Kâinatın kulakları..


Doç. Dr. Sait Yılmaz

Doç. Dr. Sait Yılmaz

29 Şubat 2016, 15:32

Giriş

Ne oldu? Ne oldu? “ubbb” diye bir ses duyduk.. Einstein’ın genel izafiyet teorisi 100 yaşında ve fizikçiler, bu ses ile ilk kez kütle çekim dalgalarını saptadıklarını açıkladılar. Duyduğumuz bu ses, onun teorisinin bir kısmını doğrulayan yeni bir kanıt oldu. Astro-fizikçiler uzun zamandır kütle çekim dalgalarının dünyada ölçülemeyeceğini düşünüyorlardı. Louisiana ve Washington’da inşa edilen çok hassas iki detektör, bekliyor ve dinliyordu. LIGO yani Lazer Girişimölçer Kütle Çekim Dalgaları Gözlemevi artık kâinatın kulakları oldu. Evet, bir şey duyduk ya da duydular. İki kara deliğin bir milyar ışık yılı ötede çarpıştığını duydular. Bilim insanları bu ikisini uzun zamandır izliyordu. Bir tanesi Güneş’in kütlesinden 36 kat daha büyük, diğeri 29 kat büyük. Bu kara delikler, en iyi tahminle ölen yıldızlardan ortaya çıkmış. Aynı sistemde iki yıldız varmış. Jüpiter kadar olmasa da neredeyse yıldız olabilecek kadar büyük. İki yıldızlı bir sistem düşünebiliriz. Yıldızlardan biri ölüyor ve birbirlerinin etrafında uzun süre dönmüş oluyorlar. Sürekli uzay-zamana enerji yaydıkları için, enerjilerini kaybediyorlar ve uzayda çalkalanıyorlar. Kütle çekim dalgaları yüzünden bir arada dönüyorlar. Milyarlarca yıl sonra çarpışacak kadar yakınlaşıyorlar. Bu çiftin hayatının son 200 milisaniyesini gördük biz. Bu olay muhtemelen 1.3 milyar ışık yılı ötede gerçekleşti. Işık, saniyede 300 bin km yol alıyor. Bir milyar ışık yılı; ışığın bir milyar yıl boyunca aldığı yol demek. Işık hızının yarısı bir hızla çarpışıyorlar ve bu da uzay-zamanı büyük ölçüde karıştırıyor. Bu dalgalara sebep oluyor ki, bunlara kütle çekim dalgaları diyoruz. Bu, Einstein’ın 100 yıl önce tahmin ettiği bir şey. Fizikçiler o zamandan beri bunu saptamaya çalışıyordu. Bunu saptamaları için insanüstü bir şeyler yapmaları gerekti ve yıllardır verilen büyük bir eforun sonucunu aldılar. Bu buluş, evreni keşfetmemiz açısından çığır açıcı bir gelişme. Neden böyle düşünüyoruz? Anlatalım ama önce bilim teorisinde bugünlere nasıl geldik, onunla başlayalım.

Bilim teorisinin kökleri..

Bilimsel kuramın (teori) kökeninin araştırılması ve doğa bilgisinin peşinden yalnızca bilgi amacı ile gidilmesi Helenistik (Eski Yunan) çağında başladı. Aristoteles’in 2400 yıl önce mantık, fizik, kozmoloji, psikoloji, doğa tarihi, anatomi, metafizik, etik ve estetik alanlarını kapsayan çalışmaları bilim tarihine bir dönüm noktası oldu. Aristoteles, doğal dünya ve insanlığın bu dünyadaki yeri hakkında kapsamlı, tutarlı, entelektüel bakımdan doyurucu ve eşi olmayan bir görüş sunmuştu. Aristo’nun yapıtları, Eski Çağın sonları ile İslam ve Avrupa Orta Çağlarındaki yüksek öğrenimin temelini oluşturdu. Aristo’nun evreni, temelinde dinsel kalmış ve Eflatun gibi o da göklerin canlı ve kutsal olduğunu, Hareket Etmeyen yani Asıl Hareket Ettirici tarafından hareketlendirildiğini düşünmüştür. Dünya tarihinde bilimsel devrimin başlangıcı olarak Kopernik’in “Göksel Kürelerin Dönüşleri Hakkında” adlı kitabının basıldığı tarih olan 1543 yılı gösterilir. Kopernik (1473-1543), bu kitabında dünyanın kendi ekseninde günde bir kez ve güneş çevresinde ise yılda bir kez döndüğü günmerkezli bir kozmoloji ortaya atmıştı. Kopernik, dünyanın ve diğer gezegenlerin, güneş etrafında döndüklerini söylemiş; heliyosantrik yani güneş-merkezli bir sistem açıklamıştı. Galileo (1564-1642) ise teleskopu geliştirmesi, astronomi alanındaki buluşları ve düşen cisimlerin hareketiyle ilgili araştırmaları ile bilim tarihine önemli katkılar sağladı. Johannes Kepler (1571-1630), 1609’da Kopernik’in teorisini geliştirerek gezegenlerin hareketlerinin çembersel değil eliptik olduğu sonucuna varmıştı.

19. yüzyılda sekülerliğin gelişmesi bilimin de önünü açtı ve 19. yüzyılın başında ikinci bir Bilimsel Devrim oluşmaya başladı. 19. ve 20. yüzyıllardaki Darwinci Devrim de bilimin entelektüel görünümünü yeniden şekillendirmiştir. Charles Darwin Türlerin Kökeni (The Origins of Species) adlı kitabını 1859’da yayınladı. 1830 yılında Charles Lyell’in yazdığı Principles of Geology kitabı ile o zamana kadar din kitaplarının birkaç bin yıllık dünya tarihi inancı kırıldı ve dünya tarihi 4.5 milyar yıl geriye gitti. Elektrik ve kimyadaki ilerlemelerle eş zamanlı olarak tümüyle yeni bilimlere dayanan endüstriler doğmuştur. 19. yüzyılın yeni akım elektriği bilimi, en iyi örneği telgraf olan yeni bazı uygulamalı bilim endüstrilerini ortaya çıkarmıştır. Bilim adamı Charles Wheatson ve bir çalışma arkadaşı, Michael Faraday’ın 1831’de elektromanyetik indüksiyonu bulmasının ardından 1837’de ilk elektrikli telgrafı icat etmiştir. Londra ve Paris 1854’te telgrafla bağlanmış, ilk transatlantik kablo 1857-1858 yıllarında döşenmiş, daha sonra telgrafla demiryolu dünyaya birlikte yayılmıştır. Elektrik bilimi çalışmalarına dayanarak Thomas Edison ve İngiliz Joseph Swan 1879’da ampulü bulmuşlardır. Maxwell’in elektromanyetik kuramını doğrulamaya çalışan Heinrich Hertz’in ilk dalgalarını öğrenen İtalyan Guglielmo Marconi (1874-1937) ilk telsiz (radyo) patentini 1896’da almıştır. 19. yüzyılda hastalıklar ile ilgili mikrop kuramının ortaya çıkışı Fransız bilim adamı Louis Pasteur’ün (1822-1895) mayalanma ilgili çalışmalarına yön vermiş ve sonucunda süt ürünleri, şarap, bira üretimi endüstrisi yanında şarbon, kuduz ve diğer hastalıklara karşı aşıların gelişmesinin önünü açmıştır. Henry Ford’un öncülük ettiği kitlesel üretim teknikleri, 1912’de elektrikli marş motorunun bulunması, 1921’de şişme tekerleklerin bulunması otomobillerde önemli iyileştirmeler sağlamıştır.

20. yüzyılın bilimsel düşüncesinin en dikkat çekici kazanımlarından biri 19. yüzyıl fiziğindeki Klasik Dünya Görüşünün tahtından indirilip yerine fiziksel dünyanın anlaşılması için devrimsel nitelikte yeni parametrelerin konulması olmuştur. Önceki farklı gelenekler bugün “fizik” dediğimiz yeni bir bilimsel sentezle birleşti ve sahneyi Albert Einstein’ın başlattığı 20. yüzyıl fizik devrimi için hazırladı. Diğer yandan yaşam bilimleri özellikle biyoloji alanında hücre ve mikro kuramları gibi atılımlar yapıldı. Bilim bir kez daha düzenlenmeye başladı. 1895’de Wilhelm Röntgen’in X ışınları adı verilen ışınımı bulması ile ortaya çıkan elektromanyetik radyasyon, 1898’de Marie Curie radyoaktivite terimini ilk defa kullanması ve atomaltı parçacıkların tespiti, 1901’de uranyum elementinin radyoaktif bozunumu ile ilgili deneyler; atomların değişmezliği ilkesini yıkmıştı. Sonuçta, Newtoncu fiziğe ve Klasik Dünya Görüşüne temel oluşturan mutlak yer ve zaman düşüncesinden vazgeçen düşünce özel görelilikti. Newtoncu görüşe göre uzay ve zaman mutlaktı. Einstein’in yorumuna göre evrende hiçbir ayrıcalıklı bakış açısı, hiçbir temel saat bulunmamaktadır. Bir olayın ne zaman olduğu, bir cetvelin ne kadar uzun olduğu ya da bir nesnenin ne kadar olduğu gibi tüm gözlemler gözlemcinin yerine ve hızına bağlı olarak değişir. İşte bu, göreceliliktir. Alman teorik fizikçi Albert Einstein enerjinin ışık hızının karesiyle kütlenin eşit olduğunu E=mc2 formülüyle ispatladı. Genel görecelilik kuramı ile kütlenin uzay zamanı büktüğünü ve zaman, mekân, hareketin birbiriyle bağımlı olduğunu ispatlayıp Brown hareketi ile atomun varlığını kanıtladı.

Evren ile ilgili bilim teorisi..

20. yüzyılın başında atomun yapısı ve kuantum mekaniği (en küçüğün teorisi) ile ilgili keşifler evrenin işleyişi ve içeriği ile ilgili çalışmalar için önemli bir çığır açtı. Bu dönemde fizik ve gerçekliğin kendisine ilişkin görüşlerimizi köklü olarak değiştiren üç önemli teori ortaya çıktı; özel izafiyet (görecelik) teorisi (1905), genel görecelik teorisi (1915) ve kuantum mekaniği (1). Albert Einstein, bunlardan ilkini büyük ölçüde, ikincisini tam olarak kendisi geliştirmişti. Üçüncünün gelişiminde ise önemli ölçüde rol oynadı. 17. yüzyılda Newton tarafından kütlesel çekim, 19. yüzyılda ise Maxwell tarafından elektromanyetizm kuramları geliştirildi. Bu iki kuramın uyumsuzlukları 1915 yılında Einstein’ın genel görecelik kuramıyla giderildi. Evren’deki her şeyi tanımlamak için Einstein’ın genel görecelik teorisi ile kuantum mekaniği birleştirilerek birleşik bir teori yaratılmaya çalışılmaktadır. Einstein, yaşamının son yıllarını böyle bir teoriyi aramakla geçirdi ancak kuantum mekaniğine güvenmiyordu. Evren’in geçmişlerin toplamında olduğu gibi birçok alternatif geçmişleri olabileceği fikrini kabule hazır değildi. Yani sanal zaman ve uzay-zamanın kendi üzerine kapanacağı fikrine uzaktı. Albert Einstein bize kütle ve enerjinin değiştirilebilir olduğunu gösterdi. Bunun anlamı şu idi; büyük patlama ile saf enerji ortaya çıkmıştı ama sonra enerji atoma yani maddeye dönüşmüştü. (Bunun tersini yaparak yani kütleyi enerjiye dönüştürerek atom bombası yapıldı.) Böylece maddeler bir araya gelerek galaksiler oluştu. Ancak, evrendeki her şeye kütlesini veren şey nedir, hala bilinmemektedir.

Einstein’ın teorisi nesnelerin uzay ve zamanda nasıl ilerlediklerini tanımlar. Genel görecelik teorisine göre; uzay-zaman düz değildir, içindeki madde ve enerji ile eğrilmiştir. Kütle ve enerjinin pozitif yüklü olması nedeni ile kütlesel çekim her zaman nesneleri birbirine doğru çeker. Örneğin yeryüzünün kütlesel çekimi dünyanın zıt taraflarında bile bizi ona doğru çeker. Benzer şekilde Güneş’in kütlesel çekimi gezegenleri onun etrafında yörüngede tutar ve yeryüzünün gezegenler arası uzayın karanlığına fırlamasına engel olur. Genel göreceliğe göre kütlenin pozitif olması uzay-zamanın yeryüzü yüzeyi gibi tekrar kendi yüzeyi üzerine eğrilmiş olması anlamına gelir. Eğer kütle negatif olsaydı, uzay-zaman bir eğerin yüzeyi gibi diğer tarafa eğrilmiş olurdu. Nesneler uzay-zamanda doğru çizgiler halinde hareket etmeye çalışırlar, fakat uzay-zaman eğrilmiş olduğu için eğrilmiş bir uzayda düz bir çizgiye en yakın şey olan yollarda ilerlerler. Işık, yeryüzü düz bir çizgide ilerlemeye çalışırken, uzay-zaman Güneş’in kütlesi tarafından bükülmüş olduğu için uzayda sarmal bir yol izler, zaman içinde ilerlerken Güneş etrafında bir daire içinde gider. Işık yer çekimini, yer çekimi de zamanı kontrol ettiğine göre yer çekimini kontrol ederek zamanda yolculuk yapabiliriz. Özetle, ışık dünyada düz giderken, uzayda eğilip-bükülür bunun anlamı zaman-mekân’ın da eğilip bükülebileceğidir. Zaman-mekân’ın eğilip-bükülebilmesi farklı zaman hızlarının ortaya çıkması demektir ve bu bir “zaman tüneli” yapmak için temel varsayımdır. Zaman-mekânı eğip bükebilmek için ışık hızından daha hızlı ve büyük bir enerji lazımdır. Zaman Makinesi’nin temel kurgusu uzaydaki farklı iki zaman arasında kestirme bir yol bulmaktır (2). Zaman-mekân için kestirme yollar bulmak, paralel evrenlere geçme fikri artık varlığı kanıtlanan uzaydaki kara delikler yanında suni olarak üretilecek “kozmik sicim” ve “solucan delikleri“ni gündeme getirmiştir.

Güneşin ışığı bize 8 dakikada gelmektedir. Zaman evrende pek çok yerde ayrı ayrıdır yani zaman farklı yerlerde farklı hızlarda çalışır. Sanıldığı gibi üç boyutlu bir dünya da değil, üç mekâna zaman boyutunun da eklendiği dört boyutlu bir dünyada yaşıyoruz. Bu dört boyutun hepsine birden ‘mekân-zaman’ ya da ‘uzay-zaman’ adı verilmektedir. Işık hızı, kozmik hız sınırıdır yani ışıktan hızlı bir şey yoktur. Zaman hızlı hareket eden şeyler için daha yavaş geçer. Her objenin kütlesi enerjisi ile orantılıdır. Enerji arttıkça hız artar ama hiçbir zaman ışık hızına ulaşamaz. Çünkü ışık hızına ulaşmak için sonsuz enerji lazımdır. Zaman içinde geleceğe yolculuk ancak hız ile mümkündür. Kütle büyüdükçe mekân-zamanın eğrilmesi de artar. Dünyaya yaklaştıkça yer çekimi arttığından zaman daha yavaş geçer. Diğer bir deyişle uzayda zaman daha hızlı geçmektedir. Yeryüzünde hareketsiz duran biri, aslında Güneş etrafında saniyede 16 mil (30 km) hızla hareket etmektedir. Daha 18. yüzyılda ışığın gözlemciye aynı anda ulaşmadığı, yaklaşık olarak saniyede 186 bin mil (300 bin km) hızla geldiği keşfedilmişti. Eskiden zamanın sonuna kadar aktığı düşünülürdü. Görecelik teorisi ile zaman, uzay ile birleştirilmiş ve her ikisinin Evren’deki madde ve enerji tarafından eğrilebileceği ve bükülebileceği ortaya konmuştur. Böylece zaman bağımsız olmaktan çıkmış, Evren tarafından şekillendirildiği kabul edilmiştir. Özellikle 1960’lı yıllardan başlayarak uzay ile ilgili çalışmalar sadece uzaya dayalı kabiliyetler bakımından haberleşme, görüntü alma ve yönlendirme gibi kabiliyetlerde çığır açmadı, uzayın derinliklerine gönderilen vasıtalar aracılığı ile evrenin sırları ile ilgili önemli bulguların ortaya çıkmasına ya da eskilerinin sorgulanmasına imkân sağladı.

Evrenin Maddi İçeriği..

Evren’in maddi içeriği iki kısma ayrılmaktadır (3); kuarklar, elektronlar, muonlar gibi “madde parçacıklar” ve küresel çekim, elektomanyetizm gibi “etkileşimler”. Madde parçacıklar (fermiyonlar) tam yarım spinli (açısal momentum) ile tanımlanır ve Pauli dışlama ilkesine uyar. Pauli dışlama ilkesi herhangi bir durumda verilen türde birden fazla parçacığın olmayacağını öngörür. Bir noktaya çökmeyen ya da ışımayla sonsuzluğa gitmeyen katı cisimlere sahip olabilmemizin nedeni budur. Maddenin temelini oluşturan şeyler iki gruba ayrılır; kuarklardan oluşan hadronlar ve geriye kalanı içeren leptonlar. Etkileşimler, olgusal olarak dört kategoriye ayrılır. Güçlük sırasına göre; yalnızca hadronlarla etkileşimi olan güçlü nükleer kuvvetler, yüklü hadronlar ve leptonlar ile etkileşimde bulunan elektromanyetizm, tüm hadronlar ve leptonlar ile etkileşimde bulunan zayıf nükleer kuvvetler, hepsinin zayıfı olan ve her şeyle etkileşen kütlesel çekim. Büyük Patlama sonrasındaki ilk saniyede dört temel kuvvet; yerçekimi (bir kütlenin diğerine doğru çekilmesi), elektromanyetik kuvvet (elektrik ve manyetizmayı tek kuvvette birleştirerek atomları moleküllere bağlar), güçlü çekirdek kuvveti (protonları ve nötronları birbirine bağlar) ve zayıf çekirdek kuvveti (atom çekirdeğini parçalayarak radyoaktif bozuşmayı ortaya çıkarır) ayrıldı ve evren müthiş bir genişleme geçirdi (4). Galaksiler, birkaç galaksiden milyonlara kadar uzanan gruplar halinde bir araya toplanmışlardır. Galaksiler sabit bir hızla ayrılmaya devam etmektedir. Dünyamız, yüz milyar galaksi içinde, tipik bir galaksinin dış kenarında, çok ortalama bir yıldızın etrafında dolanan küçük bir gezegendir. Yani Dünya’nın Evren’de özel bir konumu olmadığını keşfetmiş bulunuyoruz. Hubble uzay teleskopu sayesinde Büyük Patlama’nın (Big Bang) 13.7 milyar yıl önce meydana geldiği hesaplandı. Güneş sistemimizdeki çeşitli gezegenimsilerin dünyayı ve öteki 8 gezegeni oluşturmaya yetecek malzemeyi ancak 4.6 milyar yıl kadar önce bir araya getirdiğini düşünüyoruz.

Etrafımızdaki her şeyin asıl maddesi olan enerji parçacıkları (kuarklar) ile çalışmak ihtiyacı kuantum mekaniğini doğurdu. Evren genişliyor ve onu frenleyenler ise karanlık enerji ve karanlık madde denilen şeylerdir. Onlar olmasa evren ve dünya dâhil her şey sökülür giderdi, yıldızlar galaksilerden boşluğa dağılırlardı. Şu an bulunduğumuz odamızda da karanlık enerji ve karanlık madde bulunmaktadır. Karanlık enerji, kâinatın %70’ini oluşturuyor ve yer çekiminden daha büyüktür. Karanlık madde ise atomlardan meydana gelmiyor, onun varlığını yer çekimi sayesinde biliyoruz. Galaksiyi bir arada tutan karanlık enerji ve karanlık maddenin sırrı henüz çözülemedi. Karadelikler, kendi içine çökmüş yıldızlardır. Karadelikler, ölmekte olan yıldızların patlayarak tahrip gücü yüksek bir yerçekimi çöküşü tetiklemesi ile ortaya çıkmaktadır. Yıldız ölçülemeyecek kadar bir alana sıkıştırılacak kadar küçülür, ancak çekim gücü öyle kuvvetlidir ki ışık bile içinden kaçamaz. İçine giren her şeyi yok edebilir. Kara delik dışarıya parçacıklar ve radyasyon verirken, kütle kaybeder ve sonunda sıfır kütleye iner ve tamamen ortadan kaybolur. Çöken bir yıldızın arkada bıraktığı kara deliğe düşen herhangi bir şey, bir sona ulaşacaktır (5). Samanyolu galaksisinde milyonlarca kara delik vardır. Bir yıldızın dünyaya çarpma ihtimali çok düşüktür ama bir kara delik dünyaya yaklaşırsa onun çekimi dünyayı parçalar ve yok edebilir.

Evrene yön veren yüksek parçacık enerjilerinin farkındayız ama hala evren hakkında bilmediğimiz veya anlayamadığımız çok şey var. Henüz evrenin neden başlamış olduğu ile ilgili soruya cevap bulunamadı. Ancak, bilim insanlarına göre evrenin nasıl çalıştığını anlarsak onu bir şekilde kontrol etme imkânımız da olabilir. Uzak galaksilerin gözlemlenmesinden onların bizden gittikçe uzaklaştığını anlıyoruz. Demek ki bu galaksiler geçmişte bize daha yakındı. Geçmişte galaksilerin birbirinin üzerinde durduğu sonsuz yoğunluk durumu ‘büyük patlama’ tekilliği olarak adlandırıldı. Bazı bilim insanlarına göre; evren sandığımız gibi bir boşluk değil, içine sıkıştırıldığımız dikey bir yapıdır (6). 13-14 milyar ışık yılı ötesini görebiliyoruz ama evren çok ötesinde farklı bir şekilde olabilir. Diğer bir soru, evrenin nasıl meydana geldiğidir. Büyük Patlama’ya ne yol açtı? Belki de çoklu bir evrende yaşıyoruz. Yani gördüğümüz her şey çok daha büyük bir şeyin küçük bir parçasıdır. Acaba başka evrenler var mı? Güneşten 149 milyon km. uzaktayız ve bu suyun dünyada sıvı halde olması için en doğru yerdir. Su olmadan hayatın kimyası oluşamazdı. Atomu parçaladık, Ay’a ayak bastık ve galaksimizin haritasını çıkardık ama daha keşfedilecek pek çok şey var. Dünya, Güneş’ten 150 milyon km. uzaktadır. 1990’lara kadar Güneş’in 4.7 milyar km. ötesindeki Pluton ile uzayın bittiğini ve ötesinin boş olduğunu sanıyorduk. Buzlu kayalı pek çok cisim bulunduran Kuiper (Kaypır) Kuşağı’nın bulunması ile Güneş sisteminin çapı iki katına çıktı. Kuiper Kuşağı’nın çok ötesinde, dış kenarı Güneşten 149 milyar km. uzakta Oort bulutu bulunmaktadır (7). Oort bulutu, bir trilyon kadar hantal buz parçaları şeklinde kuyruklu yıldız bulundurur ve Güneş’in etrafında bir küre oluşturur. İçinde olduğumuz Samanyolu galaksisinin büyüklüğü için şöyle bir kıyaslama yapılabilir. Şu an gördüğümüz ‘i’ harfi güneşin büyüklüğünü temsil etse idi, Samanyolu galaksisi ABD’nin yüzölçümü kadar olurdu.

Evrenin Sırlarını Çözmek..

İlk çağlardaki filozofların dünyayı ve etrafı anlamaya çalışması, merak duyguları, belirli kriterlerin doğmasına ve bunların çeşitli ideolojilere dönüşmesine yol açtı. Evrenin tam olarak bilinmez ve anlaşılmaz bir şey olduğu, insan sezgileri ile hiçbir zaman tam olarak kavranamayacağı görüşü son dört yüzyılda bilimde yaşanan gelişmeler ile çürütülmektedir. Galileo ile başlayan Newton ile devam eden bilimsel devrimin bugün geldiği aşama evrenin en azından bazı alanlarının kesin matematiksel yasalar ile yönetildiğini göstermektedir. Galileo, ilk kez uzaya baktığında sadece güneş sistemindeki komşularımızı düşünüyordu. Galaksileri öngöremedi. Yüz milyarlarca yıldızı, yıldızsıları, büyük kara delikleri göremedi. Hepsi gelişmiş teleskoplar ile bulundu. Ailesini geçindirmek peşindeki Keppler, İtalyan prenslerinden para alabilmek için teleskopunda gördüğü yeni gezegenlere onların isimlerini veriyordu. 100 yıl önce Güneş tutulması izafiyet teorisini kanıtlamıştı, o zaman New York Times şu başlığı atmıştı; “Işık, göklerde çarpıklaşıyor.” Einstein da bilinmeyen güçlerden bahsetmişti ama kara deliğin ve kara maddelerin adını koyamamıştı.

1920’lerde Amerikalı astronom Edwin Hubble’ın (1889-1953) çalışmalarına bağlı olarak, “nebulaların” Samanyolu dışı doğası, söz konusu olan uçsuz bucaksız uzaklıklar ve evrenin görünürdeki genişlemesi kozmologlar arasında benimsenmeye başlamıştır. Görelilik ve parçacık fiziği 1930’lardan sonra kozmolojiyi büyük ölçüde etkilemiştir. Einstein’ın madde ve enerji denklemi, nükleer süreçlerin giderek daha iyi anlaşılmasıyla birlikte yalnızca atom ve hidrojen bombaları şeklinde pratik sonuçlar doğurmakla kalmamış, güneş ve yıldızlardaki enerji kaynağının yani termonükleer füzyonun da kuramsal bakımdan anlaşılmasına yol açmıştır. İlk defa Belçikalı bir din adamı Georges Lemaitre tarafından dile getirilen ve siyasi bir sürgün olan Rus fizikçi George Gamow ve meslektaşlarının 1940’lar ve 1950’lerin başında geliştirdiği evrenin inanılmaz derecede sıcak ve yoğun büyük bir “Büyük Patlama” ile başladığı ve genişlemesini sürdürdüğü tezi bunu izledi. 1971’de Stephen Hawking, kara delik teorisini bugün anladığımız ölçeğe yerleştirdi. 1990’larda uzaya gönderilen, Hubble uzay teleskopu, bir zaman makinesi gibi çalışıyor, bize milyonlarca yıl öncesinin görüntülerini yansıtıyor. Hubble, bize 12-13 milyar ışık yılı uzaktaki galaksilerin görüntüsünü vermektedir. Evrenin derinliklerine indikçe daha da geriye belki başlangıca yani büyük patlamaya geri dönebileceğiz. Kozmik toz bulutları ve yıldızların parlaklığı nedeniyle milyonlarca yıldız içinden yeni bir dünyayı seçmek oldukça zordur. Keppler teleskopu ise yeni dünyalar bulmak için uzaya gönderildi. Keppler, galaksimizdeki 200 milyar yıldızdan sadece seçilmiş bir bölgedeki yüz bininin parlaklığını defalarca ölçerek, ışığı hafifçe kararan birkaç taneyi arayacak ve dünyadaki teleskoplar ise bunların sıcaklığını ölçecek (8) ve böylece yeni dünya adaylarını tespit edecektir.

Evren biliminden bahsederken, insan aklının ötesindeki şeylerden konuştuğumuzun farkında olmalıyız. Bize en yakın Galaksi olan Andromedia’nın ışığı bize 2.3 milyon yılda gelmektedir. Eğer zamanda yolculuğu başarabilirsek, 13 milyar yıl geriye gittiğimizde ise Büyük Patlama’ya dönmüş olacak ve evren ile ilgili çok önemli sırları ortaya çıkaracağız. Bugüne kadar evrendeki her şeyi tanımlayan tutarlı bir model henüz ortaya konamamıştır. Bilimin insanının evrenin geleceğini ya da herhangi bir geleceği olup, olmadığını kestirmesi oldukça zordur. Bizim bilmediğimiz şekillerde de uzayda hayat olabilir. Hemen hemen bütün bilim insanları evrende başka bir yerlerde hayat olduğuna kesinlikle emindirler. Genel olarak baktığımızda her şeyin önceden belirlenmiş olduğunu seziyoruz ama olmayabilir de, çünkü gerçekte neyin belirlenmiş olduğunu hiçbir zaman bilemeyiz. Genellikle Evren’in iyi tanımlanmış yasalara göre evrimleştiği kabul edilmektedir. Bu yasalar bilimin bulacağı yeni yasalar olabileceği gibi Tanrı’nın yasaları da olabilir. Fakat göründüğü kadarı ile Tanrı bu yasaları bozmak üzere Evren’e müdahalede bulunmuyor. Evrenin yalnızca bir tek geçmişi olmayabilir. Bazılarına göre, evren hep vardı, ne yaratıldı, ne de yok edilecektir. Diğerlerine göre, Tanrının aklını bilirsek evrenin işleyişini de sonumuzu da anlayabileceğiz. Kutsal kitaplarda dünyanın sonu ile ilgili belirlenmiş pek çok tarihin zamanı gelip geçmiştir. Her geçen tarih için bir mazeret bulunmuş, yeni açıklamalar getirilmiştir. Hava tahminlerinde olduğu gibi bilimsel kestirimler de peygamberler ve kâhinlerden daha doğru olmayabilir. Antik Yunan’da Hermes’in (Mısır’da Tanrı Toth ve İslamiyet’te İdris peygamber olarak geçer) ortaya koyduğu (Hermetik) anlayışlar, İdris peygamber üzerinde canlanmış ve İslam içinde kabul görmüştür. Daha M.Ö. 10 binlerde, yerlerin ve göklerin tanrısı Hermes bakın ne diyor (9);

- Tanrı ezeli ve ebedidir, düşüncelerle anlaşılmaz.

- Ruh, ilahi bir ışıktır. Ölümden sonra bir ışığa doğru yol alınır.

- Dünyaya tekâmül için gelinir. Ruhlar öte âlemde tekâmül durumuna göre bulunurlar.

- İnsanların yapıp ettikleri mukadderatı oluşturur. Ölümden sonra yargılama vardır. Alınmayan dersler için tekrar doğulur.

- Başka dünyalarda da hayat vardır. Eski insanların kökeni dünya dışıdır.

- Kâinatta kozmik yasalar işler. Fiziksel dünya, süptil (mikro düzeyde fiziksel ve ruhsal etkilere yol açan enerji akışı) dünyanın aynasıdır.

Kainattan gelen ses ne anlama geliyor?..

11 Şubat 2016 günü LIGO’da çalışanlar birbirine şu soruyu soruyordu; ne oldu, ne oldu? Cevap; “ubbbb” diye bir ses duyduk. 2004 yılında başlayan proje o dönemden beri pek çok deneme safhasından geçti ve sonunda küresel çekimi doğrudan ölçme işi başarıldı. Avustralya Bilim Vakfı’nın finanse ettiği LIGO’ya Alman ve İngilizlerin yanında, Fransız ve İtalyanlar bilim insanları da 2007’de Vigo detektörü ile katıldı. 11 Şubat 2016 günü yapılan ise ilk başarılı gözlem idi. GW150914 kodlu sinyal, 14 Eylül 2015 günü başlayan çekim dalgaları içinden geldi ve iki gün sonra LIGO detektörleri bir çift kara deliğin dönerek tek bir kara deliğe dönüşmesini izlediler. Böylece kütlesel çekimi tespit operasyonu devam etti (10). Bu operasyonda; aynalar ile alınan ışık, iki kola ayrılmakta ve dört km.lik yol boyunca kütlesel dalga güçlendirildikten sonra birleşerek, rezonansından ölçülebilir bir sinyal ortaya çıkmaktadır. Bu arada, yerel zamanın uzay saati ile değiştirilmesi ve sinyalin dış seslerden arındırılması gibi işler de yapılıyor. Operasyonun temelinde lazer emisyonuna dayanan bir mekanizma var. Kendilerince doğrulamak için iki araçları vardı. Güneyden geldi, Louisiana’daki araca çarptılar ve 10 milisaniye sonra ki bu ışığın hızına eşittir, Washington eyaletindeki diğer bir araca çarptı. İki detektörün ses çıkarması arasındaki farkın ışık hızına eşit olması ciddi bir doğrulama demek. Küresel çekim dalgalarını biliyorduk ama ölçemiyorduk, 1960’lı yılların sonundan itibaren bunu düşünmeye başlamışlardı.

Şekil: Küresel Çekim Gözlemi (Basitleştirilmiş)

Kaynak: John Travis, Gravitational Waves Detected 100 Years after Einstein’s Prediction, LIGO, (11 February 2016).

2016’da çok ama çok ufak bir şeyi ölçtüler ve bilinen bir şeyi kanıtlamış oldular. Zamanla takıntı gibi görülen bu zor ve pahalı iş 1000 kişilik bir ekiple başarıldı. Kütle çekim dalgalarını işitmek, astronomide yeni bir alan yarattı. Artık ilk kez göklerde gözlerimizle birlikte kulaklarımız da var. Kara delikler çarpışınca uzayda birkaç yüz hertzlik dalgalar oluşuyor, bu normal konuşma tonumuz ile aynı. Bu sinyalleri ses dalgalarına dönüştürürseniz, bir cıvıltı duyuyorsunuz; ubbb gibi. Bu titreşimlerin neler söylediği ayrıca çalışmalar gerektiriyor. Tahminen kara deliklerin birleşmesi anında meydana gelen büyük gürültülerin, depremlerin sesleri ortaya çıkacak. Bu, evreni anlamak açısından yeni bir duyu geliştirmek gibi (11). Artık evreni duyuyoruz ve teorisyenlerin daha aklına gelmeyen yeni şeyler kapıda olabilir. Evrenin ses çıkarmasının önemi; çarpışan bu iki kara deliğin yanında uçuyor olsanız, teorik açıdan uzay-zaman titreşimi kulak zarına çarpar ve hava olmasa bile sesi duyarsınız. Bu, uzay-zaman da bir elektrogitar gibi çınlamadır. Dalga kaydını bir hoparlör sistemi ile yayıyorsunuz. İki LIGO kontrol odasında dedektörü dinliyorlar, hareket edişini duyuyorsun, gürültüleri, fırtınaları duyabiliyorsun. Ama asıl aranılan büyük astrofiziksel olaylardır. Çok yüksek enerjili, büyük kütleli, ani olaylar olmalıdır. Yıldızların patlaması, kara deliklerin çarpışması. Büyük Patlama’nın sesini duymak çok zor olur çünkü çok soluk bir ses olur. Hâlbuki nötron yıldızlar, kara delik olmamış ölü yıldızlardır. Küçük dağları vardır. Uzay-zaman adeta kürek çekiyor ve bir tür monotonluğa neden oluyor. Yani beklenen bir ses serisi var.

Resim: Küresel Çekim Kontrol Odası

Kaynak: LIGO: A Brief History of LIGO, ligo.caltech.edu. (Retrieved 21 February 2016).

Einstein, 1915’de bize yer çekiminin, uzayın kumaşındaki yamulmalar ve eğilimlerden ibaret olduğunu gösterdi. Fark etti ki uzay yamuluyor ve eğiliyorsa, bir şey uzayı bozuyorsa, uzayda yol alacak dalgalanmalara sebep olması gerekiyordu. Trampete vurmak gibi, trampette yol alan dalgaları görebilirsiniz. Uzayın kumaşındaki bu dalgalanmaları görebileceğimizi öngördü. Bazen de geri adım attı. Bazen tahmininin doğru olduğunu düşünürken, bazen de çok emin olamıyordu. 1960’lı yıllarda insanlar bunu tekrar analiz etti ve herkes bunun doğru olduğunu kabul etti. Kara delikler bu kadar uzaktan çarpışırsa, yakınlarındaki uzay kumaşını bozabiliyordu. Bir milyar ışık yılı uzaktalar ve bu dalgalar bir milyar ışık yılı süresince seyreliyor. Dünyaya ulaştığında nesneleri atomun çapından bile küçük miktarda kısaltıyor ve esnetiyor. LIGO ekibindeki insanlar atomun çekirdeğinden daha küçük olan bu kısalmayı ve esnemeyi saptamaya çalışıyorlardı. Bunu başardılar (12). Testlerden biri de başka olayları görüp görememek. Buna inanıyorlar çünkü kara deliklerin ve nötron yıldızlarının çarpışmalarına yönelik süper bilgisayar simülasyonları yapıyorlar. Orada olabilecek şeyler, ölçüler, tam olarak simülasyonlara uyuyordu. İlginç olacak bir şey de simülasyonda göremedikleri bir sinyal almak olacak. “Bu ne?” demek zorunda kalacaklar. Bu gerçekten aydınlatıcı olur. Bu, karanlık hakkında hiçbir fikrimizin olmadığı şeyler olduğunu söyleyebilir. Kütle çekimsel dalgalar, uzay zamanı keşfetmek için yeni bir araç. Kütle çekimsel dalgalar ile tüm evreni dolaşabilir, kara delikleri titretebilir, zaman-mekânı esneterek, çok değişik ortamlara gidebilir, sırlarını çözebiliriz.

Resim: LIGO’nun Kuzey Kulağı (Hanford Üssü)

Kaynak: LIGO: A Brief History of LIGO, ligo.caltech.edu. (Retrieved 21 February 2016).

Modern bilimin en derin sorusu; Evren neden var? Çünkü diğer her şey bu sorunun alt katmanı olarak görülüyor. Bugün, Einstein’ki gibi evrenin güçlerini birleştiren ortak bir teori ihtiyacı var. Gelecekte daha iyi bir teori ve gözlemlerin yapılabileceğini görebiliriz. Çünkü henüz hikâyenin başındayız. Hikâyenin eksik yönlerini düşünmek için birçok neden var. En çok merak edilen, her şeyin nasıl başladığı oldu. Yapılan her şey de bizi büyük patlamaya biraz daha yakınlaştırıyor. Işık engellenebilir. Örneğin elinizle yüzünüzü kapatırsanız gözükmez çünkü yüzünüzden gelen ışık elinizi geçemez. Evrenin de göremediğiniz bölgeleri var çünkü opak alanlar bunlar. Yer çekimi buradan geçiyor ama bundan kendinizi koruyamazsınız. Yani elinizi koyduğunuzda da yer çekimi oradan geçecektir. Yer çekimi engellenmeyeceği için Büyük Patlama’ya bakabiliriz. Ancak, Büyük Patlama’ya 380 bin yıldan fazla yaklaşamıyoruz çünkü o dönemde evren yol alamayan yüklü plazma partikülleriyle doluydu. Ama yer çekimi yol alabiliyordu. Gelecekte, ne zaman olur bilinmez, bu detektörlerin daha güçlü yapabilirsek, sadece kara deliklerin çarpışmasına değil, ışık yerine yer çekimini kullanarak, Büyük Patlama’ya kadar geri gidebiliriz. Şu an fotoğraf çekemeyen ama dinleyen bir aletimiz var ve uzay-zaman’ı kaydediyor. Belki de bazı karanlık şeylere Galileo’nun bildiği kadar bilerek bakıyoruz. Ama henüz öngöremediğimiz şeyler var uzayda. Bunların başında karanlık enerji geliyor. Karanlık enerjinin kütle çekimsel dalgalar ve başka şeyler üretme olasılığı düşük. Bu enerjinin kaynağını bulmalıyız. Diğer bir konu karanlık madde; sadece sesle tespit edilebileceğine dair ipuçları veren şeyler bulunabilir çünkü henüz resmini çekemiyoruz.

Sonuç

Evrenin yapısında ne olduğunu merak etmek ve anlamak insanın doğasında vardı. Binlere yıl boyunca evreni inceledik. Yukarıya bakarak ışığı, ışık dalgalarını alarak inceledik. Teleskoplar ve daha güçlü teleskoplar inşa ettik. Daha fazla ışık topladık, daha ileriyi gördük ve evreni daha iyi anladık. Geleceğe baktığımızda, yeni detektörlerin duyusal teleskopun icadı gibi olduğunu söyleyebiliriz. Bu fazlası ile güçlü bir araç. LIGO’daki iki ekip, kara deliğin birleşmesini görebilmek için altı ay çalıştı. Einstein, genel izafiyet teorisi küresel çekimin, uzay ve zamanın devasa nesneler tarafından bükülmesi olduğunu söylüyordu. Bilim tarihindeki en güzel teori, 100 yıl sonra bile ne kadar doğru olduğunu görmemiz bir mucizedir. Hala, teori yanlış olabilir mi? Teorinin bu noktada aksinin ispat edilmesi artık büyük bir şok olur. Öğrencileri başka bir sonuç çıksa idi ne derdiniz diye sorduğunda; Einstein, “Tanrı adına üzülürdüm çünkü teori doğru” demişti. Artık, LIGO üslerinin artması ile çalışmalar evrensel bir nitelik almaya başlayacak. Nitekim Hindistan da projeye Hint detektörü (INLIGO) ile katılmak için çalışıyor. Başbakan Mondi, projeye onayı verdi bile. Bütün ülkeler, temel araştırmalara fon daha fazla fon vermelidir. Yoksa gelecekte yararlı araçlara dönüşecek buluşlar yapamayız.

Soğuk Savaş sonrasında uzay programlarına ilgi azaldı. Bunun temel nedeni bir yandan insan hayatı özellikle haberleşme teknolojisi bakımından gittikçe daha fazla uzayda konuşlu kabiliyetlere bağımlı hale gelirken, çok pahalı olması nedeni ile kamuoyunun bu tür programlara sempatisinin azalması oldu (13). Artık beklentiler uzayda koloniler kurmak yerine haberleşme, hava tahmini ya da askeri alanda daha isabetli zamanlama yönündeki çalışmalara döndü. Uzay çalışmalarına yapılan yıllık küresel 50 milyar dolar harcamanın 38 milyar doları sadece ABD tarafından yapılmaktadır. Ancak, uzay çalışmaları ABD için artık önceliğini kaybetti ve siyasiler oy toplamak için daha çok yerel projeler peşinde koşuyor. 2011 yılında Uzay Mekikleri emekli olduğundan, NASA, 2021 yılına kadar uzaya astronot göndermeyi planlamıyor. Bununla beraber, son 20 yıldır uzayda yapılan keşiflere bakılarak, önümüzdeki 50 yılda dünyanın kaderini değiştirecek yeni şeyler bulma beklentimiz devam ediyor. ABD’nin rakipleri Çin ve Rusya olmakla birlikte, Avrupa Birliği de uzun dönemli bir uzay kabiliyeti geliştirmeyi hedeflemektedir. Malezya, Tayland, Çek Cumhuriyeti, Kolombiya gibi ülkeler de kendi uzay ajanslarını kurmuşlardır. Hindistan yakında ilk astronot kapsülü testini yapacak. Japonya, ise asteroitlerden parça toplama görevi başlattı. Özetle uzay çalışmalarında denge Doğu’ya kayıyor. Türkiye’de son 20 yılda bu yönde önemli adımlar atmış, ancak bu çabalar henüz istenen hedeflere ulaşamamıştır. TÜBİTAK içindeki cemaat yapılanması uzay çalışmalarını da vurdu, uzay çalışmalarında ikinci ligden, üçüncü lige düştük. Uydu/Uydu Alt Sistemleri Geliştiren ülke konumundan, “uzaya erişim” için Uydu Fırlatan Ülkeler grubuna yükselmemiz gerekiyor. Türkiye’nin önündeki en önemli engeller ülkede yeterli bir uzay endüstrisi oluşturulamamasının yanında, henüz bu alanda toplumsal farkındalığın da gelişmemiş olmasıdır.



Doç. Dr. Sait Yılmaz
Twitter: 
@DocDrSaitYilmaz 
ulusalkanal.com.tr


Kaynakça
(1) Albert Einstein: Relatitivity: The Special and the General Theory, First Published: December, 1916, The Masterpiece Science Edition, (2005).
(2) Brian Greene: The Fabric of the Cosmos: Space, Time, and the Texture of Reality, Alfred A Knoph, (New York, 2004), p.23.
(3) Stephan Hawking: Kara Delikler ve Bebek Evrenler, Sarmal Yayınları, Çev.:N.Bahar, (İstanbul), s.93-94.
(4) Tony Hey, Patrick Walter: The New Quantum Universe, Cambridge University Press, (2003).
(5) Hawking: a.g.e., (2005), s.132.
(6) Robert Hurt: One Galaxy, Two Views, NASA California Institute of Technology, Jet Propulsion Laboratory, (11 March 2011), http://www.spitzer.caltech.edu/explore/blog/181-One-Galaxy-Two-Views
(7) Mike Brown: How I Killed Pluto and Why It Had It Coming, Spiegel & Grau, (New York, 2010).
(8) Michelle Thaller: Artificial Black Holes: on the Threshold of New Physics, Christian Science Monitor, (May 23, 2003). http://www.csmonitor.com/2003/0523/p25s02-stss.html
(9) Caner Işık: Eski Dünyanın Kadim Bilgesi Hermes, Doğu-Batı Dergisi: Antik Dünya Bilgeliği, Yıl: 10, Sayı: 40, (Mart-Nisan 2007), s.55-56.
(10) John Travis: LIGO: A $250 Million Gamble, Science. (18 February 2016).  
(11) John Travis: LIGO: A $250 Million Gamble, Science. (18 February 2016).
(12) Pallab Ghosh: Einstein’s Gravitational Waves ‘Seen’ From Black Holes, BBC, (11 February 2016).
(13) Gayle S. Putrich: High-Tech Satellites Breed Higher Expectations, Defense News. (Apr 7, 2008), p.11.
Yorum Ekle
İsim
Yorumunuz onaylanmak üzere yöneticiye iletilmiştir.×
Dikkat! Suç teşkil edecek, yasadışı, tehditkar, rahatsız edici, hakaret ve küfür içeren, aşağılayıcı, küçük düşürücü, kaba, müstehcen, ahlaka aykırı, kişilik haklarına zarar verici ya da benzeri niteliklerde içeriklerden doğan her türlü mali, hukuki, cezai, idari sorumluluk içeriği gönderen Üye/Üyeler’e aittir.
Avatar
harun - 10 ay önce
donanım bu olsa gerek
Avatar
nejat karaca - 10 ay önce
Sn. Sait Bey. Çok muhteşem ve bilgi dolu bir makale olmuş. Anlayabilmek çok kolay değil. Ve herkese hitap etmese de benim gibi faydalanabilecek kişiler mutlaka vardır. Bilim ve teknoloji ile yoğun ilgisi olan biri olarak bu bilgi birikiminden etkilendim. Tebrik ediyorum. Bu konuyu bir programda detaylı anlatmanızı çok isterdim. Teşekkürler.
Avatar
nejat karaca - 10 ay önce
Bu makaleyi okuyana kadar çekim dalgalarının ölçülemeyeceğine inanıyordum. Ve basında çıkan haberlerin de klasik balon olduğunu düşünüyordum.