Posts

Infinite Monkey Theorem (ya da Tesadüflerin Gücü Üzerine)

/1 Comment/in /by

‘Infinite Monkey Theorem’ kavramını ‘Sonsuz miktarda maymun teoremi’ veya ‘Sonsuz zamanı olan bir maymun teoremi’ olarak tercüme edebiliriz. Bu teoremin belki bazılarının düşüneceği gibi evrim ile alakası yoktur. Bu teorem evrenin oluşumunu ele alan bir teorem dir. Evrenin oluşumunun tamamiyle bir tesadüfe bağlanabileceğini gösteren bir teoremdir ki o tesadüfün ihtimali eğer pozitif ise (yani imkansız değilse) ihtimali ne kadar düşük olursa olsun o tesadüfün bir gün gerçekleşeceğini ele alan bir teorem dir.

Read more

Büyük Patlamadan Önce Ne Vardı?

/5 Comments/in , /by

Bu soruyu cevaplama isteğim eski Soru-Cevap sayfamda sorulmasından kaynaklanıyor. Orada sorulan her soruyu sırasıyla, zamanla burada daha detaylı bir şekilde ele alarak yazmayı planlıyorum.Böylece insanların merak ettiği şeyleri cevaplandırmış olacağım hem de bilgi vermeye devam edeceğim. Tabi canımın istediği şeyleri de yazmaya devam edeceğim.

Yalnız şunu belirtmek istiyorum. Büyük patlamadan önce ne vardı diye merak ediyorsunuz ama büyük patlama anını biliyor musunuz peki? Biliyorum demeyin çünkü dünyada hiç kimse bilmiyor ne olduğunu. O anı bilmeden öncesini merak etmek de ilginç aslında.

Sorunun en basit yanıtı. Büyük patlamadan önce ne olduğu bilinmiyor. Tahminler var. Ama şu an büyük patlama anını bile bilemezken, öncesinde bir şey var mıydı?, varsa ne vardı? sorularını cevaplama şansımız yok. Yavaş yavaş ilerleyerek anlatacağım… Ama bunlardan lütfen bir sonuç çıkarmayın ya da yeni çağ dinleri oluşturmayın rica ediyorum :)

buyuk-patlamaÖncelikle, şu anki evrenimizin başlangıcı büyük patlama. Bizim evrenimizin daha öncesinde ne vardı sorusu aslında anlamsız bir soru. Neden? Bizim bildiğimiz evrende zaman boyutu vardır. Uzamsal 3 boyut ve bir adet zaman boyutu büyük patlama esnasında oluştu. Yani zamansal olarak büyük patlamadan öncesi olamaz. Bundan dolayı öncesini sormak mantıksızdır. Aynı zamanda eğer bizim hiç bir şekilde anlayamayacağımız başka bir yapı veya bir şey varsa zaman olmadığı bir şekilde, bu şey bizim evrenimiz olmayacağı için gene soru anlamsızlaşır ve cevap verilmesi imkansızlaşır. Çünkü bizim algılarımız 3 uzamsal boyut ve bir zaman boyutuna göre evrimleştiği için istesek de algılayabileceğimiz bir yapı olmayacaktır. Ama ileride gelişen teknoloji ve matematik ile dolaylı yollardan keşfetme şansımız olabilir.

Şimdi diğer seçeneklere gelelim. Sonsuz genişleme modeli. Bu aynı zamanda çoklu evrenler hipotezini oluşturan model. Bu model, büyük patlamadan hemen önce inflation genişlemesinin gerçekleştiği bir hipotez olan inflation genişlemesini kaynak olarak ilerler. Inflation genişlemesi büyük patlamadan hemen önce saniyenin bir çok kez milyarlarca kez birinde evrenin nanometre boyutundan 250 milyon ışık yılı mesafesine genişlemesidir. Inflation alanı denen bir alanın yüksek enerji seviyesi denen bir durumdan düşük seviyeye düşmesi esnasında ortaya çıkan enerjinin böyle muazzam bir genişlemeye sebep olduğu daha sonra normal itici özelliğini yitirerek büyük patlamadan sonrasında oluşan parçacıkların temeli olduğu düşünülüyor. Sonsuz genişleme modelinde inflation alanı sonsuza dek genişliyor ve bu alanın bazı bölgelerinde enerji deşarj olduğunda evren, evrenler oluşuyor. Buna göre ilerlersek büyük patlama öncesinde inflation alanı vardır. Ve hemen şu soru gelir; ondan öncesinde ne vardı? Aslında bu soruların şu an bilimsel olmadığını, kendi içinde paradoks oluşturduğunu hemen anlayabiliriz. Tıpkı evren neyin içinde genişliyor sorusu gibi.

stella neutroni collissione oroBaşka bir hipotezde ise büyük patlamanın iki evrenin sınırlarının çarpışması sonucu oluştuğunu söyler. Kozmik mikrodalga fon ışımasında da bu izin olduğunu belirtir. Ama yukarıdaki hipotez gibi bu da ispatlanması oldukça güç. Bu hipoteze göre büyük patlamadan öncesinde bir şey var diyemeyiz. Çünkü hiçlikteki evrenlerin çarpışması ile yoğunlaşan enerji evreni oluşturmuştur. Ancak hiçlikteki diğer evrenlerden söz edilebilir.

İlginç bir hipotez vardır. Evrenin 4 boyutlu bir kara deliğin 3 boyutlu olay ufku olduğunu söyler. Bununla ilgili daha önce bir yazı (Evrenin Nasıl Var Olduğuna Dair Yeni Bir Teori) yazmıştım. Bu hipoteze göre de daha öncesinde kara deliğe dönüşen ve çökmekte olan bir 4 boyutlu bir yıldız ve onun bulunduğu bir evren vardı.

Anlaşıldığı üzere ihtimaller çok ama kesin cevap yok. Hatta belki büyük patlama teorisi çökertilir belli mi olur?

Görülebilir Evrenin ve Planck Mesafesinin Boyutları

/0 Comments/in /by

Güzel bir haftasonundan sonra herkese merhaba.

Başlıktan da anlayacağımız üzere görülebilir evrenin boyutları ile ilgili bir yazı olacak demeliyim ama hayır olmayacak. Onunla ilgili detaylı bir yazı yazmıştım. Şuradan (Evren Büyük Ama Ne Kadar? Gözlemlenebilen ve Gözlemlenemeyen Evren) bu yazıya gidebilirsiniz.

Read more

Evrenin Zaman Çizelgesi -Bölüm 1-

/2 Comments/in /by

Merhaba arkadaşlar. Bir süredir Big Bang’den günümüze evrenin gelişim ve evrim aşamaları hakkında yazmak istiyordum. Bu yazıyı hazırlarken iki bölüm halinde toplam 10 evreden bahsedeceğim. Bu iki bölüm bittikten sonra evrenimizin öngörülen geleceği ile ilgili ayrı bir yazı, en sonunda ise Big Bang ile ilgili daha detaylı bir yazı yazacağım. Evrenin zaman çizelgesi başlıklı yazı dizisi çok detaylı bir yazı olmayacak. Başlangıç amaçlı olduğundan, yıl yıl neler olduğunu anlatan bir metin değil. Daha çok Big Bang anı, ilk yıldız oluşumu, galaksiler, bulutsular ve devamı şeklinde evrelere böldüm. Daha detaylı halini, yani yıl yıl evrelendirilmiş versiyonunu ileride yazmayı planlıyorum. Hadi başlayalım.

Big Bang (Büyük Patlama)

Big Bang yaklaşık 13,87 milyar yıl önce gerçekleşti. Evren büyük bir karışıklık ile başladı ve uzay ve zaman oluştu. Tüm uzay, zaman, madde, enerji, entropi yani kısacası her şeyin kaynağı Big Bang’tir. Saniyenin ilk trilyonlarca trilyonlarca ve trilyonlarca küçük kısmında, evren Planck mesafesi dediğimiz bir mesafedeydi. Bu mesafe, atomun trilyonlarca trilyonlarca ve trilyonlarca kez küçük boyutudur. Daha sonra kozmik enflasyon denilen, akıl almaz hızda (yani ışıktan da hızlı) bir genişleme süreci başladı. Hayal etmesi zor da olsa, bu genişleme sürecinin büyüklüğünü aklımızda canlandırmak için, bir nanometrenin 250 milyon ışık yılına genişlediğini söyleyebiliriz. Bu kozmik enflasyon sonradan durdu ama Evren genişlemeye devam etti.

Evren genişledikçe ve soğudukça, simetri kırılmalarıyla 4 temel kuvvet ortaya çıktı. Bu kuvvetler yoluyla oluşan parçacıklar bir araya gelerek ilk hidrojenlerin, biraz helyumun ve çok az miktarda lityumun çekirdeklerini oluşturdular. Bu elementlerin yörüngelerinde elektronları yoktu; çünkü Evren o kadar sıcaktı ki, aşırı enerji yüklü elektronlar yerinde duramıyordu. Bu aynı zamanda ışığın, yani fotonların hareket etmesini de önlüyordu. Bu yüzden Evren’in ilk zamanlarında ışık yoktu, Evren opak bir haldeydi. Big Bang’den 350 bin yıl sonra Evren yeterince soğuduğunda, elektronlar çekirdeklerin etrafında yörüngeye girdi ve ışık ilk kez hareket etmeye başladı. İşte Mikrodalga Kozmik Fon Işıması dediğimiz şey, bu ilk ışıktır.

Bir diğer önemli de nokta da, başlangıçta Evren’deki madde ve anti-madde miktarının birbirine eşit olmasıdır. Bu ikisi bir araya gelerek enerjiye dönüşüp yok olurken, sebebi ve nasıl olduğu bilinmeyen bir şekilde madde baskın çıkarak görülebilir evrenimizi oluşturdu.

İlk Yıldızların ve Galaksilerin Oluşumu

Evren genişliyor, soğuyor ve maddeler oluşmuş durumdayken, Big Bang anındaki çok küçük farklılıklar ve kütleçekimi sayesinde mevcut maddeler bir araya toplanmaya başladı. Bu şekilde ilk yıldızlar oluştu. İlk Nesil Yıldızlar diye adlandırılan bu yıldızlar devasa boyuttaydı. Daha sonra bu yıldızların da bir araya toplanmasıyla ilkel galaksiler, diğer bir adıyla kuasarlar oluştu. Yıldızlar, çekirdeklerinde hidrojeni helyuma, helyumu da üçlü alfa süreci ile karbona dönüştürerek element çeşitliliğinde artışa yol açtılar. Üçlü alfa süreci şu şekildedir: İki helyum atomu birleşerek berilyum atomunu oluşturur; daha sonra berilyum atomu bir helyum atomu ile birleşerek karbon atomunu oluşturur. Yıldızlarda meydana gelen bu süreç, artık füzyon yapılamaz noktaya gelene kadar (atom numarası 9 olan demir elementine kadar) devam edebilir. Sürecin hangi elemente kadar devam edebileceği yıldızın kütlesine bağlıdır. Demir elementinden sonra füzyonun devam edememe sebebi şudur; demir atomunu füzyon ile birleştirirseniz eğer, füzyon için gerekli olan enerji, füzyondan elde edilecek olan enerjiden daha fazladır. Bu yüzden ve yıldızın iç sıcaklığının yetersiz kalmasından demir elementinde füzyon gerçekleşmiyor. Füzyonun durduğu bu evrede yıldız süpernova patlaması yaşıyor.

İlkel galaksilerden söz ederken şu bilgiyi de es geçmemek gerekir: Zaman çizelgemiz değişmese de, bu dönemde günümüzdeki dev spiral galaksilere benzeyen, artık yıldız üretimi durmuş galaksiler de gözlemlenmiştir. Hiç var olmaması gereken bu galaksileri gözlemleyebilmiş olmamızın sebebi, o zamanlar birçok ilkel galaksinin yoğun bir şekilde çarpışması sonucunda yıldız üretiminin daha da hızlanması, buna bağlı olarak da yıldızlararası tozun bitmesi olabilir. Yıldızlararası toz bittiğinde bulutsular da oluşamayacağı için, yıldız üretimi durmuştur.

Eğer bu doğruysa, o zamanlardan gezegen ve biraz ilerisinde yaşam oluşma ihtimali de mümkün. Ama bu, sadece bir hipotezden ibaret. Bununla ilgili şu yazımı okuyabilirsiniz: Erkenden Ölmüş Galaksilerin Gizemine Bir Bakış.

Büyük Moleküler Bulutsular

Kartal Bulutsusu 3

Kartal Bulutsusu

İlk nesil yıldızlar ve ilkel galaksiler oluşurken bir yandan da yıldızlar arası uzayda maddeler toplanmaya devam ediyordu. Bu toplanmalar ile büyük moleküler bulutsular meydana geldi. Bu bulutsular galaksilerde yıldızlar arası uzayda bulunur. Galakside yeni oluşacak yıldızlar ve gezegenler için ham madde kaynaklarıdır. 300 ışık yılı genişliğindeki bir moleküler bulutsuda bizim güneşimiz gibi benzer 10.000 yıldız oluşturabilecek kaynak bulunmaktadır. Ama moleküler bulutsuların sadece %10′u yıldız oluşturmaya yetecek yoğunlukta olabilmektedir. Bu yeterlilik ise ortalama bir kaç yüzden bir kaç bin yıldıza değişiklik göstermektedir. Moleküler bulutsular dağılmadan 10 veya 100 milyon yıl bir arada bulunabilir.

Bulutsularda Yıldızların Doğumları

Yaratılış sütunları. Bu ismi almasının sebebi bir sürü yıldızın ondan doğmasıdır.

Yaratılış sütunları. Bu ismi almasının sebebi bir sürü yıldızın ondan doğmasıdır.

Büyük moleküler bulutsular oluştuktan sonra kütleçekimin etkisiyle kendi içinde topaklaşmalar oluşmaya başladı. Bu yoğunlaşma aynı zamanda ısıyı da artırdı. Isının artması ve yeterli yoğunluk ile hidrojen atomları birleşmeye, helyumu oluşturmaya başladı ve Önyıldız (protostar) dediğimiz oluşum meydana geliyordu. Bulutsular doğum sancıları çekiyordu. Fakat bu Önyıldız’lar görülebilir ışıkla görülemiyordu ve halen göremiyoruz. Çünkü etraflarını yoğun toz bulutu ile dolu olduğundan ışık bulutsuyu aydınlatıyordu sadece. Şu anda bu yıldızları kızılötesi teleskoplarla gözlemleyebilmekteyiz.

Yaşlı Yıldızlar ve Nükleosentez

İlk nesil yıldızlarımız evrenin kimyasını fazla değiştiremeden kısa ömürleri tükenmiş, patlamış ve ikinci nesil yıldızlar oluşmuş. Bu ikinci nesil yıldızlar kendi kütleçekimi altında büzüşmek ile çekirdeğindeki nükleer füzyonun ortaya çıkardığı enerjinin sebep olduğu dışarı itme kuvveti arasında bir denge kurarak ömrünü bu savaşa harcıyor.

Bir yıldızın parlaklığı, sıcaklığı, rengi, büyüklüğü ve yaşam süresi tamamen kütlesi ile ilgilidir. Küçük kütleli yıldızlar (ortalama güneşin 10da 1′i kadar) soğuyarak kırmızı cüce haline geldiler ve kim bilir kaç milyarlarca yıl boyunca yaşayacaklar. Güneşimiz ile benzer kütledekiler artık 10 milyar yıl hidrojen yakacaklar onlarda henüz bir değişim yok. Fakat daha büyük kütleli yıldızlar kısa ömürleri nedeniyle hemen yaşlanmış ve her yaktığı yakıtın katmanları çekirdeğin üstünde birikmiş durumda. Nükleosentez dediğimiz bu şekilde yakıtlarını füzyon ile birleştirerek yeni ve daha ağır elementler oluşturmasıdır yıldızın. Her yakıtın yıldızda, çekirdeğin üstünde bir katmanı olur. En yukarıda hidrojen olmak üzere aşağıya doğru helyum karbon olarak ilerler.

 

Yazımın 2. bölümünde ise şu başlıklar yer alacak.

  • Yıldızların Ölümü ve Yeni Elementler
  • Öngezegenimsi Diskler
  • Gezegenimsilerin Oluşması ve Öngezegenlerin Yoğunlaşması
  • Jüpiter, Dünya Gibi Gezegenlerin Oluşumları.
  • Yaşamın Kimyası

Çoklu Evrenler Test Edilebilir mi? Kabarcık Evrenler!

/1 Comment/in , /by

Big bang anını düşünün. İlk başta sadece içinde enerji (karanlık enerji, vakum enerjisi, enflansyon ya da diğer adıyla higgs alanı –bunlar astrofiziğin derin kavramlarındandır–) ile kaynayan vakum vardı. Tencerede kaynayan suda kabarcıkların oluşması gibi kabarcıklar oluştu….

Her bir kabarcık başka bir vakum alanı haline geldi fakat enerjileri daha azdı. Bu enerji kabarcıkların genişlemesine yol açtı. Bazıları diğer kabarcıkları başka kabarcıklara çarpmasına neden oldu. Bazılarının ikinci kabarcıklar oluşturması da muhtemel. Belki parçacıklar azdı ve birbirnden uzaktı belki de çok yakındı. Bu kabarcıklardan her birisi bir evren ve bizim evrenimiz de bu kabarcıklardan birisi olabilir.

Ne kadar çok belki yazdım değil mi? İşte test edilmesi imkansız ve bu yüzden bilimin tam olarak içinde olmayan ve metafizik diyebileceğimiz kabarcık çoklu evren hipotezi budur. Belki beni hayal gücümün kısıtlılığından yere vurmaya çalışacaksınız ama belkilerle gerçeğe varılmıyor. belkiler bir yerde duruyor eğer bir gün test edilebilir olur ya da ispatları ortaya çıkarsa bilime giriyor. Yoksa her belki diyene inanırsak. Neyse konumuza dönelim…

Şişme teorisi denildiği zaman vakum alanı da kaçınılmaz oluyor. Her ne kadar kütleçekim dalgaları ile ispatlanmış olsa da (tabi ki son yazılarımda sallantıda olduğunu da belirtmiştim) kabul etmeyen kesimler de mevcut. Şişme teorisi en kısa hali ile big bangden çok kısa zaman sonra evrenin muazzam hızlarda genişlemesidir. Sayılarla ifade edeceksek eğer nanometre boyutundaki bir uzay-zamanın saniyenin trilyonda trilyonda trilyonda bir kesiminde 250 milyon ışık yılına genişlemesidir. Astrofizikçiler için bir çok şeyi açıklayabilmenin tek yolu şimdilik bu gözüküyor.

bigbang faklı teori 2Şişme teorisine ilk başta vakum alanında olan higgs alanının sebep olduğu düşünülüyor. Aslında bunu da burada belirteyim. Vakum alanını, negatif basıncını ben daha tam olarak kafamda oturtamadım. Oturtup anlatanı da göremedim. Eğer kafamda tam oturtabilirsem bir gün detaylı bir yazı yazacağım onlar hakkında. Konumuza geri dönelim şimdi. Higgs alanının sıfırdan farklı enerji seviyesinde (0 burada en düşük enerji seviyesi oluyor) negatif basınca sebep veriyor ki bu negatif basınç ters kütleçekimi etkisi oluşturuyor. Yani itici güçteki kütleçekimi. Kütle olmayan yerde kütleçekimi nasıl olur diye düşünmeyin. Negatif basınçta oluşabiliyor. Ve bu ters kütleçekimi higgs alanı 0 enerji düzeyinin de altına düşene kadar devam ediyor. İşte gerisi klasik hikayemiz. Higgs alanı eksi değerde olduğu için bizimle etkileşiyor ve bize kütle kazandırarak kendisini 0 enerji düzeyine tamamlıyor evren oluşuyor filan. Anlamadığınız yer doğal olarak olabilir kolay konular değil. Bana soru sorabilirsiniz istediğiniz vakit. Asla çekinmeyin.

Şimdi vakum alanı kavramının olması sebebini de açıkladığımıza göre neden çoklu evrenlere yol açtığını da belirtmiş oldu. Vakum alanı demek kabarcık evrenler hipotezine yol açmak demek. Fakat test edilemiyor. Bu yüzden metafizik kavramda kalıyor alsında. Ortak Çevre Fakültesinden Matthew Johnson ve takım arkadaşları burada devreye giriyorlar. Kendileri araştırmanın bu resimde neyin nerenin test edilebilir olduğunu bulmak olduğunu ifade ediyorlar. İlk amaçları ise vakum alanında iki tane kabarcık evreni olduğu gibi bilgisayarda çarpışmalarını ve sonra neler olacağını simüle etmek. Tabi burada atomlarına, yıldızlarına, galaksilerine varacak detaylı bir simüle yapmayacaklar. Hatta bunların hiç biri simülasyonda olmayacak. Sadece yer çekimi ve vakum alanında kabarcıkların oluşmasına sebep olan şeyleri kullanacaklarını ve yeterli olacağını öngörüyorlar. Zaten öbürtürlü böyle bir sümilasyona işlem ve maliyet gücünde aşırı zorlanırlardı. Şuradaki yazımda da kontrol edebileceğiniz üzere (Hazır Olun! Evren Simüle Edildi!) 8bin işlemcili süper bilgisayarda bile görülebilri evrenin simülasyonu kaç ay sürmüş.

Normalde eğer iki kabarcık evrenin çarpışması gerçekleşmiş ise ya gökyüzünde ya da mikrodalga kozmik fon ışımasında gözükeceğini düşünüyorlar ve nereye bakacaklarını bu simülasyonla bulmaya çalışacaklar. Yararsız bir çalışma olmayacağı kesin. Gelişmeleri bekleyeceğiz.

Referans ve ileri okumalar;

  1. Matthew C. Johnson, Hiranya V. Peiris, Luis Lehner. Determining the outcome of cosmic bubble collisions in full general relativity. Physical Review D, 2012; 85 (8) DOI: 10.1103/PhysRevD.85.083516
  2. Carroll L. Wainwright, Matthew C. Johnson, Hiranya V. Peiris, Anthony Aguirre, Luis Lehner, Steven L. Liebling. Simulating the universe(s): from cosmic bubble collisions to cosmological observables with numerical relativity. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, 2014; 2014 (03): 030 DOI: 10.1088/1475-7516/2014/03/030
  3. Carroll L. Wainwright, Matthew C. Johnson, Anthony Aguirre, Hiranya V. Peiris. Simulating the universe(s) II: phenomenology of cosmic bubble collisions in full General Relativity. submitted to arXiv, 2014 [link]
  4. Stephen M. Feeney, Matthew C. Johnson, Jason D. McEwen, Daniel J. Mortlock, Hiranya V. Peiris. Hierarchical Bayesian detection algorithm for early-universe relics in the cosmic microwave background. Physical Review D, 2013; 88 (4) DOI: 10.1103/PhysRevD.88.043012

Higgs Bozonu Evreni Yoketmiş Olmalıydı – Kütleçekimsel Dalgalarının Keşfinde Sallantılar

/1 Comment/in /by

2012 yılında CERN araştırmacıları higgs bozonunnun varlığını doğrulamışlardı. Higgs bozonu paçacık giziğinin standart modelininin en önemli ama keşfedilmemiş bölümlerindendi. Öyle ki eğer higgs bozonu olmazsa standart modelde kütle olması imkansız. Higgs alanında parçacıklara kütle kazanımını sağlayanlar higgs bozonudur. Daha detaylı bilgi için : Higgs Bozonu Higgs Alanı Nedir?

Londra Kralın kolejinden Robert Hogan ve Malcolm Fairbairn, higgs bozonu varlığının tahminlerden daha fazla etkileri olduğunu ve kararlı olan evrenin ilk saniyelerinde higgs bozonu yüzünden istikrarsızlaşacağı ve kendi içine çökeceğini düşünüyorlar. Çalışmaları 24 haziranda Physical Review Letters‘de ve Cornell Üniversitesi Kütüphanesi’nin Arxiv.org‘da yayınlandı.

Read more