Category: Evren Yazıları


Bir 18. yüzyıl astronomu olan Heinrich Olbers gece gökyüzünün niçin karanlık olduğunu merak etti. Bu çok aptalca bir soru gibi görünebilir. Geceleyin gökyüzü karanlıktır çünkü güneş batmıştır. Fakat Olbers paradoksu aptal bir soru değildi; tersine çok derin ve nazik bir soruydu.

Orada güneşten başka bir sürü yıldız var. Yıldızların evrende düzgün olarak dağılmış olduklarını farz edelim. Evreni, merkezi biz olacak şekilde küresel kabuklar halinde dilimleyelim. Bu kabukların her birinde belli sayıda yıldız olacak ve her yıldız yeryüzünü belli miktarda yıldız ışığıyla aydınlatacaktır. Dünyadan uzaklaştıkça ortalama bir yıldızdan gelen yıldız ışığı uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak azalacaktır. (Yani, 10 ışık yılı uzaktaki bir yıldız dünyayı 1 birim aydınlatıyorsa, 20 ışık yılı uzaktaki aynı şiddette ışıma yapan bir yıldız dünyayı 1/4 birim, 30 ışık yılı uzaktaki 1/9 birim … aydınlatacaktır.) Ancak her kabuk üzerindeki yıldız sayısı kabuk alanıyla, kabuk alanı da uzaklığın karesiyle doğru orantılı olduğundan (4.p.r2) küresel kabuklardaki yıldız sayısı da uzaklığın karesiyle doğru orantılı olarak artacaktır. Böylece azalan yıldız ışığı miktarı artan yıldız sayısıyla telafi edilecek ve bu nedenle de gecelerin gündüz kadar aydınlık olması gerekecektir. Dahası, evren sonsuz büyüklükteyse, sonsuz sayıda yıldızdan gelen ışık miktarı da sonsuz olacak ve aslında gece gündüz ayrımı olmadan her zaman sonsuz aydınlık olacaktır.

Başka bir ifadeyle, evren gerçekten sonsuzsa, gözümüzü gökyüzünde her hangi bir yöne çevirdiğimizde görüş çizgimiz üzerinde en az bir yıldız mutlaka bulunmalıdır. Böylece gece gökyüzü bir yıldızın yüzey rengi ve sıcaklığında, ya da binlerce derece santigrat olmalıdır. Kozmik bir barbekü kuyusunda çıtır çıtır kızarıyor olmalıydık. Yeryüzündeki hayat imkansız olmalıydı. Yeryüzünde hayat olduğuna ve gece gökyüzü karanlık olduğuna göre bu argümanda bir şey(ler) açıkça yanlıştır. Fakat ne?

Cevap evrenin genişlemekte ve sadece bir kaç milyar yaşında olduğudur. Uzak galaksiler dünyayı yakın yıldızlardan gelen yıldız ışığı şiddetinde aydınlatmazlar, çünkü enerjileri Doppler kaymasıyla veya uzaklaşma hızlarıyla seyreltilmiştir. Ayrıca, bir kaç milyar ışık yılı uzaktaki kabuklardan hiç ışık gelmez, çünkü orada yıldız bulunmaz. Bunu 1929’da uzak galaksilerin Doppler kaymalarını inceleyen Edmund Hubble’ın evrenin genişlediğini keşfetmesiyle biliyoruz. Fakat astronomlar Olbers paradoksuna yeterli ilgiyi göstermiş ve onun gereklerini fark etmiş olsalardı aynı sonuca neredeyse iki yüzyıl önce bile ulaşılmış olacaktı.

fiziksemineri.com

Reklamlar

Büyük Patlama’nın ardından oluşan daha şişmemiş bebek evren, oluşumundan sonra neden o kadar hızlı şişti? Cambridge Üniversitesi’nden Stephen Hawking ve çalışma arkadaşları bu sorulara açıklık getiren bir yanıtın son aşamasında olduklarını düşünüyor. Ekip, yanıtı oluştururken başlangıç dönemdeki evreni, çok sayıda alternatif evrenin harmanlanarak bugün içinde yaşadığımız evrene dönüşen, bir kuantum nesnesi olarak ele almış. Evrenin büyük patlamadan sonraki 10 ile 34. saniyeleri arasında şaşırtıcı bir hızla şiştiği düşüncesi, evrenin aralarında çok büyük uzaklıklar bulunan bölgelerindeki arka plan sıcaklıklarının neden birbirine benzediğini açıklamak için öne sürülmüştü. Buna göre şişmeyle birbirinden uzaklaşan bölgeler, şişme olmadan önce bir arada olmalıdır ki benzer özellikler taşısınlar. Ama evrenin neden şiştiği fiziğin hâlâ çözemediği bir gizem. Paris’teki Denis Diderot Üniversitesi’nden Thomas Hertog evrenin şişmesi düşüncesiyle ilgili olarak “Evrenimizin başlangıcındaki şişmeyi açıklayan temel bir kuram yok. Bu düşünce yalnızca bazı gözlemleri açıklayan geçici bir çözüm olarak ortaya konmuştu.” diyor. Daha da kötüsü, evrenin nasıl oluştuğunu açıklamaya çalışan en iyi girişimlerden birisi sicim kuramı; ama onun kendisinin de tartışmaları süren, çok karmaşık sorunları bulunuyor. Bu kuram değişik fiziksel parametreleri olan 10.500’den çok, farklı evrenin yan yana bulunuyor olabileceğini öngörüyor. Hertog “Çeşit çeşit evreniniz var: Hiç şişme yaşamamış evrenler olduğu gibi, uzun bir şişme süreci geçiren evrenler de var ve bizim evrenimiz bunlardan birine karşılık geliyor.” diyor.

Hawking ve Hertog ikilisi 2006’da evrenin neden şiştiğini açıkladığını umdukları ve sicim kuramının bütün alternatif evrenlerini de içeren bir düşünce öne sürdü. Daha şişmemiş bebek evreni bir kuantum nesnesi olarak ele alıyorlardı. Kuantum mekaniğine göre, bir parçacık iki nokta arasında ilerlerken yalnızca bir yoldan gitmez; o iki nokta arasındaki bütün yollardan aynı anda geçer. İkili, benzer bir yaklaşımla, evrenin de tek ve biricik bir başlangıcı olmayabileceğini ileri sürdü. Bunun yerine evrenin dalga fonksiyonu, Büyük Patlama ile evrenin bugünkü durumunu birleştiren çok sayıda alternatif yolu da içinde barındırıyordu. Birtakım başlangıç koşullarıyla evrenin nasıl evrim geçirdiğini hesaplamak yerine ikili, güncel gözlemleri başlangıç noktası olarak alıp geriye doğru çıkarsamalar yaparak evrenin olası başlangıç koşullarını içeren küçük bir küme elde etmeye çalıştı. Evrenimizi tanımladığını düşündükleri en temel özellikleri saptayarak işe başladılar: Evreni genellikle klasik anlamda görürüz. Bir başka deyişle garip kuantum etkilerindense, günlük yaşamımıza Newton’un fizik yasaları egemendir. Sonra ikili klasik bir evrene ulaşan, evrenimizin olası bütün geçmişlerini ortaya koydu. Bu
noktada bir sorunla karşılaştılar: Hesaplar evrenin başlangıcında yalnızca çok küçük bir şişmenin olması gerektiğini gösteriyordu. Bu durum da kozmik mikrodalga arka plan ışımasındaki –Büyük Patlama’dan kalan ışıma– sıcaklık değişim örüntüsü gözlemleriyle çelişiyordu. Bu örüntü şişmenin daha uzun sürmüş olması gerektiğini ortaya koyuyordu. Hawking “Bu durum bize bir süre sorunmuş gibi geldi.” diyor.

Şimdi bu sorunu çözdüklerini ileri sürüyorlar. Santa Barbara’daki California Üniversitesi’nden James Hartle ile birlikte çalışarak geliştirdikleri çözüm, bütün evrenin yalnızca sonlu bir bölümünü gözleyebileceğimiz gerçeğini içeriyor. Bu gözlenebilir bölgeye “Hubble hacmi” deniyor. Ekip, şimdiye kadar ilk kez, Hubble hacminin tıpkı bir yapbozun parçası gibi evrenimize yalnızca tek şekilde sığabileceğini varsaydı. Orijinal modelleri, Hubble hacmine sığacak kadar şişen az sayıda alternatif evren olduğunu öngördü. Ekip de yalnızca bu kümedekileri olası, geri kalan evrenleri de olanaksız evren olarak kabul etti. Aslında gözlemlenebilir bölgemizin, alternatif evrenlerin küçük kümesindeki her evrene uyabileceği milyonlarca olası yol var. Bu ‘hacim değerlendirmesi’ni hesaba katmak evrenimizin, o olası evrenlerin küçük kümesinde yer alan herhangi bir evrenden gelme olasılığını çok arttırıyor.

Geçen ayki kozmoloji toplantısında çalışmalarını sunan Hawking ‘Hacim değerlendirmeli bu yaklaşımla evrenimizin neden şiştiğini gösterdik.’ diyor. Hertog da ‘Şişme olmayan klasik bir evrenimiz olamayacağını keşfettik’ diye ekliyor. Hatta, kuramları, sicim kuramının öngördüğü evrenlerden nasıl bir yol izlenerek bugün bulunduğumuz noktaya geldiğimizi de açıklıyor. ABD’de Tufts Üniversitesi kozmoloğu Alex Vilenkin, kuramın artık arka plan ışımasıyla örtüşmesinin çok etkileyici olduğunu düşünüyor ve ‘Bu, yetenekli bir ekibin ilginç bir çalışması. Şişmeyle ilgili çok ilginç bağlantılar bulmuşlar. Ama unutmamalı ki bu, üzerinde hâlâ çalışılan,tamamlanmamış bir kuram.’ diyor.

Çağlar Sunay
http://space.newscientist.com/article/mg19826624.300

Bilim ve Teknik Dergisi
Ağustos 2008

Kırılan bardakların tekrar masanın üzerine sıçrayıp eski hallerine döndüklerini görmememizin nedeni, genellikle bu tür bir olayın termodinamiğin ikinci yasasınca mümkün olmadığı şeklinde açıklanır. Buna göre düzensizlik, yani entropi zamanla artar. Bir başka deyişle, bu Murphy Kanunu’dur: İşler daima kötüye gider. Masanın üzerinde sapasağlam duran bir bardak düzene örnek teşkil eder, oysa yere düşüp paramparça olmuş bir barda düzensiz bir haldedir. Yani bardağım masanın üzerinde sapasağlam olduğu geçmiten, yerde paramparça olduğu geleceğe gidilebilirken tersi mümkün değildir.

Düzensizlik ya da entropinin zamanla artması, zamanın oku olarak adlandırılan, zamana belirli bir yön vererek geçmişi gelecekten ayıran kavrama bir örnek teşkil eder. Zamanın en az üç farklı oku vardır. Bunlardan ilki, zamanın termodinamik okudur, yani düzensizlik ya da entropinin artış gösterdiği zaman yönü. İkinci olarak zamanın psikolojik oku gelir. Bu da zamanın aktığını hissettiğimiz yöndür, geleceği değil de geçmişi anımsadığımız zaman yönü. Üçüncü oksa zamanın kozmolojik okudur. Bu da evrenin sıkışmayıp genişlediği zaman yönüdür.

Psikolojik okun termodinamik ok tarafından belirlendiğini ve her ikisinin de hep aynı yöne işaret ettiğini ortaya atacağım. Evren için sınırsızlık varsayımı yapıldığında, aynı yönü işaret etmedikleri halde her ikisi de kozmolojik okla ilintili bir hal alır. Ancak ortaya atacağım iddiaya göre yalnızca bu iki ok kozmolojik okla uyum sağladığında şu soruyu sorabilecek zeki varlıklar olabilir: Düzensizlik neden evrenin genişlediği zaman yönünde artış gösterir?

Termodinamik Ok

Öncelikle termodinamik oktan bahsedeceğim, Termodinamiğin ikinci yasası, düzenli hallere kıyasla çok daha düzensiz hal var olduğu gerçeğine dayanır. Bir yapbozun parçalarını ele alalım. Tüm bu parçalardan anlamlı bir resim ortaya koyabilmenin yalnız tek bir yolu vardır. Öte yandan, parçaların herhangi bir resim oluşturmadan düzensiz bir şekilde dizilebileceği çok sayıda düzenleme olabilir.

Bu az sayıdaki düzenli hallerden birinde bir sistemin ortaya çıktığını varsayalım. Zaman geçtikçe bu sistem, fizik kanunlarına göre evrilecek ve hal değiştirecektir. İleri ki bir zamanda bu sistemin çok daha düzensiz bir halde olma olasılığı yüksektir. Bunu, basitçe, düzensiz hallerin sayısının çok daha fazla olmasıyla açıklayabiliriz. Bu nedenle, sistem başlangıçta çok düzenli bir durumdaysa zaman içinde düzensizliği artma eğiliminde olacaktır.

Yapboz parçalarının başlangıçta resmi oluşturduğu düzende olduklarını varsayalım. Kutuyu salladığınızda parçaların düzeni değişecektir. Muhtemelen artık düzgün bir resim oluşturmayan bir düzene geçeceklerdir, çünkü düzensiz durumların sayısı çok daha fazladır. Bazı parçalar hala asıl resmin belirli yerlerini oluşturacak şekilde doğru konumlarda olabilir, fakat kuyu sallamaya devam ettiğiniz sürece bu parçaların da yerlerinden çıkma olasılığı yüksektir. Böylelikle, parçalar hiçbir anlam içermeyen karmakarışık bir hal alacaktır. Yani parçalar başlangıçta sıkı bir düzen içindeyse muhtemelen zaman içinde düzensizlikler artacaktır.

Tanrı’nı, evrenin ileriki bir tarihte sıkı bir düzen içinde sona ermesine, ancak nasıl bir halde başladığının önemli olmadığına karar verdiğini varsayalım. Bu durumda, evren ilk başlarda muhtemelen düzensiz bir halde olur ve düzensizlik zamanla artardı. Kırık bardaklar eski hallerine dönüp masanın üzerine hoplayabilirdi. Ancak bu bardakları gözlemleyen herhangi biri, düzensizliği zamanla azalan bir evrende yaşıyor olurdu. Bu varlıkların ters yönü işaret eden bir psikolojik okları olduğunu iddia edeceğim. Yani yakın zamanda olanları değil daha uzak geçmişteki olayları hatırlarlardı.

Psikolojik Ok

İnsan belleğiyle ilgili konuşmak güçtür; çünkü beynin işleyişiyle ilgili detaylı bilgimiz yoktur. Ancak bilgisayar belleklerinin nasıl çalıştığını biliyoruz. Bu nedenle bilgisayarların psikolojik zaman oklarından bahsedeceğim. Sanırım, bu okun bilgisayarlar için de insanlarınkiyle aynı olduğunu varsaymak mantıklı olacaktır. Öyle olmasa gelecekteki borsa değerlerini hatırlayan bir bilgisayarla servet elde edilebilirdi

Basitçe anlatmak gerekirse bilgisayar belleği, iki durumdan birinde olabilecek bir cihazdır. Buna örnek olarak süper iletken bir kablo verilebilir. Kabloda akım varsa direnç olmadığında akmaya devam edecektir. Öte yandan, akım yoksa kablo akımsız olarak var olmaya devam edecektir. Belleğin bu iki hali “bir” ve “sıfır” olarak adlandırılabilir.

Herhangi bir şey kaydedilmeden önce bellek, birle sıfırın olasılıklarının eşit olduğu düzensiz bir haldedir. Bellek, hatırlanması istenen sistemle karşılaştıktan sonraysa sistemin durumuna göre bu hallerden birine geçecektir. Yani bellek, düzensiz bir halden düzen bir hale geçer. Ancak belleğin doğru halde olduğuna emin olmak için belli bir enerji kullanması gereklidir. Bu enerji, ısı olarak açığa çıkar ve evrendeki düzensizliği arttırır. Evrendeki bu düzensizlik artışının bellekteki düzen artışından daha fazla olduğu kanıtlanabilir. Bu nedenle, bilgisayar belleğine herhangi bir şey kaydedildiğinde evrenin toplam düzensizliği artar.

Bilgisayarların geçmişi anımsama yönü, düzensizliğin artış yönüyle aynıdır. Yani zamanın yönüne dair öznel hissimiz olan zamanın psikolojik oku, zamanın termodinamik okunca belirlenmiş olur. Bu da termodinamiğin ikinci yasasını neredeyse saçma kılar. Düzensizlik zamanla artar çünkü zamanı düzensizliğin artış yönünde ölçeriz. Bundan daha güvenli bir bahis olamaz.

Evrenin Sınır Koşulları

Peki ama evren neden geçmiş olarak adlandırdığımız zamanın bir ucunda düzenli bir halde olmalı? Neden tüm zamanlarda tam bir düzensizlik içinde değildi? Ne de olsa bu daha olası. Ve düzensizliğin arttığı zamanın yönü, neden evrenin genişleme yönüyle aynı? Buna verilebilecek yanıtlardan biri de evrenin genişleme evresinin başlangıcında düzenli bir halde olmasının Tanrı’nın bir seçimi olduğudur. O’nun nedenlerini anlamaya ya da sorgulamaya çalışmamalıyız; çünkü evrenin başlangıcı Tanrı’nın işiydi. Yani evrenin tüm tarihi Tanrı’nın işi olarak görülebilir.

Evren, çok iyi tanımlanmış kanunlar çerçevesinde işliyormuş gibi görünmekte. Bu kanunlar, Tanrı’nın takdiri olabilir de olmayabilir de. Fakat görünen o ki bunları keşfedip işleyişlerini anlayabiliyoruz. Bundan hareketle, aynı ya da benzer kanunların, evrenin başlangıcında da geçerli olduğunu ummak mantıksızlık mı olur? Klasik genel görelilik teorisine göre evrenin başlangıcı, uzay-zaman eğrisinde sonsuz yoğunlukta bir tekillik olmalı. Bu koşullar altında, bilinen tüm fizik kanunları geçersizleşir. Bu nedenle de evrenin başlangıcı hakkında tahminler yürütmede kullanılamazlar.

Evren son derece düzgün ve düzenli bir halden başlamış olabilir. Bu da bizi, şuan gözlemlediğimiz gibi son derece iyi tanımlanmış bir termodinamiğe ve zamanın kozmolojik oklarına ulaştırır. Böyle bir durumda evren zaten tam bir düzensizlik olacağından düzensizliğin zamanla artması da beklenemez. Ya sabit kalacaktır ki bu durumda iyi tanımlanmış bir termodinamik zaman oku olmaz, ya da azalacaktır ki bu durumda da termodinamik zaman oku kozmolojik okun tam tersi istikameti işaret eder. Bu olasılıkların hiçbiri gözlemlerimizle uyuşmamaktadır. Daha önce bahsettiğim gibi, klasik genel görelilik teorisine göre evren, uzay-zaman eğrisinde yoğunluğun sonsuz olduğu bir tekillikten başlamıştır. Hatta bunun anlamı klasik genel görelilik teorisinin kendi çöküşünü öngörmüştür. Uzay-zaman eğriliği arttığında, kuantum çekim etkileri önemli bir hal alır ve klasik teori evrenin iyi bir tanımı olmaktan çıkar. Evrenin nasıl başladığını anlayabilmek için kuantum çekim teorisi kullanılmalıdır.

Zamanın Oku Ters Yöne Döner mi?

Peki, evrenin genişlemesi durup sıkışmaya başlarsa neler olur? Termodinamik ok tersine döner ve düzensizlik zamanla azalır mı? Bu durum, genişleme evresinden sıkışma evrenine geçişi sağ salim atlatabilen insanlar için her tür bilim-kurgusal olasılığı mümkün kılardı. Kırılan bardakların tekrar birleşerek masanın üzerine atladığını görebilirler miydi? Bir sonraki günün borsa değerlerini hatırlayıp servet elde edebilirler miydi?

Evren yeniden çöktüğünde neler olacağıyla ilgili endişelenmek biraz fazla bilimsel görülebilir, ne de olsa çöküş evresi en azından on bin milyon yıl daha başlamayacak. Ama neler olacağını bulabilmenin hızlı bir yolu var: Bir kara değilin içine atlamak. Bir yıldızın çökerek kara delik oluşturması, erenin çöküş evresinin son dönemlerine tekabül edebilir. Bu nedenle, evrenin sıkışma döneminde düzensizlik azalacaksa kara delikler için de aynı şeyin olması beklenir. Yani belki de kara deliğin içine düşen astronot, rulet masasında bahsini oynamadan önce topun hangi numaraya düşeceğini anımsayarak çok para kazanabilir. Ancak ne yazık ki kuvvetli çekim alanlarınca spagettiye dönüştürülmeden önce kumar oynamaya ayıracak çok az vakti olur. Aynı zamanda bize termodinamik okun tersine dönüp dönmediğini de söyleyemez, hatta kazandığı paraları bankaya yatıracak vakti dahi olmaz, çünkü kara deliğin olay ufkunun ardında hapsolmuştur.

Başlangıçta evren yeniden çöktüğünde düzensizliğin azalacağına inanıyordum. Bunun nedeni, evrenin yeniden küçülürken çok daha düzenli ve düzgün bir hal alması gerektiğini düşünmemdi. Bu da sıkışma evresinin zamansal olarak genişleme evresinin tersine oynatılmış hali olduğu anlamına gelirdi. Sıkışma evresindeki insanlar hayatlarını tersine yaşamaya başlardı. Daha doğmadan ölür ve evren sıkıştıkça gençleşirlerdi. Bu hoş fikirdi, çünkü genişleme ve sıkışma evrelerinin simetrik olduğu anlamına gelirdi. Ancak bu fikir, evrenle ilgili başka fikirlerden bağımsız bir şekilde tek başına kabul edilemez. Soru şudur: Bu durum, sınırsızlık koşulunun beraberinde mi ortaya çıkar yoksa bu koşula uymamakta mıdır?

Daha önce belirttiğim gibi, başlangıçta sınırsızlık koşulunun gerçekten de sıkışma evresinde düzensizliğin azalmasını da beraberine getirdiğini düşünüyordum. Bu görüşümün temelinde, çöküş evresinin genişleme evresinin zamanca tersine yürütüldüğü bir dönem olduğu basit bir evren modeli yatmaktaydı. Ancak meslektaşlarımdan biri olan Don Page, sınırsızlık koşulunun, sıkışma evresinin, genişleme evresinin zamanca tersine yürütülmüş hali olması gerektirmediğini belirtmiştir. Bunun da ötesinde, öğrencilerimden biri olan Raymond Laflamme, biraz daha karışık bir modelde evrenin çöküş döneminin genişleme döneminden çok farklı olduğunu buldu. Bir hata yaptığımın farkına vardım. Gerçekten de sınırsızlık ilkesi, sıkışma evresi boyunca düzensizliğin artmaya devam etmesini gerektiriyordu. Evren yeniden sıkışmaya başladığında ya da kara deliklerin içinde, termodinamik ve psikolojik okların yönü tersine dönmüyordu.

Böylesi bir hata yaptığınızı anladığınızda ne yapmalısınız? Kimileri, Eddington gibi, yanıldıklarını asla itiraf etmez. Görüşlerini desteklemek için yeni ve çoğu zaman birbirini tutmayan görüşler ileri sürerler. Bazıları başlangıçtan beri yanlış olan görüşü gerçekten desteklemediklerini, bunu yapmışlarsa bile yalnızca tutarsız bir görüş olduğunu ispatlamak için yaptıklarını iddia eder. Buna dair çok sayıda örnek verebilirimi ama o zaman hiç sevilmeyen biri haline gelirim. Bana göreyse yazılı bir ortamda hatalı olduğunuzu itiraf etmek çok daha az karmaşık ve iyi yoldur. Buna iyi bir örnek olarak Einstein gösterilebilir; kendisi, durağan bir evren modeli oluşturmaya çalışırken ortaya attığı kozmolojik sabitin hayatında yaptığı en büyük hata olduğunu belirtmiştir.

Stephen Hawking, Her Şeyin Teorisi -Evrenin Başlangıcı ve Geleceği, sayfa 94-95-96-97-98-99-100

Güneş Sistemi, günümüzde, ileri teknolojik araçlar ile araştırılıyor.

Aristo, MÖ 340 yılında yazmış olduğu On the Heavens (Gökyüzüne Dair) başlıklı kitabında, Dünya’nın düz bir tabak değil, yuvarlak bir top şeklinde olduğuna yönelik oldukça iyi iki kanıt ileri sürebilmiştir. Birincisi, Ay’ın evrelerinin, Dünya’nın Ay’la Güneş arasına girmesiyle oluştuğunun farkına varmasıdır. Dünya’nın Ay’ın yüzeyindeki gölgesi daima yuvarlaktı, bu sadece Dünya küre biçimdeyse doğru olabilirdi. Dünya düz bir disk şeklinde olsaydı, gölgesi uzun ve eliptik olurdu; tabii, tutulma yalnızca Güneş diskin merkezinin tam üzerinde olduğunda gerçekleşmediği sürece.

İkincisi, yaptıkları seyahatler sayesinde Yunanlıların, Kuzey Yıldızı’na güneyden bakıldığında kuzey bölgelere kıyasla daha alçak göründüğünü biliyor olmalarıydı. Aristo, Kuzey Yıldızı’nın Mısır ve Yunanistan’dan bakıldığındaki bariz konum farkını kullanarak dünyanın çevresinin yaklaşık dört yüz bin stadyum olduğunu bile tahmin etti. Bir stadyumun uzunluğunun ne kadar olduğu tam olarak bilinmiyor, ama yaklaşık yüz seksen metre olabilir. Bu da Aristo’nun tahmininin, şu anki kabul edilen rakamdan iki kat daha büyük olduğu anlamına gelir.

Yunanlıların Dünya’nın yuvarlak olmasıyla ilgili üçüncü bir kanıtları bile vardı. Bu da, ufuktan yaklaşmakta olan bir geminin önce yelkenlerinin, sonra gövdesinin görülmesiydi. Aristo, Dünya’nın sabit olduğunu ve Güneş, Ay, diğer gezegenler ve yıldızların dairesel yörüngelerle Dünya’nın çevresinde döndüğünü düşünüyordu. Buna inanıyordu; çünkü gizemci nedenlerden ötürü, evrenin merkezinde Dünya’nın bulunduğunu, dairesel hareketinse en mükemmel hareket biçimi olduğunu hissediyordu.

Bu görüş, MS 1.yüzyılda Batlamyus tarafından eksiksiz bir kozmolojik modele dönüştürüldü. Dünya merkezdeydi. Çevresindeyse Ay, Güneş, yıldızlar ve o gün varlığı bilinen beş gezegen olan Merkür, Venüs, Mars, Jüpiter ve Satürn’ü taşıyan sekiz küre vardı. Gezegenler de kendi kürelerine bağlı biçimde daha küçük daireler çizerek hareket ediyorlardı. Böylelikle, gökyüzünde izledikleri karmaşık yollar açıklanmış oluyordu. En dıştaki küre, sabit yıldızlar adı verilen ve birbirlerine göre hep aynı konumda durarak gökyüzünde birlikte dönen yıldızları taşıyordu. En son kürenin ötesinde ne olduğuysa açık değildi, ama kesinlikle insanoğlunun gözlemleyebildiği evrenin bir parçası değildi.

Batlamyus’un modeli, gökteki cisimlerin konumlarını tahmin edebilmek için oldukça kesin bir sistem sağlıyordu. Ancak bu konumları doğru bir şekilde tahmin edebilmek için, Batlamyus’un, Ay’ın kimi zaman Dünya’ya diğer zamanlarda olduğundan iki kat yakınlaşmasını sağlayan bir yol izlediği varsayımını yapması gerekiyordu. Ve bu varsayım, ayın bazen her zamankinden iki kat daha büyük görünmesi gerektiği anlamına geliyordu. Batlamyus bu hatanın farkındaydı; ama oluşturduğu model, evrensel olarak değilse bile genel anlamda kabul gördü. Hristiyan Kilisesi tarafından, Kutsal Kitap’takine uygun bir evren modeli olarak kabul edildi. Sabit yıldızların oluşturduğu kürenin dışında Cennet ve Cehennem için oldukça fazla yer bıraktığı için çok avantajlı bir modeldi.

Ancak 1514 yılında Polonyalı bir rahip olan Nicholas Kopernik tarafından, çok daha basit bir model ortaya atıldı. İlk başta, dini inançlara aykırı düşmekle suçlanmaktan korkarak modelini isimsiz olarak yayımladı. Ona göre Güneş sabit bir şekilde merkezdeydi ve Dünya’yla diğer gezegenler dairesel yörüngelerde Güneş’in çevresinde dönüyordu. Bu modelin ciddiye alınması için neredeyse bir yüzyıl geçmesinin gerekmesi, Kopernik için çok üzücü. Daha sonraları iki astronom -Alman Johannes Kepler ve İtalyan Galileo Galilei- her ne kadar öngördüğü yörüngeler gözlemlenenlerle uyumlu olmasa da açık bir şekilde Kopernik teorisini desteklemeye başladı. Aristo-Batlamyus teorisinin sonu, 1609 yılında geldi. O yıl, Galileo, henüz yeni keşfedilmiş olan teleskopla gece gökyüzünü incelemeye başladı.

Galileo, Jüpiter gezegenine baktığında, yörüngesinde daha küçük uydu yahut aylar olduğunu gördü. Bu da Aristo ve Batlamyus’un düşündüğünün aksine, her şeyin Dünya’nın çevresinde dönüyor olması gerekmediği anlamına geliyordu. Elbette ki Dünya’nın evrenin merkezinde olduğunu, Jüpiter’in aylarınınsa Dünya çevresinde son derece karmaşık yörüngeler izledikleri için sanki Jüpiter’in yörüngesindeymişler gibi göründüklerini düşünmek mümkündü. Ancak Kopernik’in teorisi çok daha basitti.

Yaklaşık olarak aynı zamanlarda, Kepler, Kopernik’in teorisinde değişikler yapıp gezegenlerin dairesel değil eliptik yörüngelerde hareket ettikleri fikrini ortaya atmıştı. Tahminler artık gözlemlerle uyum içindeydi. Kepler’e göre eliptik yörüngeler geçici bir hipotezdi, üstelik de daha iticiydi, ne de olsa dairelerin elipslere kıyasla çok daha mükemmel olduğu açıktı. Yörüngelerin eliptik olmasının gözlemleri doğruladığını neredeyse kazara keşfeden Kepler, gezegenlerin, Güneş’in çevresinde manyetik güçler sayesinde dönebildikleri fikrini bir türlü bununla bağdaştıramıyordu.

Bu duruma bir açıklama çok sonra, Newton 1687 yılında Principia Mathematica Naturalis Causae adlı kitabını yayımladığında geldi. Bu herhalde fiziki bilimler konusunda yayımlanmış en önemli kitaptı. Newton, kitabında yalnızca cisimlerin uzay ve zamanda nasıl hareket ettiklerine dair teori ortaya atmakla kalmıyor, aynı zamanda, bu hareketlerin incelenebilmesi için gerekli olan matematiksel altyapıyı da geliştiriyordu. Bunun yanı sıra Newton, evrensel çekim yasasını geliştirdi. Buna göre evrendeki her kütle, diğer kütleye doğru, kütlelerinin büyümesi ve birbirlerine yakınlaşmalarıyla artan bir kuvvetle çekiliyordu. Bu, nesnelerin yere düşmelerine neden olan kuvvetle aynıydı. Newton’un başına bir elma düşmesi hikayesinin uydurma olduğu neredeyse kesin. Newton’un konula ilgili tek söylediği, çekim fikrinin, düşünceli bir şekilde oturuyorken aniden düşen bir elma görünce aklına gelmiş olduğuydu.

Newton daha sonra ortaya attığı bu yasaya göre, Ay’ın Dünya’nın çevresinde, Dünya’yla birlikte diğer gezegenlerin de Güneş’in çevresinde eliptik yörüngeler izlemelerine çekimin neden olduğunu gösterdi. Kopernik modeli, Batlamyus’un göksel kürelerini ve onlarla birlikte de evrenin doğal bir sınırı olduğu fikrini ortadan kaldırıyordu. Sabit duran yıldızlar, Dünya Güneş’in çevresinde döndükçe göreli konumlarını değiştirmiyordu. Bu da sabit duran yıldızların Güneş’imize benzediğini, ancak çok uzakta olduklarını düşünmeyi doğal kılıyordu. Bir sorun vardı. Newton, çekim teorisine göre yıldızların birbirlerini çekmeleri gerektiğinin farkına varmıştı; yani görünüşe göre hareketsiz duruyor olmaları mümkün değildi. Hepsi de bir noktada düşmezler miydi?

Newton, O dönemin önde gelen düşünürlerinden Richard Bentley’e 1691 yılında yazdığı bir mektupta, yıldızların sonlu sayıda olsa bunun gerçekleşebileceğini belirtmişti. Ancak eğer sonsuz sayıda yıldız aşağı yukarı düzgün bir şekilde sonsuz uzaya dağıtılmışsa, düşebilecekleri merkezi bir nokta olmazdı. Bu görüş, sonsuzluk hakkında konuşulduğunda karşılaşılabilecek gizli tehlikelerden biridir.

Sonsuz bir evrende her nokta merkez olarak görülebilir; çünkü her noktanın çevresinde sonsuz sayıda yıldız vardır. Çok daha sonraları anlaşılan doğru yaklaşımsa, yıldızların birbiri üzerine düştükleri sonlu durumu düşünmekti. Bu bölgenin dışına düzgün bir şekilde daha çok yıldız eklendiğinde neyin değişebileceği sorulabilir. Newton’un yasasına göre eklenen yıldızlar da var olanlara göre hiç bir fark yaratmaz ve yeni eklenen yıldızlar da var olanlar kadar hızlı bir şekilde düşerdi. İstediğimiz kadar çok yıldız ekleyebiliriz, ama sonunda hepsi kendi içlerine çökecektir. Artık çekimin her zaman etkin olduğu, evrenin sonsuz durağan bir modelinin mümkün olmadığını biliyoruz.

Kaynak: Stephen W. Hawking, Her Şeyin Teorisi – Evrenin Başlangıcı ve Geleceği, sayfa 15-16-17-18

Özel Görelilik için yeni kütleçekimi teorisi yazmaya giden Einstein, Genel Görelilik Kuramı olarak sonucunu yayınladı.

Özel görelilik kuramının ana unsurlarından biri, ışığın koyduğu mutlak hız engelidir. Bu sınırın sadece maddi cisimler için değil, sinyaller ve her türlü etki için geçerli olduğunun farkında olmak önemlidir. Bir yerden diğerine, ışık hızından daha hızlı şekilde bilgi ya da başka bir etki iletmenin bir yolu yoktur. Tabii ki, Dünya ışık hızından daha yavaşbir biçimde etki aktarmanın çeşitli yollarıyla doludur. Örneğin konuşmalarınız ve başka bütün sesler, havada saatte 1100 kilometrelik bir hızla yol alan titreşimlerle taşınır; ışık hızının saatte 1 milyar kilometre olduğu düşünülürse, pek düşük bir hızdır bu. Bu hız farkı, örneğin bir beysbol maçını tribünlerde seyrederken vurucudan uzaktaysanız belirginlik kazanır. Oyuncu topa vurduğunda, vurma sesi, topa vurulduğunu görmenizden bir süre sonra size ulaşır. Gök gürültülü fırtınalar sırasında da benzer bir şey yaşanır. Şimşek ve gök gürültüsü aynı anda ortaya çıkıyor olsa da, önce şimşeği görüp ardından gök gürültüsünü duyarsınız. Bu da yine ışık ile ses arasındaki ciddi hız farkının sonucudur. Özel görelilik bize, tam tersi bir durumun, yani bir sinyalin bize çıkardığı ışıktan önce ulaşmasının imkansız olduğunu söylemektedir. Hiçbir şey fotonları geçemez.

Kendi zamanının en iyi bilim insanı; Isaac Newton. Defalarca deneysel olarak kanıtlanan kütleçekim teorisini yenisiyle değiştirmeye giden Einstein, bir sorun fark etti.

İşte pürüz de buradadır. Newton’un kütleçekimi kuramına göre, bir cisim bir başka cisim üzerinde, yalnızca söz konusu cisimlerin kütleleri ve birbirlerine olan mesafelerine bağlı bir güçle kütleçekimi kuvveti uygular. Bu gücün cisimlerin ne kadar süredir birbirlerini etkiledikleriyle hiçbir ilgisi yoktur. Bu da, kütleleri ya da aralarındaki mesafe değişecek olursa, Newton’a göre cisimlerin karşılıklı kütleçekimlerinde anında bir değişiklik hissedeceği anlamına gelir. Örneğin Newton’un kütleçekimi kuramı, Güneş birden patlayacak olursa, Dünya’nın (Güneş’ten 150 milyon kilometre uzaktadır) normal eliptik yörüngesinden hemen çıkacağı iddiasında bulunur. Patlama ışığının Güneş’ten Dünya’ya ulaşması sekiz dakika alacak olsa da, Newton’un kuramına göre, Güneş’in patladığı bilgisi, yeryüzüne, hareketini yöneten kütleçekimi kuvvetindeki ani değişikle anında aktarılacaktır. Bu sonuç özel görelilikte doğrudan çatışır; çünkü özel görelilik hiçbir bilgisinin ışık hızından daha hızlı aktarılamayacağını söyler; anında aktarımsa bu kuralı en üst düzeyde çiğner. Dolayısıyla Einstein, 20.yüzyılın ilk yarısında, Newton’un muazzam derecede başarılı kütleçekimi kuramının kendisinin özel görelilik kuramıyla çatıştığını fark etti. Özel göreliliğin doğruluğundan emin olan, Newton’un kuramını destekleyen deneyler yığınını bir kenara bırakan Einstein, özel göreliliğe uygun düşecek yeni bir kütle çekimi kuramı arayışına girdi. Bu da onu, uzay ve zamanın özelliklerini bir kez daha dikkat çekici bir dönüşüm geçirdiği genel görelilik kuramının keşfine götürdü. kaynak: Brian Greene, Evrenin Zarafeti, Sayfa 66