Evrenimiz Neden 3 Boyutlu


Evrenimiz neden bu şekilde görünüyor? Ya da şöyle soralım, neden evrenin sadece üç boyutunu algılayabiliyoruz? Özellikle süpersicim teorisine göre on boyut olması gerekirken; dokuz uzaysal boyut ve bir de zaman olmak üzere toplam on boyut olarak ileri sürülüyor.

Japon bilim insanları bu konuyu araştırmak istedi ve “dokuz boyutlu bir evren nasıl oldu da üç boyutlu bir evren ortaya çıkardı” sorusunu sordular. Yeni süper bilgisayarlar aracılığıyla yaptıkları simülasyonlar üzerindeki hesaplamalar neticesinde bazı şeyleri açıklayabildiler ve Physical Review Letters‘ta yeni bir gelişme olarak paylaşıyorlar. 

Zihin veya zaman bükme özelliklerine geçmeden önce işin arka planına bakmakta fayda var 🙂

Big Bang (büyük patlama) teorisi ile evrenin nasıl doğduğu, elementlerin göreceli bolluğu ve kozmik mikrodalgaların arka plan ölçümü de dahil, oldukça güçlü gözlemsel delillere dayanmaktadır. Fakat kozmologlar daha geriye gidip, büyük patlamanın ilk saniyelerine baktıklarında tüm evrenin tek bir noktadan ibaret olduğunu gördüler. Bu noktada bildiğimiz fizik darma dağın oluyor ve kuantum mekaniği ile göreliliği birleştiren yeni bir teoriye ihtiyaç duyuluyor.

20. yüzyıl boyunca fizikçiler, verimli bir standart model elde edebilmek için özenle taşları bir araya getirmeye uğraştı. Oluşturdukları model neredeyse işe yaradı (ekstra boyutlar olmadığı zaman). Bu model güçlü ve zayıf nükleer kuvvetler ile elektromanyetizmayı kendi güçlü farklılıklarına rağmen birleştiriyor (neredeyse inanılamayacak kadar yüksek sıcaklıklarda) ve atomaltı parçacıklarının büyük, gürültülü “aile”si için kuramsal bir çerçeve sağlıyor.

Fakat büyük bir boşluk var. Standart model yerçekimi kuvvetini içermiyor. Bu nedenle standart modeli “Uçan Branda”ya benzetenler olmuştur. Büyük, çirkin, kullanışlı, istediğinizi verir ve yerçekimini yok sayar. Süpersicim teorisi bu deliği tıkamayı hedefliyor.

Sicim kuramcılarına göre, her gün etkileşime girdiğimiz üç adet tam ebatlı mekansal boyut, bir zaman boyutu ve mini minnacık tutamlar gibi Planck ölçeğine yığılmış altı boyut var. Bu boyutlar kadar küçük olan sicimler doğadaki en temel birimdir ve Planck ölçeğinde aşağı doğru titreşimlidirler.

Tüm maddeler (ve tüm güçler) bu titreşimlerden meydana gelir, yerçekimi dahil. Sicimlerin hangi yollarla titrediği yerçekimini belirler, parçacıklar buna aracılık ederler.

Buraya kadar genel görelilik kuramını kısaca açıkladık denilebilir. Bu da demektir ki sicim teorisini, evrenimizin doğumunun o sonsuz küçüklükteki noktasını keşfetmek için kullanabiliriz (bir karadeliğin merkezinde yer alan tekillik olarak da bahsedebiliriz).

Parçalanmış Simetri

Tüm bu ekstra boyutlar ve bizim sadece üç tanesiyle deneyimimizin oluşuyla ilgili olarak fizikçiler, oldukça ikna edici bir varsayımsal senaryo çizmeye çalıştılar. Big Bang öncesinde kozmos, hayal edilemeyecek kadar yüksek sıcaklıklarda birleştirilmiş dört temel kuvvetle birlikte mükemmel biçimde birbirine simetrik olan dokuz (zamanı da eklerseniz on) boyuttan meydana geliyordu.

Ancak bu evren son derece istikrarsızdı ve iki parça olmuştu, embriyonik kozmos boyunca yankılanan büyük şok dalgaları gönderiyordu. Sonuç olarak iki ayrı uzay-zaman mekanizması vardı ve bu içinde yaşadığımız üç boyutlu alana açılıyordu. Bizim evrenimiz ne kadar genişliyorsa, diğer altı boyut da o derece küçülüyordu. Küçük bir Planckian top haline gelene kadar. Bizim evrenimiz, daha önce bahsettiğimiz dört kuvvetin yer çekimi ile başlayarak tek tek ayrılmasını yaşadı, genişledi ve soğudu. Bugün çevremizde gördüğümüz her şey, orijinalde dokuz boyutlu olan parçalanmış bir evrendeki sade kırıklar.

Çamaşır makinesinden henüz çıkmış bir çarşafı yatağınıza sermeye çalıştığınızı düşünün. Çarşaf, önceki halinden daha küçük olmuştur ve siz dört köşeyi de denk getirmeye uğraşırsınız. Fakat çarşaf sizinle aynı fikirde olmaz. Bu durumda kumaş üzerinde çok fazla yük vardır, bu nedenle kaçınılmaz olarak bir köşesi gevşer ve çarşaf o noktaya kadar kıvrılır. Bu köşeyi yeniden çekip düzeltmeye uğraşabilirsiniz ancak bu kez diğer bir köşe aynı durumla karşılaşacaktır.

Aynen yatak çarşafı gibi, orijinal on boyutlu uzay-zaman kumaşı, süpersimetrik bir durumda kasılır. Fakat gerginlik çok büyük oldu ve uzay-zaman bütünlüğü iki parçaya ayrıldı. Bir bölümü küçük sıkı bir top haline gelirken diğeri de felaketsel kozmik çatlamalardan dolayı hızla dışarıya doğru genişledi (enflasyon olarak bilinen dönem). Bu bizim görünür evrenimiz halini aldı.

Doğum Sancıları

Peki bunu meydana getiren mekanizma nedir? On boyutlu bir evrenin kırılması için milyonlarca süpersimetrik yol var. Bu nedenle şu anki evrenimizi yapılandırmak adına bu üç uzaysal boyutu özel yapan bir şeyler mi var? Yeni simülasyonlar neden bu simetri kırılmasının bu şekilde gerçekleştiğine ışık tutmaya yardımcı olabilecekler. Japon similasyonunun gösterdiğine göre: Evrenimiz doğumunda dokuz boyuta sahipti fakat bunlardan yalnızca üçü genişleme yaşadı. Bu dokuz boyutlu bir evrenden üç boyutlu bir evrenin nasıl meydana geldiği konusundaki ilk pratik gösteri ve teorinin geçerliliği lehine güçlü bir destek sağlamakta.

Jun Nishimura (KEK), Asato Tsuchiya (Shizuoka Üniversitesi) ve Sang-Woo Kim (Osaka Üniversitesi) IKKT matris modeli olarak bilinen bir Sicim teorisi formülünü kullanarak problemi ele aldılar. Bu formül sicimlerin karmaşık etkileşimlerini modellemek için tasarlanmıştır.

Çok karmaşık teknik nedenlerden dolayı, orijinal IKKT matris modeli ve gerçek dünya arasındaki bağlantının biraz anlaşılmaz olduğunu söyleyebiliriz çünkü genellikle, sicimler arasındaki etkileşim oldukça güçlü olduğunda zayıf etkileşimler varsayar ve hesaplamalardaki zaman değişkeni matematiksel anlamda “gerçek” olarak işlem görmez. Bu yeni simülasyonlar güçlü etkileşimleri varsayabiliyor ve zamanı gerçek bir değişken olarak işleme koyabiliyor.

Sözün özü, sicim teorisyenleri şimdi bu bilgisayar simülasyonları ile süpersicim kuramının öngörülerini analiz etmek için kullanışlı bir araca sahip hale geldiler. Bu sayede, enflasyon, karanlık madde ve evrenin artan bir hızla genişlemesi gibi çetrefilli konulara ışık tutabilmeyi hedefliyorlar. Böylece biz de evrenimizi neden an itibariyle gördüğümüz şekilde hissettiğimizi açıklığa kavuşturabileceğiz.

Discovery News tarafından yayınlanan bir makale, ben sadece çevirisini yapmaya çalıştım. Hatalı yazdığım yerler olmuşsa, fizikçi arkadaşların yorumlarıyla düzenleme yaparız.

Reklamlar

Yorumunuzu Yapın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Connecting to %s