十剔乏䵏⃜䬨婏位佌JÜ 䕄卒Ü - Dr. Cumhur Türk

ASTRONOMİ DERSİ
AŞAĞIDAKİ SORULAR ÜZERİNDE BİRAZ DÜŞÜNELİM
GÖKYÜZÜNE BAKTIĞIMIZDA NELER
HİSSEDERİZ?
NEREDEN GELDİK ?
NEREYE GİDİYORUZ?
NİÇİN VARIZ?
İÇİNDE YAŞADIĞIMMIZ EVREN NASIL
VE NEDEN OLUMUŞTUR?
SONSUZLUK VARSA NE DEMEKTİR?
BU DENLİ BÜYÜK BİR YAPININ BİZİM
OLUŞUMUMUZ ÜZERİNDE ETKİSİ
VARMIDIR?
ACABA BİZ SADECE BU DÜNYANINMI
YOKSA EVRENİNMİ ÇOCUĞUYUZ?
EVRENDE YALNIZMIYIZ YOKSA
AKRABALARIMIZ VARMI?
1.1. Astronomiye Giriş ve Tarihçesi
Yoğun şehir ışıklarlından arındırılmış, bulutsuz bir gecede gökyüzüne baktığınızda
karşılaştığınız milyonlarca parlayan ışık noktalarının süslediği gök yüzünden etkilenmemek
mümkünmü. O an aklınızdan geçenler, nedir bu küçük parlayan ışık noktaları, orada asılı
olarak nasıl duruyorlar, onlara ulaşılabilinirmi, onlarında ötesinde ne var, gibi kendi kendinize
sormuş olduğunuz sorular büyük bir merak oluşturarak, farkında olmadan bizleri heyecan
verici bir düşünce yoluna itmektedir. Artık size amatör bir astronomluğun yolu açılmış, merak
duygularınız doyurulamayacak kadar artmaya başlamış ve kendi evreninizin sınırları hızla
büyümeye başlamıştır.
Bu alandaki meraklarınız arttıkça kendi geçmişimizle, kimliğimizle ve geleceğimizle
ilgili sorular sormaya devam ediyoruz. Nereden geldik, nereye gidiyoruz, niçin varız,
içerisinde yaşadığımız evren nasıl ve neden oluşmuştur, sonsuzluk varsa bu ne demektir, bu
denli bir büyük yapının bizim oluşumumuz üzerinde bir etkisi varmıdır, acaba biz sadece bu
dünyanın mı çocuklarıyız yoksa evrenin mi, evrende bizden başka birileri varmı gibi soruların
cevaplarını aramak insanda ürkütücü bir heyecan yaratmaktadır. Bazı toplumlar bu cevapları
sahip oldukları kültürlerinin etkisiyle, bilimsel yöntemlerle cesaretle araştırıp öğrenmeye
çalışırken bazıları da, sahip oldukları kültürler nedeniyle, böyle bir araştırmaya gereksinim
duymadan o toplumlara empoze edilen belli kabullenmelerle bu alandaki merak duygularını
gidermeye çalışmaktadırlar. Bu durum, bireylerin ve oluşturdukları toplumlar arasında,
yukarıda sıralamış olduğumuz sorulara verilen cevaplar arasında büyük farklılıklar
oluşturarak birey ve toplumların geleceklerini büyük oranda etkilemektedir.
İnsanın var olduğu günden bugüne gökyüzüyle ilgili oluşan merak duygularını
gidermek için yapmış olduğu araştırmalar bugün astronomi olarak isimlendirdiğimiz bilimin
doğmasına neden olmuştur. Gökbilimi olarak tanımlanan astronomi, evrendeki bütün
gökcisimlerinin hareketlerini, konumlarını, boyutlarını, enerjilerini ve evrimsel süreçlerini
inceleyen bir bilim dalı olarak tanımlanabilir.
Neredeyse insanlığın yazılı tarihiyle yaşıt olan astronomiye ilişkin ilk bilgilerin çoğu
Babillilere dayandırılır. Babillilerin, IÖ 3000'lerde; bugün bilinen takımyıldızlardan
birçoğunu tanımladıkları ve bazı astronomi olaylarının belirli bir düzen içinde yinelenmesine
dayanan bir takvim geliştirdikleri biliniyor. Sonraki yüzyıllarda bir yandan gökcisimlerinin,
özellikle Ay’ın ve gezegenerin hareketlerine ilişkin gözlemler sürdürülürken, bir yandan da
evrenin yapısına ve düzenine ilişkin kuramlar geliştirildi. En başarılı örnekleri Eski Yunan
düşünürlerince tasarlanan bu evren modellerinden çoğu yermerkezliydi; başka bir deyişle,
evrenin merkezinde yeryüzünün bulunduğunu, Güneş’in ve tüm gezegenlerin Yer'in
çevresinde dolandıklarını kabul ediyordu. İÖ. 6. yüzyıl da Pytgoros, Yer'in bir küre biçiminde
olduğunu ve evrende, doğa yasaları arasındaki uyumlu ilişkinin yönetimi altında hareket eden
pek çok gökcismi bulunduğunu öne sürdü. Sonraki Yunan düşünürleri gökyüzünü, tam
merkezinde yerkürenin bulunduğu ve iç yüzeyinde birer mücevher gibi yıldızların asılı olduğu
içi boş bir küre olarak düşündüler. Bu küre, Yer'in ortasından geçen bir eksene dayanıyor ve
bu eksenin çevresinde her gün doğudan batıya doğru döndüğü için gökcisimleri sabah doğup
akşam batıyordu.
Aynı dönemlerde bazı Pythagorasçı düşünürler, evrenin merkezinde Güneş'in yer
aldığı inancına dayanan günmerkezli evren düşüncesini ortaya attılar. İÖ 3. yüzyılda Sisamlı
Aristarkhos tarafından daha da geliştirilen bu düşünce, hareketsiz oldukları sanılan yıldızların
ve yeryüzündeki cisimlerin hareketlerini açıklamakta yetersiz kaldığı için pek yandaş
bulamadı.
İS 2. yüzyılda Yunanlı astronomi Bilgini Ptolemaios (Batlamyus), yermerkezli evren
modelini iyice geliştirerek çok sağlam temeller üzerine oturttu. Yaklaşık 14 yüzyıl boyunca
astronomi dünyasında tartışmasız benimsenen Ptolemaiosçu evren modelinin temelinde,
gezegenlerin görünür hareketlerini oldukça başarılı bir biçimde açıklayan "ilmek" (episikl)
kavramı yatıyordu. Her birinin üstünde bir gezegenin dolandığı varsayılan ilmekler,
merkezleri, Yer'in çevresindeki daha büyük bir çemberin üstünde batıdan doğuya doğru
hareket eden daha küçük çemberlerdi. Oldukça karmaşık bir sistem olan ve 80 kadar ilmeğin
hesaba katılmasını gerektiren Ptolemaiosçu evren modeli, gene de bazı astronomi olaylarını
açıklamakta başarısız kalıyordu. Ancak, bir yandan gözlemlerle daha uyumlu başka bir
seçenek geliştirilmemesi, öte yandan Aristotelesçi anlayışa ve kilisenin görüşüne uygun
olması, bu modelin yüzyıllarca astronomi bilimine egemen olmasını sağladı. Kilise, evrenin
merkezine Yer'i, dolayısıyla insanı yerleştiren ve gökcisimlerinin değişmezliğini, bir
anlamda da kutsallığını doğrulayan yermerkezli sistemi kendi dogmalarına uygun
buluyordu.
6. yüzyıldan sonra, astronomi çalışmalarının ağırlığı İslam dünyasına kaydı. Başta
Ptolemaios, Aristoteles, İskenderiyeli Theon ve Aristarkhos olmak üzere birçok Yunan
astronomunun yapıtlarını Arapçaya kazandıran İslam bilginleri, kuramsal çalışmaların yanı
sıra, gözlemleri, ölçümleri ve astronomi aletlerine getirdikleri yeniliklerle bu bilime değerli
katkılarda bulundular. Ptolemaios astronomisine ve, Aristoteles fiziğine karşı çıkan 10. yüzyıl
bilgini Biruni, yerkürenin durağan olmayıp döndüğünü kanıtlamaya çalışarak Kopernic
sisteminin temellerini attı, ayrıca tutulum düzlemiyle Ekvator arasındaki açıyı veren ölçümler
yaptı. Aynı dönem astronomlarından Bettani ise, Ptolemaios'un, Güneş'in yeröte noktasının
sabit olduğu yolundaki savını çürüttü ve küresel trigonometriye ilişkin çalışmalarıyla çağdaş
astronominin yolunu Güneş'in dönencelerinin devindiğini bulan 11. yüzyıl bilginlerinden
Endülüslü Zerkali, bu devinimi hesaplamayı da bir kurala bağladı; Yunan ve Rönesans
astronomileri arasındaki köprünün temel direklerinden biri de 11. yüzyılda yaşayan Bağdatlı
İbn Heysem’dir Gezegenlerin aslında var olmayan çemberler üzerinde değil, dönen somut
küresel yüzeyler üzerinde bulunduklarını ileri süren Heysem, bu kuramıyla, gezegenlerin
hareket ederken önlerindeki havayı sıkıştırıp, arkalarında bir boşluk bıraktıkları inancına son
verdi. Endülüslü astronom Bitrüci de, Ptolemaiosçu evren modelinin Aristoteles fiziğine
aykırı düşen noktalarını belirledi, geliştirdiği yeni modelle Kopernik sisteminin doğuşuna
ortam hazırladı. Bu arada 12. yüzyıl astronomu Bağdatlı Bediü’l-Usturlabi, Hipparkhos’un
tasarladığı usturlabın yapımını ve kullanımını yaygınlaştırarak, gökcisimlerinin ve yıldızların
konumunun gözlemlenmesi yoluyla bu cisimlerin ufuk düzleminden yüksekliğinin
ölçülmesini, böylece yerel zamanın hesaplanmasını olanaklı kıldı.
16. Yüzyılda Polanyalı astronomi bilgini Mikotaj Kopernik Ptolemaios'un yermerkezli
sisteminden daha basit ve gezegenlerin hareketlerini açıklamakta daha başarılı bir
günmerkezli sistem geliştirerek, Ptolemaiosçu evren modelinin tartışılmazlığına sonverdi. Bu
sistemde Ay gene Yer'in çevresinde dolanıyor, buna karşılık Yer de, bütün öbür gezegenler
gibi Güneş'in çevresinde dolanarak tüm ayrıcalığını yitiriyordu.
Kopernik’in De revolutionibus orbium coetestium (1543; Gök Kürelerinin Dolanımı Üzerine)
adlı kitabında açıkladığı günmerkezli kuram çağdaş astronominin başlangıcını müjdeliyordu.
17. yüzyıl, astronomide büyük ilerlemelere yol açan çok önemli gelişmelere sahne oldu.
Özellikle Johannes Kepler’in gezegenlerin hareket yasalarını açıklaması, Galileo Galilei’nin
astronomi gözlemlerinde teleskop kullanımını başlatması, Isaac Newton’ın hareket ve
kütleçekimi yasalarını belirlemesi birer dönüm noktasıydı. Bu önemli buluşlar başka önemli
katkıları da ardında getirdi. Örneğin 1750’de Thomas Rright evrenin çok sayıda galaksiden
oluştuğunu açıkladı. Aynı yüzyılın sonlarında gene İngiliz astronomlarından Willam Herschel
gökcisimlerini güçlü teleskoplarla çok sistemli bir biçimde gözlemleyerek, çağdaş yıldız
astronomisinin temellerini attı.
18. yüzyılda, Güneş sistemini kapsayan Samanyolu Galaksisinin ve tüm evrenin yapısına
ilişkin araştırmalar ye kuramsal yaklaşımlar gündeme geldi. Örneğin 1796'da Fransız
matematikçi Pierre Simon Laplace, Güneş sisteminin, bir gaz bulutunun soğuyarak sıkışması
sonucunda oluştuğunu öne süren "bulutsu varsayımı"nı ortaya attı. 19. yüzyılda tayfölçümü ve
fotoğraf tekniklerinin astronomiye uygulanması, yıldızların ve bulutsuların parlaklıkları,
sıcaklıkları ve kimyasal özellikleriyle ilgili nicel ve nitel çalışmaların başlamasına yol açtı.
Çok geçmeden, gezegenler ve Güneş sistemiyle birlikte tüm gökcisimlerinin özelliklerinin,
ancak bu cisimlerin atmosferlerinin ve iç yapılarının fiziksel özellikleriyle açıklanabileceği
anlaşıldı. Fizik yasalarını astronomi gözlemlerine uygulama eğilimi özellikle 1920'lerde
giderek yaygınlaştı ve astronomların çoğu kendilerini astrofizikçi" olarak kabul etmeye
başladı.
Bu yaklaşımın temel odakları olan X ışınları astronomisi, gamma ışınları astronomisi ve
radyoastronomi, klasik astronomi yöntemlerinden çok fizik ve mühendislik bilimlerinin
yöntemlerinden yararlanır. Özellikle güçlü' gözlem araçlarının ve yardımcı donanımların
geliştirilmesinde mühendislik bilimlerinin birikimi büyük önem kazanır. Elektronik radar ve
radyo birimleri, yüksek hızlı bilgisayar sistemleri, yükselteçler, Yer yörüngesine oturtulmuş
gözlemevleri ve uzun erimli uzay sondalan gibi teknik gelişmeler, gerek kuramlara, gerek
gözleme dayalı astronomi araştırmalarının sınırlarını büyük ölçüde genişletmiştir.
Astronomi ilk çağlardan bu yana hem amatörlerin, hem de devletten ya da çeşitli kuramlardan
destek alan profesyonellerin ilgilendiği bir bilimdir. Bu konudaki devlet desteğinin başlangıcı,
mevsimlerin, takvimin ve dua zamanlarının belirlenmesi için din adamlarının ve başka resmî
görevlilerin görevlendirildiği antik çağlara değin uzanır. Sonraki yüzyıllarda soylular ve
papalar da astronomiyle uğraşan kişileri desteklediler. 17. yüzyılda pek çok ülkede
denizciliğin gelişmesi ve standart saat uygulamasına, geçilmesi, devleti ulusal gözlemevleri
kurmaya ve astronomi araştırmalarıyla uğraşan kurumları desteklemeye yöneltti, 20. yüzyılda,
uzay araştırmalarının öneminin artmasıyla birlikte, devletlerin astronomi çalışmalarına katkısı
da dev boyutlara ulaştı. Bir yandan da uluslararası işbirliği alanında önemli adımlar atıldı. 19.
yüzyılda astronominin gelişimine büyük katkılarda bulunan İngiltere'de Royal Society,
ABD'de Amerikan Astronomi Derneği, Almanya'da Astronomi Derneği gibi ulusal
kurumların yanı sıra Uluslar arası Astronomi Birliği (IAU), Şili’deki Avrupa Güney
Gözlemevi ve Inter-American Gözlemevi gibi, çok sayıda ülkenin bilim adamlarını bir araya
getiren kuruluşlar ve gözlemevleri kuruldu.
Evrenin Temel Yasaları
Kendimizi şaşırtıcı bir dünyada bulmaktayız. Çevremizde gördüğümüz her şeyden bir anlam
çıkartmak istiyor ve şu soruları soruyoruz: Evrenin doğası nedir? Onun içindeki yerimiz ne,
o ve biz nereden geldik? Evren niye böyle?
Bu sorular yüzyıllar boyu batı ve doğu filozoflarının ve bilim adamlarının en büyük
uğraşı olmuştur. Ömer Hayyam “Nereye Gidiyoruz” isimli rubaisinde:
Hep bu çember, dolanıp durduğumuz
Ne önümüz belli, ne sonumuz
Kim varsa bilen, çıksın söylesin:
Nereden geldik? Nereye gidiyoruz.
diye sormaktadır.
Yüzyılımızın başlarına kadar eski Yunan’da ortaya çıkıp batıda gelişen materyalist,
deterministik ve mekanistik klasik fiziğe dayalı dünya görüşü daha sonra Newton’un
geliştirmiş olduğu evrensel mekanik modele dayanmaktaydı. Gerçekten de bu temel, bütün
bilimleri destekleyerek kendi felsefesini ve doğa anlayışını yaklaşık üç yüzyıl ayakta
tutabilmişti.
Newton evreni, klasik Euclid geometrisinin üç boyutlu uzay görüşüne
dayanmaktaydı. Bu gözün tasarlayabildiği ya da beyinin bir imge ile canlandırabildiği yani
alışageldiğimiz uzaydır. Çünkü gözlerimiz ve beynimiz bu uzay içinde çocukluğumuz ve
insan türünün evrimi boyunca oluşmuştur. İçinde tüm fiziksel olayların oluştuğu bu üç
boyutlu uzay, hiç bir biçimde değişmezdi ve bütünüyle durağan bir özelliğe sahipti. Buna
bağlı olarak da, fiziksel dünyada oluşan her türlü değişim, yine kendi içinde mutlak olan bir
başka boyut yani zaman ile ifade edilebilmekteydi. Zamanın, maddesel dünya ile hiç bir bağı
olmadığı ve geçmişten geleceğe doğru hiç durmaksızın değişmez bir şekilde özgürce aktığı
kabul edilmişti.
Newton dünyasının mutlak zamanı ve mutlak uzayında hareket etmekte olan temel
öğeler, maddesel parçacıklardan oluşmakta olup Newton onları; küçük, sert ve bölünemez
varlıklar olarak düşünmekteydi. Ona göre söz konusu varlıklar, evrende bulunan tüm
maddenin yapı taşlarını oluşturmaktaydılar.
Düalist olan klasik mekaniğin temelleri, bütünü ile Newton’un denklemlerine dayanır.
Bu denklemlerin değişmez birer yasa oldukları kabul edilmiş ve tüm maddesel noktaların bu
yasalara göre hareket ettikleri düşünülmüştür. Bundan dolayı, fiziksel dünyada gözlemlenen
bütün değişikliklerin kaynağında da, bu tür hareketlilikler aranmıştır. Newton’a göre Tanrı
yani yaratan, zamanın başlangıcında maddesel parçacıkları, aralarında etki eden kuvvetleri ve
hareketin temel yasalarını yaratmıştı. Böylece evren, bir bütün olarak harekete geçmiş ve o
andan itibaren değişmez yasaların yönettiği bir makina gibi hareket etmeyi sürdürmüştür.
Bu bağlam içinde, doğanın mekanistik bir biçimde yorumlanması, katı ve kesin bir
determinizme yol açmıştı. Buna göre, evrende meydana gelen her şeyin kesin bir sebebi ve
ayrıca da bundan doğan kesin bir etkisi ya da sonucu vardı. Eğer belirli bir anda sahip
olduğu tüm ayrıntı bilgileri biliniyorsa, bir sistemdeki her bir öğenin geleceği mutlak bir
kesinlikle önceden kestirilebilir hale gelmekteydi. Bu dünyada gerçek mutlaktı ve bizim onu
sorgulayış biçimimizden bağımsızdı.
Geçen yüzyılın sonları ve yüzyılımızın başlarında özellikle Einstein özel ve genel
görecelik kuramıyla birlikte, Quantum fiziğindeki gelişmeler Newton’un deterministik
evrenini temellerinden sarstı. Zaman ve uzay kavramlarına bakış, neden-sonuç ilişkisinin
kavranışı, madde ve enerji anlayışlarının değerlendirilmesi çok farklı bir hal aldı. Bu yeni
bilimsel anlayış, insanın evreni ve kendisini algılayışı ile inançlarını derinden sarsmış, onları
yeni temellere göre oluşan değişik bir anlayışa sürüklemiştir.
Evrendeki tekliği ve birliği kavramaya yönelik olan bu yeni anlayış biçimi, kendisini
çok değişik biçimlerde göstermektedir.
20. yüzyılda, insanların düşüncelerini etkileyen bir çok keşif yapılmıştır. Aslında
keşif dediğimiz şey, evrende varolan, ama belirişi ve görünüşü ile simgelerin ardında
gizlenen bilgilerin ortaya çıkarılmasıdır. Unutulmamalıdır ki gerçeğin yalnızca yaklaşık bir
yansımasını ortaya koyabiliriz. Bundan dolayı da elde ettiğimiz bütün akılcı bilgiler
kaçınılmaz bir biçimde sınırlı kalmaya, yani geniş kapsamlı olmamaya mahkumdur. Bu
buluşlardan en belli başlıları olan ve “Yeni Çağın” bilimsel anlayış düzeyini oluşturmakta
etki yaratanlar şunlardır:
Bizim duyumsal algı alanımızı aşan bir dördüncü boyutun varlığından söz eden ve
zaman ile uzayın, aslında birbirinden ayrılamayacağını ve bazen de birbirlerine
dönüştüklerini bize gösteren, böylece de maddenin aslında bir enerji biçimi olduğunu
kanıtlayan Einstein’ın “Görecelik Kuramı”.
Atom altı dünyaya inerek, oradaki gerçekliğin kendi algı dünyamızdan çok farklı
olduğunu keşfeden, böylece evrende bağımsız tek tek nesneler olmadığını bize anlatarak,
evrendeki her şeyin birbiriyle bağlı ve birbirine özdeş olduğunu ortaya koyan “Quantum
Fiziği”.
Bütün varedilmişlerin aynı bütünün parçaları olduğunu, dolayısıyla hepsinin özlerinin
bir ve birbirine eş bulunduğunu, her birimin bütünün bilgisini içinde taşıdığını ve ona uygun
gelişme sağlanırsa, bütünün tam görüntüsünü yansıtabileceğini ileri süren, bütün bilgilerin
her an ve her yerde kullanıma hazır bulunduğunu söyleyen, böylece de bütün evrenin
birbirinin kardeşi, hatta insanın kendisi olduğu bilgisini simgeleyen “Hologram Kuramı”.
Bu üç dev keşif te, aslında tek bir şeyi: Evrendeki tek’liği ve bir’liği göstermektedir.
Evrende her şey birbirine bağlıdır, bağdaşıktır ve aynı gerçekliğin farklı yönlerini ya da
belirişlerini yansıtırlar. Birbirinden ayrı ve bağımsız birimler yoktur. Madde enerjinin
yoğunlaşmış bir şeklidir. Algılayabildiğimiz dünya ne madde ne de ruhtur, fakat görülmeyen
enerjinin belli bir düzeyidir (buna alan da denilmektedir). Hepimiz aynı bütünün parçalarıyız
ve içimizde aynı özü taşıyoruz. Bilgi her an ve her yerdedir. Çünkü ilerde de görüleceği gibi
görecelik ve kuantum teorilerine göre üçüncü boyutun ötesinde ve frekanslar alanında, zaman
ve uzay da birbirinin aynıdır. Hem vardır, hem de yoktur. Bunları uzatmak olasıdır ama
şunu da unutmayalım ki “bilgi sorumluluktur”. Çünkü bilmemek işin sezgiye teslimiyetidir.
Ama bilmek işe doğası gereği düalist olan akıl karıştığından insanı yolundan saptırma
eğilimindedir. Onun için, bilgi sorumluluktur.
Biz hepimiz birbirimize ve tüm evrene karşı sorumluyuz. Bir an için evreni bir insan
bedeni, bütün varedilmişleri de, onun hücreleri olarak tasarlarsak bundan çıkacak sonuçları
şöyle sıralayabiliriz:
- Bütün hücreler birbirinden haberdardır. Birinin iyiliği, hepsinin iyiliği, birinin bozukluğu,
hepsinin yani bedenin bozukluğudur.
- Bütün hücreler hem kendilerinden, hem de birbirlerinden sorumludurlar. Hepsi aynıdır,
eşdeğerdedir ve çabaları kendileri için olmakla beraber aslında bütün için çalışmaktadırlar.
Dolayısıyla bizler ayrı ayrı değil bir bütünün parçalarıyız.
- Egonun, bencilliğin ve sahip olma tutkusunun yanlışlığı ortaya çıkmaktadır. Bedendeki
kanserli hücre, kendi iyiliği ve gelişmesi için aşırı derecede büyür. Yanındaki hücrelerin
gıdalarını da kendine alır, diğer hücrelerin aleyhine giderek gelişir. Tek başına her şey iyidir
ve o hücre kocaman olmuştur. Ama bütün açısından bakınca o bütünlük bundan zarar
görmüştür ve bu hücrenin aşırı büyümesi, bedenin ölümüne yol açmaktadır. Kanserli hücre
de kendini büyütüyor sanırken, aslında bindiği dalı kesmekte ve diğer hücrelerle birlikte
kendi sonunu ve yok oluşunu da hazırlamaktadır. Lao Tse’nin dediği gibi “Dünyadaki
insanlar güzeli güzelde tanırlarsa; böylece doğar kabulü çirkinliğin”.
Biz bugün bütünüyle birbirine bağlı, psikolojik, toplumsal, biyolojik ve çevresel
olaylar çerçevesinde topyekün birbirine bağlanmış ve örülmüş bir dünyada yaşıyoruz. Bu
dünyayı ve parçası olduğumuz evreni anlamak, onu dile getirebilmek için eski Descartes ve
Newton’cu anlayışları aşan bir dünya görüşüne ve değişik bir perspektife gereksinim
duymaktayız. Bu yeni perspektif, Görecelik ve Quantum teorileriyle bunu en iyi açıklayan
felsefe olan mistisizm yani tasavvuf’tur.
Quantum Latince miktar demektir. Fizik terimleri arasına girmesi atomlar düzeyinde,
enerji gibi bazı büyüklüklerin ancak “belli miktarlarda” alınıp verilebilmesinin bulunmasıyla
olmuştur. Quantum teorisinin gelişmesi 1800’lerin son on yılından başlayarak Maxwell,
Niels Bohr, Einstein, Heisenberg, Schrödinger gibi fizikçilerin çalışmalarıyla ortaya
çıkmıştır. Quantum fiziğinin özü Einstein’ın özel ve genel görecelik kuramından çıkmıştır.
Özel görecelik kuramına göre, dünyanın tüm iyi bilinmeyen özelliklerinin kökeninde, tüm
maddi nesnelerin hareketleri arasındaki görecelik ve ışığın hızının mutlak oluşunun karşılıklı
ilişkisi yatmaktadır. Basitçe söylenirse düzgün bir hareketle birbirine göre yer değiştiren iki
araç yardımıyla ölçülen ışık hızının her zaman aynı kaldığı varsayılabilir. Bu varsayımın
sonuçlarını çözümleyen Einstein, o zamana kadar mekaniğin en dokunulmaz olarak kalan
ilkesi olan mutlak zaman ilkesini sarstı. Görecelik ilkesi doğru ise zamanın bir mutlak
büyüklük olması doğru değildir. Saatini benimki ile ayarladıktan sonra bir yolcu, araba ile
gezintiye çıkar ve ben evde kalırsam, onun dönüşünde ikimizin de saati sonuç olarak aynı
zamanı gösterecektir. Bununla birlikte, yolcu daha artan bir hızla gezinir ve hızı ışığın hızına
yaklaşırsa, saatlerimizin gösterdikleri zaman arasında yavaş yavaş bir farkın ortaya çıktığı
görülecektir. Yolcunun saati evde kalanınkine göre daima geri kalacaktır ve bu geriye kalma
da hesaplanabilmektedir.
Zaman mutlak değilse, uzayla zamanı kesin olarak farklı iki varlığa ayırmak olanağı
yoktur. Gerçekten de hareket, uzayda, zamanın akışı ile yakalanan bir yer değiştirmedir; ama
zamanın akışının kendisi de hareketin hızına, yani uzayda aşılan uzaklığa bağlıdır. Bu
nedenle, uzayla zamanı, dört boyutlu bir tek uzayda birbirine bağlanmış olarak düşünmek ve
buna uzay-zaman adını vermek daha elverişlidir. Böylece Einstein, görecelik kuramının
önermelerinin, klasik fiziğin enerji ve kütlenin ayırımı ve ayrı korunum yasaları olması
düşüncesinin bırakılmasını gerektirdiğini keşfetti. Bu sarsıcı keşif onun E=mc2 denkleminde
özetlenmiş olan şeydir. Basitçe kütle ve enerji aynı şeyin farklı görünümleridir. Çevremizde
gördüğümüz tüm kütle bir çeşit bağlı enerjidir. Bu bağlı enerjinin küçük bir miktarı bile
serbest kalsa, sonuç, bir nükleer bombanınki gibi, müthiş bir patlama olurdu. Şüphesiz,
bunun olabilmesi için tıpkı nükleer silahlarda olduğu gibi çok özel fiziksel koşullar
gereklidir. Fakat, zamanın başlangıcında, evreni yaratan büyük patlama sırasında, kütle ve
enerji serbestçe birbirine dönüşmekteydi. Şimdilik, bilinen maddenin temel yapısı olan en
küçük kütle quarklardır. Büyük patlama sonucu evren genişleyip soğudukça karşı quarklar
ve quarklar birleşip birbirini yok edecek, ama karşı quarklardan daha çok quark olduğundan
geriye bir miktar quark kalacaktır. Bugün gördüğümüz ve bizi oluşturan madde işte budur.
Öyleyse bizim varlığımızın ta kendisi, salt niteliksel olsa bile, büyük birleşik kuramların bir
doğrulaması olarak görülebilir. Belirsizlikler o kadar fazladır ki, geriye kalan quarkların
sayısını kestirmek, hatta geriye kalanların quark mı yoksa karşı quark mı olacağını söylemek
olanaksızdır. Hoş, geriye kalanlar karşı quark olsaydı, quarklara karşı quark, karşı quarklara
da quark deyip işin içinden çıkardık ve görecelik kuramına göre ikisi de doğru olurdu. Buna
uygun bir Tao’cu bilge şöyle der: “Eğer bir başlangıç varsa, bu başlangıcın da öncesi
vardır. Eğer varolma varsa, varolmama da vardır. Ve eğer hiçliğin varolduğu bir
zaman varsa hiçliğin dahi varolmadığı bir zaman vardır. Aniden hiçlik varolur.
Dolayısıyla, bir kimse, varolma veya varolmama kategorilerinden hangisine ait
olduğunu söyleyebilir mi?” Başka bir deyişle değişik kategorileri bir bütün içine
koyabilirsek kategorilerdeki değişiklikten söz edilemez. Dolayısıyla hangi quark ‘ın olduğu
önemini kaybeder.
Zaman ilerledikçe galaksilerdeki hidrojen ve helyum gazları, kendi kütlelerinin
çekimi altında çöken küçük bulutlara bölüneceklerdir. Bulutlar büzüldükçe ve içlerindeki
atomlar birbiriyle çarpıştıkça sürtünmeden dolayı gazın sıcaklığı artacak ve giderek çekirdek
kaynaşması reaksiyonunu başlatacak kadar ısınacaktır. Reaksiyon sonucu hidrojen daha
fazla helyuma dönüşecek ve açığa çıkan ısı, basıncı yükselterek bulutları daha fazla
büzülmekten alıkoyacaktır. Güneşimize benzer bir yıldız olarak, hidrojen yakıp helyuma
dönüştürerek çıkan enerjiyi ısı ve ışık biçiminde yayacak ve bu kararlı durumda çok uzun
süre kalabileceklerdir. Daha kütleli yıldızlar daha kuvvetli olan kütlesel çekimlerini
dengeleyebilmek için daha sıcak olmak zorundadırlar. Bu da çekirdek kaynaşması
reaksiyonunu o denli hızlandırır ki, bu yıldızlar hidrojenlerini yüz milyon yıl kadar kısa
sürede bitirirler. O zaman biraz büzülecekler ve ısınmaları arttıkça bu kez helyumu karbon
ya da oksijen gibi daha ağır elementlere dönüştürmeye başlayacaklardır. Ancak bundan,
daha fazla enerji açığa çıkmayacaktır. Bundan sonra ne olduğu tümüyle açık olmasa da
çekirdeğe yakın bölgelerin çökerek nötron yıldızı veya karadelik gibi atomların bile
varolmadığı yalnızca parçacıklardan oluşan çok yoğun bir duruma gelecekleri varsayılıyor.
Yıldızın dış bölgeleri bazen parlaklığıyla kümedeki öteki yıldızları bastıran korkunç bir
süpernova patlaması ile savrulacaktır. Yıldızın ömrünün sonuna doğru oluşan ağır
elementlerin bir bölümü galaksideki gaza eklenerek bir sonraki kuşak yıldızların
hammaddesine katkıda bulunacaktır. Bizim kendi güneşimiz bu daha ağır elementlerden
yüzde iki oranında içerir, çünkü o da eski süpernovaların kalıntılarından beş milyar yıl kadar
önce oluşmuş ikinci ya da üçüncü kuşak bir yıldızdır. O buluttaki gazın çoğu ya güneşin
oluşumuna gitti ya da uçup uzaklaştı; ama ağır elementlerin küçük bir miktarı bir araya
gelerek bugün güneşin etrafında dönen cisimleri, aralarında dünyamızın da bulunduğu
gezegenleri oluşturdular.
Yıldızlar arasındaki uzayın büyük kısmı boştur, veya hemen hemen boştur. Katı diye
bildiğimiz maddelerde bile atom çekirdeği ile elektronlar, hatta çekirdeği oluşturan
parçacıklar arasında dahi çok büyük boşluklar vardır. Hemen hemen her şey boşluktur. Yani
bizler boşluktan oluşuruz.
Ancak eski boşluk fikri yani boş uzay, hiçbir şey olmama fikri de değişmiştir.
1930’lar ve 1940’larda göreceli kuantum alan teorisinin bulunmasından sonra, fizikçiler yeni
bir boşluk kavramına geldiler, o da boşluğun boş olmayıp tersine doluluk olduğudur. Boşluk
yani boş uzay, aslında kendiliğinden yaratılan veya yok edilen parçacıklar ve antiparçacıklardan oluşmaktadır. Fizikçilerin keşfetmiş oldukları veya keşfedecekleri tüm kuanta
boşluk olan mahşerde yaratılmakta veya yok edilmektedir. John A.Wheeler’in dediği gibi “
Hiç bir nokta şundan daha merkezi değildir, boş uzay boş değildir. Bu en şiddetli fiziğin
bulunduğu yerdir “. Boşluk fiziğin tamamıdır, varolmuş olan veya varolabilecek olan her
şey halihazırda potansiyel olarak orada uzayın hiçbirşeyliğindedir.
Uzayın boş görünmesinin tek nedeni, tüm kuantanın bu büyük yaradılış ve yok
edilişinin çok kısa süreler ve uzaklıklarda yer almasından ileri gelmektedir. Büyük
uzaklıklarda boşluk, tıpkı bir jet uçağıyla yeterince yüksekten üzerinden uçulduğunda,
oldukça düzgün görünen bir okyanus gibi sakin ve düzgün görünür. Fakat okyanusun
yüzeyinde, küçük bir bot içinde, ona yakın olunca, deniz yüksek ve büyük dalgalarla
dalgalanır durumda olabilir. Benzer şekilde, yakından bakılınca, boşluk da, kuantanın
yaradılış ve yok edilişiyle dalgalanır. Atomlar düzeyinde bakarken bile, kuantanın bu boşluk
dalgalanmaları son derece küçük, fakat gözlemlenebilir durumdadır, eğer daha da küçük
noktalara bakılabilseydi, boşluk tüm kuantanın çalkalandığı bir deniz gibi görünecekti.
Bu konuda Tao’cu öğreti şöyle demektedir: “ Boşluğu salt hiçlik ile karıştırmak
yanlıştır. Hiçlik varlığın tersidir ve ikisi de maddeler düzeninde yerlerini alırlar. Buna
karşın boşluk her ikisinin de ötesinde bulunur, veya daha doğrusu, o varolmanın veya
varolmamanın anlamlı kavramlar olmasının sona erdiği bir yüksek gerçeklik
seviyesinin ışığında her ikisidir “.
Genel görecelik kuramında, Einstein, tek biçimli olmayan şekilde hareket etmekte
olan iki gözlemci (örneğin, bir gözlemci hızlanan bir uzay gemisinde, diğeri yer çekimi
olmayan uzayda yüzer durumda) tarafından yapılan uzay ve zaman ölçümleriyle ilgili
yasaları bulmuştur. Bu yasaların değerlendirilmesi, Einstein’ı, Euclid geometrisinden eğri
uzayın geometrisi olan Riemann’ın eğri-uzay geometrisine götürdü (örneğin Euclides
geometrisinde üçgenin iç açıları toplamı 180 derece olmasına karşın bu geometride üçgenin
iç açıları toplamı 180 dereceden farklıdır). Birbirinden çok farklı diye kabul edilen uzay ve
zaman kavramları da böylece görecelik fiziği yardımıyla birleştirilmiş olmaktadır.
Görünürde birbirinden ayrı, yalıtılmış ve bağımsız olan varlıkların bir üst boyutta
bütünselleşmesini tecrübe edebilmek için illa da görecelik kuramına gerek yoktur. Bu
bütünselleşme, bir boyuttan iki boyuta ve iki boyuttan da üç boyuta geçildiğinde aynen
yaşanabilmektedir.
Görecelik kuramının dört boyutlu dünyası, modern fizikte, karşıt ve bağdaşmaz gibi
gözüken kavramların aslında aynı gerçekliğin farklı görüntüleri olduklarını gösteren tek
örnek değildir. Böyle bir karşıtlık birleşmesinin belki de en ünlü örneği, atom fiziğinde
kullanılan parçacık ve dalga kavramları ile ilgilidir.
Madde, atom-altı düzeye inildiğinde, ikili bir görünüme bürünür. Yani hem parçacık,
hem de dalga olarak karşımıza çıkar. Bu ikilikten hangisinin geçerli olduğu, o anki duruma
bağlıdır. Yani bazı durumlarda parçacık görünümü baskın iken, diğer bazı durumlarda da
parçacıkların dalga görünümü öne çıkmaktadır. İşte bu ikili doğa, ışık ya da diğer
elektromanyetik ışınımda da karşımıza çıkmaktadır. Örneğin, ışık “quant” ya da foton
aracılığı ile emilir ya da yayılır. Fakat bu parçacıklar uzayın içinde hareket ettiklerinde,
titreşen manyetik ve elektrik alanları gibi davranırlar ve dalgaların bütün karakteristik
özelliklerini bünyelerinde toplarlar. Öte yandan elektronlar ise, normal olarak parçacık
olarak kabul edilmesine karşın, bir elektron demeti dar bir aralıktan geçtiğinde, bir ışık
demeti gibi kırılmakta, yani başka bir deyişle; elektronlar da dalgalar gibi davranmaktadırlar.
Parçacık ve dalga, Bohr’un tamamlayıcı kavramlar olarak isimlendirdiği şeylerdir.
Tamamlayıcı kavramlar aynı nesnenin farklı temsilleridir. Bunlardan biri bilinirse diğerinin
bilgisi dışlanır. Yani bir parçacığın aynı anda hem hızını hem de konumunu ölçebilmemiz
olanaksızdır. Bunu Werner Heisenberg 1926 yılında belirsizlik ilkesiyle açık olarak ortaya
koymuştur. Bir parçacığın gelecekteki konumunu ve hızını hesaplayabilmek için şu andaki
konumunu ve hızını ölçmek gerekir. Bunu yapmanın en kolay yolu parçacığa ışık tutmaktır.
Işık dalgalarının bir bölümü parçacığa çarpıp saçılacak ve buradan parçacığın konumu
saptanacaktır. Ancak parçacığın konumu, ışığın iki dalga tepesi arasındaki uzaklıktan daha
küçük bir hata ile saptanamayacağından, parçacığın konumunu daha kesin ölçmek için daha
kısa dalga boylu ışık kullanmak gerekir. Planck’ın tanecik varsayımına göre ölçüm için en
az bir tane tanecik kullanmalıyız. Bu tek tanecik dokunduğu parçacığın hızını önceden
bilinemeyecek biçimde değiştirecektir. Üstelik konumu daha kesin ölçebilmek için daha kısa
dalga boylu ışık gerekecek ve bundan dolayı tek bir taneciğin enerjisi daha yüksek olacaktır.
O halde parçacık daha çok etkilenecektir. Başka bir deyişle, parçacığın konumunu daha
kesin ölçebilmek için uğraştığınızda, hızını daha hatalı ölçüyor olacaksınız, ya da tersine
hızını ölçerken konumunu ölçemeyeceksiniz.
Tamamlayıcılık ilkesine en güzel örnek Sofokles’ten verilebilir. Sofokles’in
“Antigone” adlı eserinde “topluma karşı görev” ve “ailesel görev” kavramları tamamlayıcı
kavramlardı ve bir anlamda, karşılıklı olarak birbirlerini dışlıyorlardı. İyi bir yurttaş olarak,
Antigone, kralı öldürmeye çalışırken öldürülmüş olan kardeşini hain olarak
değerlendirmelidir. Krala ve topluma karşı görevi kardeşini reddetmesini gerektirmektedir.
Yine de ailesel görevi onun vücudunu gömmesini ve hatırasına saygı göstermesini
gerektirmektedir.
Tamamlayıcılık ve belirsizlik ilkeleri Kopenhag yorumunu oluştururlar. Quantum
fiziğinin en can alıcı özelliği, gözlemciye, yalnızca gözlemleme ile ilgili değil, aynı zamanda
gözlemlenen özellikleri tanımlamada da büyük ve önemli roller vermiş olmasıdır. Çünkü
Quantum fiziğinde bir nesnenin kendi özelliklerinden söz edemeyiz. Bu özellikler ancak
nesnenin gözlemci ile giriştiği etkileşim sonucunda oluşmaktadırlar. Heisenberg’in
sözleriyle “gözlemlediğimiz şey doğanın kendisi değildir; yalnızca doğanın yönelttiğimiz
soruya verdiği yanıttır”. Örneğin gözlemci ölçüm araçlarını nasıl oluşturacağına karar
verdiğinde, bu oluşum, sonuç olarak gözlenen nesnenin özelliklerini de belirleyecektir. Eğer
deneysel düzen değiştirilirse, buna karşılık gözlenen nesnenin özellikleri de değişecektir.
Gözlemleme işinin gözlemlenen şeyi değiştirebileceği gerçeği normal yaşamdan
çıkarılan örneklerde de görülebilir. Modern yaşamdan yalıtılmış bir küçük köyü inceleyen
antropolog, yalnızca kendi varlığı ile köy yaşamını değiştirecektir. Bu gözlemin nesnesi
inceleme sonucu değişir.
İnsanların gözlemlenmekte olduklarını bilmeleri onların
davranışlarını değiştirebilir.
Bohr’un tamamlayıcılık ilkesi bir şeyi bilmenin koşullarının diğerlerinin bilgisini
zorunlu olarak dışlaması nedeniyle, determinizm gereği dünya hakkında bir defada her şeyi
bilmenin olası olmadığı anlamına gelmektedir. Quantum teorisinin Kopenhag yorumu
dünyanın bizim onu gözlemlememizden bağımsız bir varlık olduğu fikrini sona erdirmiştir.
Başka bir deyişle insanın niyeti, fiziksel dünyanın yapısını etkilemektedir. Bu da, biz onu
kavramasak da, dünyanın devam ettiği şeklindeki klasik nesnellik görüşünü destekleyen her
günkü dünya deneyimimiz ile çelişmektedir.
Quantum teorisine göre, madde hiç bir zaman durağan olmayıp her zaman için
hareket halindedir. Bu aynı zamanda doğu mistikçilerinin de maddesel dünyaya bakışlarıdır.
Fizikçi ve doğu mistikçilerinin hepsi evren, hareket ettikçe, titreştikçe, dans ettikçe dinamik
olarak idrak edilmelidir demektedir. Doğa durağan değil fakat dinamik denge içindedir.
Nitekim Tao’cu metinlerde bu konuda şöyle yazar: “Durgunluk içindeki durgunluk gerçek
durgunluk değildir. Yalnızca, eğer hareket içinde durgunluk varsa cenneti ve dünyayı
kaplayan ruhsal ritim ortaya çıkar”.
Termodinamiğin yasalarını keşfetme süreci içinde, fizikçiler, maddenin genel bir
özelliğini tanımlayan bir başka makroskopik değişken daha keşfettiler - entropi. Entropi
fiziksel sistemin ne kadar düzenlenmemiş olduğunu gösteren niceliksel bir ölçüdür; sistemin
dağınıklığının bir ölçüsüdür. Her şeyi düzgün ve düzenli tutmanın ne kadar zor olduğunu hiç
farkettiniz mi? Üstelik ikilemsel olarak doğru ve düzenli hale getirmeye çalıştıkça
düzensizliği de arttırırız. Örneğin yarısı tuzla dolu bir tuzluğun diğer yarısına dikkatli bir
şekilde karabiber doldurduğumuzda eğer tuzluk saydamsa alt yarısının beyaz tuz
tanecikleriyle, üst yarısının ise siyah karabiber tanecikleriyle dolu olduğunu görürüz. Tuzluk
bir kere bile olsun altüst edildiğinde siyah karabiber ile beyaz tuzun en azından bir kısmı
birbirine karışır ve beyaz tanecikler arasında siyahları görürüz. Daha sonra karabiber ve tuzu
birbirinden ayırmaya çalıştıkça daha çok birbirlerine karışmasına neden oluruz yani
düzeltmeye çalıştıkça entropisini yani düzensizliğini arttırırız. Kızgınlığınız rasgele bir
durum değildir; termodinamiğin temel yasalarının bir sonucudur. Kapalı bir fiziksel sistem
için entropi ya da kargaşa her zaman artar. Bizler termodinamiğin ikinci yasası ile
yarışmaktayız.
İnsan zihni hiç yoksa bile, düzen bularak kargaşa, yani kaos’u hor görür, fakat
quantum kuramı determinist olmayan ve ilk defa matematikçiler tarafından bulunan kargaşa
dünyasını yani rasgeleliği getirir. Rasgelelik için doğaya bakarsak kargaşa arayabileceğimiz
en iyi yerin tam atomun içi olduğunu görürüz. Quantum rasgeleliğine benzer bir rasgelelik
yoktur. Bir atomun ne zaman ve nerede bozunmaya uğrayacağı konusu gerçekten rasgeledir.
Bir kumar makinasında bir kusur olabileceğini düşünebiliriz ama fizikçiler quantum
dünyasında hiç böyle kusur en azından şimdilik bulamamaktadırlar. Quantum rasgeleliği
yenilemez.
Canlıların gelişiminde başarılı değişikliğe kapıyı açan şey rasgele oluşan hata
olasılığıdır. Nesilden nesile genetik bilginin iletimindeki hatalar evrim sürecini geliştirir.
Eski klasik fizikte, mütasyonları yaratan hatalar gibi hatalar bile, ilke olarak
bütünüyle belirlenmiştir. Hatta evrimin geleceğini yöneten genetik değişiklikler bile, her
şeyi bilen Tanrı için bilinebilir şeylerdir. Fakat Quantum kuramı ile gerçekliğin bu klasik
resmi devrilmiş ve yerini belirsiz evren almıştır. Tanrı’nın mükemmel zihninde bile
belirlenmemiş olan ani değişiklik olur, DNA zincirindeki birkaç rasgele değişiklik başarılı
değişik bir tür yaratır. Bu nedenle, quantum kuramının determinist olmaması bizim gerçeklik
resmimiz için o kadar önemlidir.
Doğa kusur konusunda hiç bir şey bilmez; kusur, doğanın insan tarafından
kavranışıdır. Biz doğanın parçası olduğumuz ölçüde, biz de mükemmeliz; mükemmel
olmayan şey insanlığımızdır. Ve ironik olarak, kusurluluk ve hata konusundaki kapasitemiz
nedeniyle biz özgür yaratıklarız. Hiç bir taş ya da hayvanın zevkine varamayacağı bir
özgürlüktür bu. Hata olasılığı ve quantum kuramının açıkladığı gerçek bilinmezlik olmadan,
insan özgürlüğü anlamsızdır.
Sevgi ve sezgi sayesinde ermiş kişiler, bilimsel olmasa da gönül rahatlığı ve kafa
huzuru içinde mikro evrenden makro evrene kadar çok şeyi kavrayabilmektedir. Kaldı ki
söyledikleri çok şeyin doğruluğu günümüzde modern teknoloji ve quantum kuramı sayesinde
doğrulanmaktadır. Örneğin Cüneyd-i Bağdadi “suyun rengi, kabın rengidir” diyor.
Muhittin Arabi “Tanrıyı görmek isteyenler eşyaya baksınlar” diye öğütlüyor. Hepsinden
öte Hallac-ı Mansur: “Enel Hak” dediği zaman bu yaklaşımın sınırlarına gelip dayanmıştı.
Evrenin sırrına erişmişti. Tanrıyı kendi içinde hissediyordu. Tanrıyı kendi içinden dışarıda
sanmak ve aramak abestir. Yunus ne demiş “Bir ben vardır, benden içerü”. Tanrı evrenin
bizzat kendisidir denilebilir mi? Acaba sır bu mu? Aslında herkes ne hissediyorsa o olacak,
yani kara toprak olacağını hisseden kara toprak olacak, cennette olacağını hisseden cennette,
cehennemde olacağını hisseden cehennemde, Tanrıya döneceğini hisseden Tanrıya dönecek,
görüntüyle uğraşmayıp gerçek sırra erenler de, belki bunların aslında hep aynı şeyler
olduğunu bilecekler.
Bu nedenle bizlerin görüntüyle uğraşmayı bırakıp artık özü aramamız gerek. Bu
konuda Yunus’un deyişi çok çarpıcı “Ete kemiğe büründüm Yunus diye. göründüm”.
Özü ararken uzağa gitmeye de gerek yok. İçimize bakabilirsek ve kendimizi
gözlemleyebilirsek onu görebileceğiz. Etrafımızdaki canlı cansız her şey onunla dolu yeter ki
görmeyi bilelim. Zaten görmek aydınlanmayı bilfiil yaşamak demektir.
Madem ki evreni oluşturan her şey Tanrının yansımasıdır, bunları bir arada tutan da
sevgidir. Sevdiğimiz ama her şeyi sevdiğimiz sürece gerçeğe yakınlaşacağız ve belki de
bütünleşeceğiz. Doğaldır ki sevmek için de bilmek gerekir. Bakın bu konuda Paracelsus ne
diyor: “Hiçbir şey bilmeyen hiçbir şeyi sevmez. Hiçbir şey yapamayan, hiçbir şeyden
anlamaz. Hiçbir şeyden anlamayan değersizdir. Oysa anlayan hem sever, hem her şeye
karşı uyanık olur, hem de görür. Bir şeyde ne kadar çok bilgi varsa, o kadar büyük
sevgi vardır. Bütün meyvelerin böğürtlenlerle aynı anda olgunlaştığını sanan kişi,
üzümleri hiç tanımıyor demektir”. Aslında fiziksel dünyanın gerçek sırrı, hiç sır
olmadığıdır. Gerçekliği her zaman bilemememiz onun bizden çok uzak olması nedeniyle
değil, bizim ona çok yakın olmamız nedeniyledir. Belki sonunda perdeye kadar çıkıp,
ardındaki gerçeğe erişmek kimseye nasip olmayacak ama, ne kadar çıkılabilirse, insanın
kendisine, ailesine, insanlığa ve hatta tüm Evrene karşı olan görevlerini o kadar yerine
getirmiş olacağı kuşkusuzdur.
Teleskop ve Dedektörler
Şekil 3.x Hawai Mauna Kea Gözlem Evi
Uzaktaki cisimlerden gelmekte olan elektromanyetik ışınımı toplayarak, çıplak gözle
göremeyeceğimiz cisimleri daha yakın görmemizi sağlayan bir alet olan teleskop, astronomi
ve evrenle ilgili olayları araştırmak için en temel araç olma özelliğini taşımaktadır. Bu
bölümde, teleskop’un temel özellikleri tartışılacaktır. Modern astronomide önemli bir
gelişme, ışığın görünür bölgesi dışında kalan bütün dalgaboylarını algılayan özel dedektörlere
sahip teleskopların kullanılması olmuştur. Bu tip teleskoplar, çoğunlukla onların klasik optik
özellikleri gibi fiziksel özellikleri benzememesine rağmen, aynı fonksiyonlara sahiptirler.
Son yıllarda astronomideki en çok ilgi çeken keşiflerin bir çoğu, ışığın görünür bölgesi
dışında kalan dalgaboylarındaki gözlemlerden elde edilmiştir. Araştırmak istediğimiz uzak
gök cisimlerinden gelen elektromanyetik ışınımın, atmosferden geçerken güçlü bir şekilde
soğurulduğu için, bu cisimlerle ilgili gözlemleri çoğunlukla atmosferin dışındaki uzaydan
yapılmak zorunda kalınmıştır. Böylece, görünmeyen dalgaboylarındaki gözlemleri
geliştirmek, Dünyanın atmosferi üzerindeki bir yörüngeye teknolojik yetenekleri yüksek olan
gözlem aletleri koymaya bağlıdır.
İnsan Gözünün Görme Sınırları
İnsan gözü, evrimsel sürecin parlak bir zaferi, dikkate değer bir biyolojik buluşudur.
İnsan gözü, insanlığın evrenin araştırılması üzerine bize başlangıçta bir dedektör görevi
yapmasına rağmen, aşağıda maddeler halinde belirtildiği gibi araştırmalarda sınırlı kalan bazı
eksiklikleri vardır.
1. Göz sınırlı bir hacme sahip olduğu için, ışık toplama gücüde sınırlı olmaktadır.
2. Göz elekromanyetik spektrumun sadece görünür bölgesine karşılık gelen frekansları
algıladığı için, bu bölge dışındaki dalgaboylarına karşılık gelen ışığı algılayamaz
3. Göz, bir saniyelik bir zamanda çok yönlü resimleri ayırt etmesine rağmen, zayıf
görüntülü resimleri şiddetlendirmek için uzun bir peryot gerektiği için kısa zamanda
ihtiyacı olan ışığı toplayamaz.
4. Göz, fotoğraf plakasının yaptığı gibi, gelecekte kullanmak için bir resmi depolayamaz.
Astronomiyle ilgilenenler, bu problemlerin üstesinden gelebilmek ve insan gözünü
destekleyen ilave araç ve gereçler için bir takım yeni teknikler geliştirmektedirler. Sonuc
olarak modern astronomi
araştırmalarında, astronomlar tarafından yapılan bir çok
gözlemlerde evreni incelemek için artık direkt optik teleskoplar kullanılmaktadır.
Mercekli Teleskoplar
Optik teleskoplar genel olarak iki sınıfa ayrılmaktadır: (1) ışığı toplamak ve odaklamak
için mercek kullanan mercekli teleskoplar, (2) aynı amaçları oluşturmak için ayna kullanılan
aynalı teleskoplar. İlk olarak mercekli teleskopların temel özelliklerini, daha sonra da, aynalı
teleskopların temel özelliklerini tartışacağız.
Kırılma Kanunları
Bir önceki bölümde tartıştığımız gibi, ışığın yayılma yönü cam ve hava sınırında
kırılmayla değişime uğramaktadır. Merceklerin düzenlemesi ile amaçlarla uygun eğrilikler
elde edilerek bu prensim ışığı toplamakta ve odaklamada kullanılır. Şekil 3.x ışığı toplayıp
odaklamak için bir merceğin nasıl kullanıldığını ve basit bir mercekli teleskop yapmak için iki
merceğin kullanılmasını göstermektedir.
Şekil 3.x Mercekli teleskop ve kırılma prensibi
Kromatik Bozukluk
Merceklerin her bir yüzeyindeki kırılma miktarları dalgaboyuna bağlı olması nedeniyle,
kırılmalar için bir frekans bağımlılığının var olması, mercekli teleskoplar için bir problem
oluşturmaktadır. Bu nedenle, farklı dalgaboylarına sahip ışık azda olsa hafif farklı noktalarda
odaklanacaktır. Bu kromatik bozukluk olarak isimlendirilmektedir ve yıldız gibi cisimlerin
gözlemleri yapılırken bulanık bir şekilde ve renkli gök kuşağı haleleri ile kuşatılmış gibi
görünmesine neden olmaktadır. Kromatik bozukluğu ortadan kaldırmak ve bütün
dalgaboylarını aynı noktaya odaklamak için, teleskop’un merceğinin arkasına ikinci bir
mercek sistemi dikkatlice yerleştirip ayarlamak suretiyle sağlanmaktadır.
Aynalı Teleskoplar
Bir önceki bölümde, bir teleskop dizayını etmek için merceklerle kırılmanın nasıl
olduğunu gördük. Aynı amac ulaşmak için, aynalardan yansımaları kullanarak ta ulaşabiliriz.
Yansıma Kanunları
Şekil 3.x yansıma prensiplerine bağlı olarak ışık ışınlarının davranışlarını
göstermektedir. Yansıma kanunlarına göre Şekil 3.x de de görüldüğü gibi, gelme açısı,
yansıma açısına eşit olmaktadır ve şeklin sağ tarafında, aynalı teleskop yapmak için
aynalarının kullanımı gösterilmiştir.
Principle of reflection and the reflecting telescope
Teknik özellikleri nedeniyle çok büyük optik teleskoplarda mercekli teleskoplardan daha
ziyade aynalı teleskoplar tercih edilmektedir. Optik kaliteyi, büyük aynalarda oluşturmak
büyük merceklerden daha kolay olmaktadır.
Aynalı Teleskoplar İçin Odaklama
Aynalı teleskoplarda üstesinden gelinmesi gereken bir problem, adaklama olayında
gözlemcinin nasıl yerleşeceğidir. Yukarıda gösterilen örnekte, odaklama teleskop
içerisindedir. Bu temel (baş) odaklama olarak isimlendirilir ve bazı büyük teleskop
gözlemlerinde prime odaklama yapılır. Daha genel olarak, ışığı odaktan dış gözlemciye
transfer etmek için Cassegrain odaklama, diğeride Newtonian odaklama olmak üzere iki tür
odaklama kullanılmaktadır.
Radio Teleskopları
Evren hakkındaki bildiklerimiz şeylerin çoğu, ışık tarafından
bizlere taşınan bilgilerden gelmektedir. Fakat, bizim gördüğümüz
görünür bölge ışığı, elektromanyetik spektrumun sadece küçük bir
bölgesini oluşturmaktadır. Son yıllarda bu alanda gelişmiş teknoloji
kulannılmasıyla, elektromanyetik spektrumun görünür bölgesi
dışında kalan kısmının evren hakkında son derece geniş bilgiler elde
edilmesi sağlanmaktadır.
Astronomik gözlemler için görünür bölge dışı spektrumunun
geniş bir şekilde ilk kullanılması radyo frekans bandında olmuştur.
Bu dalgaboyunda gözlem yapılan teleskoplara radyo teleskoplar
denilmektedir. Bunlar optik teleskoplara benzememesine rağmen,
radyo teleskopları, radyo frekansındaki bir ışınımı toplama ve
Şekil 3.x NRAO 140 foot
Teleskopu
odaklama görevi, görünür bölge ışığını toplayıp odaklama işini yapan aynalı teleskoplarla
aynı prensipte yapılmaktadır. Şekil 3.x Batı Virginia Gren Banktaki Ulusal Radyo Astronomi
Gözlem teleskopu gösterilmiştir.
Radyo teleskopları çok amaçlar için kullanılmaktadır, fakat burada iki şeyi açıklayalım:
hidrojendeki 21 cm lik spin-flip geçişlerini kullanarak, nötral hidrojen konsantrasyonlarının
haritası çizilmekte, ve onlar sanki çok yüksek çözünürlü, tek bir teleskop kullanıyorlarmış
gibi, çoklu radyo teleskop işlemcileri kullanılmaktadır.
Nötral Hidrojenin Haritası
Bir nötral hidrojen atomu (HI) bir proton ve bir elektrona sahiptir. Proton ve elektron
spinleri onların bir dönme eksenine sahip paralel ve anti-paralel spinlere sahiptir. Hidrojen
atomunun sipinleri paralel durumdan anti paralel duruma geçiş yaptıklarında tam olarak 1420
MHz lik bir frekansa karşılık gelen ve 21 cm lik dalgaboyuna sahip bir radyo dalgası yayar.
Bu 21 cm lik bir hidrojen çizgisi olarak isimlendirilmektedir. Bu nedenle, bu frekansa
ayarlanan radyo teleskopları, yıldızlar arası uzay bölgesinde bulunan çok büyük nötral
hidrojenbulutlarının haritalanmasında kullanılmaktadır.
Şekil 3.x Radyo teleskopuyla galaksimizde elde edilen 21 cm lik nötral hidrojen (HI) haritası
Evrenin Boyutu
Sizler muhtemelen evrenin ne kadar büyük olduğunu biliyorsunuz, fakat, çoğu insanlar
onun ne kadar büyük olduğunun farkında değillerdir. Dünyanın çoğu yerinde astronomi dersi
başlarken Charles ve Ray Eames tarafından hazırlanmış Power of Ten olarak isimlendirilmiş
mükemmel bir kısa filimle başlanmaktadır. Film bir şehir parkında bir kadın ve bir erkekle
başlar ve sonra, gözlenebilir evrenin sınırlarına ulaşıncaya kadar her on saniyelik zaman
dilimi içerisinde on defa görüş alanı büyütülür. Parktaki kadın ve erkeği büyütmeye devam
ederek, adamın elini oluşturan karbon atomlarından bir tanesindeki protonların görüntüsü
oluşana kadar her on saniyelik zaman dilimlerinde on defa küçültmeye devam edilir. Bu filim
astronominin kapsadığı bütün nesnelleri içerdiğinde bunların hepsinin izlenmesi veya
algılanması oldukça fazla zaman alacaktır.
SUMMARY
1 Astronomi birimi (A.U.) Günei ile dünya arasındaki ortalama uzaklığa karşılık gelir..
1 A.U. = 93 milyon mil = 150 milyon kilometredir
Işık hızı: ışığın bir saniyede boşlukta almış olduğu yola eşittir ve bir saniyede yaklaşık
300.000 kilometre yol alır.
1 Işık yılı (ly) ışığın bir yılda boşlukta almış olduğu
1 ly = 5,880,000,000,000 mil = 9,460,000,000,000 kilometre = 63,240 A.U
yoldur
ve
1 parsek (pc) = 3.26 ışık yılı 3.08567802× 1013 km = 206,265 A.U.
Güneş Sisteminin Ölçeklendirilmiş Bir Modeli
Nesneler arasındaki uzaklık kavramının verilmesinin bir başka yolu, orantılı bir ölçeklenmiş
model kullanılmasıdır. Böyle bir modelde, seçilen nesnenin boyutları, bir birine bağlı olarak
orantılı bir şekilde azaltılarak gerçekleştirilir (Bu hepimizin iyi bildiği gibi, bir bölgenin, bir
kara parçasının veya bir ülkenin haritasını bir kitap sayfasına gerçek büyüklüğüyle orantılı bir
şekilde küçültülmüş olarak çizilmesinde kullanılan yöntemdir). Ölçekli bir model oluşturmak,
gerçek uzaklık ve büyüklüklerin hepsi aynı ölçek ile bölünmesiyle elde edilir. (Ölçeklenmiş
uzaklık = Gerçek uzaklık/ölçek)
Bizim ölçeklenmiş modelimiz için, Güneşin yaklaşık 16,51 cm lik bir boyutla temsil edildiği
mini küçük sarı bir basketbol topunu olarak alalım ve bir adım daha öteye giderek böyle bir
ölçekli modelde çok küçük kalacak gezegenler ne kadar uzakta olacaklardır. Bir taraftan diğer
tarafa Güneşin gerçek boyutu 1.392.000.000 m dir. Bu örnekte, ölçekli model kullanılmasıyla
Güneş sistemin boyutu 139.200.000.000/16.51=8.431.254.000 kere daha küçültmüş
olmaktadır. Bu ölçeklenme modeline göre, en büyük gezegen olan Jüpiter, bir tarafta, diğer
tarafa olan uzaklığı 1.7 cm ve Güneşten uzaklığıysa 92.3 m olacaktır. Bizim küçük Dünyamız,
Güneşten sadece 17.7 m uzaklıkta olacaktır. Burada, Güneş sistemimizin ölçekli bir modeli
oluşturulmuştur.
Bu tekste genellikle metrik sistem kullanılmıştır. Bu sistem Amerika Birleşik Devletleri hariç
Dünyadaki bütün ülkeler tarafından kullanılmaktadır. Amerika Birleşik Devletleri nihayet bu
sisteme uymak için son zamanlarda değişiklikler yapmaktadır. Amerika Birleşik
Devletlerindeki okuyucular,kendi kullandıkları mil uzunluk ölçü birimini 0.6 rakamıyla
çarparak kilometreyi ve inç uzunluk ölçü birimini 0.4 rakamıyla çarparak ta santimetre
uzunluk birimlerini elde etmektedirler. Aşağıda Güneş sistemimizin geniş bir ölçeğini
gözümüzde canlandırılmasına kolaylık sağlayan için gezegenlerin yörüngelerinin bir resmi
verilmiştir.
Oort Bulutu, Güneşin etrafını saran ve bir baştan diğer tarafa yaklaşık olarak 7.5 ila 15
tirilyon km boyunda olan içerisinde tirilyonlarca Kuyruklu Yıldız barındıran çok büyük bir
küresel buluttan meydana gelmektedir. Ölçeklediğimiz modelde, orta boydaki bir Oort bulutu,
Los Engles ile Denver arasındaki mesafeye karşılık gelmektedir. Güneş sistemin dışında bize
en yakın yıldız Proxima Centauridir. Proxima Centauri’ye yolculuk, en hızlı roket sistemiyle
bile yaklaşık 70.000 yılda ulaşılmaktadır.
Sun
Güneş sisteminin ölçekli bir modeli
Real Diameter
Real Distance
Scaled Distance
Scaled Size (cm)
(km)
(million km)
(m)
1,392,000
16.51
Mercury
4880
57.910
0.058 (tiny! grain
of sand)
6.9 (7 big steps)
Venus
12,104
108.16
0.14 (grain of sand)
12.8 (13 big
steps)
Earth
12,742
149.6
0.15 (grain of sand)
17.7 (18 big
steps)
Mars
6780
228.0
0.08 (almost 1 mm)
27.0 (27 big
steps)
Jupiter
139,822
778.4
1.7 (a dime)
92.3 (92 big
steps)
Saturn
116,464
1,427.0
1.4 (a button)
169.3 (169 big
steps)
Uranus
50,724
2,869.6
0.6 (button snap)
340.4 (340 big
steps)
Neptune
49,248
4,496.6
0.6 (button snap)
533.3 (533 big
steps)
Pluto
2274
5,913.5
0.03 (small piece
of dust)
701.4 (701 big
steps)
Object
Proxima
Centauri
1,328,400
(1,328 km)
11,200,000
Oort Cloud
375,840
40,493,000
4.5 (handball)
4,802,700
(4,803 km)
Gezegenler arasındaki uzaklıkları tanımlamak için, kilometre gibi küçük
birimlerin kullanımı yerine çok daha büyük olan astronomi birimi kullanılırken yıldızlar arası
uzaklıkları tanımlamak için ışık yılı kullanılmaktadır. Bir astronomi birimi, Dünya ve Güneş
arasındaki uzaklığa karşılık gelmektedir ve yaklaşık olarak 149.6 milyon kilometredir.
Örnrğin, Jupiterin Güneşten olan uzaklığı, (778.4 milyon km)/(149.6 milyon km) = 5.203
astronomi birimine karşılık gelmektedir. Bir ışık yılı, Işığın bir yılda almış olduğu yoldur. Işık
1 saniyede yaklaşık olarak 300.000 km yol almaktadır ve 1 yılda almış olduğu yol ise yaklaşık
10 tirilyon kilometredir. Yani ışığın aldığı yolu aşağıda verilmiş olan bir matematik işlemle de
kolaylıkla bulunabilmektedir.
1 ışık yılı = (299,800 kilometere/saniye) × (31,560,000 saniye/yıl) = 9,461,000,000,000
kilometere (9.461 trilyon kilometere).
Bize en yakın yıldız Proxima Centauris olup, yaklaşık 4.3 ışık yılı uzaklıktadır ve Dünyadan
oraya ışık hızıyla yolculuk yaparsanız 4.3 yıl gibi bir zamanınızı alacaktır. Geri kalan diğer
yıldızlar ise çok daha uzaklardadır. Fakat Einstein’nin izafiyet teorisine göre, şık hızı
evrendeki herhangi bi şey için mümkün en yüksek hıza sahip olduğu için hiçbir cisim ışık
hızına ulaşamamaktadır. Alıştığımız hız sınırlarında, sözkonusu mesafeler çok uzun olduğu
için Dünya dışı bir yaşamın Dünyamıza ulaşması, şu anki bilgi birikimlerimizle biraz şüpheci
bakmalıyız.
Güneşimiz, Samanyolu galaksisinin yaklaşık iki yüz milyar yıldızı Arassında bir
yıldızdır. Bir galaksi, milyarlarca yıldızın karşılıklı olarak birbirleri üzerine uyguladıkları
çekim kuvvetleri nedeniyle bir arada tutulan çok büyük bir kümeden meydana gelmektedir.
Samanyolu Galaksisi, merkezinde hafif bir çıkıntısı olan bir kek gibi düz bir galaksidir.
Yıldızlar ve büyük yığınlar biçiminde oluşmuş gaz toplulukları, galaksinin düz disk
kısmındaki spiral kollarda toplanmışlardır. Bununla birlikte, çok sayıdaki yıldızda spiral
kollar arasında bulunmaktadır. Güneş sistemimiz, galaksimizin avcı kolu olarak isimlendirilen
spiral kol üzerinde ve merkeze 26.000 ışık yılı uzaklıkta bulunmaktadır. Samanyolu
galaksisinin bir taraftan diğer tarafa olan boyu yaklaşık 100.000 ışık yılıdır.
Bize en yakın büyük galaksi kümesi, Virgo olarak isimlendirilen galaksi kümesi olup,
içerisinde yaklaşık 1000 galaksi bulundurmaktadır.
EVRENİN OLUŞUMU
"Evren nasıl var oldu?" sorusu insanların yüzyıllardır cevap aradıkları bir sorudur.
Tarih boyunca binlerce evren modeli sunulmuş, binlerce kuram üretilmiştir. Fakat bu teoriler
incelendiği zaman hepsinin temelde iki farklı modelden birini savunduğu görülür. Bunlardan
birincisi artık hiçbir bilimsel dayanağı ve geçerliği kalmamış olan sonsuz evren, yani evrenin
bir başlangıcının olmadığı fikri, ikincisi ise şu an tüm bilim çevreleri tarafından kabul gören
evrenin Big Beng olarak isimlendirilen büyük bir patlama ile meydana geldiği gerçeğidir.
Artık geçerliliğini yitirmiş olan ilk model, evrenin sınırsız olduğunu, sonsuzdan beri var
olduğunu, sonsuza kadar da varlığını ve şu anki durumunu koruyacağını savunmaktaydı. Bu
sonsuz evren fikri, eski Yunan'da gelişmiş, daha sonra da Rönesans'la birlikte yeniden
canlananarak Batı bilim dünyasına girmişti.
20. yüzyılın ilk yarısına kadar gündemde olan bu "sonsuz evren" modeline göre, evren
için herhangi bir başlangıç veya son söz konusu değildi. Evren yoktan var edilmediği gibi,
hiçbir zaman da yok olmayacaktı. Bu teoriye göre evrenin durağan (statik) bir yapısı vardı.
Oysa daha sonraları elde edilen bilimsel bulgular bu teorinin tümüyle yanlış ve bilim dışı
olduğunu ortaya çıkardı. Evren sonsuzdan beri süregelmiyordu; bir başlangıcı vardı.
Ünlü İngiliz astronom Sir Fred Hoyle da bu teoriden rahatsız olanlar arasında
sayılıyordu. Hoyle, "steady-state" (sabit durum) adındaki teorisiyle evrenin genişlediğini
kabul etmekle birlikte, evrenin boyut ve zaman açısından sonsuz olduğunu iddia ediyordu. Bu
modele göre, evren genişledikçe madde, gerektiği miktarda, oluşma süreci işliyordu. "Sonsuz
evren" fikrini desteklemek için son derece zorlama açıklamalarla ortaya atılan bu teori,
bilimsel olarak ispatlanan Big Bang kuramıyla taban tabana zıttı.
EVRENİN GENİŞLEMESİ VE BİG BANG GERÇEĞİ
20. yy. ile birlikte astronomi alanında çok büyük gelişmeler
yaşanmaya başlandı. İlk olarak 1922 yılında Rus fizikçi
Alexandre Friedmann evrenin durağan bir yapıya sahip
olmadığını keşfetti. Einstein'in genel görecelik kuramından yola
çıkan Friedmann, en ufak bir etkileşimin evrenin genişlemesine
veya büzüşmesine yol açacağını hesapladı. Belçika'nın en ünlü
gök bilimcilerinden Georges Lemaitre ise bu hesabın önemini
fark eden ilk kişi oldu. Onun bu hesaplamalardan yaptığı
çıkarım, evrenin bir başlangıcı olduğu ve bu başlangıçtan
itibaren sürekli genişlediğiydi.
Georges Lemaitre
Lemaitre'in söylediği çok önemli bir şey daha vardı: Ona göre bu başlangıç anındaki
patlamadan arta kalan bir radyasyon olmalıydı ve bu saptanabilirdi. Lemaitre ilk başlarda
bilimsel çevrelerde çok büyük destek bulmayan bu açıklamalarının doğruluğundan emindi.
Zaten evrenin genişlediğine dair başka kanıtlar da birer birer ortaya çıkıyordu. Bu sıralarda
Edwin Hubble isimli Amerikalı astronom kullandığı dev teleskopla gökyüzünü incelerken
yıldızların, uzaklıklarına bağlı olarak kızıl renge doğru kayan bir ışık yaydıklarını saptadı.
Hubble, California Mount Wilson gözlem evinde yaptığı bu buluşuyla sabit durum teorisini
ortaya atan ve yıllardır savunan tüm bilim adamlarının görüşlerini çürütüyor, mevcut evren
anlayışını temelden sarsıyordu.
Hubble'ın bu tespiti, gözlemin yapıldığı noktaya doğru hareket eden ışıkların tayfının mor
yöne doğru, gözlemin yapıldığı noktadan uzaklaşan ışıkların tayfının da kızıl yöne doğru
kaydığı fiziksel gerçeğine dayanıyordu. Yani California Mount Wilson gözlem evinden
izlenen gök cisimleri dünyamızdan uzaklaşmaktaydılar. Bu gözlemlerin devamı yıldız ve
galaksilerin sadece bizden değil, birbirlerinden de uzaklaştıklarını ortaya koyuyordu. Tüm bu
gök cisimlerinin birbirlerinden uzaklaşmaları
evrenin genişlemekte olduğunu bir kez daha
kanıtlıyordu. Bu gelişmelerle ilgili ilginç bir
saptamayı David Filkin'in "Stephen Hawking's Universe" isimli kitabından aktaralım:
Edwin Hubble (solda), Alpha Centauri yıldızlarının ışıklarının kızıl ve maviye
kaymaları, bu yıldızların birbirlerinin yörüngelerinde hareket ettiklerini ortaya çıkarmıştır.
Yapılan gözlemler yörüngelerin 80 yılda tamamlandığını göstermiştir.
"… Lemaitre iki yıla kalmadan ummaya cesaret edemediği bir haber aldı. Hubble
galaksilerden gelen ışığın kızıla doğru kaydıklarını gözlemlemişti ve Doppler etkisine göre bu
evrenin genişlediği demekti. Artık yalnızca bir zaman sorunuydu. Einstein zaten Hubble'ın
çalışmalarıyla ilgileniyordu ve Mount Wilson Gözlem evinde kendisini ziyaret etmek
niyetindeydi. Lemaitre de aynı sıralarda California Teknoloji Enstitüsü'nde bir konferans
vermeyi ayarladı ve Einstein ile Hubble'ı birlikte bir köşeye sıkıştırmayı başardı.
Doppler etkisine göre galaksi dünyadan sabit bir uzaklıktaysa ışık dalgalarının spektrumu
sabit gözükecektir (üstte), galaksi bizden uzaklaşıyorsa dalgalar uzayacak, kızıla kayacaktır
(ortada), galaksi bize doğru yaklaşıyorsa dalgalar sıkışmış gözükecek ve maviye kayacaktır.
(altta)
Gereken bütün matematik hesaplarını yapmıştı. Lemaitre sözünü bitirdiğinde
kulaklarına inanamadı. Einstein ayağa kalkmış ve o anda duyduklarının "o güne kadar
dinlediği en güzel ve en tatmin edici yorum" olduğunu bildirmiş" ve "kozmolojik sabiti
oluşturmanın yaşamının en büyük hatası olduğunu" itiraf etmişti. İşte dünyanın gelmiş geçmiş
en önemli bilim adamı sayılan Einstein'ı ayağa fırlatan bu gerçek evrenin bir başlangıcı
olduğu gerçeğiydi.
Evrenin genişlemesiyle ilgili yapılan gözlemler arttıkça yeni iddialar da birbirini
izliyordu. Bu gerçekten yola çıkan bilimadamları, Lemaitre'in de söylediği gibi, zamanda
geriye doğru gittiklerinde sürekli küçülen, küçülen ve sonunda bir nokta kadar kalan bir evren
modeliyle karşı karşıya kaldılar. Matematiksel hesaplamalar, evrenin tüm maddesini içinde
barındıran bu "tek nokta"nın, korkunç çekim gücü nedeniyle çok küçük hacme sahip olacağını
gösterdi. Evren, böyle bir küçük hacme sahip bu noktasının patlamasıyla ortaya çıkmıştı ve bu
patlamaya "Big Bang" (Büyük Patlama) adı verildi.
DELİLLERİYLE BÜYÜK PATLAMA
Evrenin büyük bir patlama sonrasında oluşmaya başladığı gerçeğinin
kesinlik
kazanması
üzerine
astrofizikçiler
araştırmalarını
hızlandırdılar. George Gamov'a göre evrenin bu patlama ile oluşması
durumunda, patlamadan arta kalan ve evrenin her yanına eşit şekilde
dağılmış bulunan bir radyasyonun olması gerekiyordu.
Bu varsayımı takip eden yıllarda tüm bilimsel buluşlar bütünüyle Big
Bang'i doğrular şekilde birbirini izledi. 1965 yılında Arno Penzias ve
Robert Wilson adlı iki araştırmacı bu dalgaları bir rastlantı sonucunda
keşfettiler. "Kozmik Fon Radyasyonu" adı verilen bu radyasyon,
uzaydaki belli bir kaynaktan yayılan herhangi bir radyasyondan farklıydı.
Olağanüstü bir eş yönlülük sergiliyordu. Başka bir ifade ile yerel kökenli değildi, yani belirli
bir kaynağı yoktu, evrenin tümüne dağılmış bir radyasyondu. Böylece uzun süredir evrenin
her yerinden eşit ölçüde ısı dalgası şeklinde tesbit edilen bu radyasyonun, Big Bang'in ilk
dönemlerinden kalma olduğu ortaya çıktı. Üstelik bu rakam bilim adamlarının önceden
öngördükleri rakama çok yakındı. Penzias ve Wilson, Big Bang'in bu ispatını deneysel olarak
ilk gösteren kişiler oldukları için Nobel Ödülü kazandılar.
Arno Penzias ve Robert Bob
Wilson'un kozmik fon radyasyonunu
ilk
keşfettikleri
Bell
Laboratuvarı'ndaki dev boynuz
anten. Penzias ve Wilson bu
keşiflerinden dolayı 1978 yılında
Nobel ödülü aldılar.
George Smoot ve NASA'daki ekibinin, Penzias ve Wilson'ın ölçümlerini doğrulaması uzaya
gönderilen COBE uydusu sayesinde, yalnızca sekiz dakika sürdü. Uyduda bulunan hassas
tarayıcıların elde ettikleri sonuçlar Big Bang için yeni bir zaferi de beraberinde getiriyordu.
Tarayıcılar Big Bang'in ilk anlarındaki sıcak ve yoğun ortamın kalıntılarının gerçekliğini
doğruluyorlardı. COBE Big Bang'in doğruluğunu delilleriyle onaylamıştı ve bilim çevreleri
bu açık gerçeği kabul etmek durumundaydılar.
Bir başka delil ise uzaydaki hidrojen ve
helyum gazlarının miktarının hesaplanmasıyla ortaya
çıktı. Buna göre evrendeki hidrojen-helyum
gazlarının oranı, Big Bang'den arta kalan hidrojenhelyum oranının teorik olarak hesaplanan miktarıyla
büyük bir benzerlik gösteriyordu.
Bu delillerin ortaya çıkması, Big Bang'in
bilim dünyasında kesin kabul görmesiyle sonuçlandı.
Ünlü bilim dergisi Scientific American, 1994 yılının
Ekim ayı sayısında "Big Bang modeli yüzyılımızın
kabul görmüş tek modeli" diyordu.
Gelişen bilimin ortaya çıkardığı tüm delillerle
birlikte
"sonsuz evren" kavramı da tarihe karışmış
Evrenin büyük bir patlama sonucu
oluştuğunu
delillendiren
COBE oluyordu. Bunun arkasından ise daha önemli sorular
ortaya çıkıyordu. Bu büyük patlamadan önce ne
uydusunun fırlatılış anı
vardı? "Yok" olan evreni "var" hale getiren güç
neydi?
MADDENİN AN AN OLUŞUMU
Big Bang teorisinin de bir kez daha ortaya koyduğu gibi, bu büyük patlama, her
yönüyle insanı düşündüren, şu anki fizik yasaları ile izah edilemeyecek ince hesaplar ve
detaylarla doludur. Patlamanın her anındaki sıcaklık, atom parçacıklarının sayısı, o anda
devreye giren kuvvetler ve bu kuvvetlerin şiddetleri çok hassas değerlere sahip olmalıdır. Bu
değerlerin birinin bile sağlanamaması durumunda, bugün içinde yaşadığımız evren var
olamazdı.
Bilim adamları bu oluşum sırasında meydana gelen olayların mükemmel
zamanlamalarını ve bu zamanlamalarda devrede olan fizik kurallarının düzenini anlamak için
sayısız çalışmalar yapmışlardır. Bugün artık bu konuda çalışma yapan tüm bilimadamlarının
kabul ettiği gerçekler şunlardır:
"0" anı: Ne bugün tanıdığımız maddenin, ne de zamanın var olmadığı ve patlamanın
gerçekleştiği bu "an", fizikte t (zaman) = 0 anı olarak kabul edilmektedir. Yani t=0 anında
madde bugün bildiğimiz anlamda olmayıp, maddeye karşılık gelen enerjinin kor halinde
olduğu düşünülmektedir. Patlamanın başladığı bu "an"dan önceyi tarif edebilmek için, o anda
var olan fizik kurallarını bilmemiz gerekir. Çünkü şu an var olan fizik kanunları patlamanın
ilk anlarında geçerli değildir.
Fiziğin tanımlayabildiği olaylar en küçük zaman birimi olan 10-43 saniyeden itibaren
başlar. Bu, insan aklının asla kavrayamayacağı bir zaman dilimidir. Peki acaba, hayal bile
edemediğimiz, bu küçük zaman aralığında neler olmuştur? Fizikçiler bu anda meydana gelen
olayları tüm detaylarıyla açıklayabilecek bir teoriyi şu ana kadar geliştirememişlerdir.
Çünkü bilim adamlarının ellerinde hesap yapabilmeleri için gereken malzeme yoktur.
Matematik ve fizik kurallarının tanımları bu sınırda tıkanıp kalmıştır. Yani her bir detayı çok
hassas dengeler üzerine kurulmuş bu patlamanın öncesi de, bu ilk anları da fiziğin ve insanın
kavrama gücünün ötesinde bir oluşuma sahiptir.
Zamanın olmadığı bir andan başlayan bu oluşumu an an madde evreninin ve fizik
kurallarının ortaya çıkmasını sağlamıştır. Şimdi bu patlamada çok kısa süre içerisinde büyük
bir hassasiyetle meydana gelen olaylara bir göz atalım:
Yukarıda da belirttiğimiz gibi fizikte her şey 10-43 saniye sonrasından itibaren
hesaplanabilir ve ancak bu andan sonra enerji ve zaman tarif edilebilir. Patlamanın bu anında,
sıcaklık değeri 1032 (100.000.000.000.000.000.-000.000.000.000.000) derecedir. Bir
kıyaslama yapacak olursak, güneşin sıcaklık derecesi milyonlarla, güneşten çok büyük
yıldızların sıcaklığı ise ancak milyarlarla ifade edilir. Şu an tespit edebildiğimiz en yüksek
sıcaklık milyar derecelerle sınırlıyken, 10-43 anındaki sıcaklığın ne derece yüksek olduğu
konusunda bir kıyas yapabilmek mümkündür.
10-43 saniyelik bu dönemden bir aşama ileri gidip saniyenin 10-37 olduğu zamana geliriz. Bu
iki süre arasındaki aralık bir-iki saniye gibi bir an değildir. Saniyenin katrilyon kere
katrilyonda biri kadar bir zaman aralığından bahsedilmektedir. Sıcaklık yine olağanüstü
yüksek olup 1029 (100.000.000.-000.000.000.000.000.000.000)°C değerindedir. Bu aşamada
henüz atomlar daha oluşacak duruma gelmemiştir.
Bir adım daha atıp 10-2 saniyelik döneme giriyoruz. Bu aralık, bir saniyenin yüzde birini
ifade etmektedir. Bu zaman dilimi içinde sıcaklık 100 milyar derecedir. Bu dönemde "ilk
evren" şekillenmeye başlamıştır. Daha atom çekirdeğini oluşturan proton ve nötron gibi
parçacıklar görünürde yoktur. Ortada sadece elektron ve onun zıttı olan pozitron (antielektron) vardır. Çünkü evrenin o anki sıcaklığı ve hızı sadece bu parçacıkların oluşmasına
izin verir. Yokluğun ardından patlama gerçekleşeli daha 1 saniye bile geçmeden, elektron ve
pozitronlar oluşmuştur.
Bu andan sonra oluşacak her atom parçacığının hangi anda ortaya çıkacağı çok önemlidir.
Çünkü şu andaki fizik kurallarının ortaya çıkması için her parçacık özel bir anda ortaya
çıkmak zorundadır. Hangi parçanın önce oluşacağı çok büyük bir önem taşımaktadır. Bu
sıralama ya da zamanlamadaki en ufak bir oynama sonucunda, evrenin bugünkü haline
gelmesi mümkün olmazdı.
Şimdi kaldığımız yerden gelişmeleri izlemeye devam edelim.
Bir aşama sonra, 10-1 saniye kadar bir zamanın geçtiği bir ana geliriz. Bu sırada sıcaklık 30
milyar derecedir. t=0 anından bu döneme gelene kadar henüz 1 saniye bile geçmemiştir.
Ancak atomun diğer parçacıkları olan nötron ve protonlar artık belirmeye başlamıştır. Daha
sonraki bölümlerde kusursuz yapılarını inceleyeceğiniz nötron ve protonlar, işte bu şekilde
"an"dan bile kısa bir süre içerisinde oluşmuşlardır.
Patlamadan sonraki 1. saniyeye gelelim. Bu dönemdeki kütlesel yoğunluğun derecesine
baktığımızda, yine olağanüstü büyük bir rakamla karşı karşıya olduğumuzu görürüz. Yapılan
hesaplamalara göre bu dönemdeki mevcut kütlenin yoğunluk değeri, litre başına 3.8 milyar
kilogramdır. Milyar kilogram olarak ifade edilen bu rakamı, aritmetik olarak tespit edebilmek
ve bu rakamı kağıt üzerinde göstermek kolaydır. Ancak, bu değeri tam olarak kavrayabilmek
mümkün değildir. Bu rakamın büyüklüğünü daha kolay ifade edebilmek için çok basit bir
örnek verecek olursak; "Himalayalardaki Everest tepesi bu yoğunluğa sahip olsaydı,
kazanacağı çekim kuvveti ile dünyamızı bir anda yutabilirdi" diyebiliriz.
Bir sonraki zaman diliminin en belirgin özelliği ise sıcaklığın oldukça düşük bir değere
ulaşmış olmasıdır. Evren artık yaklaşık 14 saniyelik bir ömre sahiptir ve sıcaklık da 3 milyar
derecedir ve çok müthiş bir hızla genişlemeye devam etmektedir.
Hidrojen ve helyum çekirdekleri gibi kararlı atom çekirdeklerinin oluşmaya başladığı dönem
de işte bu dönemdir. Yani bir proton ile bir nötron ilk defa yan yana durabilecekleri bir ortam
bulmuşlardır. Kütleleri var ile yok arası olan bu iki parçacık olağanüstü bir çekim oluşturarak,
o müthiş yayılma hızına karşı koymaya başlamışlardır. Ortada son derece bilinçli, kontrollü
bir gidiş olduğu bellidir. İnanılmaz bir patlamanın ardından, büyük bir denge, hassas bir
düzen oluşmaktadır. Protonlar ve nötronlar bir araya gelmeye, maddenin yapı taşı olan atomu
oluşturmaya başlamışlardır.
Bu oluşumu takip eden dönemde, evrenin sıcaklığı 1 milyar dereceye düşmüştür. Bu
sıcaklık güneşimizin merkez sıcaklığının 60 katıdır. İlk dönemden bu döneme kadar geçen
süre sadece 3 dakika 2 saniyedir. Artık foton, proton, anti-proton, nötrino ve anti-nötrino gibi
atom altı parçacıklar çoğunluktadır. Bu dönemde var olan tüm parçacıkların sayıları ve
birbirleri ile olan etkileşimleri çok kritiktir. Öyle ki, herhangi bir parçacığın sayısındaki en
ufak bir farklılık, bunların belirlediği enerji düzeyini bozacak ve enerjinin maddeye
dönüşmesini engelleyecektir.
Örneğin elektron ve pozitronları ele alalım: Elektron ve pozitron bir araya geldiğinde enerji
açığa çıkar. Bu sebeple ikisinin de sayıları çok önemlidir. Diyelim ki 10 birim elektron ve 8
birim pozitron karşı karşıya geliyor. Bu durumda, 10 birim elektronun 8 birimi, yine 8 birim
pozitronla etkileşime girer ve böylece enerji açığa çıkar. Sonuçta, 2 birim elektron serbest
kalır. Elektron, evrenin yapı taşı olan atomu oluşturan parçacıklardan biri olduğundan,
evrenin var olabilmesi için bu dönemde gerekli miktarda elektron olması şarttır. Az önceki
örnek üzerinde düşünmeye devam edersek, karşı karşıya gelen elektron ve pozitronlardan,
eğer pozitronların sayısı daha fazla olsaydı, sonuçta açığa çıkan enerjiden elektron yerine
pozitronlar arta kalacak ve madde evreni asla oluşamayacaktı. Pozitron ve elektronların sayısı
eşit olsaydı, bu kez de ortaya sadece enerji çıkacak, maddesel
evrene dair hiçbir şey oluşmayacaktı. Oysa elektron sayısındaki bu
fazlalık, sonradan evrendeki protonların sayısına eşit olacak şekilde
çok hassas bir ölçüyle ayarlanmıştır. Çünkü daha sonradan
oluşacak olan atomda, elektron ve proton sayıları birbirine eşit
olacaktır.
İşte, Büyük Patlama'dan sonra ortaya çıkan parçacıkların sayısı bu
kadar ince bir hesapla belirlenmiş ve sonuçta madde evreni
oluşabilmiştir. Prof. Dr. Steven Weinberg bu parçacıklar arasındaki
Steven Weinberg
etkileşimin ne derece kritik olduğunu şu sözleriyle vurgulamaktadır:
Evrende ilk birkaç dakikada gerçekten de kesin olarak eşit sayıda parçacık ve karşıt parçacık
oluşmuş olsaydı, sıcaklık 1.000.000.000 derecenin altına düştüğünde, bunların tümü yok olur
ve ışınım dışında hiçbir şey kalmazdı. Bu olasılığa karşı çok iyi bir kanıt vardır: Var olmamız.
Parçacık ve karşı parçacıkların yok olmasının ardından şimdiki evrenin maddesini sağlamak
üzere geriye bir şeylerin kalabilmesi için, pozitronlardan biraz daha çok elektron, karşı
protonlardan biraz daha çok proton ve karşı nötronlardan biraz daha çok nötron var olmalıydı.
İlk dönemden bu yana toplam 34 dakika 40 saniye geçmiştir. Evrenimiz artık yarım saat
yaşındadır. Sıcaklık milyar derecelerden düşmüş, 300 milyon dereceye ulaşmıştır.
Elektronlarla pozitronlar birbirleriyle çarpışarak enerji açığa çıkarmayı sürdürürler. Artık
atomu oluşturacak olan parçacıkların sayıları, madde evreninin oluşmasına imkan sağlayacak
şekilde dengelenmiştir.
Patlamanın hızının nispeten yavaşlamasıyla birlikte neredeyse kütlesi dahi olmayan bu
parçacıklar birbirlerinin etkisine girmeye başlarlar. İlk hidrojen
atomu, bir elektronun bir protonun yörüngesine girmesiyle
oluşur. Bu oluşumla birlikte evrende göreceğimiz temel
kuvvetlerle tanışmış oluruz.
Bu tasarım yalnızca atomda değil, evrenin büyük küçük her
kütlesinde gözlemlenebilir. Başlangıçta birbirinden ışık hızıyla
kopup uzaklaşan bu parçacıklardan yalnızca hidrojen atomları
oluşmakla kalmamış, bugünkü evrenin içerdiği bütün muazzam
sistemler,diğer atomlar, moleküller, gezegenler, güneşler,
güneş sistemleri, galaksiler, kuasarlar, vs. meydana
gelmişlerdir.
Helyum Atomu
Oluşumu tek başına bir mucize olan hidrojen
atomunu diğer atomların oluşması takip etmiştir.
Ancak, burada hemen akla "diğer atomlar neye
göre oluştu, niçin tüm proton ve nötronlar sadece
hidrojen atomunu oluşturmadılar, parçacıklar
hangi atomdan ne kadar oluşturacaklarına nasıl
Hidrojen Atomu
karar verdiler?..." gibi sorular gelmektedir. Bu
soruların cevabı bizi yine aynı sonuca götürmektedir: Hidrojenin ve onu takip eden tüm
atomların ortaya çıkışında büyük kurallar silsilesi vardır. Büyük Patlama ile ortaya çıkan fizik
kuralları, aradan geçen yaklaşık 17 milyar yıllık zamanda herhangi bir değişikliğe
uğramamıştır. Üstelik bu kurallar öyle ince hesaplar neticesinde var olmuşlarki ki, bugünkü
değerlerinden milimetrik sapmalar bile tüm evrendeki yapıyı ve düzeni alt üst edebilecek
sonuçlar doğurabilir.
EVRENDEKİ TEMEL KUVVETLER
Evrendeki fizik kurallarının Büyük Patlama'nın ardından ortaya çıktığından bahsetmiştik. Bu
kurallar bugün modern fiziğin kabul ettiği "dört temel kuvvet" çevresinde toplanır. Bu
kuvvetler evrendeki bütün düzeni ve sistemi oluşturmak için Büyük Patlama'dan hemen sonra,
ilk atom altı parçacıkların oluşumuyla birlikte ve özel olarak belirlenmiş zamanlarda ortaya
çıkmışlardır. Atomlar, yani madde evreni, ancak bu kuvvetlerin etkisiyle var olabilmiş ve
evrene çok düzenli bir tasarımla dağılmışlardır. Bu kuvvetler yerçekimi kuvveti olarak
bildiğimiz kütle çekim kuvveti, elektromanyetik kuvvet, güçlü nükleer kuvvet ve zayıf
nükleer kuvvettir. Bunların hepsi birbirinden farklı şiddete ve etki alanına sahiptir. Güçlü ve
zayıf nükleer kuvvetler sadece atomun yapısını belirlerler. Diğer iki kuvvet, yani yerçekimi ve
elektromanyetizma ise, atomların arasındaki ilişkiyi ve dolayısıyla tüm maddesel objeler
arasındaki dengeyi belirlerler. Yeryüzündeki bu kusursuz düzen, bu kuvvetlerin çok hassas
değerlerinin bir sonucudur. İlginç olan ise bu kuvvetlerin birbirleri ile karşılaştırıldıklarında
ortaya çıkan tablodur. Çünkü Big Bang sonrasında ortaya çıkan ve evrene dağılan maddeler,
aralarında uçurumlar olan bu kuvvetlere göre belirlenmiştir. Bu kuvvetlerin farklı değerlerini
birbirlerine oranla şöyle gösterebiliriz:
Güçlü nükleer kuvvet:
Zayıf nükleer kuvvet:
15
7.03 x 10-3
Yer çekimi kuvveti:
5.90 x 10-39
Elektromanyetik kuvvet: 3.05 x 10-12
Bu temel kuvvetler, mükemmel bir güç dağılımı ile madde evreninin oluşmasına imkan
verirler. Kuvvetler arasındaki bu oran o kadar hassas bir denge üzerine kuruludur ki, ancak ve
ancak bu oranlarla parçacıklar üzerinde gereken etkiyi yapabilirler.
1. ÇEKİRDEKTEKİ DEV GÜÇ: GÜÇLÜ NÜKLEER KUVVET
Yazının başından bu yana atomun an an nasıl meydana geldiğini ve bu oluşumdaki hassas
dengeleri inceledik. Çevremizde gördüğümüz her şeyin, kendimiz de dahil olmak üzere
atomlardan oluştuğunu ve bu atomların da pek çok parçacıktan meydana geldiğini gördük.
Peki, bir atomun çekirdeğini oluşturan tüm bu parçacıkları bir arada tutan güç nedir? İşte
çekirdeği bir arada tutan ve fizik kurallarının tanımlayabildiği en şiddetli kuvvet olan bu
kuvvet, "güçlü nükleer kuvvet"tir.
Bu kuvvet atomun çekirdeğindeki protonların ve nötronların dağılmadan bir arada durmalarını
sağlar. Atomun çekirdeği bu şekilde oluşur. Bu kuvvetin şiddeti o kadar fazladır ki,
çekirdeğin içindeki protonların ve nötronların adeta birbirine yapışmasını sağlar. Bu yüzden
bu kuvveti taşıyan çok küçük parçacıklara Latince'de "yapıştırıcı" anlamına gelen "gluon"
denilmektedir. Bu yapışmanın şiddeti çok hassas ayarlanmıştır. Bu yapıştırıcının kuvveti
protonların ve nötronların birbirlerine istenilen mesafede bulunmalarını sağlamak için özel
olarak tespit edilmiştir. Söz konusu kuvvet biraz daha yapıştırıcı olsa protonlar ve nötronlar
birbirlerinin içine geçecek, biraz daha az olsa dağılıp gideceklerdi. İşte bu kuvvet Büyük
Patlama'nın ilk saniyelerinden beri atomun çekirdeğinin oluşması için gerekli olan yegane
değere sahiptir.
Güçlü nükleer kuvvetin açığa çıktığı zaman ne kadar büyük tahrip gücü olduğunu bize
Hiroşima ve Nagazaki'deki tecrübeler göstermiştir. İlerleyen bölümlerde daha ayrıntılı olarak
inceleyeceğimiz atom bombalarının bu denli etkili olmasının tek sebebi atom çekirdeğinde
saklanan bu gücün açığa çıkmasıdır.
2. ATOMUN EMNİYET KEMERİ: ZAYIF NÜKLEER KUVVET
Şu an yeryüzündeki düzeni sağlayan en önemli etkenlerden biri de atomun kendi içinde
dengeli bir yapıya sahip olmasıdır. Bu denge sayesinde maddeler bir anda bozulmaya
uğramaz ve insanlara zarar verebilecek ışınları yaymaz. Atom bu dengesini çekirdeğindeki
protonlarla nötronlar arasında var olan"zayıf nükleer kuvvet" sayesinde elde eder. Bu kuvvet
özellikle içinde fazla nötron ve proton bulunduran çekirdeklerin dengesini sağlamada önemli
bir rol oynar. Bu dengeyi sağlarken gerekirse bir nötron protona dönüşebilir.
Bu işlem sonucunda çekirdekteki proton sayısı değiştiği için, artık atom da değişmiş, farklı bir
atom olmuştur. Burada sonuç çok önemlidir. Bir atom parçalanmadan, başka bir atoma
dönüşmüş ve varlığını korumaya devam etmiştir. İşte bu şekilde de canlılar kontrolsüz bir
şekilde çevreye dağılıp insanlara zarar verecek parçacıklardan gelebilecek tehlikelere karşı
adeta bir emniyet kemeri gibi korunmuş olur.
3. ELEKTRONLARI
KUVVET
YÖRÜNGEDE
TUTAN
KUVVET:
ELEKTROMANYETİK
Bu kuvvetin keşfedilmesi fizik dünyasında bir çığır açtı. Her cismin kendi yapısal özelliğine
göre bir "elektrik yükü" taşıdığı ve bu elektrik yükleri arasında bir kuvvet olduğu öğrenilmiş
oldu. Bu kuvvet zıt elektrik yüklü parçacıkların birbirini çekmesini, aynı yüklü parçacıkların
da birbirlerini itmelerini sağlar. Bu sayede bu kuvvet atomun çekirdeğindeki protonlarla
çevresindeki yörüngelerde dolaşan elektronların birbirlerini çekmelerini sağlar. İşte bu şekilde
atomu oluşturacak iki ana unsur olan "çekirdek" ve "elektronlar" bir araya gelme fırsatı
bulurlar.
Bu kuvvetin şiddetindeki en ufak bir farklılık elektronların çekirdek etrafından dağılmasına ya
da çekirdeğe yapışmasına neden olur. Her iki durumda da atomun, dolayısıyla madde
evreninin oluşması imkansız hale gelir. Oysa bu kuvvet ilk ortaya çıktığı andan itibaren sahip
olduğu değer sayesinde çekirdekteki protonlar elektronları atomun oluşması için gereken en
uygun şiddette çeker.
4. EVRENİ YÖRÜNGELERDE TUTAN KUVVET: YERÇEKİMİ KUVVETİ
Bu kuvvet algılayabildiğimiz tek kuvvet olmasına rağmen, aynı zamanda da hakkında en az
bilgi sahibi olduğumuz kuvvettir. Yerçekimi olarak bildiğimiz bu kuvvetin gerçek adı "kütle
çekim kuvveti"dir. Şiddeti diğer kuvvetlere göre en düşük kuvvet olmasına rağmen, çok
büyük kütlelerin birbirini çekmelerini sağlar. Evrendeki galaksilerin, yıldızların birbirlerinin
yörüngelerinde kalmalarının nedeni bu kuvvettir. Dünyanın ve diğer gezegenlerin Güneş'in
etrafında belirli bir yörüngede kalabilmelerinin nedeni de yine yerçekimi kuvvetidir. Bizler bu
kuvvet sayesinde yeryüzünde yürüyebiliriz. Bu kuvvetin değerlerinde bir azalma olursa
yıldızlar yerinden kayar, dünya yörüngesinden kopar, bizler dünya üzerinden uzay boşluğuna
dağılırız. En ufak bir artma olursa da yıldızlar birbirine çarpar, dünya güneşe yapışır ve bizler
de yer kabuğunun içine gireriz. Tüm bunlar çok uzak ihtimaller olarak görülebilir, ama bu
kuvvetin şu an sahip olduğu şiddetinin dışına çok kısa bir süre dahi çıkması, bu sonlarla
karşılaşmak için yeterlidir.
Bu konuda araştırma yapan bütün bilim adamları
bahsettiğimiz temel kuvvetlerin büyük bir özenle tespit
edilmiş olmasının, evrenin varlığı için vazgeçilmez
olduğunu kabul etmektedir.
Ünlü moleküler biyolog Michael Denton, Nature's Destiny:
How the Laws of Biology Reveal Purpose in the Universe
(Doğanın Kaderi: Biyoloji Kanunları Evrendeki Amacı Nasıl
Gösteriyor) adlı kitabında bu gerçeği şöyle vurgular:
Eğer yerçekimi kuvveti bir trilyon kat daha güçlü olsaydı, o
zaman evren çok daha küçük bir yer olurdu ve ömrü de çok
daha kısa sürerdi. Ortalama bir yıldızın kütlesi, şu anki
Güneşimiz'den bir trilyon kat daha küçük olurdu ve yaşama
süresi de bir yıl kadar olabilirdi. Öte yandan, eğer yerçekimi
Yerçekiminin olmadığı bir kuvveti birazcık bile daha güçsüz olsaydı, hiçbir yıldız ya da
ortamda ancak özel düzenekler galaksi asla oluşamazdı. Diğer kuvvetler arasındaki dengeler
kullanılarak belli bir süre de son derece hassastır. Eğer güçlü nükleer kuvvet birazcık
kalınabilir. Çünkü canlılar bile daha zayıf olsaydı, o zaman evrendeki tek kararlı
ancak yerçekiminin var olduğu element hidrojen olurdu. Başka hiçbir atom oluşamazdı.
bir sistemde hayatını devam Eğer güçlü nükleer kuvvet, elektromanyetik kuvvete göre
birazcık bile daha güçlü olsaydı, o zaman da evrendeki tek
ettirebilir.
kararlı element, çekirdeğinde iki proton bulunduran bir atom
olurdu. Bu durumda evrende hiç hidrojen olmayacak, yıldızlar ve galaksiler oluşsalar bile, şu
anki yapılarından çok farklı olacaklardı. Açıkçası, eğer bu temel güçler ve değişkenler şu anda
sahip oldukları değerlere tamı tamına sahip olmasalar, hiçbir yıldız, süpernova, gezegen ve
atom olmayacaktı. Hayat da olmayacaktı.
Ünlü fizikçi Paul Davies ise, evrendeki fizik yasalarının bu tespit edilmiş ölçüleri karşısındaki
hayranlığını şöyle ifade eder:Ve insan kozmolojiyi araştırdıkça, inanılmazlık giderek daha
belirgin hale gelir. Evrenin başlangıcı hakkındaki son bulgular, genişlemekte olan evrenin,
hayranlık uyandırıcı bir hassasiyete sahip olduğunu ortaya koymaktadır.
ELEMENTLERİN YAPISI
Kimya, maddenin iç yapısını inceleyen bilim dalıdır.
Kimyanın temeli ise periyodik tablodur. İlk kez Rus
kimyager Dmitry Ivanovich Mendeleyev tarafından
oluşturulan periyodik tablo, Dünya'da bulunan elementlerin
atom yapısına göre şekillenmiştir. Periyodik tablonun en
başında hidrojen yer alır. Çünkü hidrojen, tüm elementlerin
en basitidir. Çekirdeğinde tek bir proton vardır. Bu protonun
etrafında ise tek bir elektron döner.
Protonlar, atomların çekirdeklerinde yer alan ve artı (+)
elektrik yükü taşıyan parçacıklardır. Hidrojende tek bir
proton varken, periyodik tablonun ikinci sırasında yer alan
helyumda iki proton vardır. Karbonun altı, oksijenin sekiz protonu bulunur. Çekirdeklerindeki
proton sayısına göre elementler birbirlerinden ayrılırlar.
Atom çekirdeğinde protonun yanısıra yer alan bir başka parçacık ise nötrondur. Nötronlar
elektrik yükü taşımazlar; zaten "nötron" kelimesi de "yüksüz" anlamına gelir.
Atomu oluşturan üçüncü temel parçacık ise eksi (-) elektrik yüküne sahip olan elektronlardır.
Elektronlar diğer iki parçacığın aksine çekirdekte değil, çekirdeğin dışında yer alırlar. Her
atomda, çekirdekteki proton sayısı kadar elektron yer alır. Zıt elektrik yükleri birbirlerini
çektikleri için, elektronlar merkezdeki protonlar tarafından çekilir, ama hızları sayesinde de
bu çekimden korunurlar.
Elementler, az önce de belirttiğimiz gibi, atomlarının yapısıyla birbirinden ayrılırlar. Bir
hidrojen atomunu demirden ayıran fark, hidrojenin proton ve elektron sayısının 1,
demirinkinin ise 26 olmasıdır.
İşin önemli olan yönü, elementleri birbirine dönüştürmenin doğal Dünya koşullarında
imkansız oluşudur. Çünkü bir elementin bir başka elemente dönüşmesi için, çekirdeğindeki
proton sayısının değişmesi gerekir. Oysa protonlar, evrendeki en büyük fiziksel güç olan
güçlü nükleer kuvvet tarafından birbirlerine bağlanırlar ve ancak "nükleer" reaksiyonlarla
yerlerinden oynatılabilirler. Fakat doğal dünya şartlarında gerçekleşen reaksiyonların hepsi,
elektron alışverişlerine dayanan ve çekirdeği etkilemeyen kimyasal reaksiyonlardır.
Simya, Ortaçağ'da çok popüler olmuş bir uğraşıdır. Simyacılar, üstte belirttiğimiz gerçeği
bilmedikleri için, hep elementleri birbirine dönüştürme hayalleri kurmuşlar, demir gibi
metalleri altına çevirmek için uğraşmışlardır. Oysa simya dünya doğal koşullarında
imkansızdır. Çünkü elementlerin birbirine dönüşümü, ancak çok yüksek ısılarda gerçekleşir.
Gereken bu ısı o kadar yüksektir ki, sadece yıldızlarda bulunur.
SİMYA MERKEZLERİ: KIRMIZI DEVLER
Elementleri birbirine dönüştürmek için gereken ısı, yaklaşık
10 milyon derecedir. Bu yüzden gerçek anlamda bir "simya",
sadece yıldızlarda gerçekleşir. Bizim Güneşimiz gibi orta
büyüklükte yıldızlarda sürekli olarak hidrojen helyuma
çevrilmekte ve böylece yüksek enerji açığa çıkmaktadır.
Şimdi belirttiğimiz bu temel kimya bilgilerini düşünerek Big
Bang sonrasını hatırlayalım. Big Bang'den sonra evrende
sadece hidrojen ve helyum atomlarının ortaya çıktığını
belirtmiştik. Astronomlar, bu atomlardan oluşan dev
bulutların, özel olarak ayarlanmış koşulların etkisiyle
sıkışarak Güneş tipi yıldızları oluşturduklarını öne sürerler.
Ama bu durumda bile evren yine iki tür elementten oluşan
ölü bir gaz yığını olmaya devam edecektir. Bir başka işlemin,
bu iki gazı daha ağır elementlere çevirmesi gerekmektedir.
Bu ağır elementlerin üretim merkezleri, kırmızı devlerdir, yani Güneş'ten ortalama 50 kat
daha büyük olan devasa yıldızlar.
Kırmızı devler, Güneş tipi normal yıldızlardan çok daha sıcaktırlar ve bu nedenle de normal
yıldızların yapamadığı bir şey yaparlar: Helyum atomlarını karbon atomlarına dönüştürürler.
Ama bu dönüşüm pek öyle basit bir şekilde gerçekleşmez. Amerikalı astronom Greenstein'in
ifadesiyle "bu yıldızların derinliklerinde çok olağanüstü bir işlem gerçekleşmektedir." 32
Helyumun atom ağırlığı 2'dir; yani çekirdeğinde 2 proton yer alır. Karbonun atom ağırlığı ise
6'dır; yani 6 protonu vardır. Kırmızı devlerin olağanüstü sıcaklıkları içinde, üç helyum atomu
bir araya gelir ve bir karbon atomu oluşturur. Bu, Big Bang'den sonra evrenin ağır elementlere
kavuşmasını sağlayan en temel kimyasal sürecidir.
Ancak bir noktayı hemen belirtmek gerekir. Helyum atomları, yan yana geldiklerinde
birbirleriyle mıknatıs gibi birleşen maddeler değildirler. Hele üç tanesinin yan yana gelip bir
anda tek bir karbon atomu oluşturmaları imkansız gibidir. Peki o zaman karbon nasıl üretilir?
İki aşamalı bir işlemle. Önce iki helyum atomu birbiriyle birleşir ve böylece ortaya dört
protona ve dört nötrona sahip bir "ara formül" çıkar. Üçüncü bir helyum da bu ara formüle
eklendiğinde, ortaya altı protonlu ve altı nötronlu karbon atomu çıkmış olur.
Bu ara formüle "berilyum" denir. Kızıl devlerde ortaya çıkan berilyum, dört protondan ve dört
nötrondan oluşmaktadır. Ancak bu berilyum, berilyumun Dünya'da bulunan normal
yapısından farklıdır. Periyodik tabloda yer alan normal berilyum, fazladan bir nötrona
sahiptir. Kırmızı devlerin içinde oluşan berilyum ise farklı bir versiyondur. Buna kimya
dilinde "izotop" denir.
Konuyu inceleyen fizikçileri uzun yıllar boyunca şaşkınlığa düşüren nokta ise, kırmızı
devlerin içinde oluşan bu berilyum izotopunun anormal derecede kararsız olmasıdır. O kadar
kararsızdır ki, oluştuktan tam 0.000000000000001 saniye sonra parçalanmaktadır!
Peki ama nasıl olmaktadır da, oluştuğu anda yok olan bu berilyum izotopu, yanına bir tane
helyumun tesadüfen gelip kendisiyle birleşmesiyle karbona dönüşmektedir? Bu, tesadüfen üst
üste geldiklerinde 0.000000000000001 saniye içinde birbirini fırlatan iki tuğlanın üzerine bir
üçüncü tuğlanın daha eklenmesi ve bu şekilde ortaya bir inşaat çıkması gibi imkansız bir
şeydir. Peki ama bu iş kızıl devlerde nasıl olmaktadır? Bu sorunun cevabını on yıllar boyunca
dünyanın tüm fizikçileri merak ettiler. Kimse bir cevap bulamadı. Bu konuya ilk kez ışık tutan
kişi ise, Amerikalı astrofizikçi Edwin Salpeter oldu. Salpeter ilk kez bu sorunu "rezonans"
kavramıyla açıkladı..
REZONANS VE ÇİFTE REZONANS
Rezonans, iki farklı cismin frekanslarının (titreşimlerinin) birbirine uymasına denir.
Fizikçiler rezonansı açıklamak için bazı örneklere başvururlar. Bunlardan bir tanesi salıncak
örneğidir: Bir çocuk parkına gittiğinizi ve salıncağa binen bir çocuğu salladığınızı düşünün.
İlk başta hareket etmeyen salıncak, sizin itişiniz sayesinde hız kazanır ve bir ileri, bir geri
hareket etmeye başlar. Siz, salıncağın arkasında durursunuz ve size doğru her yaklaşmasında
onu bir kez daha itersiniz. Ancak dikkat ederseniz, salıncağı "uyumlu" bir biçimde itmeniz
gerekir. Kol gücünüzü, salıncağın geriye doğru ilerlemesi tam bittiği anda vermeniz gerekir.
Eğer salıncağı daha önce itmeye kalkarsanız, bir tür çarpışma olur ve salıncağın dengesi
bozulur. Eğer biraz daha geç itmeye kalkarsanız, salıncak sizden zaten uzaklaşmış olduğu için
itmenizin bir anlamı kalmaz.
Helyum
Çekirdeği
Karbon Çekirdeği
Kırmızı
içinde
olağanüstü
kararsız
izotopu
devlerin
oluşan
dünyada
derecede Berilyumun
bulunan
kararlı
izotopu
berilyum
Hemen herkesin yaşadığı bu olayı fizik diliyle ifade etmek istersek, "frekansların uyumu",
yani rezonans kavramını kullanmamız gerekir. Salıncağın bir frekansı vardır; örneğin her 1.7
saniyede bir sizin durduğunuz noktaya gelir. İşte siz de kolunuzu kullanarak her 1.7 saniyede
bir salıncağı itersiniz. Eğer salıncağı biraz daha hızlı sallarsanız, bu kez 1.5 saniyede bir, 1.4
saniyede bir gibi başka bir frekansa uyum sağlamanız gerekir. Bu uyumu sağlarsanız, yani
rezonansı yakalarsanız, salıncağı dengeli bir şekilde itersiniz. Eğer rezonansı
yakalayamazsanız, salıncak sallanmaz.
Rezonans, iki hareketli cismin uyumunu sağladığı gibi, bazen hareketsiz bir cismin harekete
geçmesini de sağlayabilir. Bunun örnekleri müzik aletlerinde yaşanır. "Akustik rezonans"
denen bu etki, örneğin aynı sese akord edilmiş olan iki ayrı keman arasında yaşanır. Eğer
akordları aynı olan bu iki kemanın birisini çalarsanız, diğerinde de, hiç dokunmadığınız halde,
bir titreşim ve dolayısıyla ses oluşur. Her iki keman da aynı titreşime ayarlandığı için,
birindeki hareket diğerini de etkilemiştir.
Salıncak ya da keman örneğinde gördüğümüz bu rezonanslar, basit rezonanslardır.
Yakalanmaları kolaydır. Ama fizikteki diğer bazı rezonanslar, bu kadar basit değildirler.
Özellikle de atom çekirdekleri arasındaki rezonanslar, çok çok ince dengeler üzerinde
kuruludurlar.
Her atom çekirdeğinin doğal bir enerji seviyesi vardır. Fizikçiler bunları çok uzun araştırmalar
sonucunda tespit etmişlerdir. Tespit edilen bu enerji seviyeleri birbirinden çok farklıdır. Ama
bazı nadir durumlarda, bir kısım atom çekirdekleri arasında rezonanslar gerçekleştiği tespit
edilmiştir. Bu rezonans sayesinde, atom çekirdeklerinin hareketleri birbirine uyum
sağlayabilmektedir. Bu ise çekirdekleri etkileyecek olan nükleer reaksiyonlara yardım
etmektedir.
Kırmızı devlerdeki karbon üretiminin nasıl oluştuğunu anlamak isteyen Edwin Salpeter,
helyum ile berilyum çekirdekleri arasında bu tür bir rezonans olduğunu ileri sürdü. Salpeter,
bu rezonans sayesinde helyum atomlarının berilyum oluşturma şansının çok yüksek
olabileceğini ve kırmızı devlerdeki olayın böyle açıklanabileceğini savundu. Ama bu konuda
yapılan hesaplamalar, Salpeter'in iddiasını doğrulamadı.
Bu meseleye el atan ikinci önemli kişi ise, ünlü
astronom Fred Hoyle oldu. Hoyle, Salpeter'in
rezonans iddiasını daha ileri götürdü ve "çifte
rezonans" kavramını ortaya attı. Hoyle'a göre,
kırmızı devlerin içinde, hem iki helyumun berilyuma
dönüşmesini sağlayan bir rezonans, hem de bu
kararsız yapıya anında üçüncü bir helyum ekleyen
ikinci bir rezonans olmalıydı. Kimse Hoyle'a
inanmadı, çünkü tek birinin bile var olması son
derece düşük bir ihtimal olan rezonansın iki kez ayrı
ayrı gerçekleşmesi imkansız görülüyordu. Hoyle
yıllarca bu konuyu araştırdı, hesapladı ve sonunda
hiç kimsenin ihtimal vermediği gerçeği ortaya
çıkardı: Kırmızı devlerde gerçekten de "çifte
rezonans" gerçekleşiyordu. İki helyumun rezonans yaparak birleştiği anda, ortaya çıkan
berilyum, 0.000000000000001 saniye içinde bir üçüncü helyumla ayrı bir rezonans yapıp
birleşiyor ve karbonu oluşturuyordu.
Fred Hoyle, kırmızı
devlerin
içinde
gerçekleşen
nükleer
reaksiyonların
olağanüstü
dengesini
keşfeden kişiydi. Hoyle,
bir
ateist
olmasına
rağmen, bu dengenin
tesadüfen
kurulamayacağını
ve
ayarlanmış
bir
işi
olduğunu kabul etti.
George Greenstein, bu "çifte rezonans"ın neden çok olağanüstü bir mekanizma olduğunu
şöyle anlatır:
Bu hikayede birbirinden çok farklı üç yapı (helyum, berilyum ve karbon) ile birbirinden çok
farklı iki rezonans vardır. Bu atom çekirdeklerinin neden bu denli uyum içinde çalıştıklarını
anlamak çok zordur... Başka nükleer reaksiyonlar buradaki gibi olağanüstü derecede şanslı bir
tesadüfler zinciriyle işlemezler... Bu, bir bisiklet, bir araba ve bir kamyon arasında çok derin
ve kompleks rezonanslar keşfetmek gibi bir şeydir. Neden bu denli ilgisiz yapılar birbirleriyle
uyum sağlasınlar? Bizim ve evrendeki tüm hayat formlarının varlığı, bu olağanüstü işlem
sayesinde mümkün olmuştur.
İlerleyen yıllarda oksijen gibi diğer bazı elementlerin de bu gibi olağanüstü rezonanslarla
oluştuğu ortaya çıkmıştır.
KÜÇÜK SİMYA MERKEZİ: GÜNEŞ
Üstte anlattığımız helyum-karbon dönüşümü, kırmızı devlerin simyasıdır. Bizim Güneşimiz
gibi daha küçük yıldızlarda ise, daha mütevazi bir simya işlemi gerçekleşir. Başta da
belirttiğimiz gibi, Güneş, hidrojen atomlarını helyuma dönüştürür ve sahip olduğu enerjiyi de
bu nükleer reaksiyondan elde eder.
Güneş'teki bu nükleer reaksiyon da, bizim yaşamımız için en az kırmızı devlerdeki reaksiyon
kadar zorunludur. Dahası, Güneş'teki nükleer reaksiyon da, kırmızı devlerdeki kadar
"ayarlanmış bir iş"tir.
Güneş'teki nükleer reaksiyonun ilk elementi olan hidrojen, daha önce de belirttiğimiz gibi
evrendeki en basit elementtir. Çekirdeğinde sadece tek bir proton yer alır. Helyumun
çekirdeğinde ise iki proton ve iki nötron bulunur. Güneş'te gerçekleşen işlem ise, dört
hidrojenin birleşip bir helyum yapmasıdır. Bu işlem sırasında çok büyük bir enerji açığa çıkar.
Dünya'ya gelen ısı ve ışık enerjisinin neredeyse tamamı, Güneş'in içindeki bu nükleer
reaksiyonla oluşmaktadır.
Ancak, aynı kırmızı devlerde olduğu gibi, bu nükleer reaksiyon da aslında pek beklenmedik
bir işlemdir. Rastgele etrafta gezen dört atomun bir araya gelip bir anda helyum yapmaları
mümkün değildir. Bunun için, yine aynı kırmızı devlerde olduğu gibi, iki aşamalı bir işlem
gerçekleşir. Önce iki hidrojen birleşir ve bir proton ve bir nötrona sahip bir "ara formül"
meydana getirirler. Bu ara formüle "dötöron" adı verilir.
Güneş gerçekte dev bir nükleer reaktördür. Sürekli
olarak hidrojen atomlarını helyuma dönüştürür ve
bu sayede ısı enerjisi üretir. Ancak önemli olan,
Güneş’in içindeki bu reaksiyonların olağanüstü bir
hassasiyetle ayarlanmış oluşudur. Reaksiyonları
belirleyen kuvvetlerdeki en ufak bir farklılık,
Güneş’in ya hiç yanmamasına, ya da birkaç saniye
içinde havaya uçmasına neden olacaktır.
Peki dötöronu birarada tutan, iki ayrı atom çekirdeğini birbirine yapıştıran kuvvet nedir? Bu
kuvvet, bir önceki bölümde değindiğimiz "güçlü nükleer kuvvet"tir. Evrenin en büyük fiziksel
kuvveti budur. Yerçekiminden milyar kere milyar kere milyar kere milyar kat daha güçlüdür.
Bu gücü sayesinde iki hidrojen çekirdeğini birbirine yapıştırabilmektedir.
Ancak araştırmalar göstermiştir ki, güçlü nükleer kuvvet, bu işi yapmaya ancak
yetebilmektedir. Eğer şu anda sahip olan değerinden biraz bile daha zayıf olsa, iki hidrojen
çekirdeğini birleştiremeyecektir. Yan yana gelen iki proton, hemen birbirlerini itecekler ve
böylece Güneş'teki nükleer reaksiyon başlamadan bitecektir. Yani Güneş hiç var
olmayacaktır. George Greenstein, bu gerçeği "eğer güçlü nükleer kuvvet birazcık bile daha
zayıf olsaydı, o zaman Dünya'nın ışığı hiçbir zaman yanmayacaktı" diye açıklar.
Peki acaba güçlü nükleer kuvvet birazcık daha güçlü olsa ne olur? Bu soruya cevap vermeden
önce, iki hidrojenin bir dötörona dönüşmesi işlemine bir daha bakalım. Dikkat edilirse, bu
işlemin iki ayrı yönü vardır: Önce bir proton, yükünü kaybederek nötrona dönüşmektedir.
Sonra da bu nötron bir başka protonla birleşip dötöron atomunu oluşturmaktadır. Birleşmeyi
sağlayan güç, belirttiğimiz gibi güçlü nükleer kuvvettir. Protonu nötrona dönüştüren güç ise
bundan farklıdır; bu "zayıf nükleer kuvvet"tir. Zayıf nükleer kuvvetin bir protonu nötron
haline getirmesi yaklaşık 10 dakika sürer. Bu, atom düzeyinde çok uzun bir süredir ve
Güneş'teki nükleer reaksiyonun "yavaş yavaş" sürmesini sağlar.
Şimdi bu bilgi üzerine tekrar aynı soruyu soralım: Eğer güçlü nükleer kuvvet birazcık daha
güçlü olsa ne olur? Eğer böyle olsa, Güneş'teki reaksiyon tamamen değişecektir. Çünkü bu
durumda, zayıf nükleer kuvvet tamamen devre dışı kalacaktır. Güçlü nükleer kuvvet, bir
protonun 10 dakika içinde nötrona değişmesini beklemeden, anında iki protonu birbirine
yapıştıracaktır. Bunun sonucunda da dötron yerine iki protonlu tek bir atom çekirdeği
oluşacaktır.
Ortaya çıkacak olan bu yapıya bilim adamları "di-proton" adını verirler. Gerçekte böyle bir
şey yoktur, bu hayali bir elementtir. Ama eğer güçlü nükleer kuvvet biraz daha güçlü olsa, o
zaman Güneş'in içinde di-proton ortaya çıkacaktır. Bu ise "yavaş yavaş" yanmakta olan
Güneş'in yapısını tamamen değiştirecektir. George Greenstein, "güçlü kuvvetin biraz daha
güçlü olması durumunda" olacakları şöyle açıklar:
Güneş böyle bir durumda tamamen değişecektir, çünkü artık Güneş'teki reaksiyonun ilk
aşaması dötöron üretimi değil, di-proton üretimi olacaktır. Zayıf nükleer kuvvetin rolü ortadan
kalkacak ve sadece güçlü nükleer kuvvet devreye girmiş olacaktır... Ve bu durumda Güneş'in
yakıtı aniden çok çok etkili bir yakıt haline gelecektir. O kadar iyi bir yakıttır ki bu, Güneş ve
ona benzer diğer tüm yıldızlar, birkaç saniye içinde havaya uçacaktır. 41
1) Güneş'te dört ayrı hidrojen çekirdeği
birleşip tek bir helyum oluşturur. (yandaki
şekil)
2) Ama bu iki aşamalı bir işlemdir. Önce
iki hidrojen birleşir ve "dötöron" çekirdeği
ortaya çıkar (sol alttaki şekil)
Tek
protonlu
hidrojen
çekirdekleri
İki proton ve iki
nötronlu
helyum
çekirdekleri
Tek
protonlu
hidrojen
çekirdekleri
Bir proton ve bir
nötrona
sahip
"dötron" çekirdeği
3) Ancak eğer güçlü nükleer kuvvet
birazcık bile daha güçlü olsa, bu kez
dötron yerine "di-proton" oluşacaktır (sağ
alttaki şekil) Bu durumda ise, nükleer yapı
aniden değişecek ve Güneş birkaç saniye
içinde korkunç bir patlama ile havaya
uçacaktır. Birkaç dakika sonra ise tüm
Dünya
korkunç
alevlerle
yanıp
kömürleşecektir.
Tek
protonlu Bir proton ve bir
hidrojen
nötrona
sahip
çekirdekleri
"dötron" çekirdeği
Güneş'in havaya uçması ise, birkaç dakika sonra tüm Dünya'yı ve üzerindeki tüm canlıları
alevlere boğacak, mavi gezegen birkaç saniye içinde kömür haline gelecektir. Ama güçlü
nükleer kuvvetin gücü, tam olması gerektiği düzeyde olduğu için, Güneşimiz dengeli bir
nükleer reaksiyon gerçekleştirir ve "yavaş yavaş" yanar.
PROTONLAR VE ELEKTRONLAR
Buraya kadar incelediklerimiz, atom çekirdeğini etkileyen kuvvetlerin dengesiyle ilgiliydi.
Ancak atomun içinde, hala değinmediğimiz çok önemli bir denge daha vardır. Bu, atom
çekirdeği ile dışındaki elektronlar arasındaki dengedir.
Elektronların, çekirdeğin etrafında sürekli olarak döndüklerini biliyoruz. Bunun nedeni,
elektrik yüküdür. Bütün elektronlar eksi (-) elektrik yükü ile yüklüdürler, bütün protonlar ise
artı (+) yüküyle. Ve fiziksel olarak zıt kutuplar birbirini çeker, aynı kutuplar birbirini iter.
Dolayısıyla atomun çekirdeğindeki artı yükü, elektronları kendine doğru çeker. Bu nedenle
elektronlar, hızlarının kendilerine verdiği merkez-kaç gücüne rağmen, çekirdeğin etrafından
ayrılmazlar.
Atomların bu elektriksel yükle ilgili olarak çok önemli bir de dengeleri vardır. Merkezde ne
kadar proton varsa, atomun dışında da o kadar elektron olur. Örneğin oksijen atomunun
merkezinde 8 protonu vardır ve dolayısıyla 8 tane de elektronu bulunur. Bu sayede atomların
elektriksel yükü dengelenir.
Bunlar çok temel kimya bilgileridir. Ancak bu bilgiler içinde çoğu kimsenin dikkat etmediği
bir nokta vardır: Proton, elektrondan çok daha büyüktür. Protonun hacmi de, kütlesi de,
elektrondan çok daha fazladır. Eğer bir büyüklük karşılaştırması yapmak gerekirse,
aralarındaki fark, bir insanla bir fındık arasındaki fark gibidir. Yani elektronla protonun pek
"dengeli" bir fiziksel yapıları yoktur.
AMA ELEKTRİK YÜKLERİ BİRBİRİNİN AYNIDIR!
Birisi artı elektrik yüküne, öteki eksi elektrik
yüküne sahiptir, ama bu yüklerin şiddeti birbiriyle
tamamen eşittir. Oysa bunu zorlayan hiçbir neden
yoktur. Aksine, fiziksel olarak beklenmesi gereken
durum, elektronun elektrik yükünün çok daha az
olmasıdır.
Peki acaba durum böyle olsaydı, yani proton ve
elektronun elektriksel yükleri eşit olmasaydı ne
olurdu?
Bu durumda evrendeki tüm atomlar, protondaki fazla artı elektrik nedeniyle, artı elektrik
yüküne sahip olacaklardı. Bunun sonucunda da evrendeki her atom birbirini itecekti.
Acaba bu durum şu an gerçekleşse ne olur? Evrendeki atomların her biri birbirini itse neler
yaşanır?
Yaşanacak olan şeyler çok olağandışıdır. Öncelikle sizin bedeninizde yaşanacak olan
değişikliklerle başlayalım. Atomlardaki bu değişiklik oluştuğu anda, elleriniz ve kollarınız bir
anda paramparça olurlar. Sadece elleriniz ve kollarınız değil, gövdeniz, bacaklarınız, başınız,
gözleriniz, dişleriniz, kısaca vücudunuzun her parçası bir anda havaya uçar. İçinde
oturduğunuz oda, pencereden gözüken dış dünya da bir anda havaya uçar. Yeryüzündeki tüm
denizler, dağlar, Güneş Sistemi'ndeki tüm gezegenler ve evrendeki bütün gök cisimleri aynı
anda sonsuz parçaya ayrılıp yok olurlar. Ve bir daha da evrende hiçbir gözle görülür cisim var
olmaz. Evren dediğimiz şey, sürekli olarak birbirlerini iten atomların karmaşasından ibaret
olur.
Peki acaba bu mutlak felaketin yaşanması için, elektron ve protonun elektrik yüklerinde ne
kadarlık bir dengesizlik oluşması gerekir? Yüzde bir farklılık olsa yine de bu felaket yaşanır
mı? Yoksa kritik sınır binde bir midir? George Greenstein, The Symbiotic Universe
(Simbiyotik Evren) adlı kitabında bu konuda şunları söyler:
Eğer iki elektrik yükü 100 milyarda bir oranında bile farklılaşsaydı, bu, insanlar, taşlar gibi
küçük cisimlerin parçalanmasına yetecekti. Dünya ve Güneş gibi daha büyük cisimler içinse,
bu denge daha hassastır. Gök cisimlerinin ihtiyaç duyacakları denge, milyar kere milyarda
birlik bir deng
EVRENİN TARİHÇESİ ve ÖZELLİKLERİ
15 milyar yıl önce:
‘Big Bang’ Büyük Patlama, (sıcaklık 1032 derecenin üstünde)
10 Mikro saniye sonra
Evren, elektron, foton, quark, nötrino, graviton ve gluon dan oluşan bir magma halinde
20 Mikro saniye sonra
(sıcaklık 1012 derecenin altında)
Güçlü Nükleer güçler devreye girer ve quarklar birleşmeye, maddenin
özü oluşmaya başlar:
  +  = Proton
   +  = Nötron
Zayıf Nükleer güçler devreye girer
Proton
Nötrona dönüşür
10 dakika sonra
(sıcaklık 109 derecenin altında)
İlk atom çekirdekleri olan Hidrojen ve Helyum çekirdeği oluşur:
1 proton + 1 Nötron = Hidrojen çekirdeği (evrenin %75’i)
2 Proton + 2 Nötron = Helyum çekirdeği (evrenin %25’i)
300.000 yıl boyunca dinlenme dönemi
(sıcaklık 3.000 derecenin altına düşer)
Elektromanyetik kuvvetler devreye girer,
elektronlar çekirdeklerin etrafında yörüngeye dizilir
ilk Hidrojen ve Helyum Atomları oluşur
Evren saydamlaştığı için, Fotonlar serbestçe yayılmaya başlar
100 milyon yıllık ikinci dinlenme döneminden
sonra
Çekim Kuvvetleri devreye girer, madde pıhtılar halinde yoğunlaşır, Galaksiler
oluşma evreleri başlar (Kozmolojinin karanlık çağları)
1Milyar yıl Sonra
İlk galaksiler oluşur. Bir milyar ışık yıllık bir ölçekte, Evren Homojendir, her tarafı eşit
yoğunluktadır, (Evren’de her cm3 te 403 adet Foton vardır)
5 Milyar yıl Sonra
Evren genleşip, soğumaya devam eder, fakat galaksilerin içinde madde yoğunlaşır,
sıcaklık artar, Yıldızlar yani Güneşler soğumaktan kurtulur, parıldamaya, enerji
yaymaya başlar
10 Milyar yıl Sonra
Galaksiler evrim geçirerek yaşamında içinde bulunduğu spiral kollu galaksiler
oluşturarak artık yıldız ve gezegenler meydana gelmiştir.
Kaostan düzene, tekillikten karmaşaya doğru büyük bir hızla ilerlemektedir.
15 Milyar yıl Sonra Büğün
Uzayın ölçülen sıcaklığı = 270,20 C (2,70 K) Günümüzün yaşam koşulları
oluşmuştur.
(Mutlak Sıfır = eksi 2730 C ( 00 K))
Demek ki, Evren en az kırk milyar yıl daha genleşmeye devam edebilir
‘Big Bang’, Büyük Patlama Teorisinin İspatını sağlayan bulgular:
Hubble teleskopu, 12 Milyar Işık Yılı Uzaklıktaki uzayın sıcaklığını 7,60 K olarak
ölçtü, bu bize
gelinceye kadar 2,70 K sıcaklığa düşüyor, kuramla tam uyum
içinde
Helyum Atomları Uzay Fosili gibidir, rölatif dağılım değerleri geçmişte sıcaklığın
109 dereceye ulaştığını gösteriyor, kuramla tam uyum içinde
Geceleri Uzayın karanlık olması, evrenin genleşmesi yüzünden, 15 milyar yıllık
sürenin, evreni ışıkla doldurmaya yetmediğinin dolaylı kanıtıdır.
(EVRENDE HERŞEYIN ÖZÜ TEK VE AYNIDIR)
DÜNYAMIZIN OLUŞUMU
Evren genleşip soğurken Yıldızlar (Güneşler) yoğunlaşıp ısınır.
Sanki küçük birer Büyük Patlama gibi davranır.
Sıcaklık 10 milyon dereceye yükselince, Nükleer güç tekrar uyanır. İki Hidrojen
birleşip (yakılıp) Helyum oluşur. Yıldız ışık biçiminde yoğun enerji yayar, parıldar.
Sıcaklık giderek düşer.
(Bizim Güneş’imiz de 4,5 milyar yıldır böyle Hidrojen yakıp, parıldar durur)
Yakıt bitince, büzülme başlar ve ısı tekrar artar.
Sıcaklık 100 milyon dereceye yükselince, Helyum yakıt olarak devreye girer, ve yeni
nükleer reaksiyonlar sonucu:
Üç Helyum çekirdeği birleşip Karbon çekirdeği
Dört Helyum birleşip Oksijen çekirdeği oluşur.
Yıldızın göbeği büzülüp, ısınırken, atmosferi genleşir, yıldız kızıl bir dev olur.
Göbeğindeki sıcaklık bir milyar dereceyi geçince
Demir, Çinko, Bakır, Uranyum, Kurşun ve Altın gibi daha ağır elementleri doğurur
Kısa süre sonra göbek infilak eder, bu elementler uzaya saçılır gider.
Süper Nova denilen işte budur, güneşimizin bir milyar katı ışık saçan bir şimşek.
Geriye kalır bir Nötron yıldızı veya Kara Delik
Uzay artık bir kimya laboratuarı gibidir. Elektromanyetik güçlerle, elektronlar
çekirdeklerin etrafında yörüngeye dizilmiştir.
Atomlar ve giderek daha ağır moleküller oluşur birer birer.
Hidrojen ve Oksijen Su’yu, Hidrojen ve Azot Amonyak’ı hatta iki Karbon, bir Oksijen
ve altı Hidrojen birleşip bildiğimiz etil alkol’ü,
Kim ne derse desin, şu kesin; uzaya saçılan yıldız tozları herkesin özü,
Uzaydaki bu toz bulutları, bir nüve etrafında toplanıp birikince, tekrar yeni yıldızlar
oluşur, (Samanyolu’nda yılda ortalama üç yeni yıldız oluştuğu gözlenmiştir.)
Nasıl olduğu tam bilinmese de, bu madde tozları bazen de birleşip gezegenleri yaratır.
4,5 milyar yaşındaki Güneş sistemi ve Dünyamız bunlardan biridir. Samanyolu
galaksimiz, 8 milyar yaşındayken bizi doğurmuş.
Göbeğimiz hala bir ateş kütlesi, deprem de yapar, iklim değişikliği de. Diğer
gezegenlerden tek farkımız, sıvı haldeki suyu yüzeyimizde tutacak şanlı koşullara
sahip oluşumuz.
Su Dünyamıza nereden mi gelmiş?
Uzay gayzerlerinden, ve kuyruklu yıldızların, kometlerin çarpmasından.
Sadece su mu, belki başka moleküller de, hatta belki canlılığın oluşmasını sağlayan
maddeler de.
FIZIĞIN DÖRT KUVVETI
1- Nükleer (Çekirdeksel) Kuvvet: Atom çekirdeğindeki parçacıkları bir arada tutar
2- Elektromanyetik Kuvvet: Elektronları atom çekirdeğinin etrafında yörüngede tutar
3- Çekim Kuvveti: Yıldızların, Galaksilerin hareketini düzenler
4- Zayıf Kuvvet: Nötrino’ların hareketini düzenler
Yeni Bulunan beşinci kuvvet, bunlara eklenebilir:
5- AntiGravite Kuvveti: Kütleleri birbirinden iter, uzaklaştırır, genleşmeyi açıklar
CANLILIĞIN OLUŞUMU ve TARIHÇESI
4,5 milyar yıl önce Dünya oluşur
Önce Moleküler düzeyde Evrim başlar
Karbon, Hidrojen, Oksijen ve Azot + Güneş ışığı  Canlılığın Kimyasal Özü
Amino Asitler  Proteinlerin Özü
Nükleik Asitler  RNA
Oligo elementlerin (iyonlaşmanın) moleküler değişime katkı yapar
4 milyar yıl önce ilk cansız Hücreler oluşur
Hidrofob + Hidrofil protein molekülleri  Cansız Hücreler
Mayalanma Hücreleri: CO2 , Metan
(Bitkisel) Fotosentezci hücreler: Klorofil, Oksijen üretimi
(Hayvansal) Solunum yapan hücreler: Hemoglobin, Oksijen tüketimi
iki RNA bir çift Sarmal biçiminde sarılır:
DNA oluşur, DNA’lar, evrenin kimyasal evrim sürecinin, mantıksal yapı taşlarıdır
3,5 milyar yıl önce dünya hücrelerin işgalinde
Fotosentezci hücreler atmosferdeki Oksijeni artırır
Ozon tabakası oluşur, morötesi ışınlar süzer, çoğalma ve yayılma süreci
daha da hızlanır
Bitkisel ve hayvansal kökenli hücrelerin ortak yaşamından, çekirdek
oluştuğu sanılıyor. Kloroplast ve mitokondril oradan kalma.
Hücreler biraraya gelip toplumsallaşma mantığını oluşturur.
Cinsellik gelişiyor, genlerin harmanlanması sağlanır.
Zaman faktörü, Kimyasal bir sayaç, organizmaya girer.
Hücre çoğalması 40-50 arasında sınırlanır,
Yaşlanma ve Ölüm gerçekleşir.
Bağışıklık, Hormon ve Sinir sistemleri oluşur.
Sinir hücreleri toplanıp, Beyin gelişmeye başlar:
200 milyon yıl önce
dinozorlar dünyaya egemendi
65 milyon yıl önce
düşen bir göktaşı buzul çağını başlattı, dinozorlar yok oldu
fakat memelilerin atası olan Lemurgiller gelişti.
Beyin sürekli gelişir:
Önce Sürüngenler katmanı,
sonra Kuşlar katmanı,
en son da Korteks.