Evrenin şeklini hiç bilebilir miyiz?

Kozmosun şekli iki rakip kuvvetin dengesine bağlıdır: Yer çekiminin etkisi ve karanlık enerjinin yönlendirdiği genişleme. Köşe yazarı Leah Vinç gözlemlerin bize evrenin ne kadarının var olduğu ve onun bir çarşaf, bir eyer veya tamamen başka bir şey şeklinde olup olmadığı hakkında neler söylediğini araştırıyor

Herhangi bir yönde başlayın ve evrende uçun. Güneş sistemimizden, Samanyolu’nun sınırının ötesinde, Yerel Grubumuzu oluşturan galaksiler ormanından uzak kozmosun vahşi doğasına, kara deliklerin, galaksilerin ve neredeyse sonsuz dünyaların ötesine… Yoksa bunlar sonsuz mu?

Sonsuza kadar seyahat etmeye devam edebilir misin yoksa sonunda bir kenara mı ulaşırsın? Ya da belki de başladığınız yere geri dönersiniz? Bu, kozmolojideki en büyük sorundur, özellikle de “en büyük” kelimesini kelimenin tam anlamıyla alırsanız: Evrenimizin boyutu ve şekli tam olarak nedir? Elimizde birkaç ipucu var ama bunlar belirli bir yöne işaret etmiyor, dolayısıyla bu büyük ölçüde bir sır olarak kalıyor.

Arkadaşlarımla ya da meslektaşlarımla evren hakkında konuştuğumda, çoğu zaman kendimi onlara uzayın çok büyük, hatta belki de sonsuz olduğunu hatırlatırken buluyorum. Bunu anlamak zor bir şey ama kozmologlar ve büyük düşünürler yüzyıllardır bu konu üzerinde kafa yoruyorlar. Boyutunu anlamanın en iyi yolu, şeklinin ne olduğunu çözerek başlamaktır. Ve evrenimizin nasıl bir şekil alabileceğine dair pek çok fikir var.

Evrenin en basit şekli aslında düz bir levha olacaktır. Tabii ki, bundan çok daha karmaşıktır, ancak yararlı bir metafordur (bunu fizikteki çoğu şey için söyleyebilirsiniz). Bazı teknik detayları el sallayarak geçeceğim, ancak şunu söylemek yeterli olacaktır: eğer evren düzse, okulda öğrendiğiniz tüm geometri işe yarar: bir üçgen çizin ve onun açılarının toplamı 180 derece olacak ve tüm çizgileri düz olacaktır. Ancak eğer evren kavisliyse işler tuhaflaşmaya başlar. Üçgeniniz bildiğiniz gibi bir üçgen olmaz ama etkileri o kadar küçük olur ki fark etmezsiniz. Evren bir eyer gibi, hatta bir küre gibi şekillendirilebilir ve her iki durumda da geometri Öklidyen olmayan ve dolayısıyla biraz garip hale gelir.

Evrenin boyutu ve şekli iki nicelik tarafından yönetilir: yerçekimi ve karanlık enerji. Evrendeki her şeyin yerçekimi onu kendine çeker ve karanlık enerji de onu genişlemeye iter. Eğer bu ikisi mükemmel bir şekilde eşleşirse evren düzdür. Eğer karanlık enerji kazanıyorsa Pringle şeklindedir. Bu formlardan herhangi biri evrenin sonlu ya da sonsuz olmasına izin verir; her biri için işe yarayan modeller vardır.

Eğer yerçekimi kazanıyorsa, evren küreseldir ve dolayısıyla sonludur; bu da en basit çözümdür. Ancak kozmosun çeşitli büyük ölçekli gözlemlerinden anladığımız kadarıyla, evren muhtemelen düz gibi görünüyor. Öte yandan, son gözlemler karanlık enerjinin zamanla zayıflayabileceğini gösterdi; bu da evren hakkında aslında ne kadar az şey bildiğimizin altını çiziyor. Karanlık madde, evrende giderek daha kesin haritalar oluştursak bile, benzer şekilde gizemlidir ve evrenin yerçekiminde çok önemli bir bileşendir. Bu nedenle “muhtemelen düz” ifadesini yine de ihtiyatlı bir şekilde ele almak gerekir.

Bu noktada tamamen tarafsız bir anlatıcı olmadığımı söylemeliyim. Pek çok fizikçi gibi ben de sonsuzluklardan hoşlanmıyorum. Elbette bunları düşünmek eğlenceli ama bir tanesini fiziksel dünyaya bağlayın ve bu ne anlama geliyor? Belki de bu sadece insan beynimin sınırlarıdır, ancak herhangi bir şeyin anlamlı bir şekilde sonsuz olabileceğini kabul etmekte zorlanıyorum. Her şeyin bir sınırı olmalı, bu sınır çok büyük olsa bile. Sonsuzluk bana biraz kaçış gibi geliyor. Bunu ölçmenin bir yolu yok. Eğer denklemlerimiz doğru çalışmıyorsa bunun sonsuza kadar süreceğini mi varsayacağız? Bana biraz zaman ver.

Bu görüşte yalnız değilim ve sonsuzluklara duyulan genel hoşnutsuzluk göz önüne alındığında, sonlu bir evrenin neye benzeyebileceğine dair pek çok teori var. Düz olsa bile, uzay-zamanın farklı bölümlerinin birbirine nasıl bağlanabileceğine dair pek çok seçenek var; söylediğim gibi, çarşaf/küre/semer ayrımı basitleştirmedir. Birincisi, sonlu bir evrenin bir kenarının olması gerekip gerekmediği sorusu var. Eğer evren sonlu ve bir kağıt parçası gibi düzse, bir tane olması gerekir; ama o zaman şunu sormalıyız: Kenarın ötesinde ne var? Belki başka evrenler, belki de hiçbir şey. Herhangi bir şey olabilir. Peki tam kenarda ne olur? Varoluş… durur mu? Bu biraz sinir bozucu ve hayal etmesi zor, ayrıca evrenimizi tanımlayan denklemler üzerinde çalışmak da zor.

Uzay-zaman kavisliyse seçenekler biraz açılır. Kürenin kenarı yoktur, dolayısıyla bir yönde çok uzağa giderseniz başladığınız yere geri dönersiniz. Veya bir donut, bir Klein şişesi, tuhaf bir solucan deliği delikli sünger veya başka birçok olasılık şeklinde olabilir – bazı fizikçiler onun bir yer fıstığı, bir koni veya bir elma şeklinde olabileceğini öne sürdüler; bunların sonuncusu ancak şu anda var olduğumuzdan daha fazla boyutun eklenmesiyle mümkün olabilir. Dediğim gibi, bu karmaşık.

Az önce bahsettiğim şekillerin tümü sonludur. Karışıma sonsuzluklar eklenince her şey daha da çılgınlaşıyor, hatta hantal olduğu bile söylenebilir. Sonsuza kadar seyahat edebilirsiniz ve bulacağınız tek şey sonsuz uzay, sonsuz çeşitlilikte galaksiler, yıldız sistemleri ve dünyalardır. Kenarlar ya da evrenin “dışında” ne olduğu konusunda endişelenmenize gerek kalmayacaktı çünkü her şey onun içinde olacaktı.

Bir bakıma bu beklenti heyecan verici. Orada her şeyi bulabilirsin. Kesinlikle başka yaşam formları da olabilirdi – sırf olasılık dahilinde – ama bu, sonsuz olmayan ama gerçekten çok büyük bir evren için hâlâ geçerli. Ancak kişisel olarak sonsuz sayıda evrenin çok fazla olduğunu düşünmeden edemiyorum. Orada neler olabileceğini hayal etmeyi seviyorum ama eğer cevap “evren sonsuza dek devam ettiği için her şey mümkün” ise, hayal etmenin bir anlamı yok gibi görünüyor.

Ancak bunlar kişisel duygulardır ve fizikteki her şey gibi, sonuçta iş gözlemlere ve matematiğe indirgenecektir. Fiziğin sevdiğim yanı da bu, somutluğu ve sonsuzluk yeterince somut değil. Bir yön seçer ve evrende uçarsam, sonunda bir şeye ulaşmak isterim, bu ister bir kenar, ister yeniden eve dönüş olsun.