Birazoku

Kozmosun sır perdesi aralanıyor!

 Uzay araçları daha uzaklara gittikçe, hızlandırıcılar atomları daha küçük parçalara ayırdıkça ve teleskoplar milyarlarca ışık yılı uzaktan sinyal yakalamayı başardıkça evrene ve evrendeki yerimize dair anlayışımız sarsıcı biçimde değişmeye devam ediyor. Kozmik Sorular kitabında Neil deGrasse Tyson, seçkin fizikçi James Trefil ile birlikte felsefenin uzun yıllardır sorduğu soruları yanıtlamak için astrofiziğin en güncel fikirlerini kullanıyor: Nereden geldik? Her şey nasıl başladı, nasıl bitecek? Bu evrende yalnız mıyız? Bunu nasıl öğrenebiliriz?

Eratosthenes’ten Galileo’ya eskilerin bilgeliğini temel alan ve ötegezegenlerin keşfi ile nükleer parçacıkların tanımlanması gibi en güncel bilimsel bilgiyi kullanan Tyson, kendisinin alameti farikası haline gelmiş kıvrak zekâsı ve nükteli diliyle bizi geçmişten geleceğe, en küçükten en büyüğe, bilgimizin sınırlarından uçsuz bucaksız bilinmezliğe doğru bir yolculuğa çıkarıyor ve bizi her zaman yukarı bakmaya davet ediyor.

StarTalk’tan Kim Olduğumuza, Buraya Nasıl Geldiğimize ve Nereye Gittiğimize Dair Bir Rehber

İçindekiler
Yazarın Notu………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..11
Giriş…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..13
1. BÖLÜM: EVRENDEKİ YERİMİZ NEDİR?
Dünya Bir Gezegen Midir? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………18
Sopayla Astronomi ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….22
Paralaks Çözümü ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………27
Güneş Sistemi Ne Kadar Büyük? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..30
Henrietta Leavitt ve Standart Mum …………………………………………………………………………………………………………………………………………..32
Galaksiler ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………34
Milyarlarca ve Milyarlarca ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..36
Son Bir Söz …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………40
2. BÖLÜM: BİLDİKLERİMİZİ NEREDEN BİLİYORUZ?
Çıplak Göz Astronomisi ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….46
Galileo ve Teleskop ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….49
Elektromanyetik Spektrum ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..54
Radyo Evreni …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….57
Astronomiden Astrofiziğe …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………60
Atmosferin Dışından Gelen Bilgi……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….63
Evrende Yeni Pencereler Açmak …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….66
Günümüz Gözlemevleri …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..70
Gelecek Girişimler …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..73
3. BÖLÜM: EVREN NASIL BU HALE GELDİ?
Büyük Patlama ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………81
Atomik Evren …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..84
Bilinen Evrenin İnşası ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..87
Nebula Hipotezi …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..92
Donma Çizgisi ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..95
Kozmik Bilardo ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..96
Gezegen Göçü ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….98
Dışarısı …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..101
4. BÖLÜM EVREN KAÇ YAŞINDA?
Sürpriz #1: Kozmik Mikrodalga Arka Alan Işıması ………………………………………………………………………………………….108
Sürpriz #2: Mikrodalgadaki Mesaj ……………………………………………………………………………………………………………………………………………112
Sürpriz #3: Evrenin Enflasyonu …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….113
Sürpriz #4: CMB’deki Sıcaklık Farkları ………………………………………………………………………………………………………………………………..115
Astronomik Mesafe Merdiveni …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………116
Sürpriz #5: Karanlık Enerji …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….119
Gerilim……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..122
Sürpriz #6: Karanlık Madde……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………127
Evren Formasyonları ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..128
5. BÖLÜM: EVREN NEYDEN YAPILMIŞTIR?
Kimyanın Doğuşu …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..137
Elementler Nereden Geldi? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….139
Yeni Atom Teorisi ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….141
Atomun Parçalarına Ayrılması ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….143
Bunu Kim Sipariş Etti? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….146
Hızlandırıcıların Gelişi ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….148
Kuarkların Gelişi ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………151
Parçacık Fiziği Sözlüğü ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………154
Başka Katman Var Mı? …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..157
6. BÖLÜM: YAŞAM NEDİR?
Her Şeyi Değiştiren Deney …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….163
Dünya’ya Yaşamı Uzay Kayaları Mı Getirdi? ……………………………………………………………………………………………………………….166
RNA Dünyası ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….168
Doğal Seçilim ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………170
Karmaşıklık Kaçınılmaz Mıdır? …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………172
Akıl ve Teknoloji ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….174
Sentetik Yaşam ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..176
Başka Türlü Bir Yaşam …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………180
Ekstremofiller………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………182
7. BÖLÜM: EVRENDE YALNIZ MIYIZ?
İlginç Fikirler ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..193
Tek Örnek …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..196
Akıl Arayışı ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………201
Drake Denklemi ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………203
Teknoloji Kaçınılmaz Mıdır? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….207
SETI: Dünya Dışı Akıllı Yaşam Araştırması ………………………………………………………………………………………………………………….209
Sürekli Yaşanabilir Bölge ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..212
Fermi Paradoksu …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..214
Uygarlık Kademeleri …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………217
8. BÖLÜM: HER ŞEY NASIL BAŞLADI
Bu Hale Nasıl Geldik? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..225
Kuantum Mekaniğine Giriş ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………228
Basitleştirme ve Birleştirme …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….231
Kuark Hapsi …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..233
Kuvvetlerin Birleşmesi ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….235
Güçlü Kuvvetin Birleşmesi ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………236
Antimadde Sorunu ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………238
Büyük Senaryo ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….240
Bilginin Sonu ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..242
9. BÖLÜM: HER ŞEY NASIL BİTECEK?
Dünya’nın Sonu …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………249
Öngörülemeyen Kıyamet: Volkanlar ……………………………………………………………………………………………………………………………………..253
Öngörülemeyen Kıyamet: Meteor ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..256
Yaklaşan Çarpışma ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….258
Açık Mı, Kapalı Mı, Düz Mü? …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….260
Madde Nedir? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..262
Son İçin Seçenekler………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….266
Zaman Haritasının Sınırı …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………268
Evrenin Sonunu İzlemek ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….268
10. BÖLÜM: HİÇLİĞİN VARLIKLA NE İLGİSİ VAR?
Hiçbir Şey Eskisi Gibi Değil …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….277
Tüm Evren Bir Vakum Dalgalanması Mıdır? ……………………………………………………………………………………………………………….278
Evrenin Kökeni ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….282
Büyük Patlama’dan Önce ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..284
Çoklu Evren …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….287
İnce Ayar Sorunu …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………290
Çoklu Evrenin Sınıflandırılması ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………292
Bu Gerçekten Bilim Mi? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………294
Teşekkür………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………298
İlave Okumalar……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………300
Görseller……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….304

Yazarın Notu

StarTalk bilim, güldürü ve popüler kültürü güzelce harmanlayan çok platformlu (radyo, podcast, televizyon) bir söyleşi programı. Programın “Kozmik Sorular” adlı bölümünde, StarTalk izleyici kitlesinden bir konuyla ilgili sorular sormalarını istiyoruz ve bunları program sırasında yanıtlıyoruz. Sevindirici ve şaşırtıcıdır ki “Kozmik Sorular” en sevilen formatımız oldu. Ancak yolumuza çıkan en derin soruları keşfetmeye her zaman olanak bulamadık. Örneğin, her şey nereden geldi? Neyden yapıldı? Evrende yalnız mıyız? Peki, her şey nasıl bitecek? Bunun için, StarTalk’un bilgilendirici ama eğlendirici DNA’sını kullanarak tasarlanmış, düzenlenmiş ve yazılmış bir kitaba gereksinim duyuldu. StarTalk’un kıdemli yapımcısı ve başyazarı Lindsey N. Walker, kitabın podcast’in editoryal misyonunu yansıtmasını sağlamak için yorulmadan çalışırken, yazar arkadaşım, akademik anlamda meslektaşım ve uzun süredir fizik alanında eğitim veren James Trefil de bu kitabın önemli temellerini attı.

Giriş

Sınırsız sorular deposu olan evrenin, merakımızın çekirdeğinde benzersiz bir yer kapladığını hemen hiç kimse inkâr etmez. Bu gerçek aynı zamanda evreni sınırsız kolektif cehaletimizin de deposu haline getirir. Göklerin binlerce yıldır insanların ibadet ettiği tanrıların maddi ve manevi evi olarak hizmet vermesine şaşmamalı. Tanrıların ortak görevi, ölümlü zihinlerimiz için gizemli ve ölümlü bedenlerimiz için kontrol dışı görünen her şeyi kontrol eder. İnsan merakının derinlikleri ile insan cehaletinin sınırları arasındaki uçurumda, bazılarını hepimizin bazılarını da bir kısmımızın sorduğu bir sürü soru bulunur. Hepsinin cevabı yoktur. Cevabı olanlar için de cevaplarımız eksik veya yetersiz olabilir. Kalan sorular için, güvenle ve biraz gururla, Dünya’nın etrafına ve gökyüzüne bakarak evrenin en azından bir kısmının insan zihni tarafından anlaşıldığını ilan edebiliriz. Ama aynı zamanda mütevazı bir şekilde, bilgimizin alanı büyüdükçe, cehaletimizin çevresinin de büyüdüğünü kabul etmeliyiz.

Kozmik Sorular, insanların evrendeki yerimiz hakkında sorduğu en derin sorularla merakınızı besleyecek. Ancak bu sayfalar aynı zamanda sizi belirsizliklerimizin girdaplarına daldıracak ve bilgimizin boşluklarının üzerinde ayak bileklerinizden sallandıracak. Neden mi? Çünkü burada tek panzehri olan “bilme ihtiyacı” ile gerçek ilgi ve merak kaynağı olan “bilmemek” yatıyor. Bir de bunlara kozmik sınırlarda kullanılan bilimsel yöntemler ve araçlar destek olacaktır.

1. BÖLÜM

EVRENDEKİ YERİMİZ NEDİR?

Isaac Newton ve Aristoteles bir bara girerler. Dünya’ya bir cisim düştüğünde aslında neler olup bittiğine dair süregelen bir tartışmaya tutuşurlar. Her ikisi de sahneyi hayal eder ama tamamen farklı şeyler görürler.

Aristoteles’in dünyasında her şey toprak, hava, ateş ve su olmak üzere dört temel elementten oluşur. Diğer üç elementin herhangi birinden değil de topraktan yapılmış nesneler, Aristoteles’in görüşüne göre evrenin de merkezi olan Dünya’nın merkezine ulaşmak gibi doğal bir isteğe sahiptir. Ne de olsa, tüm gökcisimlerinin durağan olan Dünya’nın yörüngesinde döndüğü onun için apaçık ortadadır. O zaman nesneler, içsel doğaları tarafından düşmeye zorlanırlar.

Newton ise nesnenin neyden yapıldığını değil, kütleye sahip olup olmamasını önemser. Dünya’nın, yüzeyindeki her nesneye bir kütleçekim kuvveti uyguladığını bilir. Evrensel çekim yasası ona Dünya yüzeyine düşen her şeyin bu kuvvet yüzünden düştüğünü söyler.

Ayrıca, uzaya uzanan aynı kuvvetin Ay’ı da yörüngesinde tuttuğunu ve yerin sabit çekimi olmadan Ay’ın da uzaya uçacağını bilir.

Aristoteles bir retsina şarabı söyler. Newton sert bir bal likörü ister. İçkilerini içerken hangi görüşün doğru olduğunu tartışırlar. Newton basit bir test önerir: Teorisine göre, hava direnci ihmal edilirse, Dünya yüzeyine düşen tüm nesneler aynı hızla düşecektir. Aristoteles’e göre ise, daha büyük nesne daha küçük nesneden daha fazla “toprak elementine” sahiptir ve bu nedenle ne kadar toprak elementi içeriyorsa o kadar hızlı düşecektir. Barmenden bir madeni para ve pahalı bir şişe bourbon isterler ve her ikisinin de, çok farklı kütlede olmalarına rağmen, gerçekten aynı hızla düştüğünü keşfederler. Newton, fikirlerimizi doğaya karşı test etmenin bilimsel yöntemin özü olduğuna ve bunun nesnel gerçeklerin araştırılması ve evrendeki yerimizin anlaşılması yoluyla insanlığın yaşamında derin değişikliklere yol açan bir teknik olduğuna dikkat çeker.

Aristoteles içkilerin ve kırık bourbon şişesinin parasını öder.

DÜNYA BİR GEZEGEN MİDİR?

Antik Yunanlar tarafından geliştirilen kozmoloji, bin yıldan fazla bir süredir evrendeki yerimiz konusundaki düşüncelerimize egemen oldu. Dünya’nın evrenin hareketsiz merkezi ve tüm yaşamın evi olduğunu, ayrıca Güneş ile yıldızlar da dahil olmak üzere tüm gökcisimlerinin etrafımızda döndüğünü söylediler. Dahası, Dünya’daki hiçbir kusurun gökyüzünün derinliklerine uzanmadığını öne sürdüler. Güneş ve Ay kusursuz küreler olarak kabul ediliyordu. Gezegenlerin mükemmel kürelerini taşıyan kristal yapılar, matruşka bebekler gibi, diğer mükemmel küreler içinde yuvarlanıyordu. Gökyüzü Dünya’dan farklı görünüyordu, farklı maddelerden yapılmıştı ve farklı yasalara göre çalışıyordu. Isaac Newton aralarındaki anlaşmazlığı bitirinceye kadar Dünya evrenin bir parçası değildi.

EN ÜNLÜ BAŞARISIZ DENEY

Aristoteles ve Isaac Newton’ın ortak bir noktası vardı: Tüm boşlukları “esîr” adında gizemli, görünmez bir maddenin doldurduğuna inanıyorlardı. On dokuzuncu yüzyılın sonlarına kadar fizikçiler (doğal olarak), titreşen ses dalgalarının yayılmak için hava gibi bir ortama ihtiyaç duyması gibi, ışığın da bir ortama (ışığı yayan esîr) ihtiyaç duyduğunu düşündüler. Büyük düşünürler yüzyıllar boyu, açıklanamaz olanı açıklayabilmek için esîre tutunmuşlardı. Aristoteles, gökcisimlerinin saydam kristal küreler içinde yörüngede döndüğünü ve aradaki boşlukları esîrin doldurduğunu iddia ediyordu. Isaac Newton, yerçekimi mekanizmasının Dünya’ya doğru sürekli bir esîr akışıyla sağlandığını öne sürüyordu. Fransız matematikçi René Descartes, manyetizma ve gelgitler gibi görünmez güçlerin esîri itip çektiğini düşünüyordu.

Ancak 1887’de kimyager Edward Morley ve fizikçi Albert Michelson bu fikre karşı ilk ikna edici kanıtı sundular. Eğer esîr etrafımızdaki uzayı dolduruyor olsaydı, bunun dünyayla aynı yönde ve ters yönde hareketine bağlı olarak ışık hızında yaşanan değişimlerle saptanabilir olması gerektiğini söylediler. Bir benzetme yapmak gerekirse, hareketli bir trenden ileri yönde atılan bir topun hızı, trenin hızı ile topun hızının toplamı kadar olurdu. Ve eğer top geriye doğru atılırsa, bu defa topun hızı kendi hızı ile trenin hızının farkı olarak hesaplanırdı. Işık da aynı şekilde davranır mıydı?

Michelson, bu soruyu cevaplamak ve ışık demetlerini analiz etmek için zamanın en hassas aleti olan interferometreyi icat etti. Fakat hiçbir yerde esîre rastlanmadı. Işığın hızı Dünya’ya göre hangi yönde hareket ederse etsin aynıydı. Bu “başarısız” deney, bilimi tamamen dönüştürdü ve nihayetinde özel göreliliğin keşfine yol açtı.

MS 150’de İskenderiyeli filozof ve matematikçi Klaudyos Batlamyus, Yunanların nihai evren görüşünü dile getirdi. Yunan biliminin çoğu gibi, onun fikirleri de Avrupa’daki ortaçağ üniversitelerinin müfredatında dolambaçlı bir yolculuk yaptı; önce Bağdat’taki Beytü’l-Hikmet’te [Bilgelik Evi] Arapçaya çevrildi, daha sonra Haçlılar tarafından İspanya’ya getirildi ve akademik dil olan Latinceye tercüme edildi. Batlamyus’un kitabının önemi ve etkisi, Arapların ona verdiği ve bugüne kadar gelen ismiyle gözler önüne serildi: El-Mecistî, yani “en büyük”.

Batlamyus’un dünya merkezli modelinde birçok şey oluyordu. Gezegenler kristal küreler içinde hareket ediyordu, bu kürelerin kendi alt döngüleri vardı ve onların da alt alt döngüleri bulunuyordu ki hepsine birden toplu olarak episikl adı veriliyordu. Batlamyus, kendisinden önce gelen Yunan ve Babil gökbilimcilerinin yüzyıllardır yaptığı gözlemleri hesaba katarak, tüm bu kürelerin ve episikl’ların hızlarını belirledi. Tutulmalarını ve diğer gök olaylarını da tahmin edebiliyordu. Sistem tam anlamıyla işliyordu, bu nedenle Dünya merkezli modeline ciddi bir itiraz gelmeden 1500 yıl geçmesine şaşmamalı.

Yunan modeline göre, gökyüzünde gezen yedi varlık vardı: Merkür, Venüs, Mars, Jüpiter, Satürn, Güneş ve Ay. Bu “gezme” eylemi Yunanca planetes* sözcüğüyle ifade edilir. Dünya gökyüzünde görünmediğinden, Dünya bir gezgin yani gezegen olarak kabul edilmiyordu. Bu modelde, Dünya kristal küreler üzerinde taşınmıyordu; hatta hiç taşınmıyordu

….