Ünlü bilim dergisi Discover'ın Şubat 2004 sayısının baş makalesi "Big Bang'den Önce" başlığını taşıyor. Makalede kısaca Big Bang'in sebebinin bizimki gibi üç boyutlu fakat daha yüksek boyutlarda gizlenmiş birbaşka evrenin bizimkiyle çarpışması olduğunu savlayan yeni bir teoriden bahsediliyor. Yazıda söylenene göre bu model, kozmik tarih ile ilgili elimizdeki bilgileri radikal bir biçimde değiştiriyor.
Paul Steinhardt ve Neil Turok isimli iki kozmoloğun fikrine göre, evren hiçbir zaman daha önce düşünüldüğü gibi tek bir noktada toplanmış değildi ve hiçbir zaman şiddetli bir biçimde dağılmadı. Onların fikrine göre evrenimiz, gerçek büyüklüğü bizim erişemeyeceğimiz üst boyutlarda saklı olan çok daha büyük başka bir evrenin bir kesitinden ibaret. (Üç boyutlu bir küp düşünün. Bu küpün bir kenarı, küpün iki boyutlu bir kesitine örnek teşkil edecektir. Benzer şekilde, bizim evrenimiz de bu teoriye göre daha yüksek boyutlu bir üst evrenin küçük bir kesitinden ibaret). Bizim Big Bang diye algıladığımız şey, bu kozmologların fikrine göre bizim üç boyutlu evrenimizle, bizimkine sadece bir proton uzaklıktaki başka bir üç boyutlu evrenin (fakat bizden ayrılma şekli yüzünden bizim için görünmez olan bir evrenin) çarpışmasından ibaret. (Yine küp örneğine göre, bir küpü, bir yüzeyle, örneğin bir ince levhayla kestiğinizi farzedin, küpün bir kesitiyle sizin levhanız bir düzlemde kesişmiş olacaktır. Ya da daha güzel bir analoji, küpün katı olmadığını farzedin ve bir levhanın küpün içinden geçirildiğini farzedin. Bu durumda bu levha, küpü oluşturan tüm iki boyutlu kesitlerle ayrı ayrı düzlemlerde kesişecektir. İşte bahsedilen çarpışma, bu kesişmelerin bir tanesi gibi).
Yazının anlattığına göre, bu yeni teori, süperstring teorisinden çıkma bir teoridir. Süperstringdeki bazı fikirlerin kozmolojiye uygulanmasıyla ortaya çıkmıştır. Teorik fizik konularına aşinalığı olanların bileceği gibi, günümüz fiziğinde, birbiriyle bir türlü bağdaştırılamayan ve aynı çatı altında toplanamayan iki ana alan vardır. Kuantum fiziği ve relativite. Bildiğimiz evrenin ayrı yönlerini açıklayan bu iki bağımsız teoriyi tek bir çatı altında toplamak maksadıyla çok çalışma yapılmış fakat şimdiye kadar başarılı olunamamıştır. Şimdiye kadar, bu iki teoriyi birleştirme konusunda en fazla ümit vaadeden teori string teorisi (daha sonraki geliştirilmiş adıyla süperstring teorisi)dir.
Süpersting teorisi yirminci yüzyılın sonlarına doğru ortaya çıkmış bir teoridir ve bazı fizikçilerin yorumuna göre, 21. yüzyıl fiziğinin rastlantı eseri 20. yüzyıla düşmüş halidir. Bu teori son derece kompleks bir teoridir ve bu teoriye göre evren bizim algıladığımız gibi 3 (ya da 4) boyutlu değildir, string modelinin işlemesi için evrenin 10 boyutlu kabul edilmesi gerekmektedir. Fakat yüksek boyutlarda herşey kolaylaşmakta ve daha önce bağdaşamaz zannedilen pek çok kavram, fikir, ve teori, işin içine üst boyutlar fikri girdiğinde çok güzel şekilde, hatta bulmaca parçalarının birbirlerini tamamlamalarına benzer şekilde birleşmektedir. Fakat fizikçilerin bu konudaki en büyük sorunları, eldeki matematiğin süpersting teorisine yetmemesidir. Bu teorinin geliştirilmesi aşamasında, elimizdeki tüm gelişmiş matematik yetersiz kalmıştır. Teorinin gerektirdiği hesaplamalar o derece karmaşıktır.
Yatağın kenarından sarkan bir çarşaf, nasıl ki üç boyutlu bir evrende bulunan bir iki boyutlu cisim gibidir, benzer şekilde bu teorinin bakış açısına göre, bildiğimiz tüm uzayzaman, daha üst boyutlarda yer alan bir üç boyutlu kesittir. Bu iki boyutlu analojiyi akılda tutarak, fizikçiler, bildiğimiz gözlenebilir evreni gerçek 10 boyutlu evrendeki rüzgarda sallanan bir iki boyutlu zara benzetmektedir.
Süpersting teorisinin teorik fiziğe getireceği yeniliklerin boyutlarını, fizikçiler daha yeni yeni (ve yavaş yavaş) görmeye başlamaktadır. Bunun bir örneği University of Pennsylvania'dan bir bilim adamı olan Burt Ovrut'un 1998'de Cambridge'de (İngiltere) yapılan bir konferansta sorduğu bir sorudur. Ovrut sormuştur ki, eğer biz çok boyutlu bir evrende titreşen bir zar üzerinde yaşıyorsak, bu çok boyutlu evrende bizimkine benzer başka zarların bulunmaması için ne sebep var? Teorideki hiçbir faktör, bu olasılığı dışlamamaktadır. Ve eğer diğer zarlar mevcutsa, bunlar birbiriyle etkileşime de girebilirler demektir.
Bu fikirden etkilenen Princeton Üniversitesi profesörlerinden Steinhardt ve Cambridge üniversitesi profesörlerinden Turok, sözkonusu konferansta dinleyiciler arasında bulunuyorlardı. Daha sonra bu fikir üzerinde birlikte çalışan Steinhardt ve Turok, eğer zarlar çarpışırsa, bunun çok güçlü bir etki ortaya çıkartacağını buldu. Bu çarpışma öyle muazzam miktarda enerji ortaya çıkartıyordu ki, bu enerjinin miktarı, Big Bang'de ortaya çıkan enerji salınımıyla karşılaştırılabilecek düzeydeydi.
Böylece, Steinhardt, Turok ve doktora öğrencisi Justin Khouri, süpersting'deki fikirlerin kozmolojiye olan etkilerinin ne düzeyde olacağını incelemeye karar verdi. Sonuçta da ortaya yazının başında bahsettiğimiz teori çıkmış oldu.
Discover'ın anlattığına göre, sadece süpersting'e ait fikirlerin kozmolojiye ne gibi bir etkisi olacağını görmek gibi bir merak yüzünden kalkışmamışlardı bu işe. İşin içinde ayrıca özellikle Steinhardt'ın geleneksel Big Bang modelinden soğumaya başlamış olmasının da rolü vardı. Steinhardt'a göre geleneksel Big Bang teorisinin tek sorunu uzay ve zaman için bir başlangıç gerektirmesi değildi. Aynı zamanda bu teori, bilim adamları kendisini düzeltmeye ve mükemmelleştirmeye çalıştıkça daha da dağınıklaşmış ve şık olmayan bir hal almıştı. Orijinal Big Bang modeli basitti. Sıcak ve yoğun bir enerji paketi dağılmış ve genişlemeye devam etmişti. Fakat 1980'lerde fizikçiler Big Bang'in daha kompleks bir versiyonu olan "inflation" teorisini benimsediler. Buna göre evren Big Bang'i izleyen ve saniyenin çok küçük kesirli kısa bir süresi içinde ışık hızında çok daha hızlı bir biçimde yayılmış ve sonra yavaşlamıştı. Böyle birşeyin gerçekleşmesinin tek yolu, yeni doğmuş evrende, çok güçlü, fakat sadece saniyenin küçük kesirli bir süresi kadar varolup sonra ortadan kalkmış bir enerji alanının varlığıydı. Teorilere bu tür komplikasyonlar eklemek hem sağduyuya, hem de geleneksel bilimde iyi bilinen "occam's razor" (occam'ın bıçağı) ilkesine aykırıydı. (Bu prensibe göre fazlalık faktörlerden arındırılmış, en basit açıklama en doğru olanıdır).
Fakat bu kadarı da yetmedi. Zaman içinde bilim adamları Big Bang teorisini astronomların evrenin haritasını çıkartırken topladıkları verilerle bağdaştırabilmek için tekrar değiştirip teoriye yeni bir komplikasyon eklemek zorunda kaldı. Buna göre, evrenin genişleme hızı, evren ortaya çıktıktan çok daha sonra bir dönem tekrar yükselmiş ve sonra yine yavaşlamıştır. Yani neredeyse Big Bang iki aşamalı olmuş, önce birincisi, aradan milyarlarca yıl geçtikten sonra da ikincisi meydana gelmiştir. Bilim adamları bu ikinci genişlemeyi açıklamak için yeni bir bilinmeyen enerji alanı ortaya komuşlar ve buna "kara enerji" demişlerdir. Bu fikir adeta teorinin "öngördüğü" birşey olmaktan ziyade, teoriyi düzeltmek ve gözlem verilerine uygurabilmek için icat edilmiş birşey gibi durmaktadır. Steinhardt'a göre, "Kara enerji kavramı modele uymaktadır, fakat bu kara enerjinin ne olduğu meçhuldür. Standart Big Bang/Inflation modeli, gittikçe daha dolambaçlı ve karmaşık hale gelmektedir ve geçerli olması hala mümkün gözükmesine rağmen sürekli bu modele birşeyler eklemek zorunda kalmamız iyi bir işaret değildir." İşin ilginci, Steinhardt'ın inflation modelini geliştiren bilim adamlarından biri olmasıdır. Ve şimdi kendisi bu modelde hoşuna gitmeyen bazı yönler olduğunu söylemektedir.
Paul Steinhardt ve Neil Turok isimli iki kozmoloğun fikrine göre, evren hiçbir zaman daha önce düşünüldüğü gibi tek bir noktada toplanmış değildi ve hiçbir zaman şiddetli bir biçimde dağılmadı. Onların fikrine göre evrenimiz, gerçek büyüklüğü bizim erişemeyeceğimiz üst boyutlarda saklı olan çok daha büyük başka bir evrenin bir kesitinden ibaret. (Üç boyutlu bir küp düşünün. Bu küpün bir kenarı, küpün iki boyutlu bir kesitine örnek teşkil edecektir. Benzer şekilde, bizim evrenimiz de bu teoriye göre daha yüksek boyutlu bir üst evrenin küçük bir kesitinden ibaret). Bizim Big Bang diye algıladığımız şey, bu kozmologların fikrine göre bizim üç boyutlu evrenimizle, bizimkine sadece bir proton uzaklıktaki başka bir üç boyutlu evrenin (fakat bizden ayrılma şekli yüzünden bizim için görünmez olan bir evrenin) çarpışmasından ibaret. (Yine küp örneğine göre, bir küpü, bir yüzeyle, örneğin bir ince levhayla kestiğinizi farzedin, küpün bir kesitiyle sizin levhanız bir düzlemde kesişmiş olacaktır. Ya da daha güzel bir analoji, küpün katı olmadığını farzedin ve bir levhanın küpün içinden geçirildiğini farzedin. Bu durumda bu levha, küpü oluşturan tüm iki boyutlu kesitlerle ayrı ayrı düzlemlerde kesişecektir. İşte bahsedilen çarpışma, bu kesişmelerin bir tanesi gibi).
Yazının anlattığına göre, bu yeni teori, süperstring teorisinden çıkma bir teoridir. Süperstringdeki bazı fikirlerin kozmolojiye uygulanmasıyla ortaya çıkmıştır. Teorik fizik konularına aşinalığı olanların bileceği gibi, günümüz fiziğinde, birbiriyle bir türlü bağdaştırılamayan ve aynı çatı altında toplanamayan iki ana alan vardır. Kuantum fiziği ve relativite. Bildiğimiz evrenin ayrı yönlerini açıklayan bu iki bağımsız teoriyi tek bir çatı altında toplamak maksadıyla çok çalışma yapılmış fakat şimdiye kadar başarılı olunamamıştır. Şimdiye kadar, bu iki teoriyi birleştirme konusunda en fazla ümit vaadeden teori string teorisi (daha sonraki geliştirilmiş adıyla süperstring teorisi)dir.
Süpersting teorisi yirminci yüzyılın sonlarına doğru ortaya çıkmış bir teoridir ve bazı fizikçilerin yorumuna göre, 21. yüzyıl fiziğinin rastlantı eseri 20. yüzyıla düşmüş halidir. Bu teori son derece kompleks bir teoridir ve bu teoriye göre evren bizim algıladığımız gibi 3 (ya da 4) boyutlu değildir, string modelinin işlemesi için evrenin 10 boyutlu kabul edilmesi gerekmektedir. Fakat yüksek boyutlarda herşey kolaylaşmakta ve daha önce bağdaşamaz zannedilen pek çok kavram, fikir, ve teori, işin içine üst boyutlar fikri girdiğinde çok güzel şekilde, hatta bulmaca parçalarının birbirlerini tamamlamalarına benzer şekilde birleşmektedir. Fakat fizikçilerin bu konudaki en büyük sorunları, eldeki matematiğin süpersting teorisine yetmemesidir. Bu teorinin geliştirilmesi aşamasında, elimizdeki tüm gelişmiş matematik yetersiz kalmıştır. Teorinin gerektirdiği hesaplamalar o derece karmaşıktır.
Yatağın kenarından sarkan bir çarşaf, nasıl ki üç boyutlu bir evrende bulunan bir iki boyutlu cisim gibidir, benzer şekilde bu teorinin bakış açısına göre, bildiğimiz tüm uzayzaman, daha üst boyutlarda yer alan bir üç boyutlu kesittir. Bu iki boyutlu analojiyi akılda tutarak, fizikçiler, bildiğimiz gözlenebilir evreni gerçek 10 boyutlu evrendeki rüzgarda sallanan bir iki boyutlu zara benzetmektedir.
Süpersting teorisinin teorik fiziğe getireceği yeniliklerin boyutlarını, fizikçiler daha yeni yeni (ve yavaş yavaş) görmeye başlamaktadır. Bunun bir örneği University of Pennsylvania'dan bir bilim adamı olan Burt Ovrut'un 1998'de Cambridge'de (İngiltere) yapılan bir konferansta sorduğu bir sorudur. Ovrut sormuştur ki, eğer biz çok boyutlu bir evrende titreşen bir zar üzerinde yaşıyorsak, bu çok boyutlu evrende bizimkine benzer başka zarların bulunmaması için ne sebep var? Teorideki hiçbir faktör, bu olasılığı dışlamamaktadır. Ve eğer diğer zarlar mevcutsa, bunlar birbiriyle etkileşime de girebilirler demektir.
Bu fikirden etkilenen Princeton Üniversitesi profesörlerinden Steinhardt ve Cambridge üniversitesi profesörlerinden Turok, sözkonusu konferansta dinleyiciler arasında bulunuyorlardı. Daha sonra bu fikir üzerinde birlikte çalışan Steinhardt ve Turok, eğer zarlar çarpışırsa, bunun çok güçlü bir etki ortaya çıkartacağını buldu. Bu çarpışma öyle muazzam miktarda enerji ortaya çıkartıyordu ki, bu enerjinin miktarı, Big Bang'de ortaya çıkan enerji salınımıyla karşılaştırılabilecek düzeydeydi.
Böylece, Steinhardt, Turok ve doktora öğrencisi Justin Khouri, süpersting'deki fikirlerin kozmolojiye olan etkilerinin ne düzeyde olacağını incelemeye karar verdi. Sonuçta da ortaya yazının başında bahsettiğimiz teori çıkmış oldu.
Discover'ın anlattığına göre, sadece süpersting'e ait fikirlerin kozmolojiye ne gibi bir etkisi olacağını görmek gibi bir merak yüzünden kalkışmamışlardı bu işe. İşin içinde ayrıca özellikle Steinhardt'ın geleneksel Big Bang modelinden soğumaya başlamış olmasının da rolü vardı. Steinhardt'a göre geleneksel Big Bang teorisinin tek sorunu uzay ve zaman için bir başlangıç gerektirmesi değildi. Aynı zamanda bu teori, bilim adamları kendisini düzeltmeye ve mükemmelleştirmeye çalıştıkça daha da dağınıklaşmış ve şık olmayan bir hal almıştı. Orijinal Big Bang modeli basitti. Sıcak ve yoğun bir enerji paketi dağılmış ve genişlemeye devam etmişti. Fakat 1980'lerde fizikçiler Big Bang'in daha kompleks bir versiyonu olan "inflation" teorisini benimsediler. Buna göre evren Big Bang'i izleyen ve saniyenin çok küçük kesirli kısa bir süresi içinde ışık hızında çok daha hızlı bir biçimde yayılmış ve sonra yavaşlamıştı. Böyle birşeyin gerçekleşmesinin tek yolu, yeni doğmuş evrende, çok güçlü, fakat sadece saniyenin küçük kesirli bir süresi kadar varolup sonra ortadan kalkmış bir enerji alanının varlığıydı. Teorilere bu tür komplikasyonlar eklemek hem sağduyuya, hem de geleneksel bilimde iyi bilinen "occam's razor" (occam'ın bıçağı) ilkesine aykırıydı. (Bu prensibe göre fazlalık faktörlerden arındırılmış, en basit açıklama en doğru olanıdır).
Fakat bu kadarı da yetmedi. Zaman içinde bilim adamları Big Bang teorisini astronomların evrenin haritasını çıkartırken topladıkları verilerle bağdaştırabilmek için tekrar değiştirip teoriye yeni bir komplikasyon eklemek zorunda kaldı. Buna göre, evrenin genişleme hızı, evren ortaya çıktıktan çok daha sonra bir dönem tekrar yükselmiş ve sonra yine yavaşlamıştır. Yani neredeyse Big Bang iki aşamalı olmuş, önce birincisi, aradan milyarlarca yıl geçtikten sonra da ikincisi meydana gelmiştir. Bilim adamları bu ikinci genişlemeyi açıklamak için yeni bir bilinmeyen enerji alanı ortaya komuşlar ve buna "kara enerji" demişlerdir. Bu fikir adeta teorinin "öngördüğü" birşey olmaktan ziyade, teoriyi düzeltmek ve gözlem verilerine uygurabilmek için icat edilmiş birşey gibi durmaktadır. Steinhardt'a göre, "Kara enerji kavramı modele uymaktadır, fakat bu kara enerjinin ne olduğu meçhuldür. Standart Big Bang/Inflation modeli, gittikçe daha dolambaçlı ve karmaşık hale gelmektedir ve geçerli olması hala mümkün gözükmesine rağmen sürekli bu modele birşeyler eklemek zorunda kalmamız iyi bir işaret değildir." İşin ilginci, Steinhardt'ın inflation modelini geliştiren bilim adamlarından biri olmasıdır. Ve şimdi kendisi bu modelde hoşuna gitmeyen bazı yönler olduğunu söylemektedir.
yaptıklarını düşündüler. Teorinin ve gözlemlerin daha da yakından incelenmesi, bunun da gözlemleri tam olarak açıklayamadığını ortaya koydu ve teorisyenler epicycle'lar üzerine başka epicycle'lar ekleyerek teori gözlemlere uyana kadar değiştirdiler. Sonuç yine çok kompleks bir teoriydi. Fakat sonra Kopernik güneş merkezli evren modeliyle ve Kepler gezegenlerin haketlerini dairesel değil eliptik olarak açıklayan teorisiyle geldi ve tüm gözlemler ortaya çıkan bu yeni modele hiçbir "epicycle" veya herhangi bir komplekslik gerektirmeden rahatça oturdu. Dolayısıyla, daha basit olan açıklama, daha doğru bir açıklama oldu. Bundan örnek çıkaran bazı bilim adamları, standart Big Bang/Inflation modelini bu sebeple çok fazla beğenmemektedir.
