Uzayın bir sonu var mı yoksa sonsuz bir boşluktan mı oluşuyor? Teleskop ve uydu teknolojisindeki yeniliklere rağmen, uzayın sonlu mu sonsuz mu olduğu hala belirsiz. Evreninin genişlediğini bir süredir biliyoruz ve hatta bunun ilk ölçümlerden çok daha hızlı olduğunu keşfettik. Ancak hala evrenin sınırını göremiyoruz. Bu yüzden "gözlenebilir evren" ifadesinde takılıp kaldık. Evren ister kapalı bir kozmik "çörek", ister sonsuz bir düzlem, isterse dev bir küre olsun, kesin şeklini henüz bilmiyoruz. Öyleyse uzayın ve evrenin sonsuzluğuna dair teoriler nedir?
Uzayın Geometrik Şeklini Anlamak
Bu sorunun kısa yanıtı, bilmiyoruz olurdu. Gözlemlenebilir evren – gözle görebildiğimiz ve ölçebildiğimiz kısım – yaklaşık 13,8 milyar yıl önce Büyük Patlama ile oluştu. Yani en azından evrenin yaşının sonlu olduğunu biliyoruz. Ancak evren de büyüyor. Büyük Patlama'dan beri her yöne genişliyor ve bunu artan hızla yapıyor.
"Kozmik mikrodalga arka plan" dediğimiz Büyük Patlama'dan kısa süre sonra (380.000 yıl) oluşan bir ışıma, evrenin daha küçük, sıcak ve yoğun olduğu zamanlara ait en eski halini yansıtır. Evrenin geometrik şeklini daha iyi anlamamız için bu erken zamanlara göz atıyoruz. Bu tür bulguları incelemek evrenin sonsuz mu yoksa sonlu mu olduğunu bilmek adına önemlidir.
Uydular tarafından alınan ölçümlere göre evrenimiz düz bir geometriye sahip olabilir. Düz bir evrende yan yana bulunan iki ışık demeti asla uzayda kesişmez veya ayrılmaz yani sonsuza dek paralel kalır. Ama böyle bir düz evren aynı zamanda sonlu da olabilir: Bir parça kağıdı alın, silindir yapın ve sonra uçlarını birleştirerek simit (çörek) şeklini oluşturun. Bir çöreğin yüzeyi de uzaysal olarak düzdür. Sorun burada yatıyor.
Ölçümlerimiz hala evrenin düz geometrisinin kağıt parçası, silindir, çörek veya iki ışık huzmesinin paralel hareketini olanaksız kılmayan başka bir şekil olup olmadığını kesinleştirmiyor. Eğer evren bir kağıt parçası gibi tamamen düzse böyle bir uzay sonsuza dek devam edecektir ve kendimizin sonsuz versiyonları dahil çok fazla olanak doğurur. Öte yandan, evren halka şeklindeyse uçları kapalı olacağından uzay sonludur. Şu an için doğru yanıtı arıyoruz.
Tüm uzayın şeklini bilmesek de bulunduğumuz parçasının düz olduğunu biliyoruz. Evrenin kavisli olması daha olasıyken bizim düz bir noktada olmamız "enflasyon" teorisi ile açıklanıyor. Enflasyon, evrenin başlangıçta kısa bir an için hızla genişlediğini ve uzayın ait olduğumuz bölümündeki tüm kıvrımları ve eğrilikleri düzelttiğini söyler. Enflasyondan sonra evren bugünkü haline geldi. Ancak olası enflasyonun sadece evrenimizi değil başka evrenleri de oluşturduğu düşünülüyor. Enflasyon şu anda başka yerlerde de meydana geliyor olabilir. Sonsuz bir evren, sonlu bir evrenden daha olası olabilir.
Hızlı Enflasyon Teorisi
Evrenin Büyük Patlama ile başladığını biliyoruz ve bu başlangıç herhangi tek bir noktadan gerçekleşmedi. Evrenin neresinde olursanız olun uzay herkesin gözünde her yöne genişliyor. Evren yaklaşık 13,8 milyar yaşında olduğuna göre uzayın da 13,8 milyar ışık yılı genişlikte olması gerekir. Ancak öyle değil.
Gözlemlenebilir evrenin boyutu aslında 46 milyar ışık yılı, yani uzaydan yayıldığını görebildiğimiz en uzak ışık (Büyük Patlama'dan 380.000 yıl sonraki kozmik mikrodalga arka plan), aslında 46 milyar ışık yılı uzaklıktan geliyor. Bu duruma "hızlı enflasyon" diyoruz. Yine de uzayın gerçek sınırı gözlemlenebilir evrenin sınırı olmayabilir.
Nesneleri 3 boyutlu düşünmeye alıştık. Tıpkı küre, küp, koni gibi. Ancak evren sonsuza dek genişleyen bir küre de olabilir. Ya da eğilip bükülmüş ve kapalı bir çörek biçimini almış olabilir; böyle bir evrende düz bir çizgide yeterince uzun süre giderseniz başladığınız yere dönersiniz. Yani uzay sonlu olur.
Büyük Patlama ile başlayan hızlı enflasyonun sonsuz bir şişme olduğuna dair teoriler var (Sonsuz enflasyon). Yani evren hala farklı noktalardan şişiyor olabilir. Bu genişleme tüm evreni sonsuz kılar. Bu noktadan sonrası artık kuantum dalgalanması ve hatta çoklu evren teorisi demektir.
Aynalar Salonu Etkisi
Evren uzaysal olarak sonlu ancak kozmik bir çörek gibi kenarları olmayan bir simit şeklindeyse sonlu olup olmadığını basit bir deneyle sınayabilirsiniz:
Çok uzaktaki yansıtıcı bir yüzeye ışık tuttuğunuzda yüzey düzgün değilse ışık birden çok yöne yansır. Eğer evren halka şeklindeyse yansıyan ışınlar geri sekerek evrenin şekline göre yavaş yavaş eğrilir ve sonunda kendileriyle geri kesişir. Bu senaryo yalnızca eğer evren sonluysa mümkün olur. Sonsuz bir uzayda ışınlar sonsuza dek uzaklaşır.
Şimdi, ışıkların kesiştiği noktada durduğunuzu hayal edin. Bir yanınızda ışığı yansıtan nesneyi görürken diğer yanınızda aynı nesneye farklı bir açıdan yeniden bakarsınız. Yani ışık kaynağı yıldız dersek, aynı yıldızı iki kez görürsünüz. Bilim insanları Büyük Patlama'dan kalan kozmik mikrodalga arka plan ışımasında bu aynalar salonu etkisini bulmaya çalışıyor. Böyle bir keşif hem evrenin boyutunu hem de şeklini yani sonlu mu sonsuz mu olduğunu açığa çıkaracaktır.
Uzayın Sonu Hakkında Sık Sorulanlar
Uzayın sonsuz olduğu fikrini destekleyen ne gibi kanıtlarımız var?
Uzayın sonsuz olduğu fikrini destekleyen çeşitli kanıtlar vardır.
İlk olarak, Büyük Patlama'nın bir kalıntısı olduğu düşünülen kozmik mikrodalga arka plan ışınımının ölçümleri, evrenin büyük ölçeklerde son derece homojen ve izotropik olduğunu göstermekte, bu da boyut olarak sonsuz olduğunu düşündürmektedir.
İkinci olarak, galaksi kümeleri ve süper kümeler gibi evrenin büyük ölçekli yapısına ilişkin gözlemler de sonsuz bir evren fikrini desteklemektedir, çünkü yapılar gözlemlenebilir evrenin sınırlarının ötesinde devam ediyor gibi görünmektedir.
Üçüncü olarak, evrenin erken dönemlerinde meydana geldiği düşünülen kozmik enflasyon teorisi, evrenin sonsuz büyüklükte olduğunu öngörmektedir.
Kozmik mikrodalga arka plan ışınımı gözlemleri sonsuz bir evren fikrini nasıl destekliyor?
Kozmik mikrodalga arka plan ışınımı gözlemleri Büyük Patlama teorisi için kanıt sağlamakta ve evrenin büyük ölçeklerde homojen ve izotropik olduğunu göstererek sonsuz evren fikrini desteklemektedir. Sonsuz bir evren için diğer kanıtlar, evrenin gözlemlenen büyük ölçekli yapısını ve kozmik ufkun görünürdeki eksikliğini içerir.
Evrenin şeklini ve boyutunu açıklamak için önerilen teorik modeller nelerdir?
Evrenin şeklini ve boyutunu açıklamak için önerilen Büyük Patlama teorisi, durağan durum teorisi ve kozmik enflasyon da dahil olmak üzere çeşitli teorik modeller vardır. Bu modeller evrenin doğası, kökenleri ve nihai kaderi hakkındaki varsayımlarında farklılık göstermektedir.