20. yüzyılın başlarında evrene ilişkin fikirlerimizin büyük bir kısmını değiştirmek zorunda kaldık. Tahmin edebileceğiniz üzere bunun sebebi, Einstein’ın görelilik teorileri ve bu teoriler sonrasında ortaya atılan fikirlerdi. Çünkü daha önceleri evrenin statik olduğunu, hatta evrenin sadece Samanyolu’ndan ibaret olduğunu sanıyorduk. Fakat sonra gördük ki, ne evren statik ne de sadece Samanyolu’ndan ibaret.
Albert Einstein 1915’te genel görelilik teorisini ortaya atarak kütleçekiminin iki büyük kütleli nesne arasındaki görünmez, anlık bir kuvvet olmadığını göstermiş oldu. Daha ziyade kütleçekimi, uzay-zaman dokusunun kendisinin eğriliği sonucu ortaya çıkan bir şeydi. Özetle madde uzay-zamana nasıl büküleceğini söylerken, bükülmüş uzay-zaman da maddeye nasıl hareket edeceğini söylemekteydi.
Einstein yine 1915’te kendi ismiyle anılan Einstein alan denklemlerini ortaya attı. Bu denklemler, genel görelilik ve özel görelilik kuramı olarak iki başlıkta incelenir. Alan denklemleri kütlenin ve enerjinin görece düşük olduğu bir evrende çözülürse özel görelilik kuramına ulaşılır. Yani karşımıza Minkowski uzayı çıkar.
Fakat Einstein’ın alan denklemlerinden tek bir sonuç çıkmaz. Bu nedenle çeşitli bilim insanları da bu denklemlerden sonuçlar çıkarmıştır. Örneğin Karl Schwarzschild, noktasal bir kütle için çözüm yapmış ve bugün dönmeyen kara delikler olarak bildiğimiz şeyi bulmuştur.
Kısacası, uzay-zamanın içerisinde ne olduğuna bağlı olarak zaman içinde değişebileceği fikri genel göreliliğin kendisi kadar eskidir. Çünkü bu fikir, Einstein’ın alan denklemlerinden ortaya çıkan bir şeydir. Ancak evrenin genişlediğini kabul etmemiz pek kolay olmadı. Hatta evrenin genişliyor oluşu arada sırada kafamızı bile karıştırıyor.
Sonuçta evren genişliyorsa onun içindeki şeyler de genişlemeli öyle değil mi? Acaba biz de evrenle birlikte genişliyoruz da haberimiz mi yok? Gelin tüm bu sorulara evrenin nasıl genişlediğini anlayarak cevap arayalım.
Evren Nasıl Genişliyor? Evrenin Genişlediğini Nereden Biliyoruz?
1910’lu yıllarda astronom Vesto Slipher, astronomik kaynaklardan gelen ışığı dalga boylarına ayırmak için spektroskopi tekniğini kullanıyordu. Laboratuvar ortamında ya da Güneş’imize spektroskopiyle baktığımızda belli atomların her zaman aynı dalga boylarında ışık yaydığını ve emdiğini görürüz. Çünkü spektroskopiyle baktığımızda gördüğümüz şey, o atomdaki elektronların kuantum geçişine karşılık gelen dalga boylarıdır.
Fakat bunun yerine spiral veya eliptik galaksilerden birine spektroskopi uygularsanız farklı bir şey görürsünüz. Hidrojenin spektrumunda olduğu gibi spektral çizgiler hala mevcuttur ancak daha uzun veya kısa dalga boylarına kaymıştır. Yani çizgileri normalde oldukları yerde görmezsiniz. İşte o meşhur kızıla ve maviye kayma olayı budur.
Peki bunun evrenin genişliyor olmasıyla ne ilgisi var? Gökyüzüne baktığımızda daha büyük ve parlak görünen nebulaların (bulutsular) bize daha yakın olduklarından daha mavimsi görünüyordu. Tam tersi şekilde daha sönük ve küçük görünen nebulalar da bizden uzak oldukları için daha kırmızı görünüyordu.
Neden böyle oluyordu peki? Bunun cevabını 1923’te Edwin Hubble Andromeda’daki büyük bulutsuda yaşanan soluk parlamaları tekrar keşfettiğinde öğrendik. Başlangıçta bu soluk parlamaların nova olduğunu sanıyorduk. Ancak bunlar novalardan ziyade, değişken yıldızların parlamalarıydı. Henrietta Leavitt’in çalışmaları sayesinde de bu yıldızların bulunduğu yerin uzaklığını ölçebildik.
Hatırlayın, yazımızın başında evrenin statik olduğunu ve sadece Samanyolu’ndan ibaret olduğunu sandığımızı söylemiştik. İşte Leavitt ve Hubble’ın çalışmalarıyla evrende Samanyolu haricinde de bir şeyler olduğunu gördük.
Daha sonra Hubble ve asistanı Milton Humason çeşitli bulutsuların uzaklıklarını ölçmeye devam etti. Bu sırada birkaç bilim insanı daha kritik parçaları bir araya getiriyordu. İlk olarak Belçikalı bilim insanı Georges Lemaitre, 1927’de evrenin genişlediği sonucuna vardı. Ardından Amerikalı bilim insanı Howard Robertson, 1928’de bağımsız olarak aynı sonuca ulaştı. Evrenin genişlediğindense 1929’da Hubble’ın kapsamlı çalışmaları sonrasında emin olduk.
Genişleyen Evren İle Birlikte İçindeki Her Şey de Genişliyor mu?
Evrenin genişlediği konusunda artık hemfikiriz ve evrenimizin boş olmadığını da biliyoruz. O halde evren genişledikçe içindeki şeylerin de genişlediğini söyleyebilir miyiz? Ya da evren genişledikçe her iki konum arasındaki (Ankara-İstanbul arasındaki mesafeden tutun da iki galaksinin birbirine uzaklığına kadar) mesafe genişliyor mu? Evrenle birlikte içerisindeki her şey de genişliyorsa neden atomlarımız birbirinden ayrılıp parçalanmıyoruz?
Aslında cevap oldukça açık. Evren genişledikçe içindeki her şey de onunla birlikte genişlemez. Buna en güzel örnek büyük bir galaksi kümesi içerisinde birbirine bağlı olan galaksi kümeleridir. Bu galaksilerden bize en yakın örnek 55-60 milyon ışık yılı uzaklıktaki Başak kümesidir. Genişleyen evren ölçümlerimize ve Başak kümesine olan uzaklığımıza dayanarak bu kümedeki galaksilerin bizden yaklaşık 1200 km/s hızla uzaklaşmasını beklerdik. Ancak gördüğümüz şey bu değil.
Başak kümesinin içindeki galaksilerin bazıları maviye kaymıştır, yani bize yaklaşmaktadır. Ancak çoğu bizden uzaklaşmaktadır. Bu uzaklaşan galaksilerin çoğuysa bizden uzaklaşıyor. Bazılarının hızları ise 0 ile 1000 km/s arasında değişmektedir. Yani beklediğimizden yeterince düşük. Uzaklaşanların çoğunun hızı ise beklediğimizden çok fazla. Bunun nedeniyse şu: Başak kümesindeki galaksilerin hepsi birbirine çekimsel olarak bağlıdır. Bu nedenle birbirlerinin etrafında arı kovanındaki arılara benzer şekilde dolanıyorlar.
Evrenin Genişlemesini Deneyimleyenler Yalnızca Bağlı Olmayan Sistemlerdir
Başak kümesindeki galaksilerin evrenin genişlemesinden elde ettiğimiz ölçümlere uymadığını gördük. Çünkü Başak kümesindeki galaksiler birbirine bağlı bir sistemdir. Ve evrende birbirine bağlı olan birçok şey vardır. Örneğin evren genişledikçe Dünya ve Güneş arasındaki mesafe artmaz. Çünkü Dünya ve Güneş de birbirine bağlı bir sistemdir. Benzer şey Güneş sistemindeki diğer gök cisimleri için de geçerlidir.
O halde artık evren genişlerken onunla birlikte neyin genişleyip neyin genişlemediğini anlayabiliriz. Evrenle birlikte genişlemeyen şeyleri şöyle sıralayabiliriz:
- Elektromanyetik kuvvetle birbirine bağlanan atomlar arasındaki mesafe genişlemez.
- Biz insanlar da birbirimize elektromanyetik kuvvetlerle bağlı olduğumuzdan evrenle birlikte genişlemeyiz.
- Kütleçekimi ile birbirine bağlı olan gök cisimleri arasındaki mesafe genişlemez.
- Samanyolu’ndaki yıldızlar arasındaki mesafe kütleçekimsel olarak bağlı olduklarından genişlemez.
- Ve Samanyolu ile Yerel Grup’taki diğer galaksiler arasındaki mesafe de kütleçekimine bağlı olduğundan genişlemez.
Sonuç Olarak;
Atomlar, insanlar, gezegenler, yıldızlar, galaksiler ve hatta galaksi grupları ve kümeleri de dahil olmak üzere aşina olduğumuz bireysel yapılar, genişleyen Evren ile birlikte genişlememektedir. Evrenle birlikte genişleyen şeyler bağlı olmayan galaksiler, galaksi grupları veya kümeleri arasındaki boşluktur. Kısacası fizikçi Richard Price’ın da dediği gibi: Bel çevreniz genişliyor olabilir ama bunun suçunu evrenin genişlemesine atamazsınız.
Kaynaklar ve İleri Okumalar
- Ask Ethan: Are we expanding along with the Universe? – Big Think ; Bağlantı: Ask Ethan: Are we expanding along with the Universe? – Big Think ; Yayınlanma tarihi: 17 Mayıs 2024
Matematiksel
