Günümüz kozmolojisi, ilk saniyelerinden itibaren, büyük patlama sonrası süreci, saniye saniye teorik olarak ortaya koyabilmektedir. Hubble Sabiti kullanılarak evrenin bundan önceki durumunu tespit etmenin mümkün olduğunu daha önce ifade etmiĢtik. Bugün mevcut bilimsel imkânlarla bilim adamları fizik kanunlarını iĢleterek evrenin oluĢumuna iliĢkin matematiksel hesaplamalar yapmakta ve bunu baĢlangıç anına çok yakın bir zaman dilimine kadar, 10-43 saniyeye kadar götürebilmektedirler.251
Bu zaman Planck252 Zamanı olarak kabul edilir. Bu zamana sıfır zamanı ve evrenin o anki yoğunluğuna sonsuz yoğunluk diyemiyoruz. Çünkü zamanın sıfır, yoğunluğun sonsuz olduğu anda hiçbir Ģey, zaman, madde, enerji ve uzay mevcut değildi. Sıfır zamana yaratılmanın baĢladığı an diyebiliriz.253
Ancak Planck zamanı da sıfıra çok yakın bir zamanı ve müthiĢ derecede yoğun bir durumu ifade etmektedir. Bu aynı zamanda kelimenin tam anlamıyla korkunç bir çekimin var olması demektir. Böylesine yüksek bir çekim alanına Tekillik (singularity) adı verilmektedir.254 Bu müthiĢ küçük ortamda, çok güçlü bir çekim kuvveti altında, Ģu koskoca kâinat, sıkıĢık, yoğun ve sonsuz denecek kadar küçük bir mekâna sığmıĢtı. Bu mekânın boyutları 10-33
santimetredir. Buna da Planck uzunluğu denir. Evrenin
250
Craig, The Kalam Cosmological Argument, s. 140.
251 Weinberg, İlk Üç Dakika, ss. 97-114; Ġnan, Kozmos‟tan Kuantum‟a, ss. 24-26; Davies, Son Üç
Dakika, ss. 31-46; Tuna, Ol Dedi Oldu, ss. 152-177.
252 Max Planck (1858-1947) Kuantum Teorisinin kurucularından kabul edilir. Kuantum çalıĢmaları ve bilime yaptığı diğer katkılar için bkz. Topdemir-Unat, Bilim Tarihi, s. 318 vd.
253 Ġnan, Kozmos‟tan Kuantuma, s. 24. 254 Tuna, Ol Dedi Oldu, s. 145.
dört kuvveti olan çekim kuvveti, elektromanyetik kuvvet, zayıf kuvvet ve çekirdek kuvveti bu küçücük mekânda birleĢik halde bulunmaktaydı.255
Bu nokta aynı zamanda bilimin önünde aĢılması Ģu an için imkânsız bir duvar örmektedir. Çünkü bundan sonra artık uzay, zaman ve maddeyi tanımlamakta yetersiz kalmaktayız. Klasik fizik ve matematik bu aĢamadan sonra çaresiz kalmakta ve iĢlevini yitirmektedir. Ancak Kuantum fiziğindeki geliĢmeler ve atomaltı parçacıkları üzerinde yapılan hızlandırma deneyleri ile birlikte belki bu aĢamanın öncesine iliĢkin bir takım bilgilere ulaĢılabilecektir.
ĠĢte evren bu son derece yoğun, küçük ve sıcak durumdan (bir buçuk trilyon Kelvin derece 256), büyük bir patlama ile meydana gelmiĢtir. Steven Weinberg İlk Üç Dakika ismini verdiği kitabında büyük patlama sonrasını altı film karesi Ģeklinde çok ayrıntılı bir Ģekilde ortaya koymaktadır.257 Biz de konunun daha iyi anlaĢılması için bu üç dakikayı kısaca özetlemeye çalıĢalım.
Evren bu yoğun ve sıcak aĢamadan sonra ani bir patlama ile geniĢlemeye/ĢiĢmeye baĢlamıĢtır. Patlamadan sonraki ilk anda (10-32
saniye) evren madde ve ıĢınımdan oluĢmuĢ kozmik bir çorbayı258
andırmaktaydı. Evrenin sıcaklığı yüz milyar (1011 K) derecedir ve bu çorba içindeki her bir parçacık diğer parçacıklarla çok hızlı bir Ģekilde çarpıĢır. Aynı zamanda evren bir anda baĢlayan ve çok hızlı ilerleyen bir geniĢleme ve soğuma sürecine girmiĢ durumdadır. Buna karĢın tam bir ısısal denge içerisindedir.259
Ġkinci aĢamada Planck zamanından itibaren sadece 0,11 saniye geçmiĢtir. Bu sürede evren biraz daha soğumuĢ ve sıcaklığı 30 milyar dereceye düĢmüĢtür. GeniĢleme hızı ise ilk ana göre düĢmüĢ ancak devam etmektedir. Böyle bir ortamda ancak elektronlar, pozitronlar ve nötrinolar vardır. Az sayıdaki çekirdek parçacıkları henüz çekirdekleri oluĢturmak üzere bağlanmamıĢlardır.260
Çünkü evren henüz o kadar sıcaktır ki hiçbir maddenin oluĢması mümkün değildir. Bu aĢamada henüz
255 Tuna, Ol Dedi Oldu, s. 154 256
Weinberg, İlk Üç Dakika, s. 97. 257 Weinberg, İlk Üç Dakika, s. 97 vd.
258 Kozmik çorba ifadesi kozmoloji kitaplarında sıkça kullanılır. Bu ifadeyle evrenin atomaltı parçacıklardan oluĢan sade ve bütünlüklü bir yapıya sahip oluĢu kast edilir.(Tuna, Ol Dedi Oldu, s. 156.)
259 Winberg, İlk Üç Dakika, s. 98. 260 Weinberg, İlk Üç Dakika, s. 101.
atom oluĢmamıĢtır. Sadece proton ve nötronların içinde bulunan kuark adı verilen atom altı parçacıklar vardır. Sıcaklık düĢtükçe birleĢik halde bulunan kuvvetler ayrılmaya baĢlamıĢ ve kuarklar birleĢerek baryon adı verilen ağır parçacıklarını, yani atom çekirdeğini meydana getirecek olan proton ve nötronları meydana getirmiĢlerdir. Ancak sıcaklığın düĢmesiyle daha ağır olan nötronların daha hafif olan protonlara dönüĢmesi kolaylaĢmıĢtır ve neticede çekirdek parçacıklarının dengesi yüzde 38 nötron ve yüzde 68 proton Ģeklinde bir kayma göstermiĢtir. Ġkinci aĢamanın en önemli özelliği madde (matter) ve karĢıt madde ( anti-matter) arasındaki etkileĢimdir. Bu ikisi bir araya geldiklerinde her ikisi de yok oluyor ve bir foton (radyasyon) meydana geliyordu, yani en küçük enerji.261
Üçüncü aĢamada sıcaklık 10 milyar dereceye düĢmüĢ ve patlama anından beri 1,09 saniye geçmiĢtir. Bu sırada düĢen sıcaklık ve azalan yoğunluk proton, elektronların ve nötronların etrafta serbestçe dolaĢmalarına izin vermiĢtir. Ancak evren hala proton ve nötronların atom çekirdeklerini oluĢturmak üzere bağlanmalarına meydan vermeyecek kadar çok sıcaktır. Nötronlar protonlara dönüĢmeye devam etmekte ve denge yüzde 24 nötron, yüzde 76 proton düzeyine ulaĢmaktadır.262
Dördüncü aĢamada evrenin sıcaklığı üç milyar dereceye kadar düĢmüĢ ve ilk andan beri 13,82 saniye geçmiĢtir. Artık çekirdeğin oluĢması için uygun sıcaklık ortaya çıkmıĢtır. Ancak bu hemen gerçekleĢmez. Öncelikle iki proton birleĢerek döteryum denilen ağır bir hidrojen çekirdeği meydana getirirler. Daha sonra döteryum serbest bir halde dolaĢmakta olan iki nötronu daha kendisine bağlayarak helyum elementinin ilk çekirdeğini meydana getirir. Nötron-proton dönüĢümü yavaĢ olmakla birlikte devam etmektedir.263
BeĢinci aĢamada evrenin sıcaklığı bir milyar derecedir ki bu sıcaklık güneĢin merkezindeki sıcaklıktan 70 kat daha yüksektir. Patlama anından beri 3 dakika 2 saniye geçmiĢtir.264
Evren geniĢlemeyi sürdürmüĢ ve 1,5 ıĢık yılı kadar büyümüĢtür. Evrenin ulaĢtığı sıcaklık değeri artık yavaĢ yavaĢ maddenin oluĢumuna imkân
261 Tuna, Ol Dedi Oldu, ss. 159-160. 262
Weinberg, İlk Üç Dakika, s. 102. 263 Weinberg, İlk Üç Dakika, s. 103. 264 Weinberg, İlk Üç Dakika, s. 103.
tanımaya baĢlamıĢtır. Bu aĢamada elektronlar atom çekirdeklerinin yörüngelerine bağlanmıĢ ve hidrojen atomunu meydana getirmiĢlerdir. ĠĢte o andan sonra hidrojenler tüm kâinatı doldurmaya baĢlar. Evrendeki tüm maddelerin %75‟ini oluĢturan hidrojen bugün de bu oranı muhafaza etmektedir. Daha sonra hidrojenlerin bir kısmı helyuma dönüĢmeye baĢlarlar.265
Altıncı aĢamada evrenin sıcaklığı üç yüz milyon derecedir. Ġlk andan beri 34 dakika 40 saniye geçmiĢtir. Elektronlar ve pozitronlar birbirlerini tümden yok etmiĢtir, ancak protonların yükünü dengelemek için gerekli çok az bir elektron fazlalığı kalmıĢtır.266
Artık bu dönemde 300.000 km/sn‟lik ıĢık hızı ile kütle enerjiye, enerji ise kütleye dönüĢür. Ġlk evren maddesi olan atomaltı parçacıklar yaratılır. Yaratılan madde iki türlüdür. Birincisi bildiğimiz ve çevremizde dokunduğumuz madde, diğeri de çevremizde rastlamadığımız ancak özel Ģartlarda laboratuvarda varlığı anlaĢılan antimadde. Birisi elektron diğeri antielektron, biri proton diğeri antiprotondur. Ġkisi bir araya geldiğinde her ikisi de yok olur ve ortaya enerji çıkar. Ancak bu dönemdeki madde, antimaddeden daha fazladır ve nihayetinde antimadde yok olmuĢ ve evrende madde ve enerji kalmıĢtır. ĠĢte evrenin ilk dönemlerindeki bu madde fazlalığının nedeni hala bilimsel olarak bilinemezliğini korumaktadır. Bu dönemde artık madde ĢekillenmiĢ ve yüksek sıcaklık altında atomların karĢılıklı ve uyumlu etkileĢimleri baĢlamıĢtır. Atomlar molekülleri oluĢturmuĢ, moleküllerin birleĢmesinden çok sayıda element meydana gelmiĢ, madde ve enerji tüm uzayı kaplamıĢtır. Sıcaklığın biraz daha düĢmesiyle madde gaz Ģeklinde yoğunlaĢıp çoğalmıĢ ve gezegenleri, güneĢ sistemlerini ve galaksileri oluĢturmaya baĢlamıĢtır.267
Evrenin ilk dönemi ile ilgili bu tabloyu kanıtlayan iki güçlü kanıt vardır. Birincisi yapılan hesaplamalar Ģu anda evrende bulunan helyum ve hidrojen gazların oranlarının bu tabloya uygun olduğunu ortaya koymuĢtur. Ġkinci olarak daha önce ifade ettiğimiz gibi keĢfedilen kozmik mikrodalga arkaalan ıĢınımının tespit edilen sıcaklık miktarı evrenin geniĢleme ve soğuma hızı dikkate alındığında evrenin bu ilk tablosuyla tam bir uyum içindedir.
265
Tuna, Ol Dedi Oldu, ss. 165-166. 266 Weinberg, İlk Üç Dakika, s. 106.