Kozmologlar ikide bir, itile kakıla, bağırtıla çağırtıla hiç beklemedikleri kadar şaşırtıcı bir evrene sürüklenirler. 1500′ler ve 1600′lerde Kopernik, Kepler ve Newton, Dünya’nın pek çok yıldızın çevresinde dolanan pek çok gezegenden yalnızca biri olduğunu göstererek Ortaçağ’ın o rahatlatıcı “kapalı ve küçük bir kozmos” dogmasını yerle bir ettiler. 1920′lerde Edwin Hubble, evrenimizin sürekli olarak genişlediğini ve değiştiğini gösterdi. Bu önemli bulgu da, giderek evrenin değişmediği ve sonsuza dek varolacağı yolundaki düşüncenin yıkılmasına yol açtı. Ve son 20-30 yıl içinde de kozmologlar, yıldızları, gökadaları ve insanları meydana getiren sıradan maddenin, evrenin tüm içeriğinin ancak %5′i olduğunu belirlediler. Bu yeni kozmos anlayışını sindirmeye çalışan kozmologlar, en temel soruya yanıt bulmak zorundalar: Evren neden yapılı?
Bu soru, yıllar geçtikçe daha garip bulgular ortaya koyan gözlemlerden kaynaklanıyor. 1960′larda gökbilimciler, şunu fark ettiler. Gökadalar öylesine hızlı dönüyorlardı ki, içlerindeki yıldızların toplam kütleçekiminin bunların dağılıp uzaya saçılmasını engellemede yetersiz kalmaları gerekiyordu. O halde yıldızların merkezden kaçıp uzaklaşmalarını önleyen bir şey olmalıydı: Ek bir kütleçekimi yaratan, ama görünemeyen madde. Yani “karanlık madde”.

Bilimciler, uzaydaki bu karanlık maddenin bir kısmını evrende buldular. X-ışını teleskoplarıyla, ortalıkta hayalet gibi dolaşan gaz bulutları belirlediler, önlerinden görünmez cisimler geçtikçe ışıklarının şiddeti değişen uzak yıldızları gözlemlediler ve gökadalardaki görünmez kütlenin uzay-zamanda yol açtığı çarpılmayı ölçtüler. Ve Büyük Patlama’dan sonra oluşmuş ilk dev gaz bulutlarındaki elementlerin miktarlarının gözlenmesi sayesinde de sıradan maddenin yalnızca %10′unun teleskoplarca görülebildiği sonucuna vardılar.

Bilimin (Şimdilik) Bilemedikleri

İnsanlık milyonlarca yıllık bir süreç içinde uçsuz bucaksız bir bilgi havuzu oluşturdu. Bilim, özellikle geçtiğimiz yüzyıl içinde büyük sıçramalar göstererek bugünkü görkemli uygarlığımızın temelini oluşturdu. Ama yine de bilim, içimizi kemiren bazı önemli sorulara henüz yanıt verebilmiş değil. Ünlü Science dergisi tarafından bu sorularla ilgili olarak hazırlanan geniş bir paketi, okurlarımız için çevirdik.

Daha Bilinecek Öyle Şey Var ki..

Kozmosun özelliklerinden toplumların özelliklerine kadar uzanan şu 100 soru, hemen hemen bilimin tüm alanlarını kapsıyor. Bazıları, yukarıda incelenen soruların parçaları. Bazılarıysa kendi başlarına önemli sorular. Bu sorulardan bazıları önümüzdeki yüz yıl süreyle bilimsel araştırmaların hedefi olmaya devam edecek. Başkalarının yanıtıysa kısa sürede gelebilir. Birçoğunun yanıtı da yeni sorular ortaya çıkaracak.

Tek evren bizimki mi?

Bir grup kuantum kuramcısı ve evrenbilimci (kozmolog), evrenimizin aslında daha büyük bir evrenler köpüğünün bir parçası olup olmadığını anlamaya çalışıyor. Başkalarıysa bu sınanması güç sorunun felsefecilerin alanına girdiği düşüncesindeler.

Ancak, görülebilen sıradan maddenin tümünü 10′la çarpsak bile bu evrenin yapılanış biçimini açıklamaya yetmez. Gökbilimciler güçlü teleskoplarla gökleri incelediklerinde topaklı bir kozmos görürler. Gökadalar evrene düzgün biçimde dağılmış değiller. Muazzam boşlukları çerçeveleyen ince iplik ve lifler halinde toplanmışlar. Tıpkı gökadaların olması gereken hızda dönmesine yetecek görünür madde olmaması gibi, tüm sıradan madde de bu topaklı yapıyı açıklamaya yetecek miktarda olmaktan uzak. Kozmologların vardığı sonuç, bu dev kozmik yapıları henüz keşfedilmemiş bir tür parçacıktan oluşan değişik bir tür karanlık maddenin inşa ettiği. Araştırmacılar bu egzotik karanlık maddenin, evrenin tüm içeriğinin %25′ini oluşturduğunu hesaplıyorlar. Yani, sıradan maddenin beş katı!..

Ama bu gizemli varlık da daha da gizemli bir başka şeyin yanında önemsiz kalıyor: Karanlık enerji. 1990′lı yılların sonlarında uzaklardaki süpernovaları inceleyen bilimciler evrenin, fizik yasalarının gerektirdiği gibi yavaşlamak yerine gitgide artan bir hızla genişlediğini keşfettiler. Yoksa evreni bir balon gibi şişiren bir tür “ters kütleçekim” kuvveti mi var?

Tüm işaretler, yanıtın “evet” olması gerektiğini gösteriyor. Kozmik fon ışınımı, element miktarları, gökada kümelenmeleri, kütleçekimsel merceklenme, gaz bulutlarının özellikleri gibi çok değişik olgular üzerinde yapılan bağımsız ölçümlerin hepsi, tutarlı ama garip bir kozmos resmi üzerinde birleşiyor. Sıradan maddeyle, bilinmeyen egzotik parçacıklar evrenin içeriğinin yalnızca %30′unu oluşturuyor. Geri kalansa, karanlık enerji diye adlandırılan bu gizemli ters kütleçekim kuvveti.

Kozmik şişmenin motoru ne?

Büyük Patlama’yı izleyen ilk anlarda evren inanılmaz bir hızla genişledi. Ama bu genişlemeyi yaptıran ne? Kozmik mikrodalga fon ışınımının duyarlı ölçümleri ve öteki astrofizik gözlemler, olasılıkların sınırını daraltıyor.

Tüm bunların anlamı, evrenin neden yapılı olduğunu anlamak için giderek zorlaşan üç soru setinin cevaplarını vermek zorunda olmamız: Sıradan madde neden yapılıdır ve nerede bulunur? Uzayda ışığın büyük kütleli cisimlerce bükülmesini ölçen astrofizik gözlemler bunun yanıtını vermeye başladı bile. Peki, bu egzotik karanlık madde denen şey ne? Bilimcilerin bu konuda bazı düşünceleri var ve şans da yardım ederse yerin derinlerine gömülü bir karanlık madde kapanı ya da yüksek güçlü bir atom çarpıştırıcı (parçacık hızlandırıcısı) önümüzdeki 10 yıl içinde yeni bir tür parçacığı bulmuş olacak. Ve nihayet, karanlık enerji nedir? Daha on yıl öncesine kadar akıllara bile gelmemiş olan bu sorunun yanıtı, gözlenebilen tüm öteki olguların da ötesinde bildiğimiz fiziğin erimini aşıyor. Süpernovalarla kozmik fon ışınımının giderek daha duyarlı ölçümleriyle, kütleçekimsel merceklenmenin ölçümü için planlanan deneyler, karanlık enerjinin “durum denklemi”, yani kabaca “kıvamı” konusunda bilgi sağlayacak. fiimdilikse karanlık enerjinin niteliği, herhalde fizikteki en karanlık konusu. Ama yanıtlandığında en çok aydınlatanı olacak.

Charles Seife

“What Is the Universe Made Of?”, Science, 1 Temmuz 2005
Çeviri: Raşit Gürdilek

Bilim ve Teknik, Eylül 2005