Konu 47: Higgs Alanı, Şişme Kuramı ve Planck Birimleri: Evren “Tesadüf” Eseri Oluştu

Şişme Kozmolojisi Kuramı: Evren “Tesadüf” Eseri Oluştu: Aslında Bu Evren’in Olması Bir Mucizedir

“Birçok fizikçi şu anda evrenin ‘çökelti’ veya ‘donmuş’ bir evresinde, önceki dönemlerden çok farklı bir evrede yaşadığımıza inanıyorlar. Her ne kadar çok daha bilindik örneklerle birçok nitel benzerlikleri varsa da kozmolojik faz geçişleri tam olarak bir gazın sıvıya yoğunlaşması veya bir sıvının katıya dönüşmesi şeklinde değildir. Evren soğuyarak özel sıcaklıklardan geçerken çökelekleşen veya donan ‘madde’ bir alandır, daha doğrusu Higgs alanıdır.”

“Birçok fizikçi… [Higgs] …alanın varlığına güçlü bir şekilde inanıyor.” Higgs “doğruysa, bütün evren, sizi, beni ve karşılaştığımız her şeyi oluşturan parçacıkların birçok özelliğinden sorumlu olan bir Higgs alanı okyanusu -Büyük Patlama’nın soğuk bir kalıntısı- içinde yüzmektedir.”

“Bir Higgs alanının uzayda sıfırdan farklı bir değer alması süreci -bir Higgs okyanusunun oluşumu- kendiliğinden simetri kırılması olarak adlandırılır”.

Evren tamamen Higgs alanıyla doludur veya Higgs alanı evrenin tamamını kapsar. “Higgs okyanusu kuark ve elektronlarla etkileşir. Tıpkı bir kaptaki balın, içine daldırılan ping-pong topunun hareketlerine direnç göstermesi gibi Higgs alanı da bu parçacıkların ivmelenmesine direnç gösterir. (…) Bir cismin ya da diğerinin hızını değiştirmek üzere -onlara ivme kazandırmak için-… uyguladığımız kuvvetler, Higgs okyanusunun direncine karşı savaşan kuvvetlerdir. (…) her yerde var olan Higgs okyanusuyla etkileşmeleri sonucunda temel parçacıklar hızlarının değiştirilmelerine direnç gösterirler, kütle kazanırlar.”.

Bal örneği tam doğru değildir. “…Higgs alanları yalnızca ivmeli hareketlere direnç gösterirler. Balın içinde hareket eden toptan farklı olarak uzayda sabit hızla hareket eden bir parçacık, Higgs okyanusundaki ‘sürtünme’ nedeniyle yavaşlamaz. Hareket sabit hızla devam eder. Ancak parçacığı hızlandırmaya ya da yavaşlatmaya çalıştığımızda Higgs alanı okyanusu, varlığını, uygulamamız gereken kuvvetler yoluyla ortaya koyar.” Higgs okyanusu baldaki direnç gibi “…elektron ve kuark gibi temel parçacıklara kütlelerini” sağlar “…ama bu temel parçacıklar, proton, nötron, atom gibi bileşik parçacıklar oluşturmak üzere bir araya geldiklerinde” E=mc²den dolayı güçlü nükleer kuvvetteki gluonlar “bu parçacıkların toplam kütlelerine önemli katkılar” sağlar. Sonuçta parçacıklar öz olarak kütleyi Higgs alanından kazanır, bu Higgs alanından kazandığı kütle olmasaydı diğer kazandığı kütleler de olmazdı. Higgs’in -Higgs bozonunun- kütlesi proton, nötron ve elektrondan -aşırı olarak- daha fazladır (Sayfa 126’daki “Standart Model Parçacıkları…” tablosuna bakınız.).

“Fotonlar Higgs okyanusundan hiç engellenmeden geçerler ve bu yüzden kütleleri yoktur. Eğer tersine, parçacık Higgs okyanusuyla şiddetli bir şekilde etkileşirse kütlesi de büyük olacaktır.”. Farklı kuark türleri, elektron, foton vs.nin kütlelerinin farklı olmasının sebebi, Higgs alanı ile etkileşme şiddetlerinin farklı olmasıdır, ama bu etkileşme şiddeti neden farklı, bu, şu an bilinmiyor, yani “neden bilinen parçacıkların deneylerle ortaya konmuş olan özel kütlelerine sahip oldukları yolunda temel bir açıklama yoktur. Bununla birlikte, çoğu fizikçi, eğer Higgs okyanusu olmasaydı bütün temel parçacıkların fotona benzeyeceği[ni ve] hiçbir şekilde kütleleri[nin] olmayacağını düşünür. …evrenin ilk anlarında [bu] durum …böyle olmuş olabilir.”.

Suyun gaz hâli su buharıdır (a), sıvı hâli sıvı sudur (b), katı hâli buzdur (c), a, b ve c’nin hepsi sonuçta sudur (H₂O). Buz, sıvı su ve su buharı bir bardak içinde olsun, bu bardağı döndürdüğümüzde sadece buzun döndürüldüğü anlaşılır, yani su buharı sıvı suya, sıvı su da buza göre daha simetriktir (a>b>c) veya buz sıvı suya, sıvı su da su buharına göre daha asimetriktir (c>b>a). Su buharı 100 °C’de yoğunlaşarak sıvı suya dönüşür, sıvı su da 0 °C’de donarak buza dönüşür, bunların her biri birer faz geçişidir. Büyük Patlama’dan 10^-11 saniye sonra evrenin sıcaklığı 10¹⁵ °C’ye düştü, bu, kozmolojik bir faz geçişidir. 10^-11 saniyeye kadar Higgs alanı yukarı-aşağı “salınmakla birlikte ortalama değeri sıfır” olarak su buharı gibiydi, burada Higgs alanı bir sıvı su gibi olmadığından, bir su buharı gibi olduğundan “parçacıklara gösterilen bir direnç yoktu… ki bu da, bilinen bütün parçacıkların” o zaman aralığında -yani ilk anlarda- sıfır kütleli -kütlesiz- olduğunu gösterir. 10^-11nci saniyede 10¹⁵ °C’de Higgs alanı “sıfırdan farklı bir değere yoğunlaştı” yani -su buharının sıvı suya dönüşmesi gibi ya da- Higgs buharının Higgs okyanusuna dönüşmesi gibi kozmolojik bir faz geçişi oldu -böylelikle evrenin simetriliği azaldı veya asimetriliği arttı- “parçacıklar aniden sıfırdan farklı kütlelere… [yani] şimdiki kütleleri”ne kavuştu.

Birçok fizikçi evrenin o en ilk anında tüm parçacıkların ve 4 temel kuvvetin (yani her şeyin) tek bir bütün olduğunu (yani aynı şey olduğunu) düşünür. Kozmolojik faz geçişleriyle de bunlar “tam simetrik” olan bütünden kademe kademe ayrılmıştır, daha doğrusu bunları bütün oluşturmuştur, simetri bozunum(larıy)la bütünden çıkmışlardır, bütün, bunlara evrilmiştir, dönüşmüştür. Bu durumun hepsi kanıtlanamasa da çoğu kanıtlanmıştır. Örneğin evrenin 10¹⁵ °C’lik 10^-11 saniyesinden önce elektromanyetik kuvvet ile zayıf nükleer kuvvetin elektrozayıf kuvvet olarak tek bir kuvvet olduğu kanıtlanmıştır. Foton, elektromanyetik kuvvete ait kütlesiz bir parçacıktır, W ve Z ise zayıf nükleer kuvvete ait kütleli parçacıklardır: Bu andan önce W ve Z’nin, foton gibi kütlesiz olup her anlamda aynı oldukları ve bu anda bozulan simetri ile -bir faz geçişi ile- elektrozayıf kuvvetin elektromanyetik kuvvet ile zayıf nükleer kuvvete ayrıldığı kanıtlanmıştır. [Steven Weinberg’in (1933-2021) bu keşfiyle “…bu kuvvetlerin ikisinin de daha temel bir elektrozayıf kuvvetin sadece daha düşük enerjili yönleri olduğu” gösterilmiş oldu.]

Bilimsel bilgiler eşliğinde görüşüme göre “en ilk andan öncesi” diye bir şey diyemem, çünkü o ilk an Planck Zamanı’nın sınırıdır, yani en küçük andır (gerçi an ne), bunun altında zaman diye bir şey yoktur, yani zaman kavramı kendini yitirir, madde ve hareket de her şey de yok olur (her şey her şey olur veya hiçbir şey hiçbir şey olur, neyse felsefeye kaymayayım), dolayısıyla bu şeyin şeyinde şeyden zaman, madde, hareket vs. kopa kopa oluşur, her biri bir anda oluşmuyor kanımca, yani zaman bir anda değil de sıfır zamandan bildiğimiz zamana o ilk anlarda evrile evrile oluşuyor, diğerlerinin de bu şekilde olduğunu düşünüyorum, yani kendini tanıya tanıya, kendine evriliyor gibi, bütünden koparak kendi anlamsızlığına sürükleniyor gibi. Bütünü oluşturan parçalarıdır, dolayısıyla bütünün kendisi, detaylanarak kaoslaşmış oluyor. Şimdi felsefe yapıyorum, aslında kanımca bütün, tam simetrik gibi kavramlar da yok, var da yok, yok da yok, kavram diye bir şey bile yok, her şey birbirinin kurgusudur, her şey kendi kendisinin rüyasıdır, kendini bil.

Fizikteki alanlar kendilerine ait parçacıklardan oluşur, örneğin elektromanyetik alanın parçacığı fotondur, Higgs alanının da Higgs parçacığı (şişme parçacığı, inflaton) olduğu düşünülür. (Higgs çok şiddetli kuantum dalgalanmalarına tabidir, Higgs’teki kuantum dalgalanmaları çok şiddetlidir, bu yüzden -parçacıklara kütle veren- Higgs -ya da Higgs kuvvetinin kuvvet parçacığı olan Higgs bozonu- aşırı kütlelidir, hatta bu durum Planck birimlerine kadar inebilir.)^[1]

Şişme Kozmolojisi kuramı (Şişme, Inflation veya Inflaton kuramı) Alan Harvey Guth’un (d. 1947) keşfi olup Sze-Hoi Henry Tye (d. 1947), Andrei Dmitriyevich Linde (d. 1948), Andreas Johann Albrecht (d. 1957) ve Paul Joseph Steinhardt (d. 1952) tarafından geliştirilmiştir. Birçok fizikçi Şişme kuramını kabul etmektedir. Bu kuram Büyük Patlama’ya sebep olanın Higgs alanının Şişmesi olduğunu, ilk başta sadece Higgs’in olduğunu söyler. Ama Higgs’in nereden geldiğini, neden var olduğunu açıklayamaz.^[2]

Büyük Patlama’dan önce Şişme olmuştur. İlk başta sadece “Higgs alanı” (Inflaton alanı) vardı, bu, farklı bir enerjidir ve Şişme, farklı bir gerilmenin sonucudur. Şişme’nin sebebi itici kütle çekiminin aşırı bir biçimde artması ve serbest kalmasıdır. İtici kütle çekimi, kütle çekiminden oluşur, yani Şişme’nin öz sebebi ya da kaynağı kütle çekimidir. Kütle çekiminden (pozitif basınç) dolaylı olarak oluşan itici kütle çekimi yani negatif basınç ya da evreni genişleten-şişiren itme kuvvetinin bu kadar aşırı olmasının sebebi Higgs alanının “özel” bir duruma gelmesidir. Burada alan, aşırı yüksek bir enerji düzeyine ulaşmıştır, yani negatif basınçla beraber -veya negatif basınçtan dolayı- aşırı bir itici kuvvet oluşmuştur. Alanın minicik kütle çekimini (çekme kuvvetini) yenen devasa itici kütle çekimi (itme kuvveti), bu alanı büyük bir şiddetle Şişme’ye uğratmıştır -şişirmiştir- -o minicik kütle çekimi kuvvetine 1 dersek devasa itici kütle çekimi kuvveti 10¹⁰⁰den daha büyüktür-.^[3] (İtici kütle çekimine “karanlık enerji” de denilir.)

Şişme, evrenin ilk 10^-35inci saniyesinde başladı ve 10^-32nci saniyesinde durdu, yani Şişme (10^-32-10^-35≈10^-32) 10 üssü eksi 32 (10^-32) saniye kadar sürdü^[4] (başlama 10^-36, durma 10^-33, 10^-34 ya da 10^-35 de olabilir, gerekli çıkarma işlemleri yapıldığında Şişme süresi 10^-33, 10^{-34 [5]} ya da 10^-35 de olabilir), bu sürede evren 10 üssü 30 (10³⁰) kat genişledi (Şişme süresinin hangisinin olması fark etmeksizin, yani hangisi olursa olsun 10³⁰ en düşük ihtimaldir, 10⁵⁰ veya 10¹⁰⁰ de olabilir). Bu akıl almaz bir rakamdır, bir atomun bir anda Samanyolu galaksisi kadar büyümesi gibidir. Aynı süredeki genişlemeyi Büyük Patlama ile kıyaslarsak Şişme, Büyük Patlama’dan milyarlarca ve milyarlarca kat daha büyüktür hatta Şişme, Büyük Patlama ile günümüze kadarki 14 milyar yıllık genişlemenin toplamından bile katbekat büyüktür. Bu da bize gösterir ki evren çok büyük. Şu ana kadar gözlemleyebildiğimiz 200 milyara yakın galaksiyi Dünya’daki bir kum tanesi gibi düşünürsek evrenin büyüklüğü Dünya kadar olurdu veya “Eğer bütün evren Dünya’nın boyutlarına kadar küçültülebilseydi bizim ulaşabileceğimiz bölgenin boyutları bir kum tanesininkini geçmezdi.”. Şişme “uzayın her bölgesini diğer bütün bölgelerden ışık hızından” katbekat daha büyük hızlarla uzaklaştıran ekstrem bir genişlemedir, Özel görelilikteki ışık hızı sınırı “uzayın içindeki hareketlerde geçerlidir.” Şişme ise “uzayın içinde bir hareket olmayıp uzayın kendisinin şişmesinden kaynaklandığı için özel görelilikle bir çelişki oluşturmaz.”. Şişme sırasında evren, her 10^-37 saniyede 2 katına çıkarak genişlemiştir.^[3]

Bu kadar kısa süreli -kısacık bir anlık- (10^-32 saniyelik)^[4] bir Şişme sonrasında devasa olan itici kuvvet durdu: Yüksek enerji düzeyindeki başlangıçtaki Higgs alanı, Şişme sonunda düşük enerjili düzeye evrildi. İşte bundan sonra^[3] -10^-32nci saniyeden sonra^[4]– Büyük Patlama denilen olaya gidildi, yani burada Büyük Patlama başladı. Aslında aniden ortaya çıkıp, fışkırarak infilak eden veya aniden ortaya çıkan Büyük Patlama değildi, Şişme’ydi. Şişme’nin “yan etkisi” olarak evren Büyük Patlama ile genişlemeye ve soğumaya devam etti (ediyor). Büyük Patlama’ya saçılma da diyebiliriz.

Şişme’den sonra -Şişme’nin kalıntısı olarak- Büyük Patlama ile devam eden genişlemede sıcaklığın gittikçe azalmasıyla, kozmolojik faz geçişleri eşliğinde evrende^[3] 1 saniye içinde^[4] Higgs alanının devasa itici kütle çekimi enerjisinden -evreni evren yapan tüm- parçacıklar oluştu. Yani negatif basınçtan kaynaklanan itici kütle çekimi kuvvetindeki enerji ya da bu devasa negatif basınç ve enerji, evrendeki tüm parçacıklara dönüştü, onları oluşturdu, üretti, var etti (bu üretimle 10⁸⁰ tane parçacık oluşmuştur ve evrende şu anda yine 10⁸⁰ tane parçacık vardır). Sonuçta 4 temel kuvvet ve tüm parçacıklar Higgs’in farklı görünümleridir ve bunlar yine Higgs içinde yüzerler. Ama bu kahrolası Higgs nereden geldi bilinmiyor!

Sonrasında -bildiğimiz üzere- parçacıklar kümelendi ve galaksiler oluştu. Dikkat, burası önemli! Bu kümelenmenin sebebi de Şişme sırasındaki “kuantum titrenimleridir”, yani galaksiler “rastgele” oluştu, biz ve evrende gördüğümüz her şey “tesadüf” eseri oluştu. Heisenberg’in Belirsizlik ilkesi parçacıklara uygulanmakla kalmaz alanlara da uygulanabilir -4 temel kuvvet alanlarında tek tek geçerlidir ve tüm alanlarda da-: Alanın enerji değeri ve bu değerin -yukarı-aşağı salınması- titreşmesi aynı anda ölçülemez, böylelikle Higgs alanının kuantum mekaniğine tabi olmasından dolayı aslında evrenin her yerinde itme kuvveti aynı anda durmadı, Şişme’nin durduğu anlar farklıydı, farklı noktalarda itme kuvveti dururken diğer farklı noktalarda bu itme kuvveti devam etti, tabii bunlar 10^-32 saniye içinde olup bitti ve sonrasında Büyük Patlama devam etti. Şişme’nin gerçekleşeceği mikro boyuttaki bir kuantum alanı olan Higgs (Inflaton) alanındaki minicik mikro belirsizlikler -değişimler- Şişme sırasında -evrenin boyutunun her 10^-37 saniyede 2 katına çıkması eşliğinde- giderek büyüyerek Şişme’nin sonunda minik kümelenmelere yol açtı, bu da makroda devasa sonuçlara yol açtı, yani itme kuvvetinin ilk olarak durduğu bölgelerde parçacıklar -minik olarak- kümelendi, böylelikle galaksilerin tohumları atıldı ve sonucunda da -ilerleyen zamanlarda, parçacıklar, kendilerine ait kütle çekim etkisiyle giderek birleşti, büyüdü, bu büyüyen kümelenmelerden de- galaksiler oluştu. Sonuçta -kalem olmasaydı kalem olmazdı demek gibi abes bir şey olsa da- kuantum olmasaydı evren olmazdı, daha doğrusu kuantum, evrenin özüdür.^[3] Ben buna “belirsizliğin harikası” diyorum, bence asıl mucize budur.

Fon ışınımı fotonlarının sıcaklığı evrenin “her yerinde büyük ölçüde aynı”dır ama evrenin farklı noktalarında -uydu araçlarıyla- ölçülen fon ışınımı fotonlarının sıcaklığının -ya da evrenin (her) farklı yönlerinden bize doğru gelen bu fotonların Dünya’daki ölçümlerinde- virgülden sonraki üçüncü veya döndürcü ve bunlardan sonraki basamakları değişir: 2,7249… K, 2,7250… K, 2,7251… K vs. gibi. Bunun sebebi de Şişme’deki kuantum titrenimleridir. Burada, Şişme kuramında hesaplanan tahminlerin, gerçek ölçümlerle “mükemmel bir şekilde, tam olarak” uyuşması Şişme’nin bir kanıtıdır ve bize, Şişme’nin -gerçekten de- doğru olabileceğini gösterir. Bu yüzden çoğu fizikçi Şişme kuramını geçerli görür. (Bu en büyük kanıtı da doğal olarak kırmızıya kayma, nükleosentez gibi kanıtlar izler.)^[6]

“Şu anda evrende gördüğümüz tüm madde (enerji) nereden geldi?” sorusuna standart Büyük Patlama kuramı, ne kadar geriye gidersek maddenin de o kadar artacağını ve ilk anlarda küçücük bir noktada ekstrem miktarda enerjinin olmasını gerektiğini savunur, ama bu, büyük ihtimalle yanlıştır. Şişme kuramı, bu cevabın tersi doğrudur, diyerek bu soruyu kolay bir şekilde açıklar. Şişme ile evrenin boyutunun en az 10³⁰ kat arttığını işlemiştik, bu hacim değildir, bu 10³⁰ katlık artışın hacim olarak karşılığı (10³⁰)³=10⁹⁰dır, yani evrenin hacmi, Şişme’nin sonunda en az 10⁹⁰ kat büyümüştür. Şişme kuramı, Şişme’den önceki 10 kilogramlık 10^-26 santimetre çapındaki bir Higgs alanının Şişme ile “evrende şimdi gördüğümüz bütün enerjiyi açıklayabilecek kadar enerji kazanacağını” söyler. Başlangıçtaki itici kuvvetin Higgs alanını 10^-32 saniyede 10³⁰ kat arttırarak hacmini 10⁹⁰ kat büyütmesiyle bu alanın başlangıçtaki minicik enerjisi Şişme sonunda -devasa bir şekilde- 10⁹⁰ kat artmıştır.^[7]

Şişme’ye tam bir benzetme örneği elbette ki verilemez, ama hiç olmazsa -en azından- beynimizde canlandırıp bir fikir sahibi olmamız için bir benzetme yapılması gerekir, bu yüzden “Robin Hood” örneğimi veriyorum. Bir ok, bir yay, bir de lastik düşünün. Lastiğin bir ucu oka, diğer ucu da yayın tahtasına bağlı olsun. Robin de oku atmak için yayı gersin. Gerilen yay, Şişme’den önceki Higgs alanının özel bir duruma gelmesiyle oluşan aşırı itme kuvvetidir. Ok, Şişme sırasında giderek artan devasa itme kuvvetidir. Lastik ise Higgs alanıdır (evrendir). Ok yaydan çıksın. İlerleyen okla gittikçe gerilen lastiğin enerjisi de giderek artar. Lastik kopar ve bu hapsolmuş enerji serbest kalır.

Şimdi bunları tek tek açıklayayım. Yayın gerilmemiş hâline Higgs’teki -birleştirici, çekici- kütle çekimi (pozitif basınç) dersek gerilmiş hâline Higgs’in kütle çekimi kuvvetinden dolaylı olarak kazandığı -fırlatıcı- itici kütle çekimi kuvveti (negatif basınç) diyebiliriz. Yay niye gerildi, diyebilirsiniz, başlangıçtaki Higgs alanı mikro olarak bir kuantum alanıdır ve kuantumda alanların enerji değerinin ekstrem bir duruma gelme ihtimali, bulunduğu potansiyel enerji koşullarındaki uygunluğa bağlı olarak vardır, Şişme kuramında da bu uygun koşullar, bu kuramın sahipleri tarafından böyle bir şeyin olabilme ihtimali olduğu için seçilmiştir, burada matematiksel formüllerle hesaplamalar devreye girer, şimdilik sadece böyle bir durumun olabilir olmasını bilmeniz yeterlidir. Yay ne kadar gerilirse ok da o kadar uzağa fırlar, ok ne kadar uzağa giderse lastik de o kadar gerilir. Yaydan çıkan okun ilerlemesi -negatif basınçtaki itici kütle çekiminin evreni genişletmesi- 10^-32 saniye sürdü, bu sürede lastik (evren) 10³⁰ kat gerildi (genişledi). Fizikte kanıtlanmıştır ki basınç artarsa kütle artar, -bu örnek ilgili kitaptan- kutunun kapağını açınca fırlayan oyuncaklar vardır, bilirsiniz, oyuncağın altındaki yay tel kutunun kapağı kapatılınca sıkışır ve orada bir basınç oluşur, bu kapağı kapalı kutunun kütlesi (ağırlığı), kapağı açık kutuya göre daha fazladır, elbetteki buradaki artış çok ama çok küçüktür, ama büyük sayılarda artış devasa olur. Şimdi kendi örneğimden devam ediyoruz. Şişme ile gerilen-genişleyen lastik evrenin başlangıçtaki 10 kilogramlık enerjisi, Şişme sırasında giderek artarak Şişme sonunda 10⁹⁰ kilogramlık enerjiye dönüştü, yani Higgs alanının enerjisi bu şekilde devasa olarak arttı, Şişme’nin sonunda lastik koptu, yani bir faz geçişi yaşandı, bu faz geçiş(ler)i sayesinde de bu enerjiden parçacıklar oluşmuş oldu. Şişme’nin sonunda -Şişme’nin yan etkisi, kalıntısı olarak- Büyük Patlama’nın başladığını anlatmıştık zaten.^[8]

“…bir inflaton beneğindeki çok küçük miktardaki kütle/enerjinin nasıl olup da gözlenebilir evrendeki devasa miktardaki madde/enerjiye yol açtığı konusunda kafanız hâlâ karışık olabilir. Sonuçta ortaya çıkan enerji nasıl başlangıçtakinden daha fazla olabilir? Cevap şu: …inflaton alanı negatif basınç yoluyla kütle çekiminden enerji ortaya çıkarır. Bunun anlamı, inflaton alanındaki enerjinin arttığı, kütle çekimi alanındaki enerjininse azaldığıdır. Kütle çekimi alanının Newton zamanından beri bilinen bir özelliği, enerjisinin keyfi bir şekilde negatif olabilmesidir. Bu nedenle kütle çekimi, sınırsız miktarlarda kredi vermek isteyen bir banka gibidir, kütle çekimi temelde sınırsız miktarlarda enerji barındırır, uzay genişledikçe de inflaton alanı buradan enerji ortaya çıkarır.”.^[9] Kütle çekiminin “sınırsız miktarlarda enerji” barındırması, kütle çekiminin etki alanının (menzilinin) sonsuz olmasından kaynaklanır, yani bir cismin kütle çekimi yakın etrafında daha şiddetlidir ve bu etki, mesafe uzadıkça gittikçe azalır -işte burası önemli- ama hiçbir zaman sıfıra düşmez.^[10]

Başlangıçtaki o 10 kilogramlık Higgs (Inflaton) alanının 10^-26 santimetre (=10^-28 metre) çapında, (10^-26)³=10^-78 cm³ (=10^-84 m³) hacminde bir bölgeye sıkışması demek, “atom çekirdeğinin yoğunluğunun 1.067 katı” kadar bir yoğunluk demektir, bu, akıl almaz bir durum olduğu için laboratuvarda bunun denenmesi şu an için olanaksızdır.^[11]

Andrei Linde’nin kaotik şişme modellerindeki başlangıçtaki Higgs alanının Şişme için özel bir duruma gelmesine gerek yoktur. Şu bilinmelidir ki önceden bahsettiğimiz bu özel durum da kendiliğinden olur, özel olmayan durum da kendiliğinden olur, sadece özel durumun olma ihtimali daha azdır. Linde’de bu alan ∼10^-33 santimetre uzunluğundadır, kütlesi ise ∼10^-5 gramdır. Bunlar Planck birimleridir.

Planck birimleri çok önemlidir. Evrende en küçük uzunluk ∼10^-33 cm’dir (∼10^-35 m) (Planck uzunluğu), en küçük uzunluğa sıkışabilecek en büyük kütle ∼10^-5 gramdır (∼10^-8 kg) (Planck kütlesi), en küçük zaman -süre- ∼10^-43 saniyedir (Planck zamanı, “ışığın Planck uzunluğunu kat etmesi için geçen süre”). Bunlar yaklaşık değerlerdir, tamsal değerler aşağıda verilmiştir. Bir şeyi durmadan yarıya bölün, en son ulaşacağınız değerler bunlardır, bunları daha fazla bölemezsiniz, çünkü Planck birimlerinden sonra Genel göreliliğin kuantumla olan çelişkisi ortadan kalkar, evreni evren yapan, evrenin özü kuantum başlar, uzay-zaman (evren) anlamını yitirir, tüm kelimeler kifayetsizleşir, tüm kavramlar kavramsızlaşır, kütle çekimi, ışık hızı, en-boy-genişlik, boyut, zaman, hareket, mekân, madde vs. tüm özellikler ortadan kalkar, kaybolur.^[12]

Planck uzunluğu 1,616255(18)x10^-35 metredir. 1 Planck uzunluğu ölçülebilecek veya var olabilecek en küçük uzunluktur, bundan -bu birim değerinden- daha küçük bir uzunluk yoktur, buna yaklaşıldıkça kuantum etkileri giderek artar, bundan sonra tamamen kuantum başlar. Parantez içindeki 18, standart belirsizlik olup, 1,616255±0,000018 olarak değerin 1,616273 ile 1,616237 arasında herhangi bir değer olabileceğini gösterdiği için aslında Planck birimlerinin bile -önemsenmeyecek düzey de olsa- “kesin” bir değeri yoktur. Ama bu kesin olmayışlık, Planck birimleri değerlerinin abartılı olarak aşırı çok veya az olduğundan dolayı neredeyse sıfır olarak önemsenmeyecek düzeydedir. Planck birimlerindeki değerler hesaplanırken bunlardaki ufacık olan standart belirsizlikler, kütle çekimi sabiti ve vakum geçirgenliği sabiti değerlerindeki ufacık olan belirsizliklerden gelir. Planck uzunluğundan Planck alanını ve Planck hacmini hesaplayabiliriz. Ölçülebilecek veya var olabilecek en küçük alan olarak Planck alanı yaklaşık olarak (1,616255×10^-35)² = 2,61228023×10^-70 m²dir, yine hacim olarak Planck hacmi yaklaşık olarak (1,616255×10^-35)³ = 4,22211098×10^-105 m³tür. Planck birimlerinde 10 üssü eksi değerler söz konusuysa bunlardan önceki çarpılacak değer, bu birimlerin değerini etkilemede -sayılar çok küçük olduğundan- neredeyse önemsize yakın bir düzeyde olacağı için ihmal edilebilir, bu yüzden Planck uzunluğuna 10^-35 m, alanına 10^-70 m² ve hacmine ise 10^-105 m³ diyebilirsiniz.

Şimdi benim burada -hem bilim hem de felsefe içerikli- bir açıklama yapmam gerekiyor. 0’dan 1’e ulaşmak aslında olanaksızdır, çünkü arada sonsuz tane sayı vardır, bu, sonsuzu aşmak gibidir, 0,999…999… bu, sonsuza gidiyor, nerede 1’e varıyor, hiçbir yerde, 0,000…000… burada da sonsuza gidildiğinden o en sona gelecek olan 1 hiçbir zaman gelmiyor, nerede 0’a varıyor, yine hiçbir yerde, bu yüzden 0 ve 1 bizim hayal dünyamızda uydurduğumuz şeylerdir, matematiğin temeli nedir, 0 ve 1; fiziğin temeli nedir, matematik; evreni nasıl anlıyoruz, fizikle, o hâlde hiçbir şeyi kesin olarak ölçemeyiz (anlayamayız), yaklaşık olarak ölçebiliriz ya da ölçtüğümüzü sanırız ya da ölçtüğümüzün sanrısını yaşarız ya da ölçtüğümüz bizi ölçer veya anlaşılmaya çalışanın beni anla rüyasındaki sanrısını yaşarız. Planck uzunluğundaki o ufacık belirsizlik, aslında en küçük uzunluk diye bir şeyin olmadığını, hem bu yüzden hem de üstte anlattığımdan dolayı da aslında uzunluk diye bile bir şeyin olmadığını anlıyoruz, bu da bize her şeyin bulanık olduğunu söyler -burada zıtlık kavramı yok olduğu için, yani bulanığın karşısında zıddı olan kesinlik olmadığı için buna bulanık da diyemeyiz, kelimeler yetmiyor, bulanık olarak devam etmek mecburiyetindeyim-. Her nerede isek ve her ne isek o şey, bulanık olarak mevcut ve gittikçe küçülüp doğal olarak standart belirsizlikle bulanık bir değerdeki Planck uzunluğundan kuantum dünyasına atlıyor, kuantumun ne olduğunu sormayın, onu hiç kimse bilmiyor, belki de onun sanrısıyız, belki de öyle bir şey yok ya da her ne ise işte.

Planck kütlesi 2,176434(24)x10^-8 kilogramdır. 1 Planck kütlesi, en küçük uzunluk olan 1 Planck uzunluğunun alabileceği en büyük kütledir, 1 Planck uzunluğu -veya ölçeği- 1 Planck kütlesinden daha büyük kütleli olamaz, 1 Planck uzunluğu 1 Planck kütlesine yaklaştıkça kuantum etkileri giderek artar, bundan sonra tamamen kuantum başlar. Burada şunlar bilinmelidir. Planck kütlesi, tüm parçacıkların sahip olduğu kütlelerinden çok daha büyük bir kütledir. Planck uzunluğu, tüm parçacıkların boyutlarından çok daha küçüktür. Planck kütlesi en küçüğü değil, en büyüğü ifade eder, yani evrenin en küçük uzunluğunun -ölçeğinin- alabileceği en büyük kütledir. 1 Planck uzunluğunun 1 Planck kütlesindeki kütle yoğunluğuna 1 Planck yoğunluğu denir ve bunu kolayca hesaplayabiliriz. 1 Planck uzunluğunun hacmini ∼4,22211098×10^-105 m³ olarak hesaplamıştık. O hâlde 1 Planck yoğunluğu 2,176434×10^-8 ¸ 4,22211098×10^-105 = 5,15484792×10⁹⁶ kg/m³tür. Bu, işlemin tam sonucu olsa da standart belirsizliklerden dolayı yaklaşık bir değerdir. 10 üssünde artı değerler söz konusuysa bunlardan önceki çarpılacak değer, bu birimlerin değerini etkilemede -sayılar çok büyük olduğundan- önemlidir, ama bu kadar büyüklükte göz ardı da edilebilir. Planck yoğunluğu demek, 1 m³te ∼5×10⁹⁶ kg kütle bulunmasına denk olarak Planck hacminde Planck kütlesinin bulunması (devasa olarak sıkışması) demektir, bu, akıl almaz bir büyüklüktür, bu hacimde bu kadar kütleye yaklaşıldıkça kuantum etkileri giderek artar, bundan sonra tamamen kuantum olur. Planck yoğunluğunun enerjisini de E=mc²den E_p=m_pc² olarak hesaplayabiliriz. O hâlde 1 Planck enerjisi yaklaşık şuna karşılık gelir, (2,176434×10^-8) x (299792458)² = 1,95608133×10⁹ J veya 1,2208894067924×10¹⁹ GeV’dir, bu da -bulunduğu koşullar için- doğal olarak akıl almaz bir büyüklüktür, çünkü evrendeki en küçük uzunluk olan Planck uzunluğunun Planck hacminin alabileceği en büyük kütle olan Planck kütlesinin Planck yoğunluğunun enerjisi Planck enerjisidir, yani evrenin en küçük boyutunun -ölçeğinin- alabileceği en yüksek enerji Planck enerjisidir, yine bu hacimde bu kadar enerjiye yaklaşıldıkça kuantum etkileri giderek artar, bundan sonra tamamen kuantum olur.

Planck sıcaklığı 1,416784(16)x10³² kelvindir. Planck sıcaklığı ölçülebilecek veya var olabilecek en büyük sıcaklıktır, bundan -bu birim değerinden- daha büyük bir sıcaklık yoktur, buna yaklaşıldıkça kuantum etkileri giderek artar, bundan sonra tamamen kuantum başlar. Planck sıcaklığından sonra kütle çekimi de dahil her şey kuantum dünyasına atlar. Planck enerjisi Planck sıcaklığındadır ya da Planck sıcaklığı Planck enerjisindedir.

Planck zamanı 5,391247(60)x10^-44 saniyedir. Planck zamanı, ışığın Planck uzunluğunu kat etmesi için geçen süre olup ölçülebilecek veya var olabilecek en küçük zamandır -zaman aralığıdır-, bundan -bu birim değerinden- daha küçük bir zaman dilimi yoktur, buna yaklaşıldıkça kuantum etkileri giderek artar, bundan sonra tamamen kuantum başlar.

Bu saydığımız Planck birimleri değerlerini laboratuvar ortamında oluşturmak olanaksızdır, bu değerler ekstrem olup sadece evrenin o ilk anında oluşmuştur.

Şimdi bunca şeyi niye hesaplayıp anlattım, çünkü Şişme ve -veya- Büyük Patlama gibi evrenin nasıl oluştuğunu açıklamaya çalışan tüm kuramlar bu Planck birimlerine varıyor, yani evrenin ilk anı bu değerlerdeydi, bundan önce de bir değer yoktu, çünkü bu sınırlardan sonra tamamen kuantum başlıyor -aslında başlıyor demek yanlış olur, ama kelimeler yetmiyor işte anlayınız-. Yani evren kuantumdan, kuantum ne, ya da her neyden, ne ne, nasıl ve neden çıktıysa -oluştuysa, varoluşu ne ise- ki aslında burada bunları sormak bile anlamsız ki (kuantumda, kütle çekiminin nasıl davrandığı belirsizdir ki) evrenin ne olduğunu Genel görelilikle kuantumun birleştirilmesinden çıkması beklenen bir kuantum kütle çekimi kuramıyla netleşmesi düşünülür ama bu daha yapılamadı, fakat evrenin ne olduğuna dair elbette ki güzel görüşler var, lakin bunların sınanamaz olması diye bir şey de var, gerçi gelecekte de ne olur bilinmez.

Sonuçta tamamen kuantumun geçerli olduğu sıfır zaman veya sonsuz zamandan ya da her şeyin bir bütün olduğu bir tümelden veya hiçbir kavramın olmadığı kavramsızlıktan zorunluluktan veya kendiliğinden çıkan evren aniden sıfır saniyeden 10^-44üncü saniyeye atladı, tam bu anda evrenin uzunluğu 10^-35 metre, alanı 10^-70 m², hacmi 10^-105 m³, kütlesi 10^-8 kg, yoğunluğu 10⁹⁶ kg/m³ ve enerjisi de 10¹⁹ GeV’di, bunlar evrenin ilk anının değerleridir, evrende bu ilk anda, şu anda evrende gördüğümüz her farklı şey birleşik olarak tek bir hâldeydi, bu değerler ekstrem olarak evrenin en küçük ölçeklerde alabileceği en büyük değerler oldukları için sadece evrenin ilk anında oluşabilirler, bu sınırların altında tamamen kuantum başlar, bu sınırlar kuantumun etkisinin en şiddetli olduğu değerlerdir, evren bu değerlerdeyken kütle çekimi ayrıldı, 10^-35inci saniyede kuantum olasılığı sonucu 10^-32 saniye içinde Şişme gerçekleşti, bu sırada ışık hızından hızlı genişleyen evrende bu değerler de giderek artarken veya azalırken ve buna faz geçişleri eşlik ederken kuantumun etkisi de evrende giderek azalıyordu, sonra Şişme durdu ve yan etkisel kalıntısıyla Büyük Patlama saçılması genişlemesi başladı, tüm bu 1 saniye içinde şu anda gördüğümüz evreni evren yapan ilk birleşik evrenden faz geçişleriyle 4 temel kuvvet ve tüm parçacıklar (10⁸⁰) ayrılarak oluştu, böylelikle zaman, mekân ve hareket de oluşmuştu, sonrasında da galaksiler oluştu, sonra ben de bunu yazdım, sen de okudun.^[13]

 

Kaynaklar

[1] age., s. 305-329, 513. (“Steven Weinberg’in bu keşfiyle…” cümlesi, Jim Holt, age., s. 170.) (“Higgs çok şiddetli…” cümlesi, Brian Greene, “Evrenin Zarafeti…”, age., s. 478.)

[2] Brian Greene, “Evrenin Dokusu…”, age., s. 344, 347, 348.

[3] age., s. 305-348, 365, 366, 370-374, 379, 383, 398, 399, 621.

[4] Can Aktaş, “Kuark Gluon…”, age., s. 1.

[5] Brian Greene, “Evrenin Zarafeti…”, age., s. 430.

[6] Brian Greene, “Evrenin Dokusu…”, age., s. 374-376.

[7] age., s. 376-380.

[8] age., s. 305-348, 370-380.

[9] age., s. 622.

[10] Can Aktaş, “Kuark Gluon…”, age., s. 2.

[11] Brian Greene, “Evrenin Dokusu…”, age., s. 380, 622.

[12] age., s. 403, 404, 422, 423, 466, 569, 570, 620, 622-624, 637, 638.

[13] age., s. 311, 312, 323, 324, 326, 383, 397, 398, 403, 404, 569, 570, 637; NIST Authors, “Planck Length”, National Institute of Standards and Technology [USA], Committee on Data for Science and Technology (CODATA) 2018, <https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?plkl|search_for=planck>, Erişim: 11 Kasım 2020 [kalıcı arşiv kaydı: https://web.archive.org/web/20211026172742/https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?plkl|search_for=planck]; “Planck Mass”, <https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?plkm|search_for=planck>, Erişim: 11 Kasım 2020 [kalıcı arşiv kaydı: https://web.archive.org/web/20220107035404/https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?plkm|search_for=planck]; “Planck mass energy equivalent in GeV”, <https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?plkmc2gev|search_for=planck>, Erişim: 11 Kasım 2020 [kalıcı arşiv kaydı: https://web.archive.org/web/20211026181902/https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?plkmc2gev|search_for=planck]; “Planck temperature”, <https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?plktmp|search_for=planck>, Erişim: 11 Kasım 2020 [kalıcı arşiv kaydı: https://web.archive.org/web/20211026190653/https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?plktmp|search_for=planck]; “Planck time”, <https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?plkt|search_for=planck>, Erişim: 11 Kasım 2020 [kalıcı arşiv kaydı: https://web.archive.org/web/20211026191117/https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?plkt|search_for=planck]; Wikipedia Contributors, “Planck units”, Wikipedia, The Free Encyclopedia, sgt: 6 Kasım 2020, kalıcı arşiv kaydı: <https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Planck_units&oldid=987286376>, Erişim: 12 Kasım 2020; Contributeurs de Wikipédia, “Masse de Planck”, Wikipédia, l’encyclopédie libre, sgt: 10 Temmuz 2020, kalıcı arşiv kaydı: <https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Masse_de_Planck&oldid=172802443>, Erişim: 12 Kasım 2020; “Particule de Planck”, sgt: 21 Ekim 2020, kalıcı arşiv kaydı: <https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Particule_de_Planck&oldid=175774895>, Erişim: 12 Kasım 2020; “Micro black hole”, sgt: 7 Kasım 2020, kalıcı arşiv kaydı: <https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Micro_black_hole&oldid=987448453>, Erişim: 12 Kasım 2020; Contributori di Wikipedia, “Micro buco nero”, Wikipedia, L’enciclopedia libera, sgt: 11 Temmuz 2020, kalıcı arşiv kaydı: <https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Micro_buco_nero&oldid=114283964>, Erişim: 12 Kasım 2020; Taner Güler, “Evrenin İşleyişine Dair Temel Bir Özellik: Kütle”, Bilimkurgu Kulübü, 8 Eylül 2018, <https://www.bilimkurgukulubu.com/genel/bilim-teknoloji/evrenin-isleyisine-dair-temel-bir-ozellik-kutle/>, Erişim: 13 Kasım 2020 [kalıcı arşiv kaydı: https://web.archive.org/web/20201027061945/https://www.bilimkurgukulubu.com/genel/bilim-teknoloji/evrenin-isleyisine-dair-temel-bir-ozellik-kutle/]. (3. ve 4. sonnotlar da dâhil) (Parantez içindeki “kuantumda, kütle çekiminin…” kısmı, Jim Holt, age., s. 169.)