bilinen evren gerçekleri
advertisement
BİLİNEN EVREN GERÇEKLERİ Ahmet ECEVİT 12.04.04 Bügün sizlere bazı doğa olaylarından ve bilinen gerçeklerden sözetmek istiyorum. Konuşmam bittiğinde hem düşünmek hem de tartışmak için bir ortam yaratabilirsem sevineceğim. DÜNYA VE GÜNEŞ ÖLÇÜTLERİ Öncelikle Dünyamız ve Güneş ile ilgili bazı astronomik bilgiler sunmak istiyorum. Dünyamız 6000 milyon x milyon x milyon tondur; Güneş ise Dünyamızın kütle olarak 400 bin katıdır; hacim olarak da Güneş Dünyanın bir milyon katı. Saatte 500 km hızla giden bir jumbo-jet Dünyanın etrafını 3 günde dönerken aynı uçağın Güneşe gidiş süresi 34 yıl. Görüldüğü gibi Güneş, Dünyadan hem çok ağır, hem çok büyük, hem de hiç tahmin bile edemeyeceğimiz kadar uzak. Dünyada, uzaklıklar kilometre ile ölçülür. Ekvator Dünyanın üzerindeki en büyük uzunluk, o da 40 bin km. Dünyadaki mesafeler, uzay boyutlarına göre, çok küçüktür, bu nedenle, uzaydaki mesafeler farklı bir uzunluk birimi kullanılarak ifade edilir. Ya, Dünya-Güneş arası uzaklık (150 milyon km) cinsinden, yada ışığın bir senede aldığı yol cinsinden (9 x milyon x milyon km) söylenir. Bunlardan birincisine ASTRONOMİK BİRİM ikincisine de IŞIK YILI denir. Dünyadaki cisimlerin kütleleri kilogram veya ton ile ölçülürken, uzayda bu değerler çok çok küçük kalır ve kütleler GÜNEŞ KÜTLESİ cinsinden ifade edilir. GÜNEŞ SİSTEMİ Güneş de uzaydaki pekçok yıldız gibi, biraz çelimsiz, bir YILDIZ, dokuz da GEZEGENİ var. Biraz sonra göreceğimiz şekil, Güneşten dışarıya doğru olmak üzere, Merkür, Venüs, Dünya, Mars, Jüpiter, Saturn, Uranüs, Neptün ve Plutodur[1]. Pluto Neptün Uranüs Satürn Jüpiter Mars Dünya Venüs Merkür GÜNEŞ ve Resimde görülen Güneş, 5 milyar yaşında [2] ve Dünya 4.5 milyar yaşında. Işık Güneşten Dünyaya 8 dakikada geliyor. Aydan ise yaklaşık bir saniyede geliyor. Bize en yakın yıldızın adı ALFASENTAURUS [3] ve uzaklığı 4x9 x milyon x milyon kilometre. Işık, bu yıldızdan, dört senede geliyor. Bu yıldız için dört-ışık-yılı uzaklıktadır denir. Bunun anlamı, şimdi yıldıza baktığımızda yıldızın dört yıl önceki halini görüyoruz demektir. Yıldızlar tek başına olabildikleri gibi birbirlerinin etrafında ortak bir merkezde dönen iki yıldız da olabilir. Şekilde birbirlerine kütle aktaran bir ÇİFT-YILDIZ [4] görünmektedir. KÜMELER, DİĞERLERİ, GÖKADALAR, EVREN Yıldızların bir kısmı Güneşimiz gibi tek, bir kısmı da gruplanmış olarak bulunur ve bunlara KÜME denir. Resimde görüldüğü gibi bir düzen gösterenlere açık küme [5], küresel olarak bulundukları durumlarda da, aşağıda görüldüğü gibi, küresel küme [6] denir. Kümeler, yüzlerce veya binlerce yıldızdan oluşur. Gökyüzüne geceleri baktığımızda çok sıkışık düzende duruyorlarmış gibi görünmelerine rağmen, aslında yıldızlar, birbirlerinden yüzlerce hatta binlerce ışık yılı uzaklıktadırlar. Kümelerin bulunduğu büyük kümeye GÖKADA denir. Yaklaşık yüz milyar yıldızdan oluşan ve içinde bizim Güneşimizi de içeren büyük kümeye SAMANYOLU [7] denir. Samanyolumuz sarmal eğri şeklindedir ve uzunluğu 100 bin ışık yılıdır. Güneşimiz kenara yakın bir yerde bulunmakta ve bütün diğer yıldızlarla birlikte merkez etrafında dönmektedir. Aşağıdaki resim, çıplak gözle de görebildiğimiz ANDROMEDA’dır [8]. Gökadalar da, evren içinde, hem kendi etraflarında döner hem de çok hızla hareket halindedirler. Gökada kümelerini [9], ve çarpışan iki gökadayı görmekteyiz [10]. Yıldızların nasıl bir başlangıç yapmış olduğu, nasıl bir sona gidecekleri ile çok ilgilidir. Örneğin, bizim Güneşimiz büyüklüğündeki yıldızlar, 10 milyar sene kadar yaşadıktan sonra, önce genişliyorlar, daha sonra etrafındaki malzemeleri atarak, bütün yakıtını bitirmiş olarak, Dünya kadar çapı olan, az ışık saçan, BEYAZ CÜCE oluyor. Aşağıda, parlayan ve ışık saçan yıldızlar arasında, sırf görünebilsin diye, çember içine alınmış beyaz cüceler var [11]. Bizim Güneşimiz de aynı serüveni yaşayacak; yaşamı süresince, merkezindeki basıncın yüksek olmasından dolayı, atomların çekirdeklerini yapıştırarak daha büyük proton ve nötron içeren malzemelere dönüştürecektir. Güneş bu yapıştırma sırasında, iki hidrojen çekirdeğinden bir helyum çekirdeği; bir hidrojen çekirdeğinden ve bir helyum çekirdeğinden bir lityum çekirdeği; iki helyum çekirdeğinden bir berilyum çekirdeği oluşturacak şekilde yeni malzemeler üreteceği, Güneş ile ilgili yapılan modellemelerden öngörülmektedir. Fakat, Güneşin yeterince büyük olmaması nedeni ile, çekirdek yapıştırmanın, en çok atom numarası altı olan karbon çekirdeğine kadar, gideceği hesaplardan öngörülmektedir. Güneşten enaz sekiz defa büyük yıldızlar da var ve bunlar, kütleleri büyük olduğu için, farklı bir serüven yaşıyorlar. Bu büyük yıldızlar da Güneş gibi vasat yıldızların geçirdikleri evreleri çok daha hızlı bir şekilde geçiriyorlar. Fakat bu yıldızların merkezlerindeki basınç o kadar büyük oluyorki Güneşin üretemediği malzemeleri de bunlar üretebiliyor. Bizleri oluşturan atom numaraları büyük çekirdekler, (demir, silisyum, altın gibi) kütlesi büyük olan bu yıldızlar tarafından üretiliyor. Bu tür yıldızın, evriminin en son basamağındaki patlamasına SÜPERNOVA denir, parlaklığı da Güneşin 100 milyon katına erişir. Yüzeylerinden atılan malzemelere de SÜPERNOVA KALINTILARI denir. 1054 yılında Çinliler ve Japonlar, gökyüzünde Güneş kadar parlak, bir yıldız gördüler. İki yıl süre ile parlamaya devam etti ve sonunda büyük bir patlama ile yok oldu. Bu, insanlığın şahit olduğu ilk süpernova idi. Aşağıdaki üç resim süpernova kalıntılarını göstermektedir [12],[13],[14]. BULUTSU dediğimiz, süpernova ve diğer kalıntılardan ve yıldızlardan atılan parçacıklardan oluşan bir ortam ve bu ortam, yeni yıldızların oluştuğu düşünülen yer. Aşağıdaki dört resim, çeşitli bulutsuları göstermektedir [15],[16],[17],[11]. Şekildeki bulutsu hidrojen, oksijen ve kükürt içermektedir. Bir süpernovanın kalıntısını, ATARCA olmuş bir NÖTRON YILDIZI veya KARA DELİK olarak görebiliriz. Aşağıda görülen, başlangıçta büyük bir yıldız iken, dönemini tamamlayınca, üzerindeki malzemeleri atmış çoğunlukla nötronlardan oluşan bir yıldız [14]. Uzaya belirli aralıklarla ışıma gönderen bir atarca [14], Karadelik içerebilen gökadaları [18]. Burada ise, astronomlar tarafından en uzak olarak bilinen KUAZAR’ı görmekteyiz [19]. Kuazarlar yıldızlardan büyük, gökadalardan küçüktür ama gökadalardan 100 kez daha parlaktır. Herbir gökadada yaklaşık yüz milyar yıldız olduğu, evrende beş-on milyar gökada bulunduğu düşünülürse, birbirlerinden büyük hızlarla uzaklaştıkları gözönüne getirilirse, bir hayli büyük bir evrenimiz olduğu ortaya çıkar. Aşağıdaki şekil şu an bilinen EVREN’i göstermektedir [20]. BÜYÜK PATLAMA Bütün herşey, 15 milyar sene kadar önce, BÜYÜK PATLAMA ile başladı [21]. Bir anda, evren müthiş bir patlama geçirdi ve ZAMAN BAŞLADI. Evren, saniyenin çok küçük bir süresinde, bir atom büyüklüğünden bir portakal büyüklüğüne erişti. Ortam sıcaklığı da müthişti. Patlamanın hemen sonrasında evren elektron, kuark ve diğer parçacıklardan oluşan bir çorbaya benzetilir. Patlamadan saniyenin milyonda biri süre sonra, evren biraz soğur ve kuarklar birleşip proton ve notronlar oluşur. Evren soğumaya devam eder ve patlamadan 3 dakika sonra sıcaklığı 100 milyon dereceye iner ama hala çok sıcaktır ve henüz atom oluşumu yoktur. Işık da yoktur. Zaman 300 bin seneyi gösterdiğinde, sıcaklık 10 bin dereceye inmiş, hidrojen ve helyum atomları oluşabilmiş ve ışık parlamaya başlamıştır. Patlamadan bir milyar sene sonra, sıcaklık -200 0C gösterirken, yerçekimi sayesinde, hidrojen ve helyum atomları biraraya gelerek, gökadalarını ve yıldızları oluşturur. Bugün, büyük patlamadan 15 milyar sene geçti ve evrenin sıcaklığı -270 0C lere düştü. Daha önce üretilen yıldızlar öldü ve ölürken üzerindeki malzemeleri çevrelerine attı. Hala, yıldızlardan atılan YILDIZ TOZLARI ile yeni yıldızlar oluşuyor. EVRENDEKİ KUVVETLER Evrende dört temel kuvvet var. Bunlar küçükten büyüğe doğru olmak üzere: 1.Yerçekimi Kuvveti, 2.Elektromanyetik Kuvvet, 3.Zayıf Kuvvet, ve 4.Güçlü Kuvvettir. 1. Yerçekimi Kuvveti Bunlardan birincisi bir cismin, kütlenin, diğer bir cismi çekmesidir. Bizler Dünya tarafından çekiliyoruz, bu nedenle Dünyanın üzerinde dururuz. Aynı şekilde biz de Dünyayı çekiyoruz. Dünya ile Ay arasında da bir çekim kuvveti var o nedenle hareket halinde olan Ay dairesel bir yörünge çizmekte. Dünya ile Güneş arasında da bir çekim kuvveti var, ve yine bu nedenle Dünya hareketini Güneş etrafında eliptik yörünge yaparak devam ettirir. Uzayda her cisim bir diğerini çeker, ve diğeri tarafından çekilir. Gökadayı oluşturan yıldızlar birbirlerini, yıldızları oluşturan toz taneleri de birbirlerini çeker. Yerçekimi Kuvveti denen bu kuvvet olmasaydı Dünya atmosferi hemen uzaya dağılırdı. Einstein kütleler arasındaki çekime yeni bir anlayış getirdi. Ona göre her kütle düz olarak duran uzayı bükmekte ve cisimlerin hareketleri bu bükülen uzay doğrultusunda olmakta. Aslında uzay ve zamanın birlikte davrandığını ve bükülenin yalnız uzay değil uzay-zaman olduğu anlayışını getirdi. Bunun sonucu olarak uzayda her hangi bir nokta yalnızca en, boy, yükseklik gibi üç boyutla değil bunlara zamanın da eklenmesi ile, dört boyut ile gösterilmesi gerektiğini vurguladı. Bazı modern fizik teorilerinde, kütle çekimini, kütlelerin uzayzamanı bükmelerine bağlamayıp, temel bir parçacık olarak tanımlanan graviton değişimi ile açıklamaktadırlar [22]. 2. Elektromanyetik Kuvvet İkinci kuvvet cisimlerin elektrik yükleri ile ilgilidir. Şöyle özetlenebilir: +yükü olan bir parçacık +yükü olan bir diğer parçacığı iter. İkincisi –yük olsa idi bu kez birbirlerini çekeceklerdi. Buna Coulomb kuvveti denir. Yok eğer, yükler hareket ederse akım oluşturur gibi teorileri vardır. Bütün bu teorileri Maxwell toparlamıştır. Atom boyutunda, kuantum elektrodinamik başarılı bir teoridir ve bu teoriye göre, bir elektron diğer bir eletronun varlığından karşılıklı zahiri foton alış-verişi ile haberdar olur. 3. Zayıf Kuvvet Elektromanyetik kuvvete benzetilerek üretilmiştir; Bütün parçacıklar için geçerlidir. Bu teoride parçacıklar arasında alış veriş yapılan zahiri fotonlar değil, hem kütleleri hem de yükleri olan W ve Z parçacıklarıdır [23]. 4. Güçlü Kuvvet Her atomun çekirdeğini proton ve nötronlar oluşturur. Örneğin hidrojen atomunda yalnız bir proton varken helyum atomunda iki proton ve iki de nötron var. Nötronların yükleri yoktur fakat protonlar artı yüklüdür. Her ikisi de benzer yüklü olduklarından, iki proton 1cm uzaklıkta birbirlerini iterler. Fakat atom çekirdeği mesafesinde, yeni bir kuvvet devreye girer ve protonlar birbirlerini iteceklerine çekerler. Bu olaydaki aktif elemanlar kuarklardır. Güçlü Kuvvet protonları yüksek olan ağır elementlerde bile, görevini hatasız yapmaktadır. Yerçekimi kuvveti ve Elektromanyetik kuvvet Dünyada çok etkilidir ve iki kuvvetin sayesinde bizler burada tek parça olarak, sıralarımıza oturmuş olarak bulunmaktayız. Eğer olmasaydılar, Dünya ve Dünyadaki bütün herşey toz halinde uzaya dağılırdı. DAVID DARLING’in TEZİ 1. İki birbirine ters olay evrenin dinamiğini ve gelişmesini kontrol eder; bunlar genişleme anındaki kinetik enerjisi ve kütleler arasındaki çekim kuvvetidir. Eğer, genişleme anındaki kinetik enerji, olduğundan biraz fazla olsa idi, bütün malzemeler daha hızlı bir şekilde savrulacak ve yerçekiminin de etkisi ile, büyük kütleli yıldızların oluşabilmeleri mümkün olmayacaktı. Ve eğer, genişleme anındaki kinetik enerji, olduğundan biraz az olsa idi, bütün malzemeler hemen hızlı bir çöküşe maruz kalacaklardı ve yine büyük kütleli yıldızlar oluşamıyacaktı. 2. Ağır elementlerin atomları supernovada üretilebilir. Eğer dört numaralı güçlü kuvvet, yüzde üçlük, az veya çok olsa idi, demir gibi ağır elementler süpernovalar tarafından üretilemez ve bizler oluşamazdık. Yani evren, canlı üretmek için, yaratılmıştır [24]. SONSÖZ Herşey, atomaltı malzemelerden yapılmıştır. Bizler, fare, terlik, Dünya, Güneş, gökadalar, hepimiz aynı malzemeden yapıldık ve adını bilmediğimiz süpernovaların ve diğer yıldızların tozlarından oluştuk. Milattan önce 384-322 yıllarında yaşamış olan Aristo, evrenin Dünya’nın çevresinde döndüğünü iddia etti. Kendisi, zamanında çok bilge ve güvenilir biri olduğu için ve dini kitaplara da uyduğu için, uzayın temel gerçeklerini öğrenmek çok gecikti. 1400 ün sonunda Nicolaus Copernicus’in, Dünya ve gezegenler birlikte Güneş çevresinde döner demesi ile, gerçekler ortaya çıktı ama kiliseden de büyük tepki aldı. 1800 lerin sonunda, benzinli otomobil, dizel motoru ve radyo da bulununca, insanlar, artık bulunacak birşeyin kalmadığını söylerler. Halbuki, 1900 lü yıllarda, uçak ve televizyonla başlayan buluşlar, bir önceki asrı en az ikiye katlamıştır. Aynı davranış bilimde de oldu. Michael Faraday’ın elektromanyetik ilkeleri ve elektroliz kanunlarını bulması ve aynı zamanda büyük bir matematikçi olan Isaac Newton’un, hareket ve yer çekimi kanununu bulması ile, bulunacak yeni bir bilginin kalmadığı, kanısı bilim adamları arasında hakim oldu. Derken, 1900 lü yıllarda, çağdaş atom fiziğini bulan Ernest Rutherford ile başlayan bilim furyası, Albert Einstein’ın uzay, zaman, hareket, kütle ve yerçekimi arasındaki bağıntının görecelik kuramı ile açıklaması ve modern fiziğin ve kuantum mekaniğin ortaya çıkması ile dev adımlar atıldı. Bu çağda bulunan yenilikleri, Newton’un görme imkanı olsa idi o bile şaşırırdı. Benzer bir olay da ışığın dalga mı yoksa parçacık mı sorusuna yanıt aranırken oldu. Işığın, girişim gibi bazı davranışlarını açıklamak için hem parçacıktır diyenler hem de dalgadır diyenler oldu. Christian Huygens ışığı dalga olarak varsayıp, girişimden başlayarak, pek çok ışık davranışlarını çözmesine rağmen, parçacıktır diyenlerin başında, meşhur Newton olduğu için, Huygens sözünü zor dinletti. Bilimsel gelişmeleri yapanlar insan olduğuna göre duyguları, düşünceleri ve inançları, ne yazık ki, bunlara etki etmekte. Ayrıca, bilimsel gelişmeyi yapan sözüne güvenilir biri ise, Aristo ve Newton örneklerinde olduğu gibi, söylediği fazla irdelenmeden, kabul ediliyor. Benzer davranış, dini inançları yüksek olan bilim adamları için de var. Fakat insanlar, sözlerine güvenilir kişiler bile olsalar, yüz veya ikiyüz senede bir, yeni fizik modelleri ortaya çıkabiliyor. Şu anda, bu çağın başlarında katkıları büyük olan bilim adamlarını kabullenmekten başka yapacak bir şey yok. Fakat, bu yüzyılın sonlarına doğru, haberleşmenin de çok hızlanmasından, bilimin yüzyıllık Güvenilir Kişileri, günlük Güvenilir Kişileri haline gelecek; ve değişimler asırlık değil, günlük değişimler olacak. Birkaç asır sonra, bilimsel düşünmeyi hedef almış, kafası aydın, kendisine güvenen, ayakları üzerinde tek başına durabilen insanların olduğu ve herşeyin yalnızca matematik ve fizikle açıklandığı yüzyıllarda, bilim gerçekten çok gelişecek. Ben, yazarın iddia ettiği “evren canlı üretmek için yaratılmıştır” savının doğru yanıtını, o günkü bilim adamlarına bırakıyorum. KAYNAKLAR 1.http://astroa.physics.metu.edu.tr/nineplanets/overview.html alıntı 1.8.2003 2. http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/sun.html alıntı 10.8.2003 3. http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/individual_stars.html alıntı 10.8.2003 4. http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/binary_stars.html alıntı 10.8.2003 5. http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/open_clusters.html alıntı 10.8.2003 6. http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/globular_clusters.html alıntı 10.8.2003 7. http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/milky_way.html alıntı 10.8.2003 8.http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap991114.html alıntı 10.8.2003 9. http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/clusters_of_galaxies.html alıntı 10.8.2003 10. http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/colliding_galaxies.html alıntı 10.8.2003 11. http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/white_dwarfs.html alıntı 10.8.2003 12.http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/supernova_remnants.html alıntı 10.8.2003 13. http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap980425.html alıntı 10.8.2003 14.http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/neutron_stars.html alıntı 10.8.2003 15. http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap000924.html alıntı 10.8.2003 16. http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/image/0001/rosette_kpno_big.jpg alıntı 10.8.2003 17. http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/image/catseye_hst_big.jpg alıntı 10.8.2003 18. http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/black_holes.html alıntı 17.8.2003 19.http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/quasars.html alıntı 17.8.2003 20.http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/image/0309/galaxysky_2mass_big.jpg alıntı 20.8.2003 21. http://ssscott.tripod.com/BigBang.html alıntı 20.8.2003 22. Halliday, Resnick, Walker, Fundamentals of Physics, sixth ed., John Wiley and Sons, Inc., New York., s. 313. 23. Halliday, Resnick, Walker, Fundamentals of Physics, sixth ed., John Wiley and Sons, Inc., New York., s.1132. 24. David Darling, Equations of Eternity, MJF Books, New York, 1993.
