inflation theory

Büyük patlama kuramını en verimli şekilde revize edebilme potansiyeline sahip teori.

büyük patlama kuramı, "kendisinden kalan tek fosil" olarak görülen kozmik mikrodalga arka plan ışıması, evrende, uzak ışık kaynaklarından yayılan ışıkların kırmızıya kayması ve galaksi kümelerinin birbirinden uzaklaşması gibi birçok gözlemle tutarlıdır. bunlardan kozmik mikrodalga fon ışıması, büyük patlama'nın ardından tüm evreni dolduran elektromanyetik bir dalgadır. uzak galaksilerden yayılan ışıklardan farklı olarak, bu ışıma, en eski ışıma olarak görülebilir. uzak galaksiler ise evrenin bebeklik ya da çocukluk çağında oluşan ilkel galaksilerdir. fon ışımasının evrendeki yaygınlığının anlaşılması açısından, fon ışımasını, balonu şişirirken balonun içerisine üflediğimiz hava ile bağdaştırabiliriz; o her yerdedir. ya kırmızıya kayma? bunun konsept olarak, yaklaşan ambulansın sesinin tiz gelmesi ve ambulans uzaklaşırken bu sesin kalınlaşması olayından farkı yoktur. ambulans, bildiğimiz gibi ses dalgaları yayar. bu dalgalar yayılırken, aynı zamanda kendisi de hareket halindedir. bu, ambulansın önündeki dalgaların, arkasındakilere göre daha sık olmasına sebep olur. sık olan dalgalar ise daha yüksek frekanslı, yani tiz sesi ortaya çıkarır. galaksimizden uzaklaşmaya devam eden galaksilerde de bu böyledir, ancak tek bir farkla: söz konusu olan ses değil, ışıktır. bu galaksilerin ''arkalarında kalan dalgalar arasındaki mesafe açılır ve frekansı giderek düşen dalgalar, gözlemci olan bizlere ulaşır. düşük frekansa sahip olan renklerin ise, elektromanyetik spektruma bakıldığında, kırmızı ve tonları olduğu görülür. bu uzaklaşma, uzak ışık kaynaklarından bize ulaşan ışınların kırmızıya kaymasına sebep olur.

ancak bulmacaya uymayan bir şeyler de var. en önemlilerinden başlamak gerekirse, wmap'ten, yani wilkinson mikrodalga anizotropi sondası'ndan bahsetmemiz gerekecektir. wmap, nasa'nın uzaya gönderdiği bir uzay sondası olup, esasında yukarıda bahsettiğimiz, büyük patlama'nın tek fosili olan kozmik mikrodalga fon ışınımındaki değişimleri ve farkları saptamak amacıyla kullanılmıştır. diğer yandan, wmap'in ölçümleri, hemen hemen düz olan bir evren geometrisi ortaya koymaktadır. bunun yanında büyük patlama'nın öngörüsü, bu geometrinin eğriliğinin zamanla artması yönünde. işte sorun da burada.

esasında ortaçağ kiliselerinin başında bulunan yetkililer, burada biraz masum duruyorlar. zira hiçbirimiz, etrafımıza baktığımızda dünya'nın -şezlongumuza uzanmış vaziyette, ufuktan çıkagelen gemileri izleyecek kadar şanslı değilsek- küre formuna dair bir izlenim edinemiyoruz. aynı şekilde, evrenin formuna dair de, bulunduğumuz noktadan yorum yapmamız biraz acelecilik oluyor. büyük patlama'nın öngördüğü eğriliğin aksine, ilginç bir düzlük söz konusu. biz buna, düzlük problemi diyoruz. bunun yanında ikinci bir problem, ufuk problemi olup, evrenin zıt yönlerindeki çok uzak bölgeler arasında, eski bir bağlantı bulunması gerektiğini, ancak bu iki bölge arasındaki ışık yolculuğunun, evrenin yaşının üstünde bir zamanla mümkün olabileceğini yansıtır. bunun yanında kozmik ışınımın ölçümleri, bu iki noktanın geçmişte bir arada bulularınduğuna dair bulgu da beraberinde getirmektedir. üçüncü problemimiz ise manyetik monopol problemi olup, en kaba haliyle tek kutuplu bir mıknatısın bulunamayacağını söyler. bir mıknatısı ne kadar bölersek bölelim, iki kutba sahip olacaktır.

şimdilerde m.i.t.'de bulunan büyük kozmolog, alan guth'un başını çektiği bilim insanları, bu problemlere, şişme (enflasyon) teorisi ile çözüm sunmuşlardır. temel olarak enflasyon teorisi, evrenin başlardaki kademeli genişlemesinin sonrasında, son derece hızlı (üstel) bir genişlemeye sahne olduğunu öne sürer. bu dönemde, evrende bulunan enerjiye, kozmolojik bir sabit egemendir ve bu enerji daha sonra, günümüzde bolca bulunan maddeyi ve evreni dolduran radyasyonu oluşturacaktır. enflasyon, yani şişme, saniyenin çok çok küçük bir kısmında, evrenin büyüklüğünün, milyar kere milyar kere milyar katına çıkması olayını niteler. enflasyon, düzlük problemine, büyük ölçeklerde kaybettiğimiz eğrilikle cevap verir. bir futbol topunun yüzeyinde yaşıyorsak, bizler için yüzeyin düz olmadığı açıktır. ancak eğer bu topu astronomik ölçeklere kadar büyütürsek, bir noktadan sonra, tıpkı dünya yüzeyi gibi, eğrilik kaybolacaktır. enflasyon, ufuk problemine, yukarıda bahsi geçen üstel ve aşırı genişlemeyle yanıt verir. böylece, birbirinden bu denli uzak olan iki noktanın, aslında bu genişlemeden önce çok yakın olabileceği anlaşılır. son olarak manyetik monopoller ise, enflasyon sürecinde ortaya çıkmaları şartıyla, enflasyon teorisi dahilinde açıklanabiliyor. şişme sırasında monopollerin yoğunlukları katlanarak düşüyor ve sonuç olarak monopoller, saptanamayacak düzeyde var oluyorlar.