim insanları bir şeye karar vermeden önce gözlemsel kanıt elde etmek istiyordu.

Büyük Patlama'nın doğru olabileceğine dair düşünceleri güçlendiren ilk adım, evrenin genişlediğinin keşfedilmesi oldu. Bu önemli keşif, 1929 yılında Edwin Hubble tarafından yapıldı. Hubble Samanyolu ötesindeki iki galaksinin verilerinde, galaksilerdeki tekil yıldızların gözlemlerinden elde edilen uzaklıkları ve tayf ölçümlerinden elde edilen bizden uzaklaşma hızlarını inceledi. Şaşırtıcı bir şekilde, bir galaksi bizden ne kadar uzaksa o kadar hızlı uzaklaşıyordu. Bunun tek bir açıklaması olabilir: Tüm evren genişliyor. Bunu şişirilen bir balon üzerindeki lekeler gibi düşünebilirsiniz. Balon şiştikçe lekeleri de birbirilerinden uzaklaşan galaksiler gibi düşünün. Gelen işaretler bize evrenin açıldığını söylüyordu. Açılıyorsa mutlaka kapalı olduğu bir başlangıç anı vardı.

Ancak genişleyen bir evren Büyük Patlama teorisi ile uyumlu olsa da bu teoriye bağımlı olmak zorunda değil. Kulağa ilginç gelebilir ama sabit bir oranda genişleyen, sonsuz ve değişmeyen bir evren de mümkün. Bu durumda, evrenin genişlemesi sırasında ortalama yoğunluğunu koruyabilmek için az miktarda madde üretilmesi gerekiyor: galaksi başına yılda birkaç yüz atom.

Hoyle ve diğerleri tarafından desteklenen bu 'kararlı-durum hipotezi' 20. yüzyılın ortalarına kadar Büyük Patlama'nın en büyük rakibiydi.

Ancak sonunda kazanan Büyük Patlama oldu ve kararlı-durum hipotezi çöktü. Bugüne kadar gelen tüm gözlemsel kanıtlar ışığında Hoyle'un evrenin her zaman aynı şekilde olduğu görüşünün yanlış olduğunu biliyoruz. Aksine, evren Büyük Patlama'nın öngördüğü şekilde zamanla evrimleşti. Örneğin, Hubble'ın aldığı uzak galaksilerin görüntüsü sayesinde, erken dönem galaksilerin, modern galaksilerden boyut ve şekil olarak farklı olduklarını biliyoruz. Bu daha yeni bir kanıt olsa da kararlı-durum hipotezini yıkan asıl şey, 1960'larda kozmik mikrodalga arka alan ışınımının (KMA) keşfedilmesiydi.

KMA zaman zaman Büyük Patlama'nın 'yankısı' olarak kabul ediliyor. Eğer böyle bir yankı gerçekten var olsaydı, Büyük Patlama da kanıtlanmış olurdu. Ancak gerçekler bu kadar basit değil. İlk olarak, Fred Hoyle Büyük Patlama tanımlamasını yaparken ortada bir patlama veya ses olduğunu düşünmedi, buradaki patlama kelimesi aşırı yoğun bir durumdan evrenin bir anda genişlemeye başlamasını tanımlamak için kullanılan bir metafordu. Dolayısıyla bir patlama veya onun yankısını duymak gibi bir durum söz konusu değil. Peki, gerçekten çok güçlü bir teleskop, 13,8 milyar yıl öncesini, yani Büyük Patlama'yı görebilir mi?

Bu maalesef mümkün değil. Evren çok daha genç ve küçükken, çok sıcaktı ve bu erken dönemde Güneş'teki plazmaya benzer parlak bir plazma ile doluydu. Böyle bir şeyin ötesini bir teleskop asla göremez çünkü plazma, ışığı bir bulutun Güneş ışığını saçtığı şekilde saçar. Nasıl ki bir bulut tabakasının ötesini göremiyorsak, Büyük Patlama'dan 380.000 yıl sonrasına denk gelen 'son saçılma yüzeyi'nin de ötesini göremiyoruz. Bu bulutsu yüzeyden saçılan ve her yöne eşit yayılan ışığı günümüzde kozmik mikrodalga arka alan ışınımı olarak görüyoruz.

KMA, gözlenmeden önce varlığı teorik olarak ortaya koyulan olgulardan birisi. Princeton Üniversitesinden Robert Dicke, böyle bir şeyin, Büyük Patlama Teorisi'ni doğrulayıp, kararlı-durum hipotezini çürütecek en önemli şey olacağını ortaya koydu. 1965 yılında bu ışımayı tespit edecek bir cihaz üzerinde çalışırken, Bell Telefon Laboratuvarından Arno Penzias ve Robert Wilson'ın, yaptıkları deneyde bir problem yaşadığını fark etti. Dicke, Penzias ve Wilson'ın şans eseri KMA'yı keşfettiğini anladı ve böylece Büyük Patlama'ya dair en büyük kanıtlardan biri sunulmuş oldu.

Uzak galaksilerin Hubble görüntüleri ile Kozmik Mikrodalga Arka Alan Işımasının uydu ölçümlerinin bir araya getirilmesi, evrenin 380.000 yaşına, ya da kabaca Büyük Patlamaya kadar tüm tarihinin ele alınması anlamına geliyordu. Peki bu noktadan önce ne oldu? Son saçılma yüzeyinin ötesindeki hiçbir şeyi gözleyemiyor olsak da astronomlar KMA gözlemlerini fizik teorileri ve bilgisayar modelleri ile bir araya getirerek bir tahmin ortaya koyabiliyor. Bunu yaptıklarında, sonuçlar teorisyenlerin tam da beklediği gibi çıkmadı.

Buradaki problem KMA'nın gökyüzünün farklı bölgelerinde eş dağılımlı olarak gözlenmesi. Bilim insanları, evrenin her noktasında, bugün gözlemliyor olduğumuz hızda genişlediği konusunda bir uzlaşmaya varamadı. Bunun yerine, evrenin kısa bir süreç içerisinde 'kozmik şişme' adı verilen bir süreçte çok hızlı bir oranda genişlediğini ortaya attılar.

Kozmologlar bu şişme için gereken zamanı hesapladılar ancak bunu gündelik zaman dilimleri ile ortaya koymak mümkün değildi. Bu şişme oranını anlamlandırabilmenin en iyi yolu, evrenin atomaltı parçacık boyutlarından bir golf topu boyutuna kadar, ışıktan hızlı bir şekilde sadece saniyenin trilyonda birinin trilyonda biri kadar bir sürede genişlediğini düşünebilmekten geçiyordu.

Einstein destekçileri bu fikre hemen karşı çıkabilirler ancak bu durum Einstein'ın öngörülerine aykırı değil çünkü Einstein'a göre bu limit cisimlerin birbirine göre ölçülen yer değiştirmesi ile ilişkili. Bu durumda ışıktan hızlı genişleyen şey uzay-zaman dokusunun kendisiydi ve bu görelilik çerçevesinde tamamıyla normal bir durum.

Bu şişme dönemi sonunda evren daha sakin bir genişleme oranına sahip oldu ve bu ortamda maddenin ortaya çıkabileceği koşullar ortaya çıktı. Genişleme devam ettikçe son derece sıcak olan evren, parçacıkların birleşerek atomu oluşturabileceği kadar soğudu ve böylece yıldızlar ve galaksiler ortaya çıktı.

Bu bize, Büyük Patlama açısından evrenin doğumunun açıklamasını sunuyor ancak Büyük Patlama Teorisi bunun da ötesinde, evrenin dünden bugüne tarihsel gelişimini ve evrimini ele alıyor. Bu geniş ölçek ele alındığında, gözlemsel astronomların teorisyenlere başka bir sürprizi daha var.

Büyük Patlama Teorisi'nin orijinalinde, evrenin genişleme oranı sabit değil. Bu genişleme kütle çekiminin evrendeki maddeye baskın gelmesi ile zamanla yavaşlıyor. Bunu farklı bir şekilde ele alıp, genişleme hızının ne kadar hızlı yavaşladığını ölçüp evrenin toplam kütlesini belirlemek çok kolay. 1990'lı i, yıllarda bir araştırma ekibi Tip Ia süpernovaların mesafeleri ile evrenin genişleme hızını bir grafiğe döktü.

Ortaya çıkan sonuç hiç kimsenin beklemediği bir şeydi. Görünene göre, evrenin genişleme hızı azalmıyor, aksine artıyordu. Bu, son yıllarda kozmoloji alanında yapılan en büyük keşif ve araştırmayı yapan ekibe Nobel Ödülü kazandırdı. Bu, büyük ölçeklerde bir şeyin kütle çekimine karşı koyduğu anlamına geliyor. Günümüzde kimse bu 'şeyin' ne olduğunu bilmiyor ancak ona gizemli doğasına uygun bir şekilde karanlık enerji adı verildi.

Karanlık enerji Einstein'ın genel görelilik teorisine aykırı olan bir şey değil. Bu sadece Einstein denklemlerine uygulanan çözümlerin tam olarak doğru olmadığı anlamına geliyor. İronik bir şekilde, Einstein kendi denklemlerinin doğru çözümüne dair işaretleri, Edwin Hubble'ın evrenin genişlemesini keşfetmesinden önce ortaya koymuş olabilir. Einstein'ın kendi çözümü genişlemeyen, statik bir evrendi ve bu sonuca ulaşmak için denklemlere 'kozmolojik sabit' adı verilen bir sabit ekledi. Bu öngörü, Hubble'ın yaptığı keşiften sonra bir kenara bırakıldı ve Einstein bunu 'en büyük hatam' diyerek açıkladı. Ancak uygun bir kozmolojik sabit seçimi, karanlık enerjinin etkilerini üretebilir ve belki de Einstein'ın haklı olduğunu ortaya koyar.

Öte yandan patlama ifadesi yanlış ve yönlendirici olabiliyor. Bir patlamada parçalar merkezden dışarı doğru var olan bir uzayın içinde saçılır ve siz de her bir noktanın sizden eşit olarak uzaklaştığını görürsünüz. Ancak Büyük Patlama’da durum bu şekilde olmuyor. Bu daha çok uzayın kendisinin genişlemesi şeklinde görünüyor. Evrende tüm uzaklıklar aynı oranda genişliyor. Birbirinden x mesafede bulunan iki galaksi birbirinden aynı oranda uzaklaşırken 2x mesafede bulunan galaksiler aynı oranın katıyla birbirlerinden uzaklaşıyor.

Bilim söz konusu olduğunda her zaman alınacak çok yolun olduğunu rahatlıkla söyleyebiliriz. Kuantum mekaniğinin bu büyük patlama teorisiyle uyumsuzluğunu da göz önüne alırsak emin olmak için henüz elimizde yeterli veri mevcut değil.

Levent Aslan.