BIG BANG (BÜYÜK PATLAMA)

BIG BANG HAKKINDA GENEL

BIG BANG’A GİRİŞ

BIG BANG BASİT ANLATIMIYLA  NEDİR?

Big Bang, yani “Büyük Patlama”… Sonuçta biz de dahil bu Evren’i oluşturan ve yaratılmış her şeyi ortaya çıkaran olay… İnsan aklının alamayacağı ölçek ve nitelikte bir patlama…

“Büyük Patlama, uzayın bir noktasında meydana gelen bir patlama değil, uzayın bir bütün olarak kendisinin patlamasıdır. Patlama, aynı anda uzayın her konumunda meydana gelmiştir. (Einstein denklemlerine göre uzayı enerji belirler).” (Cengiz Yalçın, Evren ve Yaratılış, 144)

“Büyük Patlama’nın nerede gerçekleştiğini bulmak için çok uzaklara gitmenize gerek yoktur çünkü bu olay başka yerlerde olduğu kadar şimdi bulunduğunuz yerde de gerçekleşti. Başlangıçta, bugün birbirinden ayrı gördüğünüz bütün yerler, aynı yerdi.” (BrianGreene, Evrenin Zerafeti, 419)

“Bir patlama, başlangıçta bir patlayıcının varlığını gerektirir. Örneğin belli bir hacimde ve bir yayılma alanı olan bir bomba. Patlama anında yüksek sıcaklıktaki patlayıcı maddeler, içinde bulundukları hacimden uzaklaşıp, belli bir şiddetle çevredeki boşluğa yayılır ki, bu boşlukta öncesinde hiçbir şey yoktur.

Ama bombanın tersine Evren’in belli bir yayılma alanı yoktur, o her yerdedir yani biri patlayıcı dolu, öteki boş olan iki alandan söz edilemez. Tek bir alan vardır ve onda da kozmik madde tek biçimli olarak her yerde aynı anda yayılmaktadır. Patlama benzetmesini ancak Büyük Patlama anında uzayın her noktasının patlamaya girdiğini düşünürsek kabul edebiliriz.” (Hubert Reeves, Atomlara ve Galaksilere İlişkin Yazılar, 25)

“Büyük Patlama, parçalarının uzaya saçıldığı bir bomba infilakına benzer bir patlamayla karıştırılmamalıdır. Büyük Patlama, uzayın kendisinin patlamasıdır.” (Dean L. Overman, Düzen, 135)

BU OLAYI İLK OLARAK KİM TESPİT ETTİ? BIG BANG ADI NASIL KONDU?

“1929’da Amerikalı astronom Edwin Hubble’ın uzayın genişlemekte olduğu keşfinden yaklaşık on yıl önce Einstein’in hesaplamaları genişleyen bir Evren’den söz ediyordu. Denklemlerinden şüphelendiği ve genişleme kavramından gözü korktuğu için Einstein, kendi kozmolojik keyfi unsurunu ilave etti. Yoksa genişleyen Evren buluşu, Einstein’ın hayranlık uyandıran başarı listesine eklenmiş olacaktı. Onun yerine buluştan ötürü gelen övgülerin çoğunu Edwin Hubble aldı. Einstein’ın yanı sıra diğer bir takım fizikçiler de genişleyen Evren fikrini kabullenmekte zorlandılar çünkü bu teori, Evren’in belirli bir zamanda, muazzam derecede sıkışık bir halden sonra başladığı imasını içermektedir. Fred Hoyle, buna “Büyük Patlama” diyerek teoriyle alay etti. Teoriye hem karşı çıkanlar hem de onu savunanlar bu adı sevdiler ve bu adın kullanımı o zamandan beri genişleyen bir Evren başlangıcı kavramına egemen oldu.”  (Dean L. Overman, Düzen, 135)

EVREN’İN YOKTAN YARATILDIĞI OLGUSAL OLARAK TA DOĞRULANDI MI?

“Astrofizikçiler, yaptıkları hesaplamalarla, kainatın toplam enerjisinin yaklaşık olarak sıfır olduğunu gösterirler.

Gerçekten de kütle ve hareket enerjilerinden meydana gelen pozitif enerji, çekim gücünün oluşturduğu negatif enerji ile hemen hemen aynı büyüklüğü gösterir. Bu ilginç keşif, muazzam genişlikteki kainatın ‘yoktan’ var edildiğini gözler önüne serer.” (Osman Çakmak, Kainat Kitap Atomlar Harf, 130)

“Büyük Patlama’, teorisinin özü yaratılıştır.” (Joseph Silk, Evren’in Kısa Tarihi, 100)

BIG BANG NE ZAMAN OLDU YA DA EVREN KAÇ YAŞINDA?

“Gökbilim gözlemlerinin son yorumlarına göre Evren’imiz 13.75 milyar yaşındadır.” (Çağlar Sunay, Elli Soruda Evren, 13)

BIG BANG ZAMANIN İÇİNDE Mİ DIŞINDA MI?

“Büyük Patlama sık sık uzay-zamanda bir tekillik (singularity) olarak düşünülür. Bu da onun uzay-zamanın bir noktası olmadığı gerçeğini gözden kaçırmaya neden olur fakat Büyük Patlama uzay-zamanın bütün noktaları için gönderme yapılabilecek, dışarda ve sabit bir noktadır.

20. yy. Evrenbilimi, Evren’in biçimini belirlemeye çalışırken genellikle uzayın, Büyük Patlama’dan başlayarak zaman içinde evrilmesi fikrine dayalı, dört boyutlu uzay-zamanlar şeklinde Evren modelleri kurmaya ağırlık verdi. Bu modellerde ‘zaman’ iyi tanımlanmıştır: Büyük Patlama’dan başlayan zaman. Burada yine Büyük Patlama, uzay-zamanın bir noktası değil, sadece zaman bir sıfır (başlangıç) noktası sağlayan dışarda bir noktadır.” (Robert Osserman, Evren’in Şiiri, 233)

EVREN ÖNCE ENERJİYDİ SONRA MADDEYE DÖNÜŞTÜ

“Hızlandırıcı deneyleri Big Bang’ın ısısına yakın ısılarda sadece enerjinin var olabileceğini akla getirmektedir. O enerji soğumaya başlayınca içinden parçacıklar ve anti-parçacıklar çıkmaktadır. Bu maddenin ve anti-maddenin yaratılışının basit reçetesidir. Dahası, bu Big Bang’ın varlığının bilinen bütün kanıtlarıyla tümüyle uyumlu bir reçetedir.” (David Filkin, Stephen Hawking’in Evreni, 151)

“Evren’in ilk dönemleri de enerji yoğun, maddesel olmayan bir süreçtir. Evren, genişledikçe soğumuş, enerji maddesel formlara dönüşerek Evren’i oluşturmuştur.” (Cengiz Yalçın, Evren ve Yaratılış, 141)

“Büyük Patlama’yı takip eden akıl almaz süper genleşmenin hemen ardından, Evren maddesel oluşum sürecine girmiştir. Bu süreçlerin her biri için ikna edici açıklamalar yapılmıştır. Ancak zamanda geriye gidildikçe bilinmeyenler çoğalır. Bir yanardağ püskürür kızgın küller ve lavlar zamanla soğuyup katılaşarak granite, taşa dönüşür. Büyük Patlama’nın ardından ortaya çıkan enerji de zamanla soğuyup katılaşarak yani cisim haline gelerek kozmik granitleri, yani galaksileri ve kozmik taşları, yani yıldızları meydana getirmiştir. Problem, yanardağdan fışkıran lav ve küllerin karşılığı olan kozmik magmanın nasıl bir şey olduğudur. Jeofizikçiler, yanardağlardan fışkıran ve zamanla kristalleşen nesneleri fiziksel, kimyasal yöntemler ile inceleyerek magmanın nasıl bir şey olduğunu bulurlar. Kozmolojistler ise uzayın derinliklerinde patlamadan arta kalan dumanları inceleyerek kozmik magmanın nasıl bir şey olduğunu bulmaya çalışırlar.” (Cengiz Yalçın, Evren ve Yaratılış, 131)

BIG BANG’IN ESRARENGİZ BOYUTLARI

BIG BANG’IN İLK BİR SANİYESİNDE BİLDİĞİMİZ FİZİK KURALLARI GEÇERLİ DEĞİLDİ

“İlk patlama belli bir noktada değil, aksine her yerde gerçekleşmiştir fakat ilk patlamanın hemen ardından, yaklaşık bir saniye sonra bilindik fizik kuralları geçerli olmuş ve Evren’in diğer davranışları sabit bir standart modelle tanımlanabilmiştir.” (Gerhard Börner, Kozmoloji, 12)

BİLİM BIG BANG’IN NASIL BAŞLADIĞINI AÇIKLAYAMAMAKTADIR

“Neticede Büyük Patlama kuramı evrim kuramıyla aynı soruna sahiptir. İkisi de Evren’in (ya da hayatın) ortaya çıktıktan sonra nasıl değiştiğini açıklarken mükemmele yakın bir iş çıkarır, ama ikisi de işin gerçekten nasıl başladığını açıklayamaz.” (DaveGoldberg-JeffBloMquist, Evren Kullanma Klavuzu, 245)

STEPHEN HAWKING’E GÖRE BIG BANG’IN BİLİNMEYENLERİ

“Çok sıcak başlayan ve genişledikçe soğuyan bu Evren tablosu bugün elimizdeki gözlemsel yanıtlara uyuyor. Yine de bir takım önemli sorular yanıtsız kalıyor.

1. Evren başlangıcında niçin öylesine sıcaktı.

2. Evren büyük ölçekte niye o kadar düzgün? Uzaydaki her noktadan ve her yönde niye aynı görünüyor? Özellikle değişik yönlere baktığımızda, zemindeki mikro dalga ışımasının sıcaklığı niçin yaklaşık aynı? Bu bir sınıftaki öğrencilerin sınav kağıtlarını değerlendirmeye benziyor. Hepsinin yanıtı tıpatıp aynı ise birbirlerinden kopya çektiklerinden emin olabilirsiniz rahatça ama yukarda betimlenen modelde Büyük Patlama’dan sonra ışığın bir yerden ötekine ulaşması için yeterince zaman olmayacaktır, Evren’in ilk evrelerinde bölgeler birbirlerinden çok uzakta değilse de. Görelilik kuramına göre bir bölgeden diğerine ışık gidemiyorsa başka hiçbir bilgi gidemez. Bundan dolayı Evren’in ilk evrelerinde başka başka bölgelerin aynı sıcaklıkta olmalarının, belirsiz herhangi bir nedenle aynı sıcaklıkta başlamaları dışında başka herhangi bir yolu olamaz.

3. Evren, niçin çöken modellerle sonsuza dek genişleyen modelleri ayıran kritik hıza çok yakın bir hızla genişlemeye başladı? Öyle ki, şimdi on milyar yıl sonra bile, hala kritik hıza yakın bir hızla genişlemekte? Büyük Patlama’dan bir saniye sonraki genişleme hızı, yalnızca yüz bin milyarda bir oranında az olsaydı bile, Evren daha bugünkü büyüklüğüne erişmeden çökmüş olurdu.

4. Evren’in büyük ölçekte çok düzgün ve tekdüze olduğu gerçeğine karşın, yıldızlar ve yıldız kümeleri gibi yerel düzensizlikler var. Bunların ilk zamanlarda bir bölgeden ötekine yoğunluğun biraz farklı oluşundan kaynaklandığı düşünülüyor. Peki, yoğunluğun bu düzensiz değişiminin kaynağı neydi?” (Stephen Hawkıng, Zamanın Kısa Tarihi, 158)

EN ÜNLÜ KOZMOLOG BİLE “BÜYÜ” DİYOR

“En ünlü astronomi uzmanlarından birisi olan Allan Sandage’a göre Büyük Patlama sırasında ve sonrasında yaşananlar öylesine büyüleyicidir ki, olup biten ancak ‘büyü’ şeklinde değerlendirildiğinde anlaşılabilir.” (Russell Stannard, Yeni Bin Yılda Tanrı, 41)

YARATILIŞ HER DAİM DEVAM ETMEKTEDİR

“Küçücük bir ışık kaynağını karanlık bir odada hızla çevirsek ışıktan bir çember oluştururuz. Bu ışık kaynağına İkincisini, üçün­cüsünü hatta bir dördüncüsünü ilave edip, bunları ışıktan küreler oluşturacak şekilde hareket ettirsek uzaktan bakan birisi karanlık içinde ışıktan bir çember değil, bir küre görecektir. Bu kürele­rin sayısını artıracak olduğumuzda üç boyutlu bir madde modeli oluşturmuş oluruz, işte kuantum fiziğine göre yaşadığımız kâinat­taki madde, kabaca bu örnekteki gibidir. Kısaca madde, bilardo topları gibi katı taneciklerin bir araya gelmesinden oluşmamakta- dır. Bizim temel yapı taşımızın televizyondaki bir insan imajından pek farkı yoktur aslında ve denebilir ki elektrikler kesilince nasıl bir televizyon yayını yok oluveriyorsa, bize çok sağlam görünen bu evrenin de bir anda yok oluvermesi gayet mümkündür.

Bu televizyon benzetmesi şu soruyu da akla getirir: Tele­vizyon yayını ve evrenin temel yapı taşları aynı olduğuna ve televizyon âlemi her an yeni yayınla tazelendiğine göre, acaba evren de daimi olarak her an yenileniyor mu? Evet, ışık hızında­ki fotonlardan örülen tanecik yavaşlar; onlardan örülen atom daha da yavaşlar. Böylece örgü, elementlere, kayalara, kıtalara, yıldız ve gezegenlere, galaksilere ulaşır. Yerinde duruyor gibi görünen her madde, bedeninin derinlerinde baş döndürücü titreşimleri, kaynama ve köpürmeden, dalgalanmaları    gizler.

Gözlerimizin gördüğü her şey, ağaçlar, kuşlar, bulutlar, çi­çekler, başka insanlar; varlıklarını, maddenin -bizim muha­tap olduğumuz- katı gerçekliğinden almadığına göre,  onları “yok”tan var edenin ve her an hareket halinde tutan Yaratıcı’nın kudretinden ve isimlerinden alır. Görünenler, varlıkların kendileri değil, Kudret ve İlâhi  isimlerin somutlaşmış şeklidir. Görünen her şey O değildir; O’ndandır ve her an yaratılmakta ve yenilenmektedir; görünen aslında varlıkların kendileri değil, Yaratan’ın Kayyumiyetidir. Tıpkı yüksek watt ve voltajlı bir am­pulü olan lamba gözümüze tutulduğunda, lambayı değil, sade­ce ışığı görmemiz gibi.

Kısaca varlık, yoktan var edilmiş olmakla birlikte, her an var edilmeye devam etmektedir. Kâinatta, her an devam ede gelen mucizevî bir yaratılış söz konusudur.”(Osman Çakmak, Kâinat, Kitap, Atomlar Harf, 64)

BIG BANG’IN KANITLARI

KANITLARA TOPLU BAKIŞ

“Teorinin Kanıtları

Günümüz astrofiziğinin ve fiziksel kozmolojisinin evren anla­yışı, büyük ölçüde Friedmann-Lemaitre modeli diye bilinen geniş­leyen evren modeline dayanmaktadır. Stephen Hawking, “Evrenin genişlemekte olduğunun ortaya çıkarılışı yirminci yüzyılın en bü­yük düşünsel devrimlerinden biridir” der fakat büyük patlama teorisini anlamak için Einstein’a ve onun meşhur Genel Görelilik teorisine kadar geri gitmek gerekir. Bu teoriyle ilgili ikinci bölümde daha ayrıntılı açıklamalar yaptığım için burada büyük patlamayla olan ilgisine kısaca değineceğim.

1.  Kanıt: Genel Görelilik

Genel görelilik, büyük patlamanın teorik dayanaklarının ba­şında yer alır. Einstein, evrenin yapısını, büyüklüğünü ve şeklini belirleyen şeyin kütle çekimi olduğunu ilk fark eden kişi olmuştur. Onun genel görelilik teorisi, kütle çekim kuvvetinin nasıl iş gördü­ğünü açıklar.

Bununla birlikte Einstein, genel göreliliği evrenin genişlemeyip sabit olduğu varsayımı üzerine inşa etmişti fakat genel göreli­liğinin evrenin genişlemiyor olması fikriyle beraber kabulü, berabe­rinde ciddi bir sorun getiriyordu eğer evren durağan bir yapıdaysa içindeki tüm madde, en büyük gök cisminin uzayda oluşturduğu çukura düşerek zamanla çukurun dibinde üst üste yığılmalıydı. Einstein’ın teoriyi ileri sürdüğü 1910’lu ve 20’li yıl­lardaki evrenin başlangıçsız olduğu fikri eklendiğinde söz konusu çökmenin, sonsuzdan beri var olan evrende şimdiye kadar çoktan gerçekleşmesi gerekiyordu. Einstein, bu sorunun farkındaydı fakat evrenin durağan olduğundan o kadar emindi ki sorunu çözmek için ‘karşı çekim kuvveti’ diye adlandırdığı diğer kuvvetlere benzeme­yen, belli bir kaynağı olmayan, yapay bir kuvvet ortaya attı. Bu kuv­vet, tüm maddenin birbiri üzerine çökmesini engelleyen karşı itici bir etki yaparak evreni sabit bir dengede tutuyordu. Einstein, bunu denklemlerinde, sonradan “hayatımın en büyük hatası” diye nitele­yeceği, ‘kozmolojik sabit’ olarak adlandırdığı bir sayıyla gösterdi.

1922’de genel göreliliği daha ayrıntılı değerlendiren Rus bilim insanı, Alexander Friedmann, teorinin evrenin genişlediğini öngör­düğünü ortaya çıkardı. Daha sonra Einstein da bunu kabul etti ve büyük patlama modelini benimsedi.

Gerçekten de genel göreliliğin söz konusu sorunları, ancak ev­renin durağan olmayıp sürekli genişlediği kabul edilirse çözümlenebilmektedir. Genişleyen evren resmi, genel göreliliğin durağan evren modelinde yol açtığı çökme sorununu kökten çözer. Evrenin genişlemesine sebep olan itici kuvvet, kütle-çekim kuvvetinin çe­kim etkisine galip gelerek evrenin çökmesini engellemekle kalma­mış onun günümüze dek sürekli genişlemesine de yol açmıştır. Bu genişleme bugün de devam etmektedir. Bu, her yeni günün saba­hında bir önceki güne göre daha geniş bir evrene gözümüzü açtığı­mız anlamına geliyor. Fakat genişleme etkisi günlere bölündüğün­de galaksiler arası boyutlardan bizim günlük yaşantımız ölçeğine indirgendiğinde, çıplak algılarımız tarafından hissedilmesi veya fark edilmesi imkânsız olacak kadar azdır. İronik biçimde evrenin genişlemesine yol açan bu itici güç, günümüz astronomisinde de kozmolojik sabit olarak anılmaya devam etmektedir. Einstein’ın Kozmolojik sabit  hakkında “hayatımın en büyük hatası” nitelemesi neticede hayatının en büyük hatası oluştur.

2.  Kanıt: Evrenin Genişlemesinin Gözlemi

Friedmann’dan birkaç yıl sonra bir gökbilimci olan Edwin Hubble, evrenin genişlediğini gözlemledi. Hubble, Doppler etkisi olarak adlandırılan yöntemden yararlanarak hangi yöne bakarsak bakalım tüm yıldızların bizden uzaklaştıklarını fark etti. Bu ise bir tek şeyle açıklanabilirdi: Evrenin genişliyor olması.

Evrenin genişlemesi, bir başlangıcı olduğunun açık bir delili olarak görüldü çünkü evren sonsuzdan beri genişliyor olsaydı, tamamen soğuyacağından ve madde yoğunluğu iyice seyrelerek maddesi uzaya yayılacağından şimdi gözlemlediğimizden tama­men farklı bir görünümde olurdu. Sonsuzdan beri genişleyen bir evren, içinde galaksilerin, yıldız ve gezegenlerin bulunmadığı, ısısı mutlak sıfıra ulaşmış (-273° C), hayata elverişsiz bir evren olurdu. Bunun nedenlerini entropi ile ilgili aşağıdaki kanıtta daha ayrıntılı açıklayacağız.

3.  Kanıt: Entropideki Artış

Termodinamiğin ikinci yasası, entropi ilkesi evrenin ezelî ola­mayacağının, muhakkak geçmişte bir noktadan başlaması gerekti­ğinin dolaylı bir kanıtıdır. Entropi ilkesi şu şekilde ortaya konabi­lir: Evrendeki tüm sistemlerde düzenli durumdan daha az düzenli duruma doğru bir geçiş eğilimi vardır.” Entropi, evrenin ısı ve dü­zen açısından termodinamik bir dengeye doğru gittiğini ifade eder. Evren içinde yer yer bulunan sınırlı sayıdaki düzenli yapılar, tüm evrende homojen bir durum oluşturmaya doğru, diğer bir deyişle düzensizliğe doğru tersinemez bir biçimde bozulmaktadır. Bundan iki sonuç çıkar: Birincisi; evren, en sonunda ağır ağır yuvarlanarak kendi entropisi içinde ölecektir. Bu ölüm, fizikçiler arasında ısı ölü­mü diye bilinir. İkincisi, evrenin entropik dengeye ulaşması sınırlı bir zamanı gerektirdiğinden, evrenin sınırlı bir zaman önce başla­mış olması gerekir. Başka bir ifadeyle evrenimiz, daima var olmuş olamaz.”

4.  Kanıt: Kararlı Durum Modelinin Çökmesi

Yukarıdaki kanıtlarına rağmen genişleyen evren modeli (bü­yük patlama teorisi), 1940’larda önemli bir takım sorulara henüz cevap verebilmiş değildi. Bunların başında büyük patlama teorisi­nin evrenin yaşıyla ilgili öngörüleri gelmekteydi. Doppler etkisine dayalı, sonradan yanlış olduğu anlaşılacak olan hesaplamalar, evre­nin yaşının içindeki yıldızların yaşından daha genç olduğunu ifade ediyordu. Bir başka sorun, büyük patlama modelinin hidrojen ve helyum dışında kalan ağır elementlerin ve ayrıca galaksilerin nasıl oluştuğunu açıklayamamasıydı. En önemlisi de henüz büyük patla­mayı destekleyecek doğrudan bir kanıt bulunamamıştı. O zamana kadar elde edilen ve yukarıda saydığımız kanıtlar, dolaylı ve bu se­beple farklı yorumlamalara açık gözüküyordu.

Bu sebeple 1940’larda pek çok kozmolog büyük patlama teori­sine kuşkuyla bakıyorlar ve evrenin yapısını açıklamak için, o güne kadar astrofizikçiler arasında kabul görmüş olan sonsuzdan beri var olan evren anlayışı çerçevesinde evrenin genişlemesini ele almaya çalışıyorlardı. Bunların başında İngiliz astrofizikçileri Fred Hoyle, HermannBondi ve Thomas Gold’un geldiğini görmekteyiz. Bu üç bilim insanı, ‘kararlı durum modeli’ (steadystate model) adını ver­dikleri, genişleyen evren modeliyle uyumlu olan fakat evrenin baş­langıcı olduğunu kabul etmeyen bir teori ileri sürdüler. Amaçları, büyük patlama modelinin sorunlarını aşmaktı.

Hoyle ve arkadaşlarının teorisi, evrenin sonsuzdan beri ge­nişlediği halde nasıl olup da şimdi göründüğü gibi -yani yıldız ve galaksilerin karşılıklı konumlarının, sonsuz bir genişlemeye kıyas­la, oldukça birbirine yakın olması- olduğunu açıklayabilmek için yıldızlarda sürekli olarak madde yaratılışını öngörüyordu. Böylece evrenin genişlemesinin yol açtığı madde seyrelmesi, yıldızlarda yaratılan aynı miktarda maddeyle dengelenmekte ve evren sürekli olarak kararlı bir durumda kalmaktaydı fakat 1960’lardan itibaren geliştirilen radyo teleskoplar aracılığıyla uzak galaksiler ve yıldızlar üzerine yapılan incelemelerde böyle bir madde artışı gözlenmemiştir. Durağan durum modelinin söz konusu en temel öngörüsünün yanlışlanması, teoriyi bilim çevrelerinde tamamen gözden düşür­müştür.

Yeni gelişmeler ışığında yine 1960’larda yapılan daha hassas hesaplamalar, evrenin yaşının yıldızların yaşından daha genç olma­dığını ortaya koyarak bu konudaki büyük patlama teorisi ile ilgili sorunu da çözmüştür. Ayrıca büyük patlama teorisinin zayıflığının göstergesi olarak kabul edilen teorinin açıklayamadığı galaksilerin oluşumu ve ağır elementlerin sentezlenmesi gibi hususlar da teori çerçevesinde gözlem ve deneylerin öngörüleriyle uyumlu bir şekil­de açıklanabilmiştir.

Fakat en önemlisi, kozmik mikrodalga arka alan ışınımının keşfidir. Bu ışınım, büyük patlamanın fosili olarak görüldüğü için durağan durum modelini savunanlar da dâhil herkes için büyük patlamanın doğrudan bir kanıtı sayılmıştır.

5.  Kanıt: Kozmik Mikrodalga Arka Alan Işınımı

On yedinci yüzyılda ışığın sonlu bir hızla hareket ettiğinin keş­fi astronominin en önemli keşiflerinden biridir. Işığın sonlu bir hızla hareket etmesi demek, biz uzak bir galaksiyi teleskop aracılığıyla şu anda ‘gördüğümüzde’, aslında onu ışığın terk etmiş olduğu andaki haliyle görüyoruz demektir; şu anki haliyle değil. Bu sebeple uzay­da daha uzağı görmek, daha eskiyi görmek anlamına gelir. Gelişen radyo teleskoplar aracılığıyla günümüzde evrenin çok uzak nokta­larını görebilmekteyiz. Görebildiğimiz en uzak galaksiler, bize mil­yarlarca ışık yılı mesafededir. Diğer bir ifadeyle biz onların    (ya da evrenin) milyarlarca yıl önceki halini görüyoruz. Söz konusu olguya dayanarak John Barrow, “Bazı kişiler evrenin milyarlarca yıl önce neye benzediğini nasıl bilebildiğimiz konusunda kuşku duyarlar. Aslında gerçek sorun, onun şimdi nasıl olduğunu bilmektir.” der.

İşte kozmik mikrodalga arka alan ışınımının keşfi, ışığın sonlu hızla hareket etmesi olgusuyla ilgilidir. Eğer başlangıçta büyük bir patlama olduysa, o esnada evrene yayılan ışınım o kadar güçlü ol­malıdır ki günümüzde evren soğumuş olmasına rağmen o ışınımın izlerini uzayın her tarafında gözlemleyebilmemiz gereklidir. Bu ışı­nıma, uzayın her tarafında bulunduğu için arka alan ışınımı,günümüze ulaşıncaya kadar geçen süre içinde çok zayıfladığı (dalga boyu büyüdüğü) için de mikrodalga ışınımı denmiştir.

1948 yılında Amerikalı astrofizikçi George Gamow ve öğrenci­leri Ralph Alpher ve Robert Herman, yüksek sıcaklık fiziğine göre yaptıkları hesaplamalarla söz konusu ışınımın büyük patlamadan sonraki ilk anlarda evrende düzgün olarak üretilmiş olması gerek­tiğini teorik olarak öngördüler. Yine aynı öngörü çerçevesinde bu ışınımın, evren üç yüz bin yıl yaşına ulaşıp da atom çekirdekleri bir araya gelerek atomları oluşturuncaya kadar atom altı parçacıklar ta­rafından saçılmaya devam etmiş olması gerektiğini ileri sürdüler.

Bu noktadan sonra söz konusu ışınım, maddeyle hiç etkileşi­me girmeden evrende yayılmasını sürdürmüş olmalıdır. Gamow ve öğrencileri, evren genişledikçe ışınımın dalga boyunun büyüyerek günümüzde radyo dalgalarına karşılık gelen bir değere ulaşmış ol­ması gerektiğini ve sıcaklığının da mutlak sıfırın üstünde yaklaşık 3 Kelvine (-270° C’a) kadar düşmüş olması gerektiğini öngördüler.

Evrenin genişlemesine bağlı olan ışınımla ilgili bu değerler, aynı zamanda astronomide Olbers paradoksu olarak bilinen bir soruna da çözüm getirmektedir. 1826’da Alman astronom Wilhelm Olbers, eğer evren sonsuzdan beri varsa yıldızların yaydıkları ışınımların evreni tamamen aydınlık hale getirmesi gerektiğini ileri sürerek, o zaman geceleri bile gökyüzünün aydınlık olması gerektiğini iddia etmiştir. Uzayın neden karanlık ve soğuk olduğu ancak evrenin son­lu ve genişlemekte olduğunun ortaya çıkmasıyla açıklanabilmiştir. Bir başlangıç noktasından itibaren genişleyen evren, uzaya yayılan ışınımların dalga boylarını büyüteceğinden, belli zaman sonra ev­ren, karanlık ve soğuk olacaktır. Aynı zamanda bu ışınımın dalga boyunun ve ısısının ölçümü bize evrenin yaşını verecektir.

1965 yılında bir Amerikan kuruluşu olan Bell Telefon’a ait bir laboratuvarda çalışan iki mühendis, Arno Penzias ve Robert Wilson, radyo dalgaları ölçümleri yaparken tesadüfen sözü edilen özellik­lerdeki radyo dalgasını keşfettiler. Bu keşif, kendilerine Nobel ödü­lü kazandırdı. Daha yakınlarda 1992’de COBE uydusu, sağladığı verileri ara­cılığıyla kozmik mikrodalga arka alan ışınımı son derece hassas bir şekilde ölçülmüş ve sonuçlar büyük patlama teorisinin öngörülerini doğrulamıştır.

Dolayısıyla kozmik mikrodalga arka alan ışınımı büyük pat­lamanın varlığının en kesin ve doğrudan kanıtı olarak kabul edilir. Bununla birlikte kozmik mikrodalga arka alan ışınımı bize evrenin ancak 300 bin yıllık yaşıyla ilgili bilgi verir. Bundan daha öncesinde evren, ışık (fotonlar) için geçirgen değildi. Diğer bir ifadeyle ışığın, evrenin bundan önceki dönemlerinden bize ulaşabilmesi mümkün değildi. Dolayısıyla evrenin daha öncesini bu yolla doğrudan göz­lemlemek mümkün görülmüyor fakat hidrojenin helyuma oranı, bize evrenin ilk saniyesi hakkında bilgi vermektedir.

6. Kanıt: Hidrojen ve Helyumun Oranları

Evrendeki hidrojen ve helyumun mevcut oranları, fizikçiler tarafından evrenin bir başlangıcı olduğunun, sonsuz olmadığının önemli bir kanıtı olarak kabul edilir. Yapılan ölçümler, yıldızların ve gezegenlerin yapısının büyük ölçüde (% 75 oranında) hidrojen­den oluştuğunu göstermektedir. Yıldızların yakıtının (ısı ve ışığının) hidrojen elementlerin sentezlenerek helyuma dönüşmesiyle sağlan­dığı göz önüne alınırsa, eğer evren sonsuzdan beri var olagelseydi hidrojenin tamamen bitmiş olması gerekirdi. Yıldızlarda, bu kadar baskın oranlarda hidrojenin var olması, evrenin sonlu ve başlangıçlı olduğunu göstermektedir. Ayrıca hidrojenin helyuma oranından, evrenin yaşı da hesaplanabilmektedir.

Öte yandan bilim insanlarına göre hidrojenin helyuma oranı, yukarıda ifade ettiğimiz gibi, evrenin patlamadan bir saniye son­rasında nasıl olduğunu güvenilir bir biçimde bilmemize imkân ve­rir. Evrendeki en hafif ve bu sebeple de en erken var olduklarına inanılan elementler hidrojen ve onun izotopları deteryum, helyum ve lityumdur. Büyük patlama teorisi, bu hafif elementlerin evren oluştuktan çok sonra yıldızlarda sentezlenmesinin mümkün ola­mayacağını, bunların oluşumu için gerekli yüksek sıcaklığın ancak evrenin ilk anlarında var olduğunu ileri sürmektedir. Teoriye göre bu hafif elementler, evrenin ilk saniyesinde başlayan ve o, üç dakika yaşındayken sona eren nükleer reaksiyonlar sonucu oluşmuş olma­lıdır. Bu konuda yapılan çok sayıda kimyasal hesaplamalar, evrenin ilk anlarında her üç hidrojen izotopuna karşılık bir helyumun sentezlendiğini öngörmektedir. Büyük patlamanın bu öngörüsünün doğrulanmasını bilim insanları, teorinin başarısı için çok önemli ve kritik bir eşik olarak görüyorlardı. Gerçekten de yapılan gözlemler, günümüzde evrenin içindeki madde yoğunluğunun % 75 hidrojen ve % 25 helyumdan oluştuğunu ve geriye kalan diğer ağır element­lerin çok az bir yüzdeye sahip olduklarını doğrulamıştır.

Bu kanıtlar ışığında günümüzde hemen hemen tüm kozmolog ve fizikçiler, büyük patlamayı kabul eder hale gelmiştir.Büyük patlama teorisi, günümüzde evrenin meydana gelişi ve gelişimi ile ilgili fiziğin standart modeli olarak görülmektedir ve evrenin tarihi­ni, ilk saniyeden itibaren, doğru biçimde bize resmetmektedir.”(Ferit Uslu,Tanrı ve Fizik, 24)

COBE UYDUSU KOZMİK FON RADYASYONU

“Beklenen atılım John Mather tarafından 1989 yılının Kasım ayında fırlatılan Kozmik Fon Kâşifi (COBE) uydusuna bir araç yerleştirilerek gerçekleşti. Mather’in geliştirdiği araç, kozmik fon radyasyonunun sıcaklığını daha önce ulaşılmamış bir duyarlılıkla ölçmeyi başardı. Sıcaklığın kesin değeri yalnızca 0.005 Kelvin belirsizlikte 2.726 Kelvin olarak bulundu.

COBE, uzayda üç yıl kalmıştı ve 1992’de elde ettiği veriler, kozmik fon radyasyonunun varlığını ve uzayın her yönünden geldiğini tespit etmekten de fazlaydı. Beklenen çok küçük dalgalanmalar da tespit edilmişti. COBE’nin gönderdiği verilerden bilgisayarın çizdiği resim, eski evrenin haritasındaki çok küçük dalgalanmaları da gösteriyordu. Resmin daha sıcak ve daha soğuk kısımlarını ayırt edebilmek için bilgisayardaki modele pembe ve mavi renkler katıldı. COBE’nin evrende keşfettiği dalgacıklar yeniden incelenip titizlikle kontrol edildi, gerekli veri elde edilmişti. Big Bang sürecinden çıkan kozmik fon radyasyonunda, çok küçük sıcaklık dalgalanmaları vardı ve bunlar da galaksilerin oluşup bugün gördüğümüz hale gelmeleri için yeterliydi. Big Bang bir kez daha büyük bir zafer kazanmıştı.

George Smoot, bilgisayarının evrendeki dalgacıkları göstermek için çizdiği pembe ve mavi resmi yayınladığın­da, dünyanın bütün gaze­telerinin manşetlerine geçmişti. Kozmolojik bir gözlemin medyada bu kadar ön plana çıkması o güne kadar hiç görülmemişti. Stephan Hawking’in bu bulgu hakkındaki görüşü de meşhur resim ile aynı sayfalarda geçiyordu: “Bu, yüzyılın, hatta belki de tüm zamanların en büyük buluşudur.” COBE uydusunun proje lideri ve California Üniversitesi’nin astronomu George Smoot’un açıklaması ise çok ilginçtir: “Bu buluşumuz evrenin bir başlangıcı olduğunun bir delilidir.” Ve şöyle ekledi: ‘Bu, Tanrıya bakmak gibi bir şey.’ ”(Big Bang ve Tanrı,Caner Taslaman,51)

“Daha evvel de söylediğimiz gibi Big Bang’in öğrettiği en önemli bilgilerden biri evrenin çok sıcak ve çok yoğun ortamda başladığı, sürekli genişlemeyle bu yoğunluğun ve sıcaklığın düştüğüdür. Kozmik fon radyasyonunun sıcaklığı da sürekli düşmek­tedir ve şu anda 2.7 Kelvin’e eşittir. Uzaktaki galaksilerden gelen ışığa baktığımızda, aslında geçmişe baktığımızı unutmamalıyız. Uzak galaksilerden gelen ışık milyarlarca ışık yılı kadar uzaktan gelmekte­dir. Belki de şu anda bizim baktığımız o yönde, o galaksi yoktur, fakat biz o galaksinin milyarlarca yıl önce yola çıkmış ışığını seyretmek­teyiz. Kısacası, geçmişe bakmaktayız.

Big Bang teorisine göre milyarlarca yıl önce evren daha yoğun ve daha sıcaktır, eğer milyarlarca yıl önceki halini gördüğümüz galaksideki kozmik fon radyasyonunun sıcaklığını ölçe-bilirsek, sıcaklığın günümüzdekinden daha yüksek olduğunu bul­mamız gerekir. 1994 ilkbaharında, araştırmacılar, bunu gerçek­leştirmeyi başardılar. Uzak galaksilerdeki kozmik fon radyasyo­nunun sıcaklığı 7.4 Kelvin’di ve bu değer şu andaki 2.7 Kelvin’den daha yüksekti.

Bu gözlem Keck teleskobuyla gerçekleşti, bu teleskop, zamanının en büyük optik cihazıydı. 1996 yılında aynı astronom grubu daha da uzaktaki bir galaksinin sıcaklığını ölçtüler, bu sefer 8 Kelvin’in çok az üzerinde bir değer buldular. Daha sonra farklı bir astronom grubunun daha da uzaktaki bölgeleri taramalarıyla 10 Kelvin sıcaklık derecesi saptandı. Tüm bu veriler Big Bang’in doğruluğunu onaylıyordu; ne kadar uzak geçmişimize bakarsak, o kadar yüksek bir sıcaklıkla karşılaşıyorduk. Böylece kozmik fon radyasyonunun geçmişini incelememiz de Big Bang’i destekleyen ilave bir delil oluşturdu.”(Big Bang ve Tanrı, Caner Taslaman,53)

“Büyük Patlama teorisinin doğrulanması, kozmik arka fon ışımasına dair deliller tarafından sağlanmıştır. Büyük Patlama sırasında evren son derece yüksek bir yoğunluğa ve sıcaklığa sahipti. Bütün madde ışımay­la termal dengedeydi. Evren genişleyip 3.000°K sıcaklığa kadar soğu­yunca madde ve ışıma ayrıldı ve ayrı bir şekilde genişledi. O zamandan bu yana olan ışıma şimdi bize, milyarlarca ışık yılı gibi muazzam bir uzaklıkla ilgisi olan çok büyük bir ‘kırmızıya kayış’la gelir. Bu ışımanın deneysel olarak doğrulanması 1964’te gerçekleşti. Arno Penzias ve Robert Wilson Bell Laboratuarları’nda ultra duyarlı bir radyo teleskopuyla çalışırken, dalga boylarının bir metreden az olduğu radyo tayfının mikrodalga bölgesinde 7 cm.lik uzunlukta arka fon ışıması tespit ettiler. Bu kozmik mikrodalga ışıması, evrendeki en uzak yerlerden daima aynı tarzda geliyor gözüküyordu. Bu ışıma, Büyük Patlama’nın muazzam sıcaklığının 3.000°K’e düştüğünde meydana gelmiş maddenin ayrılması ve ışımasından kalma eski bir kalıntıydı. Evren genişledikçe, bu ışıma bütün yönlere yayıldı ve şu anki sıcaklığı olan 3°K’e kadar soğumaya devam etti. 1949’da, genişleyen evren teorisi üzerine yaptıkları çalış­mada George Gamow, Ralph Alpher ve Robert Herman evrenin ilk ateş topu halinin, yaklaşık 5°K sıcaklıkta bir siyah cisim ışıması meydana getireceğini tahmin ettiler. (Siyah cisim ışıması, sadece sıcaklığa daya­nan ışımanın özelliklerini taşıyan tamamıyla siyah bir nesneden yayı­lan varsayımsal ışımadır).

Teorinin doğrulanması, Kozmik Arka Fon Araştırıcısı (COBE) uydu­sunun Ocak 1990’da yaptığı ölçümlerle çarpıcı bir şekilde yapılmıştır. COBE’ye bağlı bir alet, arka fon ışımasını, siyah cisim eğrisi boyunca mükemmel bir şekilde beliren 2.726°K olarak ölçmüştür. Ölçümler, mü­kemmel bir siyah cisim ısı yayıcısından, evrendeki bütün noktaların % 1’inden daha az bir şekilde saparak Joseph Silk’in şu yorumda bulun­masına neden olmuştur: “Hiç kimse, siyah bir cismi gökyüzünde belir­lendiğinden daha kesin bir şekilde laboratuarda ölçemez.” (Düzen, Dean L. Overman, 135)

EVREN’İN GENİŞLEMESİ

“Gökadalar birbirlerinden kendilerini uzağa iten gizemli bir kuvvet nedeniyle uzaklaşmıyorlar, tıpkı benzetmemizdeki yükselen taşın Dünya ta­rafından itilmediği gibi. Tersine, gökadalar birbirlerinden uzaklaşıyorlar çünkü geçmişte bir tür patlama onları dağıt­mıştı.”(İlk Üç Dakika, Steven Weinberg, 35)

“İlk olarak Hubble’ın keşfettiği üzere, bugün bu patlamanın “kalıntılarının” milyarlarca galaksi olarak hala dışa doğru akmakta olduğunu görebiliyoruz. Evren genişlemektedir.” (Evrenin Zarafeti, BrianGreene, 281)

BIG BANG’I GÖZLEMLEYEMEYİZ. O, ANCAK KURAMSAL OLARAK KANITLANABİLİR

“Çok soğuk derecelerde neleri fark edebileceğimizin bir sınırı –mutlak sıfır- varsa, çok yüksek ısı derecelerinde fark edebileceklerimizin de bir sınırı vardır. Kuram bize aşırı sıcak derecelerde her şeyin mat yani ışık geçirmez olduğunu söylemektedir yani biçim ve yapıyı seçemeyeceğiz. Her şey yo­ğun bir sis perdesi ardında gibidir. Böylece uzayda kuvazarların da ötesini görecek daha güçlü teleskoplar yapmanın yolunu bulsak da Big Bang zama­nını göremeyeceğimizi artık biliyoruz. Uzayda ne kadar uzağa bakarsak gözlemlediğimiz nesnenin ışığının bize ulaşmasının daha uzun süreceğini biliyoruz. Uzak nesnelere olan mesafeden ışık yılı olarak söz ederiz, yani ışı­ğın onlardan bize gelmesi için geçmesi gereken süre. Bu da ışığının bize gelmesi için 15 milyar yıl geçmiş olan bir şeyi görürsek Big Bang anını gö­receğiz demektir. Ancak teleskoplarımız ne kadar güçlü olsa da, bunun im­kansız olduğunu biliyoruz. Zaman içinde geri giderken Big Bang’e gelme­den 300.000 yıl kadar önce bu yoğun sıcak sisine gireceğiz.

Evrenin ilk anlarını gözlemleme açısından yapabileceğimiz en iyi şey Big Bang’den hemen sonraki koşulların ne olacağını kuramsal olarak görmektir. Şimdiki teknolojimiz sınırları içinde kalarak bu koşulları yeniden yaratabili­riz ama sadece parçacık hızlandırıcıları içinde ve birkaç salise. En hızlı çar­pışma anında kısa bir süre için oluşan basınçlar ve ısıların Big Bang’in ilk saniyesindekilere eşit olduğu düşünülmektedir ancak fizikçiler tarafından ki­mi zaman ‘küçük patlamalar’ olarak tanımlanan bu anlar bize olanlar hak­kında pek az ipucu verecek kadar kısadır. Bunlar Big Bang’in oluşunun ilk saliselerinde oluşan koşulları tekrarlıyorsa da, o birkaç saniye öncesindeki çok önemli anda neler olmuş olacağı hakkında fazla bir bilgi vermemekte­dir. Bize sadece o koşulları değil, onları devam ettiren ve evren kadar mu­azzam bir şeyin gelişmesine imkan verenin ne olduğu hakkında hiçbir fikir vermemektedir.

Parçacık hızlandırıcılarındaki bu anlar bu aşırı ısı derecelerinde ve basınç­larında sadece saf enerjinin var olabileceğini doğrulamaktadır. Parçacık izleri çarpışma anında başlamazlar bunlar dedektörlerin çarpışma noktasında sez­dikleri saliselik saf enerjiden doğarlar. Ancak bu bize bir salise önce ne ol­muş olabileceği hakkında hiçbir şey anlatmaz. Big Bang nasıl başlamıştır? Genişlemeyi ve evrenin 15 milyar yıl sonra hâlâ büyümesini sağlayan zincir reaksiyonlarına ne neden olmuştur? ‘Küçük patlamalar’ dan hemen önce var olmuş olması gereken daha aşırı koşullan yaratabilecek parçacık hızlandırıcı­ları yapabilsek evrenbilim için çok büyük bir başarı olurdu. Belki de o zaman gözlemleyebileceklerimizin de bir sınırı vardır.

Sadece bir metre boyunda olan ilk parçacık hızlandırıcıları, parçacıkları bu kısa mesafeyi bile kat ettikten sonra atomları parçalayacak hıza eriştirebiliyordu. Parçacıkları daha hızlı hareket ettirmek için hızdaki en küçük bir artıştan yararlanmak üzere çok daha uzun mesafeler boyunca gönder­meniz gerekir. CERN’deki hızlandırıcıda parçacıkların ‘küçük patlama’ ya­ratacak kadar hızlı hareket etmeleri için 27 mil yol almaları gerekmektedir. Bir salise öncesinde Big Bang’in başladığı an var olan koşulları taklit etmek için gerekli hızlandırıcı boyu çok büyük farklılıklar göstermektedir. Bazı fi­zikçiler güneş sistemi boyunda bir makinenin bunu yapacağını iddia et­mektedirler. Diğerleri ise evren boyunda bir taneye gerek olduğunu sa­vunmaktadırlar! Kimin haklı olduğu hiç önemli değildir. Her ikisi de imkânsızdır. Böylece yine gözlemin sınırlarına gelmiş olduğumuz anlaşılmak­tadır. Bu nedenle evrenin en büyük sırrı ancak sadece kuramla çözülecek gibi görünmektedir.” (Stephen Hawking’in Evreni, David Filkin, 220)

BÜTÜN BİLİM DÜNYASI KABUL EDİYOR

“Bu ilke ışığında ‘büyük patlama’yla ilgili açıklamaları değer­lendirirsek, onun çok sayıda veri ile desteklendiği için bilimsel bir hipotez değil bir teori (teorem) olarak değerlendirilmesi gerektiğini söyleyebiliriz. Her ne kadar ayrıntılarda bilim insanları arasında an­laşmazlıklar bulunsa da, teori henüz çözümlenememiş bazı boşluk­lar içerse de günümüzde bilim dünyasında büyük bir patlamayla başlatılan erken evrenle ilgili açıklamalar, ‘standart model’ adıyla anılmakta ve yaygın olarak kabul görmektedir.

Evrenin başlangıcı, doğrudan gözlemlenmemesine rağmen bu konudaki açıklamalar, doğrudan gözlemlenmeyen atomlardaki elektronlar, atom çekirdeğindeki kuarklar, eski dönemlerinde ya­şamış dinozorlar hakkındaki bilimsel açıklamalar gibidir. Bu konu­larda olduğu gibi standart modelle ilgili olarak gözlem ve deney yapılamasa da bunlar bilimsel olgular olarak kabul edilir çünkü: (1) gözlemlenen başka olgu ve süreçlerle desteklenmişlerdir, (2) gele­cekteki doğal olguların ve laboratuvar deneylerinin sonuçlarını he­saplanabilir bir biçimde öngörmeyi sağlarlar ve (3) yanlışlanabilir açıklamalar üzerine kurulmuşlardır.” (Tanrı ve Fizik, Ferit Uslu, 20)