Yeni Başlayanlar İçin: Çizgilerle Evren 9753252129 [PDF]

Zitiervorschau

l

�.:.

Ç_

Z

L

G

E

R

L

E

YENİ BAŞLAYANLAR İÇİN

�-

t7

ç

z

E

L

G

R

E

L

Felix Pirani ve Christine Roche

�

t7

o .,

*

i)

o

o

o •

tI

•

YENİ BAŞLAYANLAR İÇİN

EVREN

Orijinal Adı: UN/VERSE

©Türkiye Yayın Hakları: AD Yayıncılık A.Ş. Kesim TelifHakları Ajansı aracılığıyla, Text Copyright © 1996 Felix Pirani,

lllustraıioııs Copyrighı © 1996 Christine Roche 'dan alınmljlır.

1. Baskı:

Temmuz 1996 !SBN 975 325 2129

Yazan: Felix P!RAN!, Chrisıine ROCHE

Çeviri: Ülkü TAMER

Genel Yayın Yönetmeni: Yalvaç URAL

Yayın Koordinatörü: Giilgiin Adıgün ÇiRKOG1U

Sorumlu Müdür: Necati GÜNGÔR

Kapak ve Grafik Uygulama: Ayıe AKYÜREK

Düzelti: Tekin ERGUN

Basıldığı Yer: Doğan Yayın Holding A.Ş. Doğarı Medya Center, Bağcılar 34554-ISTANBUL Tel:-0.212.505 61 11, Faks: 0.212.505 61 31

Evre n , varolan her şeyd ir. Kozmoloji , Evre n i n bi l i msel i ncelenmesi d i r.

Görül ebil e n i n çok daha fazlasıd ı r. Dü nyan ı n atmosfe ri n i n ötesi n d e , çıplak gözle sadece G ü neş, Ay, bi rkaç bin y ı ldız, yarım d üzine gezege n , birkaç nebula*, bazen de bir göktaşı görü lebi l i r. G ökbi l i mciler, çıp lak duyuları te­ leskoplarla, spektog raflarl a , radyo çanaklarıyla, güçlend irirler. Araç-gereçle­ ri , roketlere , uydulara , yeraltının d e ri n l i k l e ri n e yerl e ştirirler. On l a r ı n "gör­ me"s i , g ü n l ü k "görme"lere benzemez.

*Kitabın sonunda yabancı ve teknik kelimeleri içe ren bir sözlük verilmiştir.

3

Bu kitab ı n te mel i l ke l e ri: Evren, olduğu gibidi r; kimse onu öyl e yarattı ğı için deği l , geçmişte de öyl e olduğu için.

f?

Bu kitaba göre, Evren , Tanrıların yarattığı b i r şey deği l , fiziksel b i r sistemd i r. Yüce Yaratıcı tarafı n dan yarat ı l mamıştır. Onu i n celeyen bi l i m ler, fizik b i l i m le­ ridi r: Astronom i ve fizik. Şu sorunun sorulması hiç de anlamsız deği ld ir:

VREN.\N NED EN Eo o L Ao? YLUy " "

sÖ

··

GE.N\ŞLED\G

\N \

·

_

Bu kitap buna ben­ zer soruları yanıtla­ maya çalışıyor.

4

Fizik bi l i m iyle i l g i l i bir soru deği l bu. Bu tür sorular, geleceğe yön e l i k maksatl ı ya da d i nsel amaçlı yanıtlar almak amacıyla soru­ lur.

ÇÜNKÜ

GALAKSİLERİN

FOTOGRAFINI ÇEKMEK

AMACINDAYIM Bir y ı l d ı z ı n amacı olmaz. Bir galaksi, sonuçlar yaratmak için hareket etmez.

5

TAKMA KAFANI.

Her şey , s ü rekli hareket halinde olan küç ü k parti k ü l l erden , atomlardan oluşur. Yı ldızlar da, Dünyadaki atomları n benzer­ l e ri nden oluşmuştur.

Pe k de anlaş ı l maz bir şey deği l bu. Dört yüz yıl önce buna pek az insa n i n anıyordu.

8

Sayıları yerleştirmek •

n'nin bir tamsayı olduğunu varsayalım. 10n, 1 artı n sayısında sıfır, 10-n ise 1 bölü 10n anlamına gelir. Sözgelimi, .109, bir milyar (1,000,000,000, bin milyon), 10-6 ise bir milyonda bir demektir (1/1,000,000).

Bu sayılarla matematiksel işlemler de yapılabilir. Sözgelimi: 109 x 10-6

=

103

Bunlar özel olarak adlandırılmıştır: Giga (G) 109 demektir Mega (M) 106 demektir Kilo (k) 1o3 demektir Milli (m) 10-3 demektir Mikro (µ) 10-6 demektir Nano (n) 10-9 demektir Böylece, 3 Gıy 3x109 ışık yılı, 6 5µm ise 5x10- metre anlamına gelir. 1 o-43 saniyeyi ele alalım. 1 o-43 saniye, bir saniyenin milyonda birinin milyonda birinin milyonda birinin milyonda birinin milyonda birinin milyon­ da birinin milyonda birinin onda biri demektir.

Kısaca

10

Evrenin büyüklüğü Evrenin büyüklüğünü 1O1O kere küçültülmüş olarak düşünün.

··�e, ıaton. Bu görüş, astronomide on altıncı yüzyıl sonuna kadar terk edilmedi .

PLATON: TANRI HEP GEOMETRİYLE MEŞGUL 19

Aristoteles, Evrenin hep var olduğunu öğretti . Aristoteles'e göre, Dünya yuvarlaktır ve Evrenin ortası nda hareketsiz durmaktad ı r. Evren büyüktür ama s ı n ı rsız değildir, çakılı yıldızlarla çevrelenmiştir, onları n ötesinde hiç bir şey yoktur. Dünyan ı n merkezinde "göksel" bir element olan eterden oluşmuş kü resel kabuklar vard ı r. Eter, görünmeyen, ağ ı rl ı ğ ı olmayan , ateşten daha saf bir maddedir. Gezegenler ve yıld ızlar, eterden oluşmuştu r. G ezegenler, G üneş ve Ay, eterden kabuklar içine yerleşti rilmiştir. Ayı kaplayan kabuk, göğün aşağ ı bölgesinde yer almaktadı r.

20

___ ,,_

i çteki kabukların hareketin i , gök kubbesindeki başka kabuklarla olan mekanik bağlantı ları sağlar. Evrendeki bütün hareketlerin kaynağ ı da budur. Bütün mekanizma için toplam 55 kü re gereklidir.

GEOMETRiYLE ME Ş DEMEK. E: FENGDULSÜN GALAKSIM�IN GÜ İM. EY NEŞİ _

21

Aristoteles için her elementin kendi doğal konumu vard ı r. Bir bütün olarak Dünyan ın hareketi, tek tek parçalarında olduğu gibi , Evrenin ortasına doğ­ rudur; bu yüzden de Dünya tam merkezde yer al m ı şt ı r.

Durağan Dünyan ı n merkezde yer ald ığı görüşü, Aristoteles'i n mekanik kuramına sıkı sı kıya bağlıdır. Dünyan ı n hareket etmesi, onun gök ve yer maddeleri arası nda yaptığı ayrımı da bozard ı. Daha da kötüsü, Dünya bir gezegen olsayd ı, bu, evrende başka can l ı ların da yer ald ı ğ ı birçok dünyan ı n bulunması anlam ı n ı taşırd ı .

22

Yıldızlar gökte birbirlerine bağımlı olarak hareket etmezler. Gökkubbe, her gün Dünyanı n çevresinde döner; Güneş, Ay ve eski çağlarda bilinen beş gezegen , Merküri , Venüs, Mars, Jupiter ve Saturn , yıldızlara bağımlı olarak hareket ederler.

--

---- ---

---....���

Vitruvius: Bir çanakçının tornasında yürüyen yedi karınca düşünün. Torna ters yönde dön­ mektedir. Merkeze en yakın olan karı nca, yolculuğunu en çabuk tamamlayacaktı r; tor­ nanın en dışındaki karıncanı n yolu daha uzundur, ötekilerle aynı hızda gitse bile, yol­ culuğu çok daha uzun sürer. Gezegenler de gökkubbede ayn ı konumdadı rlar.

23

Gezegenlerin hareketlerini açıklayabilmek için, önce Pergeli Apollonius, son ra da H ipparkhos, yeni bir matematiksel şema gelişti rdiler; bu şema, Ptoleme tarafı ndan doruk noktası na çıkarı ld ı .

Şeman ı n en basit biçimine göre, her gezegen bir dai renin çevresinde döner; dai renin merkezi , daha büyük bir dai renin çevresinde dönmekte­ dir; bu dairenin merkezinde ise hareketsiz Dünya bulunmak­ tad ı r.

Sonraları bu şema daha da gelişti rildi; dai relerin sayısı arttı kça arttı. Bu görüş, 1400 yıl kadar, Corpernicus dönemine kadar benimsendi .

\ 24

8

İncil' e göre Evren H ı ristiyan doktrinleri , daha önceki Yahudi doktrinleri gibi, ilkel fizik bilimi üstüne değil, ruhsal gerçekler üzerine kurulm uştur. C. S. Lewis •

l!.>

. '1< ) �-

:�---' �1

•

..

..

.

•

•

•

•

.

ld

. ·

•

.

.#

.

• •

.

.

•

f

Rahip Harry Emerson Fosdick: Kutsal Kitap'ta Dünyan ı n düz olduğu, toprağ ı n altı nda bir denizin bulunduğu yaz ı l ı d ı r. Gök, ters çevrilmiş bir ka· seye benzemektedir; bu kubbenin çevresi sütunlar üzerinde durmakta, güneş, ay ve y ı ldızlar, bu kubbenin içinde hareket etmektedir. Göğün üzerinde de bir deniz vard ı r; yağmur "göğün pencereleri"nden akmaktad ı r. lncil'e göre Dünya böyledir. 25

Çinli bilimadamı Ko Hung sonsuz, büyük bölümü boş bir Evren düşüncesini benimseyenlerden biridir.

,'>�;�f:lft)

' ·."· ,,;r�,,if..

;•

Güneş, Ay ve yıldızlar toplutuğu, boş uzayda özgürce yüzer, hareket eder ya da hareketsiz dururlar, hepsi sıkışmış buhardan oluşmuştur.

G ökyüzüne bakmak, uzaklar­ daki san dağlara bakmak gibidir, masmavi görünürler; taa aşağılardaki vadi de sim­ siyah görünmez mi gözleri­ mize? Dağlann mavisi, gerçek rengi değildir onlarm; vadinin koyu rengi de vadinin gerçek rengi değildir.

. ·��:. "

.. "·,,·

-ı

.

Galileo, Katolik Kilisesini modern çağa çekme konusunda direniyordu.

1632'de Be/fibaş/ı iki dünya düzeni konusunda Diyalog yapıtını yayımladı. Daha önce Galileo'yu desteklemiş olan zamanın Papa'sı, Urban Vlll Barberini, kendini karmaşık bir siyasal bunalımın içinde buldu.

5enor Ga lileo maki nelerden a n lıyor Basta ! Vazge çtim ...

Galileo 359 yıl sonra kazandı

K

atolik Kilisesi, 359 yıl sonra, dünyanın güneşin çevresinde döndüğünü ileri süren Galileo'yu (solda) suçlamalarının yanlış olduğunu kabul etti. Konuyu incelemek üzere 13 yıl önce oluşturulan Papalık Bilim Akademisi komisyonunca elde edilen sonuçlar hafta sonunda Papa'ya iletildi. Engizisyon, gökbilimci Copernicus'un bir kuramını desteklediği için, İncil'le çeliştiği nedeniyle 1633'de Galileo'yu suçlu bulmuştu. Trieste Üniversitesi Astronomi Bölümü Başkanı Margherita Hack, bu olay üzerine "Hiç olmayacağına geç olsun, daha iyi" yorumunu yaptı. -- Reuter.

Astronomi gereçlerinin ve astronomi kuramlarının gelişmesi, on yedinci yüzyılda uyum içinde, el ele devam etti. Sanayi Devrimiyle birlikte, astronomi için büyük önem taşıyan camcılık ve maden işleme alanlarında büyük gelişmeler oldu. Yüzyılın sonlarına doğru, William Herschel, daha önce olanaksız görülen büyük ve güçlü teleskoplar yaptı.

'/ e, �ey n i l o r ca rrti t1U··· ' r l ı ' a.. ı ola v

Herhalde şalgam değil, Wil l iam --

/

Gezegen daha önce de çeşitli gökbilimciler tarafından görülmüştü; ama bu kadar belirgin değildi.

42

Gezegene lngiltere Kralı George lll'ün adını verdim; Georgium Sidus dedim. Kral beni yılda 200 sterlin maaşla özel gökbilimcisi yaptı, daha sonra çalışmalarımda bana yardımcı olan kızkardeşim Caroline'e de yılda 50 sterlin bağladı.

Keşfettiğim ya rım d üzine göktaşını boşver... Ne salakmışım!

1 2 metrelik teleskopun ilk zamanlarında, hepimiz sofradan kalkar, onun başına gider, obua ve bulabildiğimiz başka müzik araçlarının eşliğinde ''Tanrı Kralı korusun"u söylerdik.

Yine de gezegene herkes Georgium Sidus değil, Uranus diyor.

43

Astronomideki gelişmeler on dokuzuncu yüzyılda da sürdü, ama yirminci yüzyıla kadar gökbilimcilerin bilmediği bir şey vard ı :

------·-------,,

1 920'1ere kadar Samanyolunun sınırlarının nerelere ulaştığı da bilinmiyordu.

Samanyolunun ötesindeki nebulalar da, bu galaksiler içinde yer alan yıld ızlar da henüz keşfedilmemişti.

44

Birinci Dünya Savaşı'ndan kısa süre son ra, California'da Mount Wilson'a 2.5 metre çapı nda bir aynası olan dev bir teleskop kuruldu; bu, o zamana kadar yapılmış en büyük teleskoptu , en cılız gök nes­ nelerinin bile ışıkları nı toplayabiliyordu.

Galaksilerden birini ötekilerden üstün tutmadan, astronomide Evrenin merkezi belirlenemiyordu artı k.

45

Samanyolu Güneşin de bir yıldız olarak içinde yer aldığı Samanyolu galaksisi, gökte uzun, parlak bir bulut biçiminde gözle görülebilir. Galileo, 1 61 0'da Samanyolunun birçok yıldızdan oluştuğunu keşfetmiştir. Sahanda yumurta biçiminde bulutsu bir duman gibi görünen galakside 1 O1 1 ·in bir kaç katı yıldız vard ı r. Büyüklüğü ise güneşin büyüklüğünden yaklaşık 1 O12 kat fazladı r.

Galaksinin ortası ndaki kabarıklığın (yumurtanı n sarısı) bir yandan öteki yana uzakl ığı yaklaşık 32 bin ışık yılıdır. Disk olarak adlandırılan çevresinin (yumurtanı n beyazı) çapı 1 30 bin ışık yılı uzunluktad ı r; kal ı nlığı ise sadece iki bin ışık yılı kadardı r. Diskin spiral kollardan oluştuğu sanılmaktadı r, ama bu kanıtlana­ mamıştı r. Güneş, diskte yer alı r, kabarıklığın merkezinden yaklaşı k 26 bin ışık yılı uzaktadı r.

Duman bulutu biçimine hale denir. Çoğu görülmez. Bir yandan öteki yana uzaklığı 600 bin ışık yılıdır. Halede yıldızlar vardır; ama geri kalan bölümünün neden oluştuğu bilinmemektedir. Galaksideki yıldızlar, merkezinin çevresinde dönerler; Güneşin bir dönüşü 250 milyon yıl sürer. 46

Yıldızların arasında ne vardı r? Gaz ve toz. Bü� ük bölümü hidrojen. Galaksinin bu bölümünde litre başına 1 ile 1 O hidrojen atomu vard ı r. Yaklaşı k 1026

_--=-;..+.•

--�-

Çoğu galaksiler tek başlarına değil, onluk, yüzlük ya da binlik demetler topluluğu içinde yer alırlar. Samanyolu, Yerel Topluluk adı verilen en aşağı 25 demetlik bir topluluk içinde yer alır.

Yerel Topluluğun bir uçtan ötekine uzunluğu yaklaşık

3 milyon ışık yılıdır.

' .

.

.

.

. •

..

.

Büyük demetlerden en yakın olan ına, Vi rgo (Başak) burcuyla ayn ı yönde olduğu için Vi rgo demeti denir; yaklaşık 50-70 milyon ışık yılı uzaktadı r. Uzak nesnelere olan mesafeleri n kesin olarak ölçülmesi son derece güçtür. Virgo demetinin çapı yaklaşık 7 milyon ışık yılıdır, içinde 1 200'ün üstünde galaksi vard ı r. Her demetteki galaksiler, o demetin çevresinde dönerler. Birçok demet, bir araya toplanmıştır. Yerel Topluluk da, Virgo demeti de Yerel Süperdemet'in içinde yer alır; çapı yaklaşık 1 00 milyon, kalınlığı da 1 0 milyon ışık yılıdır. içinde yaklaşık 1 00 demet vard ı r.

------- _,,,,,,,-r

Birçok galaksi , köpük ya da sünger biçimindeki yapıların yüzeyinde yer alı r. Köpüklerin çapı yaklaşı k 1 00 milyon ışık yılıd ı r.

Galaksileri gruplandı rman ın sonu yok ... Buruşuk bir yüzey üstüne yayılmış bin kadar galaksi bulduk. Buna Büyük Duvar diyoruz. Genişliği en aşağı 500 milyon ışık yılı . Margaret Gel/er

En büyük toplulukların büyüklüğü, ancak araştı rmalarla elde edilen sonuçlarla sınırlıdır; bu da görülebilen Evrenin sadece yüz binde birini kapsar. John Huchra

Birbirlerinden ne kada r uza ktala rsa

.•.

Bu, 5a manyolunun ta m merkezde olduğunu mu gösteriyor'?

) ...

,/

-7

51

' ,p--

�

=H f

hızın uz ki �kla orantılı O olarak a ıgını belirler.

Uzaklığı iki kat artırın

. . . galaksinin hızı da ıkı kat artar... bakı açısı ne olursa olsu .

�

. !� �?� Y ���

-. Ho sayısı Hubble degışmezi olarak la � dırılı r. n lıkle Galaksiler aras a uzaklıkların. k guç olduğu saplanması larak " ı enemekted· ;ıx on , ı n o1 3 kılometredir. saniyede yak

��I

;,� � :;cy� �'. �

Galaksiler geçmişte birbirlerine şimdi olduklarından daha yakı ndı . Bir zamanlar içindekiler birbirlerine yapışık gibiydi; Evrenin görünüşü de herhalde çok daha değişikti.

Şimdi gerekli olan doğa yasaları Evrende de her zaman geçerli olduysa, başlangıçta yıldızlar da, galaksiler de yoktu; sadece, h ızla büyüyen ve temel zerreciklerden oluşan sıcak gaz vard ı . Gaz, sıkışmış olduğu için sıcaktı . Zamanla, bu gazdan yıldızlar, galaksiler ve öteki yapı lar oluştu. Geriye ne kadar giderseniz, Evrenin içindekilerin daha sıcak ve yoğun olduğunu görürsünüz. Çoğunluğun görüşü böyledir.

--

-

Görüşlerden birine göre, Evren öncesiz bir zamanda bir tek büyük patlama sonucunda oluşmuştur; şimdiki genişleme, bu patlaman ı n şiddetinden ileri gelmektedir.

Ama BÜYÜK PA TLAMA deyimi pek tuttu.

54

)

Büyük Patlama deyimi talihsiz bir deyimdir; çünkü Evrenin genişlemesine başlangıç olarak bir tek olayın yol açtığını düşündürmektedir. James Peebles

Günümüz fizikçileri genişlemenin nas ı l başlad ı ğ ı konusunda b i r şey söyleyememektedir. Evrenin başlangıçtaki bir tekillikten genişlediğini savunan matematiksel modeller vard ı r (daha sonra açıklanacak Friedmann modelleri). Bunun gerçek Evreni temsil ettiğini doğrulayan hiçbir neden yoktur. Günümüz fiziksel kuram ı , bir "başlangıç" ile ilgilenmez. Kuram ın ilgilendiği en erken zaman , Evrenin Planck yoğunluğu (su yoğunluğunun yaklaşık 1093 katı) içinde s ı kışmış olduğu zamand ı r. "Büyük patla­ ma", Evrenin içinde bulunduğu o zaman ı anlat ı r. Planck yoğunluğu daha sonra açı klanacaktı r. Evrenin başlangıcı konusunda hiçbir kamt yoktur ve hiçbir kuram böyle bir konuyu ele alamaz

55

8ÖYÖI< 'PATLAMA görüşü konusunda bazı soru nlar çıktı . 1 930'1ar ve 1 940'1arda yapı lan gözlemler sonucunda, Dünyan ı n , Güneşin ve Galaksinin yaşları n ı n büyük patlamadan daha büyük olduğu anlaşıldı. Büyük patlamadan bu yana yaklaş ı k 2 milyar yıl geçtiği san ı lmaktadı r. Dünyan ı n yaşı nı n ise yaklaş ı k 4.5 milyar yıl olduğu konusunda kan ıtlar vard ı r. Dünya, büyük patlamadan önce de nas ı l var olabilirdi?

Bir gün sinemada

56

-

ı vrenin sabit durum modelinde, Evren genişler, bu genişlemenin yarattı ğ ı oradaki boşluklarda yeni maddeler türer; bu türeme s ı ras ı nda maddelerin yayı lması düzenli ve değişmeyen yoğunluktad ı r.

/\yrı ntı lar sürekli olarak değişir, ama Evrenin genel görüntüsü hep ayn ı d ı r.

Bu modelde büyük patlama yoktur; Evrenin ileriye ya da geriye doğru görünüşünde hep bu genel sabit durum vard ı r.

57

·

Cambridge Sirki Her zaman varolan Evrende maddelerin küçük ölçülerde sürekli yaratılmasının . . .

7

. .. Evrenin ve maddenin bir tek kerede büyük patlamayla yaratılmasından daha garip olmadığını ileri sürdük. 7

Ü stelik bu görüş, deney ve araştı rmalara daha açı ktı r.

Ama sa bit durum kura mı da bütü nlemeye ka ldı.

58

Baade: Büyük patlamadan bu yana beş milyar yıldan fazla zaman geçmiştir; bu süre de Galaksinin, Güneşin ve Dünyanı n oluşması için yeterlidir. ·

Sabit durum modeline ilgi azaldı , 1 965'de geçmişteki kozmik radyasyonun keşfiyle bütün bütüne yok oldu . . .

... Daha 5onra ayıklanacak 59

Evren kaç yaşında?

Ne demek istiyorsun, "Evren kaç yaş ı nda?" Sana söyledim ya, Evrenin başlangıcı olmayabilir. Evre n , ezelden beri vard ı r.

"Büyük patlamadan bu yana ne kadar zaman geçti?" diye sorabilirsin. Bu, Evrenin ne kadar hızlı genişlediğine bağlı. Evren hızla genişliyorsa, büyük patlamadan bu yana az zaman geçmiş demektir. Evren ağır ağır genişliyorsa, daha çok zaman. Gökbilimciler, başka galaksilerin ne kadar hızlı uzaklaştıklarında görüş birliğine varıyorlar; ama ne kadar uzakta oldukları konusunda birleşemiyorlar...

Bu yüzden de büyük patlamadan bu yana ne kadar zaman geçtiğini söyleyemiyorlar. Herhalde 1 0-20 milyar yıl aras ı nda. Samanyolunun yaşı da öyle. Zaman ölçeği konusundaki sorunlar bu günlerde yeniden gündeme geti rilebilir.

60

1 9 65'de, New Jersey'de B e l ! laboratuvarlarında çal ışan iki radyo gökbilimcisi, Arno Penzias ile Robert Wilson, radyodaki seslerin kaynaklarını araştı rıyorlardı .

Merhaba, Bob . . . Nedi r bu? Akl ı m ıza gelen bütün radyo kaynakları n ı eledik, ama bir şey var hala.

v Evet. Antenle hiç ilgisi olmayan, yılın ve günün bu saatinde gelmesi olanaksız bazı radyo dalgaları var.

Ö nce antenden güvercin pisliklerini temizlediler. 61

George Gamow büyük patlamadan

kozmik radyasyonun oluşacağ ı n ı ileri sürmüştü. Penzias ile Wilson'un bu görüşten haberleri yoktu.

Sonunda anlaşıldı ki , bizim bulduğumuz geçmişteki kozmik radyasyonmuş. Büyük patlamaya da bu yüzden inan ı lmış zaten.

Penzias ile Wilson'un araştı rmaları ndan bu yana, aşağ ı yukarı bütün koz­ mologlar büyük patlama görüşünü kabul lenmektedir. Büyük patlama, son derece sı kıştırılmış bir durumdan Evrenin genişlemesine geçişi göstermektedir; Evrenin başlangıcı anlam ına gelmemektedir. Fizikçilerin "başlangıç" konusund; söyleyecekleri bir şey yoktur.

62

Doğa yasaları Modern kozmoloji bazı temel varsayımlarla başlar.

*

I vrenin geri kalanı, Dünyadaki atomlarm

l ıonzerleriyle

ı >ünyadaki

oluşmuştur.

doğa yasaları Evrenin geri kalanı için de geçerlidir.

*

Ciünümüz yasaları geçmiş için de geçerlidir.

1

o

"Doğa yasas ı" düşüncesi on yedinci yüzyıla, Fransız düşünürü Rene Descartes'a dayan ı r.

Öyle sanıyorum ki, Tanrı Evreni başlangıçta konulan "doğa yasaları"yla yönetmektedir.

63

Tam tersine, orta çağlarda Tanrı n ı n Evreni günlük kararlarla yönettiğine inan ılırd ı .

1

ı '

1 li.

·

ı

\ ... ı.

1

1i

.

. .

.

Hansa Birliği gibi uluslararası ticaret kuruluşlarının sayılarla, ağırlıklarla, ölçülerle ilgili kendi yasaları vardı; "doğa yasaları"nın ortaya çıkmasının esin kaynağı belki de o yasalardı.

;

1

Eugene Wigner: "Doğa yasaları"nın varolması hiç de doğal değildir; onları insanlar yaratmıştır. . ,

64

Han_gi atomla r? Benım kiler mi?

Hangi doğa yasala rı? Benim kiler mi, yeni yasala r mı?

Modern )'asa la r mı - nedır onla r?

;

'

65

Modern Fizik yasaları Madde ve radyasyon davranışları n ı açıklayan iki temel kuramla ilgili fizik yasaları vard ı r: Genel görecelik (izafiyet) ve kuantum mekaniği.

Schrödinger ve Heisenberg Kuantum mekaniği, temelde, daha küçük bir ölçek içinde (Atomlar ve çeki rdekleri ölçeğinde) ele alınan bir olaylar kuram ı d ı r · ·

.

66

Enerji saklanabilir bir biçimden bir başka biçime aktarılabilir, ama nasıl yaratıldığı ya da nas ı l yok edildiği konusunda bilinen bir yöntem yoktur. Enerji bir kitle olarak da belirebilir; bunun sonucunda, Einstein'ın E = mc2 formülüne göre, enerjinin bir biçimden bir başka biçime aktarılmas ı , kitlenin enerjiye dönüşümü ya da tersi olarak görünebilir. Daha sonra açı klanacağı gibi , bu, yıldızların enerji saçması olayıdır.

dünyada varolan koşullar altı nda, maddenin büyük çoğunluğu atom­ lardan oluşur. Her atomun elektronlar bulutuyla çevrili bir çeki rdeği vard ı r. Atomun aşağ ı yukarı bütün kitlesi çekirdektedir. Atomlar bi rleşerek molekülleri oluştururlar; saf bir kimyasal bileşimde her molekül kendini oluşturan atomlarla ayn ı yapıdadır.

IJ" •..· ·

Sözgelimi, her su molekülü, iki hidrojen, bir de oksijen atomundan oluşur.

·

"Hidrojen" ile "oksijen", kimyasal elementlerin adları d ı r. Bir kimyasal ele­ mentin ne olduğunu anlamak için, önce atomların yapısı konusunda bi raz bilgi edinmemiz gerekiyor. ·

· ··.: ·� ··· .,.,,_ "···(.°·"'··'·..:·'".."' · :f·-,. . . ..:..:: ,_.·;.''.##� •

� :�.�.:'

: ·".: �: �:.�:F·� .:,�·.� ',.· =._ ' ··· :. ·. �.:�:_�.·�-:. �\:. =:_:r��-�t�:� · · :· .··

. ·:·.: '.·. ... ·.' ' ·. .:·_.. .;.···· ' · ·.:·.:· ·. ··· _ . :·. . . . .

.

•.

.·. • .· . =,.·.· -.·. . . .. ·

·_,_·. •,,. ,;'.:••� _� . •.

•... .•. .

Bir atomda elektronları tutan g üçler, elektromanyetik güçlerdir. Elektromanyetik güçlerin varl ı ğ ı , elektrik yüküyle ölçülür, bu artı ya da eksi ola­ bilir. Bir atomun çekirdeği de, elektronları n da elektrik yüklüdür. Çeki rdekteki yük artı , elektrondaki yük ise eksi olarak adlandırı l ı r.

Ayrı cins yü kler birbirlerini çeker,

1!

Benzer cins yü kler birbirlerini iter -

�· 1

ı � 1

' l.

!L:' 1

l

!i 1

1.

I'

::ı 1 1

ılı

Bir atom çeki rdeği, protonlardan ve neutronlardan oluşur (protonlar ve neutronlar da, daha küçük parçacı klardan meydana gelmişti r) . Bir elek­ trik yükü birimi, protondaki yüktür: Bir protonun + 1 yükü vard ı r. Bir elek­ trondaki yük -1 'dir, neutronun yükü ise yoktu r. Bir atomun elektrik yükü sıfı rd ı r. Çekirdeği çevreleyen buluttaki elektron sayıs ı , çekirdeğin içinde­ ki proton sayısına eşittir; buna atomik sayı denir.

lııl'

:ı 'ı

.J

J

68 ----

--- -------

F:IJEMl{NTLER'

0 �.>

136 _724,t, ­ �J

O �$7 m � �" ·ı · 1 555 --' /(/)_8 O � o__.., � I�

j

Arthur Eddington (1 936): Evrendeki protonların tam sayısı:

:!'S 747 724 00� 511 G8&3 &53 15

181 sss 468�9q 717

914 'ı ' 1 1 6 7o9 3 6 6

231 425 176

651 Elektron sayısı da aynıdır. 1 56

eı s

Arthur Eddington (1 944): Özür dilerim. 3/4 faktörünü unuttum. Evrendeki protonların tam sayısı:

Söylediğim gibi, elektron sayısı da aynıdır. Eddington'un düşüncelerini ancak birkaç fizikçi benimsedi . Eddington, elde ettiği sonuçları yeni bulgulara göre değiştiriyordu. 1 57

Paul Dirac ( 1 938): Çok büyük sayılar arasındaki bu ilişkilerin rastlantı olduğu pek düşünüle­ mez. Eddington'un söylediği gibi, bu büyük sayılar değişmez değildir, zaman geçtikçe daha büyürler. Büyük sayılar arasındaki ilişkilerin hep geçerli oldukları sonucunu doğuran bağlar tam bilinememektedir. Geçerli olmaları için, elektro­ manyetik güce kıyasla çekim gücünün gittikçe zayıflaması gerekmektedir.

Bob Dicke (1 961 ) : Bu sayılar arasındaki rastlantısal ilişki, sadece bir teki değer taşıyorsa, mümkün görünmemektedir. Gerçek olan bir şey var: Evrenin yaşı ne çok küçük, ne de çok büyüktür.

I

-�

J /

• /

(

,/

'

\

..

·� /1{ �.er

· ---

.

______..

./ -·

Hidrojenden başka elementler de varoldu{lu için yeteri kadar yaşlıdır - fizikçi­ ler için gerekli bir element de karbondur. Parlak bir yıldızın çevresinde dönen gezegenimiz bizi barındırabilecek koşullara sahip olduğu için de yeteri kadar gençtir. Dolayısıyla, büyük patlamadan bu yana geçen zaman ne fazla çoktur ne de azdır. Güneş benzeri bir yıldızın ömrüyle karşılaştırılabilecek yaştadır. 1 59

Antropik Brandan Carter (1 974): Dicke'in görüşleri, Cılız Antropik ilkesi olarak adlandırdığım bir şey: Evrendeki yeri­ miz, gözlemci olarak da bulunabileceğimiz uygun bir konum.

Bu n u da ha da

Güçlü Antropik ilkesi:

•

Evren (ve onun bağlı bulunduğu temel parametreler), belirli bir dönemde, içindeki gözlemcilerin yaratılışım kabullenecek bir konumda olmalıdtr.

Kastedilen nedir? i nsanların varlığı, fizik kurallarını zorluyor mu? Yoksa başkalarının öne sürdüğü gibi, Evren, içinde insanların yer alması için mi yaratılmıştır? Bu görüş, onu benimseyenleri Tanrı inancına götürmüştür.

1 60

Bazıları da uzun süreli sonuçlardan söz etmektedi r: işte Son Antropik ilke: Evrende bilgi­ işlem varolmahdır; bir kere varolunca, Evren ölmez .

John Barrow ve Frank Tipler:

. • • . . '

6en de 11una 5a�ma5apan Antropik ilke diyoru m .

1 61

6azı insanla rın düşüncesine g ö re . . . bilimin görevi, her şey için bir kuram yaratmak, "Neden?" soru­ larını yanıtlamak, dinbilimi ile gök­ bilimini bağdaştırmaktır.

Bilimin asıl amacı, tüm Evreni açıklayan bir tek kuram geliştirmektir. .. böyle bir kurama ulaşabilirsek, hepimiz, düşünür­ ler, bilimadamları , sıradan insan­ lar, evrenin ve bizlerin neden varolduğu tartışmalarına katılabi­ liriz. Bunun yanıtını bulabilirsek, insan aklının kesin zaferini elde edebilir, Tanrı'nın ne düşündüğünü bilebiliriz.

5u "sı rada n insa n" soruyor: Ya Ta n rı dütüncesi n i

değiftiriverirse? 1 62

6azı i n sa n la r ka rşı çıkm a kta

i nsanlar soruyor: "Kesin fizik yasalarının m ı peşindesin?" Hayır, değilim . . . Eğer her şeyi açıklayabilecek bir tek basit yasa varsa, onu bulmak ne güzel olur. Eğer milyonlarca zarı olan bir soğan gibiyse bu, varsın olsun . . . Doğanın kesin, basit, uyumlu, güzel b i r biçimi olup olmadığı tartışılır bir konudur . . .

Ve

•••

Kozmoloji, kritik bir durumda. Evrenin yapı taşları galaksilerdir, ama kozmologlar, galaksilerin nasıl oluştuğunu bilmemektedirler. Kuramla gözlemi birleştirerek, galaksilerin saptayamadı kları maddelerden oluştuğunu varsaymaktadı rlar. Evren genişlemektedir, ama ne kadar genişlediği de, genişlemeyi neyin başlattığı da bilinememektedir. En geçerli kozmolojik modeller, iki kuramın, genel görecelik ile kuantum mekaniğinin yarım yüzyıldan fazla süren çabalardan sonra uyuşturul­ masından elde edilmiştir.

Orta Çağlarda ve daha sonrasında, Ptoleme tarafından geliştirilen gezegenlerin hareket­ leri kuramı sürekli onarıldı ve sonunda Copernicus ile Kepler onu bütün bütüne yıkıp yeniden başladı lar. Günümüzde, kozmoloji kuramı sürekli onarım gerek­ tirmektedir. Şişme ve antropik gibi onarım çabaları yeterli olamam ıştır. Belki de yıkılıp yeniden yapılandırılması gerekmektedir.

•

Kozmolojinin sonu da yoktur, "kesin" bir kuram da. öteki bilim dalları gibi, gelişim vardı r. insanlar oldukça, insan bilimi de gelişi gösterecektir. Tek bilimin bu olduğu da söylenemez. Evrenin insana gereksinimi vardır, kendi kozmolojik kuramların ı geliştiren ve "insan olmayan" bilim adamlarına Evrende yer yoktur.

1 64

Onu istiyorum ! Onu istiyorum! · W. Blake 1 7 Mayıs 1 793

1 65

Sözlük

küçük, yoğun yıldız: güneşin, kırmızı dev evresinden sonra bir beyaz cüceye .dönüşeceği ileri sürülmektedir: 1 06 COBE: kozmik geçmişin radyasyonunu ölçmek amacıyla yapılan uydu: 1 39-1 41 çekirdek: bir atomun, yaklaşı k bütün kütlesini içeren merkezi: 67-70 deuteryum: "ağır hidrojen"; her çekirdeğinde bir proton ve bir neutron olan hidrojen izotopu: 69, 1 27, 1 50 elemanter partikül : maddenin temel ögesi: 53, 1 1 3, 1 46 . eter: Aristoteles'e göre Evreni kaplayan görünmez, ağırlıksız kristalimsi madde: 20 galaksi: yerçekimi güçleriyle bir arada tutulan yıldızlar, gazlar ve tozlardan oluşmuş sistem: 45-50 görecelik kuramı: (1 ) özel görecelik: ışık hızıyla karşılaştırılabilir hızlarda hareket eden nesnelerin hareketine ilişkin kuram: 82-87; (2) genel görecelik: yerçekimi güçlerinin önem taşıdığı alanlarda gezegen sistemlerine ilişkin, nes­ nelerin hareketi kuramı : 66, 95-98 ıŞık-yılı: ışığın bir yıl içinde aldığı yol, yaklaşık 9.46 trilyon kilometre: 7 lnfra"'.red: görünür ışığın tam altı ndaki elektromanyetik radyasyon frekansları : 72 ivme: hız değişikliği oranı : 92, 94 izotop: belirli bir sayıda neutronlara sahip olan bir elementin belirli bir tür çekirdeği: 69 lzotropik: Güneş Sistemindeki en büyük gezegen: 23, 34, 35 kara cisim : elektromanyetik radyasyonu emen ya da yayan, ama yansıtmayan nesne: 1 1 0 kara delik: kütlesine göre çok küçük, bu yüzden de yerçekimi alan ının radyasy­ on sızdırmasına olanak vermeyen nesne: 1 03-1 04; büyük kütleli bir yıldızın son evresi; kuasarlar, kara delikler olabilirler: 1 1 0 kırmızı dev: Güneşten daha büyük, daha soğuk bir yıldız; Güneşin de bir kırm ızı deve dönüşeceği ileri sürülmektedir: 1 06 komet: gökte h ızla ilerleyen kuyruklu cisim. Başına yakın bir merkezde yıldız görünümlü çekirdeği vardı r. Çekirdek silikat, toz, buz ve donmuş organik bileşimlerden oluşmuştur. Gün ışığıyla dağılan toz, kornetin kuyruğunu meydana getirir: 3, 32 kuantum (Latincede "ne kadar'') : bir enerji paketi: 1 1 0 kuantum mekaniği: nesnelerin hareket kuramı ; özellikle atom boyunda ya da daha küçük sistemlerde geçerlidir: 66, 1 1 3 kütle: ivmeye karşı direnme ölçüsü: 92 Megahertz (MHz): bir frekans birimi, bir milyon Hertz: 75 Merküri : Güneş Sisteminin en içindeki gezegen: 95 milyar: bin milyon: 1 O mutlak sıfır: mümkün olan en düşük derece, yaklaşık -273 Celsius; yaklaşılabilir, ama elde edilemez: 1 39 nebula: (Latincede "sis"): geçmişte bulutsu gök cisimlerini anlatan sözcük; şimdi, geliştirilmiş teleskoplarla yıldızlar belirlenip galaksiler olarak adlandı rılmış, galaksimizdeki gezegenler arasındaki toz ve gaza nebula denilmiştir: 42-45 neutron: Şarj edilmemiş partikül; protonla birlikte atom çekirdeğini oluşturur: 68

beyaz cüce:

1 68

neutron yıldlZ: bütün bütüne neutronlardan oluşmuş gök cismi; orta boy küt­ loye sahip bir yıldızın gelişimindeki son evre: 1 08 nova (Latincede ''yeni"): parlaklığı kısa bir süre içinde büyük ölçüde artan yıldız: 32 nukleon: bir neutron ya da proton: 69 Planck yoğunluğu: doğanı n temel ögelerinden oluşmuş, suyun y oğunluğundan yaklaşı k 1 O kere çok olan yoğunluk: 55 , 1 1 5 proton: atom çekirdeğini oluşturan partiküllerden biri , şarj edilmiş partikül; öteki, neutrondur: 68 radyasyon, elektromanyetik: uzayda yer alan elektromanyetik alan: elektro­ m anyetik radyasyon türleri arasında görünür ışık, radyo dalgaları , infra-red ve ultraviyole radyasyon, X-ışınları ve gamma ışınları sayılabilir: 72-81 radyasyon, yerçekimsel : uzayda yer alan yerçekimsel alan: 1 00 süpernova: parlaklığı kısa sürede bir milyar ya da daha çok artan yıldız: 32, 1 07- 1 1 0 türdeşlik: bir yerden bir yere değişmeyen özellik; homojenlik: 1 25, 1 38 ultraviyole: görünür ışığın hemen üstündeki elektromanyetik radyasyon: 72, 1 37 uzay-zaman: görecelik kuramı na göre, uzay (üç boyutlu) ve zaman (tek boyut­ lu) birlikte dört boyutlu bir alan oluştururlar ve burada fiziksel işlemler yer alı r: ·

82

yoğunluk: belirli bir hacim ünitesindeki kütle miktarı ; Evrenin geleceğinin orta­ lama yoğunluğuna bağlı olduğu ileri sürülmektedir: 1 1 5, 1 29, 1 44, 1 50

1 69

Biyografi Dizini

c

t

t

,

'