Bükülmüş bir evren kozmolojiyi kurtarabilir mi?

*Robert Webb'in New Scientist'teki Lost in Space-Time Newsletter köşesinde yazdıklarını aktarıyoruz: 

Temel fizik hakkında sürekli yazarsanız, kendinizi düzenli olarak Albert Einstein hakkında yazıyor bulmanız kaçınılmaz.

İşimle ilgili de, bunun için de özür dilemiyorum: O sadece temel fizik tarihinde değil, genel olarak bilim tarihinde de yükselen bir figür.

Bilim tarihçilerinin bazen onun en anıtsal başarısı olan genel görelilik teorisi hakkında dile getirdikleri eleştirilernden biri olması gerekmeyen bir teori olduğu yönünde.

Örneğin, Charles Darwin'in doğal seçilim yoluyla evrim teorisinin kökenlerine baktığınızda - onun üstün başarısını hiçbir şekilde azaltmamak kaydıyla - diğer insanların da evrimin kökeni ve değişimi hakkında benzer fikirler etrafında dolaştığını görürsünüz.

Einstein'ın uzay ve zamanı çarpıtma fikrini ilk kez ortaya koyan genel görelilik teorisinin öncüsü olan özel göreliliği bile açık bir ihtiyaca yanıt verdi.

Işık o zamana kadar mutlak bir sabit gibi görünüyordu.

Einstein 1915'te dünyaya genel göreliliği sunduğunda, böyle bir şey yoktu.

İki yüzyıldan daha uzun bir süre önce Isaac Newton tarafından geliştirilen, mükemmel derecede iyi işleyen bir yerçekimi teorimiz vardı.

Doğru, Merkür'ün yörüngesindeki bazı küçük yalpalamaları açıklayamayacak kadar küçük bir sorun vardı, ancak bunlar uzay, zaman, madde ve aralarındaki ilişki hakkındaki tüm anlayışımızı parçalamamızı gerektirecek boyutta değildi.

Ancak bugün daha geniş evren hakkında bildiğimiz (ve bilmediğimiz) hemen hemen her şey genel görelilikten kaynaklanmakta: 

Genişleyen büyük patlama evreni ve standart kozmoloji modeli, karanlık madde ve enerji, kara delikler, yerçekimi dalgaları, adını siz koyun...

Peki neden buna kafa yoruyorum? Prensip olarak, kozmolojide artık yeni bir fikre ihtiyacımız var ve tarihin garip bir bükülmesinde, bunu sağlayan sadece Einstein olabilir.

Astrofizikçi Paul M. Sutter'ın geçen ay dergide yayınlanan ilgi çekici sözlerinden bahsediyorum.

Makale, genel göreliliğin en büyük zayıflığıyla -bugünlerde tümü kuantum teorisi tarafından açıklanan diğer fizik parçalarıyla uyuşmama biçimiyle- ilgileniyor.

Uyuşmazlık Einstein'ı çok çalıştırdı ve sonraki yıllarının çoğunu tüm fiziği birleştirmek için sonuçsuz bir arayışla geçirdi.

Bükülmeyle gelen...

Belki de en umut verici olan, Einstein'ın erken dönemlerde oynadığı genel görelilik üzerine - kelimenin tam anlamıyla - bir bükülme ile geldi.

Sadece uzay-zamanın nasıl büküldüğü (ki bu, görelilik içinde yerçekiminin nasıl yaratıldığının temelidir) açısından değil, aynı zamanda nasıl büküldüğünü de matematiksel bir dil geliştirerek, elektromanyetik kuvveti de açıklayan bir teori yaratmayı umuyordu.

İlk etapta başarılı oldu ve devasa, yüklü nesnelerin uzay-zamanı nasıl etraflarındaki mini siklonlara çevirebileceğinin bir tanımını yarattı. Ancak elektromanyetizmanın ikna edici bir tanımını yaratmadı ve Einstein sessizce teoriyi bıraktı.

Sutter'ın açıkladığı gibi, gerçekten heyecan verici olan, burada "teleparalel yerçekimi"nin büyük bir şekilde geri döndüğünün görülmesi.

Artık birçok kozmolog, karanlık maddenin ve karanlık enerjinin doğası ve tam da şu anda tartışmalı olan ışıktan hızlı şişme dönemi gibi günümüz evreninin en gizemli özelliklerinden bazılarını açıklamanın gümüş bir kurşun olabileceğini düşünüyor.

Günümüz evreninin olağanüstü pürüzsüzlüğü gibi özelliklerini açıklamak için başvurulan büyük patlama...

Sadece bu da değil, teoriyi yakında test etmenin bir yolu olabilir. Tüm detayları öğrenmek için bunu okumanızı tavsiye ederim, ancak bu arada, bu günlerde kozmolojide alacağınız kadar heyecan verici bir gelişme.

Evren ince ayarlı mı?

En son araştırmaların yapıldığı fizik arXiv önbaskısına hızlıca bir göz atalım. Geçenlerde gözüme çarpan bir gazetede "Yaşam, evren ve her şeyin gizli anlamı" davetkar bir başlık vardı.

Çin'deki Fizik Koleji'nden Zhi-Wei Wang ve Birleşik Krallık'taki York Üniversitesi'nden Samuel L. Braunstein tarafından yazılmış ve ayrıntılı ölçümler yapmaya başladığımızdan beri birçok fizikçi ve kozmologu rahatsız eden bir soru ile ilgili.

Evren ve gördüğümüzü açıklamak için ikna edici teoriler geliştirmek: neden evrendeki her şey (çeşitli kuvvetlerin güçleri, temel parçacıkların kütleleri, vb.) soru işareti?

Bu, kozmologları ve fizikçileri iki yoldan birine götürme eğilimindeydi. İlki, her şeyin olduğu gibi olduğunu çünkü böyle yapıldığını söyleyen. Bazıları için bu, akıllı tasarım, yani tanrının varlığı yoluyla bir argümana çok yakın.

Diğer yol, bir tür çoklu evren argümanı olma eğiliminde: Evrenimiz olduğu gibidir, çünkü onu gözlemlemek için buradayız (olmasaydı, onu gözlemlemek için burada olamazdık), ancak rastgele bir alt kümeden biridir.

Akıllı yaşamın ortaya çıkmasına neden olan birçok olası evren var.

Bu makale, İngiliz fizikçi Dennis Sciama'nın (yıldızların doktora danışmanı: 1960'larda ve 1970'lerde öğrencileri arasında Stephen Hawking, kuantum bilgisayar öncüsü David Deutsch ve Birleşik Krallık'ın kraliyet astronomu Martin Rees vardı) bir hipotezini daha yakından inceliyor.

Rastgele evren, temel parametrelerinde bize bunun kanıtını verecek istatistiksel bir model olurdu. Bu yazıda, araştırmacılar mantığın aslında tersine döndüğünü savunuyorlar. Onların sözleriyle:

Evrenimiz rastgele olsaydı, yaşamın ortaya çıkması ve sürdürülmesi için güçlü bir olasılığa ince ayarlanmış görünen temel sabitlerle, akıllıca tasarlanmış olduğu gibi yanlış bir izlenim verebilirdi.

New Scientist'in 20 Kasım'da çıkacak olan 65. yıl dönümü sayısı için tam da bu konuyla ilgili bir şeyler yazıyorum. Orada daha fazlasını okuyabilirsiniz!

Kuantum boşluklarını kapatmak

Einstein hakkında konuşurken, geçen gün dergide üzerinde çalıştığım en sevdiğim özelliklerinden birine rastladım ve paylaşmaya değer olduğunu düşündüm.

"Gerçeklik kontrolü: Kuantum boşluklarını kapatmak" olarak adlandırılan bu kavram, tam 10 yıl önce 2011'de ele alındığından bu yana –ki çok daha önceye uzanıyor- hala çok canlı.

Temel soru şu: Kuantum teorisi gerçekliğin gerçek bir tanımı mı, yoksa çeşitli tuhaflıkları mı - en azından kuantum nesnelerinin çok uzak mesafelerdeki "dolaşması" - kuantum teorisi tarafından tanımlanmayan altta yatan bir gerçeklik katmanında olup bitenlerin belirtileri mi?

Ya da gerçekten bugüne kadar başka bir teori var mı?

Kuantum dünyasının işleyişini açıklayan alternatif "gizli değişkenler" fikri, Einstein ve iki işbirlikçisi Nathan Rosen ve Boris Podolsky tarafından 1935'te yayınlanan ünlü bir makaleye kadar gider.

Hikayeyi sadece bu zengin tarih için değil, aynı zamanda, deneylerin her tekrarından sonra – kuantum teorisinin ve dolaşıklığın, ne olursa olsun, neler olup bittiğine dair "doğru" açıklama olduğunu her seferinde gösterme şekli için seviyorum.

Yani fizikçiler, deneylerde Einstein'ın gizli değişken fikrini tekrar çerçeveye geri döndürebilecek başka bir boşluk buldular.

Bu, onları boşlukları tekrar kapatmak için oldukça etkileyici deneysel derring-do'ya götürdü - bu, bir grup modern fizikçinin Kanarya Adaları'ndaki Tenerife ve La Palma'daki gözlemevleri arasında fotonları çekmesiyle açılıyor.

2018'de yayınladığımız hikayenin bir güncellemesinde ("Einstein yanlıştı: Neden 'normal' fizik gerçekliği açıklayamıyor" başlığıyla), galaksilerden milyarlarca ışıktan bize gelen fotonlarla sonucu bile yeniden ürettiler.

Bu, tüm evrenin olmasa da büyük bir bölümünün kuantum kurallarına uyduğunu kanıtlıyor. Hepsini kazanamazsın, Einstein.

Geliyor... 

Son zamanlarda Einstein ve çalışmaları hakkında özellikle sık sık düşünmemin bir nedeni, "Einstein'ın Evreni" adlı en son Yeni Bilim İnsanı Temel Kılavuzunu bir araya getiriyor olmamdan kaynaklanıyor.

Bu kılavuz onun görelilik teorileri ve ondan çıkan tüm o şeylerin bir araştırması: büyük patlama evreni ve standart kozmoloji modeli, karanlık madde ve enerji, yerçekimi dalgaları, kara delikler ve tabii ki, bu zor birleştirici arayışın arayışı.

Bunu yazarken sol elimle Temel Kılavuz'a son rötuşları yapıyorum ve önümüzdeki ay beni bu konuda (ve Einstein'ı) çok daha fazla uğraşırken bulmanızın adil bir beklenti olduğunu düşünüyorum.

(PT/EMK)

*Makalenin orijinal ve tam metnini okumak için tıklayın.