azan: Chris La Rocco ve Blair Rothstein
Çeviren: Esin Tezer 

GİRİŞ
Evrenimizin var olduğunu kesinlikle biliyoruz; fakat tek başına bu bilgi, insanlığın daha ileri bir anlayış için yaptığı araştırmalar için tatmin edici olmamıştır. Merakımız, bizi evrendeki yerimizin ne olduğuna ve ayrıca evrenin kendi yerini sorgulamamıza yöneltmiştir.

Zaman içinde kendimize şu soruları sorduk: Evrenimiz nasıl başladı? Evrenimiz kaç yaşında? Madde nasıl var oldu?

Besbelli ki, bu sorular basit sorular değildir ve bu gezegendeki tarihimiz boyunca ipucu bulmak için de çok gayret ve zaman harcanmıştır. Buna rağmen, bu kadar enerji harcadıktan sonra da; bildiklerimiz hala yalnızca bir spekülasyondur.

Her nasılsa, gizemli kozmoloji çalışmalarının başlangıcından ve evrenin orijininden çok daha uzun bir yol katettik. Modern bilimin anlayışları doğrultusunda daha önce hipotez olarak adlandırdığımız cevaplara bazı sağlam teoriler sağlayabildik.

Bilimin doğasına uygun olarak; bu cevapların çoğunluğu bizi sadece daha da merak uyandırıcı ve karmaşık sorulara yöneltmiştir. Öyle gözüküyor ki; bilgiyi araştırmamıza özgü sorular her zaman var olmaya devam edecek.

Bu kısa bölümde realite olarak bildiğimiz herşeyin yaratılışı hakkındaki soruları çözmeye çalışmamız olanaksız olsa da; bir deneme, varlığımızın bazı şüphesiz temel sorularına bizi götürecektir.

Bütün bu bilginin sürekli sorgulandığını ve evreni daha net bir şekilde anlamak için de yeniden değerlendirildiğini daima unutmamamız önemlidir. Amaçlarımız için Big Bang'in ne olduğu hakkındaki bilinen sorgulamalar, evrenin yaşıyla ve ilk atomların senteziyle ilgili sorgulamalar yoluyla inanıyoruz ki; bu anahtar soruların birkaçını cevaplandırmaya başlayacağız.

BİG BANG

Durmadan sorulan soruların biri şuydu: Evren nasıl yaratılmıştı? Pek çoğu daha önce evrenin bir başlangıcı veya sonu olmadığına ve kesinlikle de sonsuz olduğuna inandı. Big Bang Teorisinin başlangıcıyla her nasılsa, evren artık sonsuz olarak düşünülemezdi. Evren, bir tarih ve başlangıca sahip olarak; sonlu bir fenomenin özelliklerini almak zorunda oldu.

15 milyar yıl kadar önce, çok büyük bir patlama evrenin genişlemesini başlattı. Bu patlama Big Bang olarak bilinir . Bu olayın noktasında, bütün madde ve uzayın enerjisi bir noktada kapsanmıştı. Bu olaydan önce var olan tamamıyla bilinmezdir ve saf spekülasyonun bir maddesidir. Bu olan olay, sıradan bir patlama değil; fakat tüm bu uzayı embriyonik evrenin birbirinden kaçışan parçacıklarıyla dolduran bir olaydır. Big Bang aslında, patlayan bir bombanın parçalarının dışarı atılmasına benzer bir şekilde değil; uzayın kendinin kendi içinde patlamasından oluştu. Galaksiler beraber kümelenmemiştir, bundan ziyade Big Bang evrenin temellerini kurmuştur.

Big Bang Teorisinin kökeni Edwin Hubble'a dayanır. Hubble, evrenin sürekli olarak genişlediğinin gözlemini yaptı. Bir galaksinin hızının uzaklığına orantılı olduğunu keşfetti. Bizden iki katı uzakta olan galaksiler, iki katı kadar da hızda hareket ederler. Bir diğer netice de, evrenin her yönden genişlemesidir. Bu gözlem de, her galaksinin alelade olan başlangıç pozisyonundan şimdiki pozisyonuna taşınmasının aynı zaman miktarında olmuş olduğu manasına gelmektedir. Big Bang'in evrenin temelini oluşturması gibi, Hubbles gözlemleri de Big Bang Teorisinin temelini oluşturmuştur.

Big Bang'den beri, evren sürekli olarak genişlemekte ve böylece, galaksi kümeleri arasında da daha da fazla uzaklık olmaktadır. Galaksilerin bu birbirlerinden daha uzaklaşma fenomeni kırmızı rotasyon olarak bilinir. Uzak galaksilerden gelen ışık dünyaya yaklaştıkça, dalga boylarının uzamasına götüren dünyayla galaksi arasındaki uzaklıkta da bir artış olmaktadır.

Tek noktadan çıkan galaksilerin hız anlayışına ilave olarak Big Bang için daha da ileri bir kanıt vardır. 1964'de iki astronom, Arno Penzias ve Robert Wilson, dıştaki uzaydan gelen mikrodalgaları yakalama teşebbüsüyle elde olmayarak yerüstü kökenli bir gürültüyü keşfettiler. Gürültü bir yerden değil, tüm yönlerden bir anda geliyormuş gibi gözüktü. Açıkça belli oldu ki, duydukları şey Big Bang'den arta kalan evrenin en uzak köşelerindeki radyasyondu. Bu ilk patlamanın radyoaktif kötü sonucu, Big Bang Teorisine daha fazla güven duyulmasını sağlamıştır.

Hatta yakın bir zamanda, NASA'nın COBE uydusu evrenin dış yüzeyinden yayılan kozmik mikrodalgaları yakalayabilmiştir. Evrenin ilk devrelerindeki homojenliğini tasvir eden bu mikrodalgalar dikkat çekecek şekilde birbirine benzer ve aynı şekildeydi. Buna karşın; uydu ayrıca evrenin serinlemeye başladığını ve hala genişlediğini, ısı değişiklikleri sonucu olarak da küçük dalgaların varolduğunu keşfetmiştir. Bu dalgalanmalar, mümkün serinlemenin ve evrenin yaratılışından bir saniye sonraki gelişimini doğrulamaktadırlar.

Evrendeki bu dalgalanmalar, Big Bang'in ilk anlarından sonrasına daha detaylı bir tanımlama sağlamıştır. Ayrıca, gelecek bölümde bahsedilecek olan galaksilerin oluşum hikayesini anlatmaya yardım etmişlerdir.

Big Bang Teorisi, tüm zamanların en çok sorulan sorularına tutarlı bir çözüm sağlamaktadır. Bununla beraber, teorinin sürekli gözden geçirilip düzeltildiğini anlamak önemlidir. Daha fazla gözlemler yapıldıkça ve daha fazla araştırma düzenlendikçe; Big Bang teorisi daha tamamlanmış ve evrenin kaynağıyla ilgili bilgimiz daha sağlam olmuştur.

İLK ATOMLAR

Big Bang teorisiyle ilgili denemeye girişildikten sonra, mantıksal olarak sorulacak soru bundan sonrasında ne olacağıdır? Yaratılmanın ilk saniyesinin küçük fraksiyonlarında (kesirlerinde) önce tamamıyla vakum olan şey, şimdi evren olarak bildiğimize gelişmeye başlamıştır. En başlangıçta, plazma temel elemanların karışımından başka hiçbir şey yoktu. Kozmoloji çalışmalarımızın başlangıcında bu kısa zamanlardan ne bilindiği geniş bir şekilde varsayımsaldır. Her nasılsa bilim, evrenle ilgili bugün ne bildiğimize dayanarak, ne olduğu olasılığının skeçlerini tasarlamıştır.

Big Bang hemen olduktan sonra bir kişinin hayal edebileceği gibi, evren, tüm yönlerden birbirinden ayrı koşuşturan madde ve madde olmayan parçacıkların sonucu son derece sıcaktı. Serinlemeye başladığında, yaratılmadan 10^-43 saniye sonra civarı, neredeyse eşit fakat asimetrik miktarda madde ve karşı maddelerden var oldu. Bu iki madde beraber yaratılınca; saf enerji yaratıp, birbirleriyle çarpışıp zarar verirler. Her milyar için yaklaşık bir parça artışın direkt sonucu olarak da, maddenin var olmaya devam etmesi için evren olgunlaşmaya daha müsait oldu. Bu hakim parçacıklar maddenin parçacıklarıydı. Onlar yaratılmışlardı ve eşit yaratının eşlik etmesi olmadan veya karşıt parçacığın çürümesi olmadan da çürüdüler.

Evren daha fazla genişledikçe, ve böylece de serinledikçe, genel parçacıklar şekil almaya başladılar. Bu parçacıklar baryonlar (atomdan ufak ağır tanecikler) diye adlandırıldılar ve maddenin ve hayatın yapı taşını oluşturan bildiğimiz fotonları, nötrinoları, elektronları ve kuarkları içerdiler. Baryon başlangıç devresinde hala süren yoğun sıcaklıktan dolayı protonlar, nötronlar gibi tanınan ağır parçacıklar yoktu. Bu devrede, yalnızca kuark temel elemanlarının karışımı vardı. Evren serinlemeye başladıkça ve daha da genişledikçe, tam olarak ne olduğunu daha açık bir şekilde anlamaya başlıyoruz.

Evren yaklaşık olarak 3000 milyar Kelvin dereceye serinledikten sonra, suyun buza dönüşmesindekine benzer bir dönüşüm, bir radikal değişim başladı. Proton ve nötronlar gibi olan bileşik parçacıklar, yani hadron diye adlandırılanlar, bu dönüşümden sonra maddenin genel hali oldular. Hala, bu derecelerde bu maddeden daha karmaşık bir madde şekillenebilir.

Leptonlar olarak adlandırılan daha hafif parçacıklar var olsa da; maddenin daha karmaşık düzeylerini şekillendirmek için hadronlarla reaksiyona girmekten uzaklaştırılmışlardır. Elektronları, nötrinoları ve fotonları içeren leptonlar; bugünkü genel maddeyi tanımlayabilen hadron birliğine yakında katılabilirler.

Evrenin yaratılışından yaklaşık olarak bir ila üç dakika sonra, protonlar ve nötronlar hidrojenin izotopu olan deuterium'u biçimlendirmek için birbirleriyle reaksiyona başladılar. Deuterium, veya ağır hidrojen, tritium'u şekillendirmek için başka bir nötronu topladı. Bu, reaksiyonu hızlıca takip eden helyum nükleus'u üreten başka bir protonun ilavesiydi. Bilimadamları, evrenin ilk üç dakikalarında her on protonda bir helyum nükleus'un olduğuna inanıyorlar. Daha sonraki serinlemede, bu yoğun protonlar genel hidrojeni yaratmak için bir elektronu yakalayabiliyorlardı. Dolayısıyla, bugün evrenin hidrojenin her bir on veya onbir atomu için bir helyum atomu ihtiva ettiği gözlemlenmiştir.

Bu bilginin pekçoğunun spekülatif olduğu doğru olmasına rağmen; evren yaşlandıkça onun tarihiyle ilgili bilgimize olan güvenimiz artmaya başlamaktadır. Bugün evrenin nasıl var olduğu yolunu çalışıp, onun geçmişi hakkında pek çok şey öğrenmek mümkündür. Gayretin pek çoğu bugünkü olan baryonların biçimlenmesine ve sayılarını anlamaya harcanmıştır. Bu modern sorulara cevaplar bulma yoluyla, Big Bang'e dönüp, evrendeki rolünün izini bulmak mümkündür. Daha sonra, laboratuarda basit atomların oluşumunu çalışıp, onların orijinal olarak nasıl şekillendikleri üzerinde de bazı eğitimli tahminlerde bulunabiliriz. Sadece daha ileri araştırma ve keşifle evrenin yaratılışını ve onun ilk atomik yapılarını anlamak tamamen mümkün olacaktır. Bununla beraber, belki de bunu bunu hiçbir zaman tam kesin olarak bilemeyeceğiz.

EVRENİN YAŞI

Biz şu anda evren hakkında iki en önemli şüpheyi ele alıyoruz. Fakat, önemli bir soru hala duruyor. Eğer evren gerçekten de sonluysa, ne kadar zamandır var oluşta? Tekrar söylüyorum, bilim evren hakkında bugün ne bildiği konusunda genişleyebildi ve evrenin yaşını bir teoriyle tahmin etti. Hubbles gözlemlerini tekrar kullanan ‘Uzaklık üstü hız zamana eşit gelir' genel fiziksel denklemini uygulayıp, adil bir tahmin yapılabilir.

En önemli iki gerekli ölçü, bizden uzaklaşan galaksinin uzaklığı ve galaksinin kırmızı rotasyonudur. Bu uzaklıkları bulmadaki ilk başarısız deneme trigonometre yoluyla yapılmıştır. Bilimadamları, güneşin kendi galaksimizle olan hareketinin hesaplanmasını arttırma yoluyla dünyanın güneş etrafındaki yörüngesinin çapını hesaplayabildiler. Fakat ne yazık ki, önemli hataların karışması sebebiyle de, galaksimizle aramızdaki muazzam uzaklığı ve evrenin yaşını tahmin etmeyi etkinleştirmede hesaplama yalnız başına kullanılamadı.

Daha sonraki adım, yıldızların titreşimini anlamaktı. Gözlemlenmişti ki, aynı ışıklılıkta olan yıldızlar aynı hızda göz kırpıyordu. Sanki fener kulesinde her otuz saniyede bir rotasyon yapan 150,000 wattlık ampuller ve her dakikada bir rotasyon yapan 250,000 wattlık ampuller feneri gibi. Bu bilgiyle, bilimadamları galaksimizdeki yıldızların, uzaktaki galaksideki aynı hızda göz kırpan yıldızlarla aynı yoğunluğa sahip olması gerektiğini tahmin ettiler.

Trigonometri kullanarak, galaksimizdeki yıldızın uzaklığını hesap edebildiler. Böylece, uzak bir yıldızın uzaklığı yoğunluklarındaki farklılık çalışılıp hesaplanabilirdi. Sanki geceleyin iki arabanın uzaklığını belirlemek gibi.

İki arabanın farlarının aynı yoğunluğa sahip olduğunu varsayıp, farı daha loş olan arabanın, farları daha aydınlık olan arabaya göre gözlemciden daha uzakta olduğunu çıkartabiliriz. Tekrar söyleyelim, bu teori, tek başına en uzakta olan galaksilerin uzaklığını hesaplamada kullanılamaz. Belirli bir uzaklıktan sonra tek başına olan yıldızları var oldukları galaksilerden ayırt etmek imkansız olmaktadır. Galaksilerdeki kırmızı rotasyonlardan dolayı; uzaklığı bulmadaki metod, tek başına olan yıldızlardansa tüm galaksi kümelerini kullanıp tasarlanmalıdır.

Bize yakın olan galaksi kümelerinin büyüklüklerini çalışarak, bilimadamları diğer kümelerin büyüklüklerinin ne olabileceği hakkında bir düşünceye sahip olabilirler. Bu sebeple; yıldızların uzaklığı hakkında öğrenilen yolda da olduğu gibi, onların Samanyolu'ndan uzaklığı hakkında aynı tahminde bulunulabilir. Çok uzakta olan küme ve onun kırmızı rotasyonunun tahmini uzaklığını hesaplama yoluyla, galaksinin bizden ne kadar zamandır uzakta hareket ettiğinin son tahmini yapılabilir. Sırasıyla,bu sayı galaksilerin aynı zamanda ve aynı yerde olduğu veya Big Bang anındaki saatin noktasına, o saati terse döndürmede kullanılabilir.

Evrenin yaşını hesaplamada kullanılan genel denklem burada gösterilmiştir:

(belirlenen galaksinin uzaklığı) / (o galaksinin hızı) = (zaman)

veya 

4.6 x 10^26 cm / 1 x 10^9 cm/saniye = 4.6 x 10^17 saniye 

4.6 x 10^17 saniyeye denk gelen bu denklem, yaklaşık olarak on beş milyar seneye denk gelmektedir. Bu hesaplama, üzerinde çalışılabilecek her galaksi için neredeyse aynıdır. Fakat, bu denklemlerden üretilen ölçülerin belirsizliklerinden dolayı; evrenimizin gerçek yaşının sadece kaba bir tahmini yapılabilir. Evrenin yaşını bulmak karmaşık bir işlemken, bu bilginin başarıya ulaşması kavrayışımızda kritik basamak teşkil etmektedir.

ŞİMDİ NE OLACAK?

Özetlersek, bilimin evrenimizle ilgili açığa çıkardığı cevapları açıklamak için ilk denememizi yaptık. Big Bang'le, ilk atomlarla ve evrenin yaşıyla ilgili anlayışımız görüldüğü gibi eksik. Zaman geçtikçe, daha çok keşifler yapılmakta, bu da bizi daha fazla cevap gerektiren sonsuz sorulara yöneltmekte. Bilgi temelimizden memnuniyetsiz olmamız, hayal edilemeyecek kadar karmaşık olan evren hakkındaki minimal anlayışımızdan uzaklaşmak için araştırmalar yürüttürmektedir.

Başlangıcından beri Big Bang teorisi meydan okumuştur. Bu meydan okumalar, teoriye inananları teorinin doğruluğunu ispat ettirici daha somut kanıtlar araştırmaya yöneltmiştir. Bu bölümün bitişindeki noktadan pek çoğu daha ileri gitmeyi denemiş ve evrenin yaratılışının daha tamamlanmış resmini boyamak için birkaç keşif daha yapılmıştır.

Son zamanlarda NASA, Big Bang teorisine delil olacak bazı hayret uyandırıcı keşifler yapmıştır. Çok daha önemlisi, Astro-2 rasathanesini kullanan astronomlar evrenin temeli için Big Bang yoluyla olan gereksinmelerden birini teyit edebildiler.

1995 Haziran'ında, bilimadamları, evrenin uzak noktalarındaki deuterium gibi olan evrenin başlangıcındaki helyumu keşfettiler. Bu buluşlar, Big Bang teorisinin önemli görüşü olan 'evrenin başlangıcında hidrojen ve helyum karışımı yaratılmıştı' ile birbirini tutmaktadır.

Buna ilaveten; Big Bang teorisinin babası olan Hubble'ın ismi verilen Hubble teleskobu, yaratılışı takiben hangi elementlerin var olduğunu belirleyen bazı kati ipuçlarını sağlamıştır. Hubble'ı kullanan astronomlar aşırı derecede eski yıldızlarda boron elementini buldular. Bilimadamları, elementin varlığının ya galaksilerin doğumundaki enerjik hadiselerin bir kalıntısı olabileceğini veyahut da, boron'un daha da eski, Big Bang zamanından kalma olabileceğine işaret ettiğini varsayıyorlar. Eğer ikincisi doğruysa, bilimadamları evrenin doğumuyla ilgili teoriyi değiştirmek zorunda kalacaklar çünkü; şimdiki teoriye göre böyle ağır ve kompleks bir atom hiçbir zaman var olamaz.

Bu üslupta görebiliyoruz ki, bu araştırma hiçbir zaman gerçekten tamamlanmış olmayacak. Bilgi için olan açlığımız hiçbir zaman doymayacak. Şimdi ne olacak sorusunu cevaplamak olanaksız. Buradan alacağımız yol, sadece kendi keşiflerimiz ve sorularımızla belirlenecek. Hiç sona ermeyen, kaçınılmaz bir şekilde birbirine yönelen soru ve cevap çemberinin içindeyiz.

DERİN DÜŞÜNCELER

Bu bilim konusunu günlük varoluşsal düşünmemizden ayırmak aşırı derecede zor. Zaman içerisinde bir noktada herkes ‘neden biz buradayız' sorusuyla boğuşmuştur. Bazıları bu sorunun tamamıyla filozofik olan doğasında kendine sığınacak yer buldu, bazıları da daha bilimsel yaklaşımı kabul etti. Araştıran kişiler soruyu daha da yüksek bir düzeye taşıyıp, yalnızca insan varlığına değil; gerçek olarak bildiğimiz herşeyin varlığına konsantre oldular.

Eğer oturup tüm evrenin bütününü hayal etmeyi denerseniz, bu zihninize panik yaptıran bir şey olur. Her nasılsa, bilim bize şimdi söylemektedir ki; evren başlangıçla, orta yaşla ve de gelecekle sonludur. Yılları milyarlarla geniş ölçüde tartışma konusuna yakalanmak kolaydır, gerçi zaman hala geçmekte. Dünyadaki hayatlarımızda seyahat ederken, evrenimizin hayatı içinde de seyahat ediyoruz.

Bu bölümde, bu yolculuğu anlatmak için denemelere giriştik. Gariptir ki, onun nasıl başladığını da hiçbir zaman gerçekten bilemeyeceğiz. Biz yalnızca spekülasyonda bulunabilir ve en iyi tahminimizi yapabiliriz. Kendi yöntemlerimizle bu tahminlerin gerçeğe yakın olduğunun kanıtını üretebildik. Fakat bundan yüzyıllar sonra, insan ırkı bizi bir zamanlar Dünyayı evrenin merkezi düşünenlerle karşılaştıracak mı acaba?

*SÖZLÜK*

Baryonlar — Big Bang'den sonra tahmini olarak 10^-33 saniye sonra yaratılan, fotonları ve nötrinoları da içeren genel parçacıklar. 

Deuterium -- Proton ve bir nötron kapsayan hidrojenin ağır izotopu. 

Hadronlar — Proton ve nötronlar gibi olan parçacıkların, derecenin 300 MeV'ye düşmesinden sonra biçimlenmesi.

Leptonlar — Elektronları, nötrinoları ve fotonları da kapsayan, hadronlarla beraber var olan hafif parçacıklar. 

Kırmızı Rotasyon — Uzak galaksilerdeki yıldızlardan bize ulaşan ışık spektrumunda kırmızıya doğru olan rotasyon.