BEŞİNCİ KUVVET

Evren'in nasıl ortaya çıktığını tam olarak bilen yok.. Gerçi neredeyse sonsuz sıcaklıkta ve sonsuz küçüklükte bir noktanın 13-15 milyar yıl önce büyük bir patlamayla aniden genişlemesiyle varlık kazandığı yolunda yadsınamayacak kanıtlar var. Ama başlangıçta bir bütün olan dört temel doğa kuvvetinin nasıl ayrıştığı, Evren'in neden oluştuğu, yoğunluğu, biçimi kesin olarak bilinmiyor.Oysa nasıl sona ereceği neredeyse kesin: Öyle anlaşılıyor ki, gidişimiz, gelişimiz gibi görkemli ışık gösterileriyle olmayacak. Bunu kanıtlayan yeni gözlemler var. Başta, Evren'in artan bir hızla genişlemesi geliyor. Gözlemler, ortaya bazı güç sorular da çıkarmıyor değil. Ancak, bu soruları yanıtlayacak araçlar, kuramsal planda da olsa geliştirilmiş bulunuyor. Son yıllarda genişlemeyi açıklamak için kütle çekiminin tersi bir etki yapan bir kozmolojik sabitten söz edilir olmuştu. Şimdiyse fiziğin can simidi, "beşinci kuvvet" diye adlandırılıyor değişken bir boşluk enerjisi.

Önümüzdeki birkaç on bin yılda insanlık kendi kendini yok etmez,teknolojisini geliştirip gezegenden gezegene atlayarak uzaya yayılırsa torunlarımızın en şanslı olanları sırayla şunları görecek:Yaşamımızı borçlu olduğumuz yaklaşık 5 milyar yaşındaki Güneş,bir o kadar yıl sonra yakıtını tüketip ölecek..Güneşten daha küçük oldukları için ömürleri bir o kadar daha uzun kütlesi Güneş kütlesinin 1/10000 i olan bir yıldız sönecek.Gökadalarda arta kalan yıldızlarsa bir tür ışınım olan kütle çekim dalgalarının etkisiyle giderek merkeze yaklaşacak ve sonunda orada bulunan dev kara delik tarafından yutulacak.Evrendeki tüm ölü yıldızlardaki tüm protonlar da bozunacak ve bir dizi aşamadan sonra pozitron ve fotonlara dönüşecek. Bu da demek ki ölü yıldızlar sonunda pozitron ve elektronlara ayrışacak. Elektron, Evren'i oluşturan maddelerden biri, pozitronsa bir karşı madde olduğu için bunlar bir araya gelip birbirlerini yok etmek, ve iki fotona dönüşmek isteyecek. Ancak Evren artık öylesine geniş ki bunlar kolay kolay bir araya gelecek. O halde perdede SON yazarken, donan son karede tek tük elektron, pozitron ve enerjisini yitirmiş foton, belli belirsiz görünecek.Peki filmin böyle biteceğini ne biliyoruz? Neden ters sarılmış bir film gibi başa dönmeyelim? Neden Evren giderek küçülmesin? Neden soğuyacağına giderek ısınmasın? Neden yıldızlar ve gökadalar sıkışıp birbirleriyle biri eşmesin? Neden nötronlar, protonlar sıkışıp giderek daha küçük, daha egzotik temel parçalara dönüşmesin? Neden temel doğa kuvvetleri başlangıçtaki gibi bütünleşmesin? Neden o sonsuz sıcaklık ve yoğunluktaki tekilliğe dönmeyelim?

Çünkü bu biçimdeki bir evrende, eski bir süpernovanın oluşturduğu geniş ışınım küresi, düz bir evrendekine oranla daha geniş bir alana sahip olur. Böyle olunca da ışınımın kaynağı, olması gerekenden daha zayıfmış gibi görünür.Uzak süpernovaların şaşırtıcı zayıflığının bir nedeni de bunların, kırmızıya kayışlarının gösterdiğinden daha uzakta olmaları. Başka bir açıdan bakılınca, bu uzak süpernovaların taytlarındaki kırmızıya kayış, beklenenden daha düşük görünüyor. Bununsa olağanüstü önemde sonuçları var: Demek ki, Evren, geçmişte sanıldığından daha düşük bir hızla genişlemiş. Demek ki genişleme hızı geçmişe oranla artıyor.Daha doğru bir ifadeyle, kütle çekiminin genişlemeyi yavaşlatma hızı düşüyor. Peki bunun anlamı ne? Anlamı şu:madde yoğunluğu geçmişte daha yüksekti. Bunu zaten görmüştük. Evren'in yarıçapı bir misli arttıkça içindeki madde yoğunluğu sekiz kat azalıyor. OyS!\ madde yoğunluğu demek enerji yoğunluğu demek. Enerji yoğunlununsa sabit olması gerekiyor. Evren'in ilk anlarındaki enerji yoğunluğu neyse, işlevi de aynı olmalı. O halde Evren'e bugünkü düz görünümünü veren bir enerji olmalı. Araştırmacılar şaşırmakta haklı değil mi? Şimdiye kadar kozmik ölçekte etki yapan tek kuvvet kütle çekimi değil miydi? Bu kütle çekiminin de gökadaları birbirine yaklaştırması, ve Evren'in genişlemesini frenlemesi gerekmiyor muydu? Oysa eğer genişleme hızlanıyorsa bir şeyin kütle çekimine ters yönde etki yapması gerekiyordu...cisimleri birbirine yaklaştıracak yerde uzaklaştıracak bir kuvvet; çekme yerine itecek bir kuvvet. Ama ortada görünen bir şey yok. Yalnızca boşluk var. Bu durumda bu işi yapabilecek, muazzam büyüklükteki gökadaları birbirinden. uzaklaştırması nedeniyle merkezde boşluk kalıyor. Ama boşluk nasıl olur da bir yay gibi davranabilir? Evren, ancak bildiğimiz madde ve ışınımdan çok farklı bir şeyden oluşmuşsa bu olası hale gelebilir. Gelgellim, işi çözümleyebilecek bu yöntem de gene yeni sorular çıkartıyor ortaya: Bu gizemli kuvvetle ilgili hesaplar, bunun gözlenenden çok daha büyük olması gerektiğini gösteriyor. Ayrıca bu kuvvetin neden eskiden değil de şimdi ortaya çıktığı sorusu havada kalıyor.Yeni gözlemlerle doğrulanan la türü süpernova verileri, araştırmacıları ister istemez ilk kez Einstein'ın "Evren'i statik kılmak için" ortaya attığı, ancak sonra "en büyük hatam" diye denklemlerinden çıkarttığı "kozmolojik sabit" aracını yeniden kullanmaya götürdü.

Aslında Einstein'ın kütle çekim kuramı, bu kuvvetin itici olabilmesini de açıklıyor. Genel Görelilik denklemlerine göre kütle çekimi iki unsur tarafından belirleniyor: Bunlar, bir cismin enerji yoğunluğuyla, basıncı. Basınç da aslında bir enerji biçimi. Örneğin bir kabın kenarlarına çarpan gaz parçalarının böyle bir enerjisi var. Bunu bilmesine rağmen Einstein, basıncı özellikle enerji yoğunluğuyla birlikte denklemlerine katmadı. Nedeni, Evren'in "kendi basıncı olan" özel bir maddesi olacağı yönündeki sezgisi olabilir.Einstein'ın denklemlerine göre enerji yoğunluğu değerini, basınç değerine eklediğinizde eğer artı bir sonuç elde ediyorsanız, kütle çekimi çekici olur; ama eğer sonuç eksi bir değer veriyorsa, kütle çekimi itici hale gelir. Peki ama bu değerler nasıl olur da eksi değerde bir sonuç verir? Evren'de madde için olsun, ışık için olsun, bu denklem hep artı sonuç veriyor. Çünkü gerek maddenin, gerek ışınımın enerji yoğunlukları pozitif, basınç değerleriyse, ciddiye alınmayacak kadar önemsiz.Ama önemli büyüklükte bir negatif iç basınca sahip bir madde ortaya çıkarsa - iş değişir.Aslında negatif basınç, ilk bakışta görüldüğü gibi garip bir kavram değil.

Elektronlarla pozitronlarsa, eIektronpozitron alanındaki pürüzler vb... Tüm bu alanlar, bir gitarın telleri gibi, sonsuz biçimde titreşirler. Ancak yapamadıkları tek şey, gitar teli gibi sıfır uyarı düzeyine düşmek. Kuantum mekaniğinin temel taşlarından olan Belirsizlik İlkesi gereği, hiçbir şey, hatta hiçlik bile kesin olamayacağından, bu enerji düzeyleri hiçbir zaman sıfır olamaz. Demek oluyor ki kuantUm kuramı, tüm titreşim biçimleri için sıfırın üzerinde bir alt sınır belirliyor. "Sıfır, virgül enerji" (0,1 gibi) diye adlandırılan bu enerji düzeyi çok küçük olmakla birlikte tüm kuantum alanlarındaki sonsuz sayıdaki titreşim biçimlerine karşılık gelen küçük enerji düzeylerini üst üste koyduğunuzda elde ettiğiniz sonuç sonsuzluk oluyor. Bu alanların en alt enerji düzeyleri de boşluğa karşılık geldiğine göre, kuantum kuramına göre boşluğun sonsuz büyüklükte bir enerji yoğunluğu olması gerekiyor.Açık ki, böyle bir şey doğru olamaz. Aksi halde tüm Evren'in çok çok önce bir kara delik halinde çökmesi gerekirdi. İşte fizikçiler, bu açmazlar karşısında çaresiz kalıyorlar. Princeton Üniversitesi'nden Paul Steinhardt "böylesi bir mahcubiyete katlanmak kolay değil" diyor. Boşluğun kuantum resminin fizikçileri bunaltan bir başka paradoksu da şu: Fizik kurallarına göre boşluk, ne yaparsanız yapın değişmez bir enerji yoğunluğuna sahiptir. İtici boşluk için de bunun böyle olması gerekiyor.İster Lambda Kuvveti deyin, ister kozmolojik sabit, isterse yaylı boşluk yada itici uzay, bu garip kuvvetin yarattığı kuramsal sıkıntılar bununla da bitmiyor. Sonsuz bir enerji yoğunluğu, fizik kurallarınca olası bir şey değil. Çünkü Planck enerji yoğunluğu denen ve kütle çekim kuvvetinin, kendisinden çok daha güçlü öteki doğa kuvvetleriyle eşit hale geldiği enerji düzeyinde bilinen fizik kuralları işlevlerini yitiriyorlar. O halde sonsuz olduğu söylenen boşluk enerjisinin bu Planck düzeyini aşamaması lazım. Yani böylece bu "sonsuz" enerjiye bir üst sınır getirmiş oluyoruz. Oysa bakıyoruz, Planck enerjisi düzeyi, ölçülen boşluk enerjisinden 1O12J kat fazla.. .Nobel ödülü sahibi fizikçi Steven Weinberg, "bu, bilim tarihinde yapılan en büyük katlı çarpım hatası" diyor.Bazı fizikçilerin kafalarını meşgul eden bir açmaz da şu: Günümüzde uzayın enerji yoğunluğu, neden maddenin enerji yoğunluğuna bu kadar yakın?Anımsayalım: Evrenimizde bugün maddenin, ancak kritik yoğunluk için gereken enerji düzeyinin yalnızca %30'unu meydana getirdiğini söylemiştik. Geri kalansa, boşluk enerjisinden oluşuyordu. Yani madde enerjisinin, boşluk enerjisine oranı, yakın sayılır. Gene gördük ki, Evren'in toplam enerji yoğunluğu hiç değişmez.Büyük patlamanın hemen sonrasında da aynıydı, şimdi de aynı. Oysa başlangıçta madde enerjisi, boşluk enerjisinden 101°0 kat fazla.Peki biz neden tamda bu oranın 1010 o denle düştüğü zaman ortaya çıktık? Steinhardt, bunu açıklayacak bir yol bulmuş. Bu, kozmolojik sabit gibi egzotik, ama ondan oldukça farklı yeni bir kuvvet icadını gerekli kılmış. Steinhardt ve arkadaşları, bunu "beşinci kuvvet" diye adlandırıyorlar. Araştırmacı "bu kavramı, Dünya'nın temel yapıtaşlarını toprak, ateş, su ve hava olarak betimleyen eski Yunanlılardan çaldık" diyor. "Filozofları, bir de daha saf olan bir kuvvetin, bir beşinci kuvvetin bulunabileceğini de öne sürmekteydiler".

Kuramcılara göre beşinci kuvvet, tıpkı kozmolojik sabit gibi bir boşluk enerjisi. Tıpkı onun gibi uzayda bir "skalar alan" olarak bulunuyor. Kuvvet alanları genel olarak uzayda her noktada yön ve büyüklüğe sahip alanlardır. Örneğin elektromanyetik alan. Skalar alansa, yalnızca büyüklüğü olanlara verilen ad. Fizikte böyle alanlar bulunabiliyor. Steinhhardt, "Büyük Patlama ardındaki kozmik şişmeyi, çok daha enerjik olmakla birlikte buna benzer alanlar yönlendirdi" diyor.Kendisine göre, arkadaşlarıyla araştırdığı düşük enerjili alan, doğadaki temel parçacıkları küçük sicim parçalarının farklı titreşimleri olarak yorumlayan süper sicim kuramında ortaya çıkabilir.Peki bu beşinci kuvvet madde ve bilinmeyen enerjinin yoğunlukları arasındaki garip orantıyı nasıl açıklıyor. Steinhardt ve arkadaşlarına göre, ışığın, beşinci kuvvetin, kozmolojik sabit yada öteki adıyla Lambda kuvveti gibi daima sabit kalma gereğini duymaması. Yalnızca uzay ve zaman içinde değişim göstermekle kalmıyor, aynı zamanda negatif basıncıyla enerji yoğunluğu arasındaki ilişki de zaman içinde değişiklik gösterebiliyor. Oran sorununu da bu yolla çözümlüyor.Kurarncılar, beşinci kuvvetin, boşluğun bir parçası olarak büyük bir üstünlüğe sahip olduğunu söylüyorlar. O da, madde ile etkileşebilmesi. Bu yolla maddenin enerji yoğunluğunu izleyerek kendisinin de o değeri alabilmesi.Steinhard bu nedenle beşinci kuvveti bir "izleyici alan" diye adlandırıyor.Çünkü hangi enerji düzeyi ile yola çıkmış olursa olsun, sonunda maddenin enerji düzeyini benimsiyor.Steinhardt ve arkadaşlarının duyduğu heyecana karşın, fizikçiler kozmolojik sabitle beşinci kuvveti tümüyle ayırtmaya hevesli görünmüyorlar. Kendilerine göre ikisi arasında bir seçim zor. Kozmolojik Sabit, Evren'le birlikte büyüyor. Böylece bir an gelecek sıradan madde ve ışınımın yol açtığı kütleçekimine tümüyle üstün gelecek; Evren'i sonsuza kadar genişletecek ve sıradan maddenin yoğunluğunu neredeyse sıfıra indirecek. Beşinci kuvvetin taktiğiyse başka: Maddenin enerji yoğunluğunu hedef aldığından her ikisinin yoğunluğu birbirine paralel olarak azalacak. Ama onunda götüreceği yer aynı: Sonsuza kadar genişlemiş, yoğunluğu sonsuza kadar azalmış bir Evren.Bazı fizikçilerse, meslektaşlarının bazı gözlem sonuçlarından böylesine aşırı yorumlara varmasını endişeyle karşılıyorlar. Fermi Ulusal Laboratuarından Richard Kolb, "Bizim kozmoloji topluluğu ipin ucunu kaçırdı" diyor. "Tek bir gözlemden yola çıkarak acele sonuçlar çıkartmayalım; unutulmamalı ki Evren bize daha önce de oyunlar oynadı" diye ekliyor.Uzak süpernova patlamalarının dışında, kozmolojik sabit yada beşinci kuvvetin etkileri konusunda ipuçları verecek bir anahtar da, mikrodalga fon ışınımı. Princeton İleri Araştırmalar Enstitüsü'nden Max Tegmark'a göre, fon ışınımındaki küçük oynamalar, ölçümleri yapan COBE uydusunun yetersizliklerine karşın kozmolojik sabitin etkilerinin işaretlerini taşıyor. Şimdi kozmologlar, büyük düğümün çözümü için umutlarını NASA'nın gelecek yıl uzaya göndereceği Mikrodalga Anizotropi Sondası (MAP) ile, Almanların 2007 yılında fırlatacakları Planck uydusunu n gözlemlerine bağlamış bulunuyorlar.