Uzayda gerçekten hiçbir şey yok mu?
Evrenin belirli bir bölümünden her şeyi aldığınızı hayal edin, geriye ne kalır? Cevabın "hiçbir şey" olduğunu düşünebilirsiniz, ancak bu tam olarak doğru değil. Uzay, parçacıklar ve antiparçacıklarla, farklı radyasyon türleriyle, uzay eğriliğiyle ve yerçekimsel dalgalarla dolu.Bütün bunları bir şekilde uzaklaştırabilirsin ve kendini tamamen boş bir uzayda bulacaksın. Herhangi bir şey onunla etkileşim kurmanıza izin verir. Ama bu gerçekten "hiçbir şey" anlamına mı geliyor? Yoksa hala orada bir şey mi var?
Madde, enerji veya herhangi bir eğrilik içermeyen düz, boş bir alan. (© Amber Stuver)
Fizikte bu durumu tanımlayabilecek bir kavram var: Kuantum vakumu . En düşük enerji durumundaki alanı ifade eder ve bu durumdaki enerjiye Sıfır nokta enerjisi Veya aradı Evrenin temel durumu . Kuantum fiziğinin en kafa karıştırıcı özelliklerinden biri, bu temel durumun gerçekte sıfır enerji durumunda olmamasıdır. Aksine, sonlu bir pozitif değeri vardır. Ancak teorik hesaplamalara göre bu değer astronomik gözlemlerle ölçülen değerden 10 ^ 120 kat daha yüksektir.Bu şüphesiz fizik tarihinin en kötü tahminidir.
"Boşluk" fiziği hakkında aslında çok az şey bildiğimizi söylemek abartı olmaz. Bilim adamları, sıfır noktası enerjisinin neden zamanla azalmadığını veya azalmadığını henüz açıklayamadılar mı?
NASA'nın 2024 yılında fırlatılması beklenen WFIRST uydusunun konsept haritası, karanlık enerjinin en doğru ölçümü olacak. (© NASA / GSFC)
Gelecekte hem ESA'nın Öklid uydusu hem de NASA'nın WFIRST'i zaman ve uzayda sıfır noktaları yüksek hassasiyetle ölçecek ve değeri daha iyi sınırlayacak. Evrenin genişlemesini ölçerek, sıfır noktası enerjisinin evrenin tarihinde her yerde tutarlı olup olmadığını eşi görülmemiş bir doğrulukla belirleyebilmeliyiz.
Kuantum vakumda sanal parçacıklar. (© Derek Leinweber)
Ancak bu, sıfır noktası enerjisinin boşa eşdeğer olduğu anlamına mı geliyor? Yoksa boşluk algımız ve anlayışımız sadece bir illüzyon mu? Evrenin daha derin sırlarını anlamamız için bir anahtar mı?
Bu konuyla ilgili olarak, bilim adamları kısa süre önce IAI'de (TED'e benzer bir organizasyon) bu konu hakkında bir tartışma düzenlediler (görüntülemek için makalenin sonundaki orijinal metni okumak için tıklayın). Bu tartışma fizikçiler Laura Mersini-Houghton ve John Ellis ile filozof James Ladyman'ı içeriyordu. Bu soruyu cevaplamak için birçok soruyu anlamaya çalışmalıyız:
-
Evrenin temel hal enerjisi geçmişte şimdi olduğundan çok daha büyük mü? (Örneğin, evren enflasyonu döneminde)
-
İçinde yaşadığımız uzay ve zaman, bu evrenin dışında gerçekten boş bir durumdan mı doğdu? (Böyle bir durum gerçekten var mıydı? Yoksa varlığı gerçekten mantıklı mı?)
-
Evrenimizin boşluğu diğer evrenlerden farklı mı?
-
Evrenin boşluğunda yer alan hayali enerji, içindekiyle ilgili mi?
Boşluğumuzun diğer boşluklardan farklı olabileceğini düşündüğümüzde, kulağa garip geliyor.
Kuantum vakumu - evrenin sıfır noktası enerjisi - "topun" konumu tarafından belirlenir. Evren şişerken "tepedeydi"; bugün ise en altta (ama sıfıra eşit değil). Belki gelecekte daha düşük bir duruma geçecektir. (© E.Siegel)
Ama evren Sıcak büyük patlama Bu düşünce çizgisinden geldi. Evrenin genişlemesi, daha yüksek bir sıfır noktası enerji durumundan daha düşük bir sıfır noktası enerji durumuna, yani uzaydaki büyük miktarda enerjiyi düşük enerjili bir duruma dönüştürme sürecidir. Tüm madde, antimadde ve radyasyon bu dönüşüm sürecinde üretilir. Teoride bu dönüşümü gelecekte bir zaman tekrar yaşayabiliriz.
Big Bang'den sonra madde, antimadde ve radyasyon üretildi. (© E.Siegel)
Ancak felsefe bu açıklamayla yetinmiyor. Bu fiziksel "boşluk", "bir şey" gibi geliyor, değil mi? Boşluktan bahsetmek istediğimizde, konseptimiz bu evrenden fırlar, ancak böyle bir düşünce gerçekten mantıklı mı? Mekân yaratılmadan önce sözde "dışarısı" nasıl olabilir? Zaman başlamadığında, nasıl "önce" olabilir?
"Boşluk" ne olursa olsun, tüm evreni kapsamalıdır.
Birçok fizikçi, boşluğun anlamını doğru bir şekilde anlamadan önce bu dünyadaki her şeyi temelden anlamanın imkansız olduğuna inanıyor. Uzay-zamanı yöneten temel doğa yasalarını anlayabiliriz, ancak bu temel yasaların nereden geldiğini ve kendilerinin "bir şey" olup olmadıklarını bilmiyoruz.
Standart parçacık fiziğinin modeli, evrenin dörtte üçü temel yasasını tanımlar. (© Çağdaş Fizik Eğitimi Projesi)
Öyleyse, evrenin boşluktan geldiğini söyleyebiliriz, yeterince beklediğimiz sürece, sonunda boşluğa yaklaşacaktır. Ancak öncül, fiziksel anlamda boşluğun gerçek boşluğa eşit olduğunu kabul etmemiz gerektiğidir. Mekanın tanımı, zaman ve mekanın tanımına ve evrenin "kurallarına" bağlı olmayabilir; bu, fizikçilerin, filozofların veya diğerlerinin aynı fikirde olması gereken bir görüş değildir. "Boşluğu biz yarattık" diyebilecek fiziksel bir deney yoktur.
Ancak bazı şeyler kesindir: her zaman var olmayacağız; her zaman var olmayacağız; sadece şu anda varız. Boşluk ne olursa olsun, biz şu anda var olan bir şeyiz. Ve şu anda ne olursa olsun, bir dereceye kadar, boşluğu nasıl tanımladığımız önemli değil, hepsi boşluktan geliyor. Evren hakkında ne kadar bilgimiz olursa olsun, sonsuz fiziksel anlamda bir boşluk durumuna geri dönecektir. Sora'nın doğası nedir? Her zaman arayacağımız cevap budur.
