Uzayda Medeniyetin Hızla Yayılma Teorisi: Fermi Paradoksu Açıklanıyor
Dünya dışı zeka arayışı (SETI) her zaman belirsizliklerle boğuşmuştur. Model olarak sadece tek bir yaşanabilir gezegen (Dünya) ve teknolojik olarak gelişmiş bir uygarlık (insanlar) varken, bilim insanları diğer akıllı yaşam formlarının nerede olabileceği (ve neyin peşinde olabilecekleri) konusunda teorik spekülasyonlarla sınırlı kaldılar.
Altmış yıl sonra, Fermi’nin ünlü sorusu (“Hepsi nerede?”) hala sorulmaktadır. İşin olumlu tarafı, bu durum gelecekteki gözlemlerin doğrulayabileceği olası konumlar, faaliyetler ve teknolojik işaretler hakkında varsayımlarda bulunmak için birçok fırsat sunuyor.
Olasılıklardan biri, uygarlığın büyümesinin fizik yasaları ve gezegensel çevrenin taşıma kapasitesi ile sınırlı olduğu yönündeki süzülme teorisi hipotezidir. Yakın zamanda yapılan bir çalışmada, Los Banos’taki Filipinler Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, geleneksel süzülme teorisinin ötesine geçerek medeniyetlerin üç farklı evren türünde nasıl büyüyebileceğini değerlendirdi: statik, karanlık enerjinin hakim olduğu ve maddenin hakim olduğu evrenler. Sonuçlar, çerçeveye bağlı olarak, Evren’de akıllı yaşamın ortaya çıkma süresinin sınırlı olduğunu ve muhtemelen katlanarak artacağını gösterdi.
Çalışma, Los Banos’taki Filipinler Üniversitesi Matematik Bilimleri Enstitüsü’nde Fizik Profesörü ve Öğretim Görevlisi olan Alan L. Alinea ve CEDRICS’ten Dr. Jake C. Jadolin tarafından ‘Percolation of ‘Civilisation’ in a Homojen İzotropik Evren’ başlıklı makalenin ön baskısı kısa bir süre önce arXiv ön baskı sunucusunda yayınlanmıştır.
Süzülme teorisi, nüfus büyüklüğü yerel kaynak sınırları (yani çevresel taşıma kapasitesi) tarafından dayatılan maksimuma yaklaştıkça, kişi başına nüfus artış oranının azaldığı teorisidir.
Süzülme teorisi
Süzülme teorisi özetle, düğümler ve bağlantılar kaldırıldığında ve daha küçük bağlantılı kümelere bölündüğünde bir ağın nasıl davrandığını açıklayan bir teoridir. Carl Sagan ve William I. Newman muhtemelen bu teoriyi 1981’de Fermi Paradoksu’na uygulayan ilk kişilerdi: Popülasyon Dinamikleri ve Yıldızlararası Yayılma)’, insanların dünya dışı uygarlıklarla (ETC’ler) karşılaşmadığını savundular çünkü ETC’nin olmamasının nedeninin yıldızlararası keşif ve yerleşimin doğrusal olgular olmaması olduğunu ileri sürmüşlerdir.
Gelişmiş dünya dışı medeniyetlerin galaksimizi uzun zaman önce kolonileştirmiş olması gerektiğini (ve bu nedenle var olmadıklarını) savunan Hart-Tipler hipotezinin aksine, Sagan ve Newman yıldızlararası keşfin bir yayılma meselesi olduğunu savunmaktadır. Geoffrey A. Landis, 1993 tarihli ‘Fermi Paradoksu: Süzülme Teorisine Dayalı Bir Yaklaşım’ başlıklı makalesinde aynı fikri savunmuş ve fizik yasalarının yıldızlararası büyümeye sınır koyduğunu ileri sürmüştür. Landis’e göre, dünya dışı uygarlıklardan beklenebilecek ‘tekdüze bir güdü’ yoktur:
Yeterli sayıda dünya dışı uygarlık var olduğu sürece, bunlardan biri ya da birkaçı mutlaka kolonileşecektir. Kolonileşme çok uzun zaman alır ve büyük miktarda paraya mal olur. Tüm uygarlıklar, geri ödemesi uzak bir gelecekte yapılacak böylesine büyük harcamalar yapmakla ilgilenmezler. İnsan toplumları bazen çok uzakları keşfeden ve kolonileştiren, bazen de buna hiç ilgi duymayan kültürlerin bir karışımıdır.
Benzer şekilde, NASA’nın Dünya Dışı Sistemler Bilimi Merkezi’nden (NExSS) Profesör Adam Frank ve meslektaşları 2019 yılında “Fermi Paradoksu ve Aurora Etkisi: Uzaylı medeniyetlerin yerleşimi ve genişlemesi” başlıklı bir makale yayınlayacaktır, Kararlı Durum”. Kim Stanley Robinson’ın 2015 tarihli Aurora romanından esinlenerek, yıldızlararası göçün kümeler halinde gerçekleştiğini öne sürdüler. Temelde fizik, biyoloji ve evrim yasaları, bir türün bir galaksiye yerleşebileceği mesafe ve hıza sınırlar koymaktadır.
Bu sınırları kısıtlamak için araştırma ekibi üç evren modelini ele aldı: statik evren, madde ağırlıklı evren ve karanlık enerji ağırlıklı evren. Statik evren, uzay ve zamanın sonsuz olduğu ve ne genişlediği ne de daraldığı Einstein ve kozmolojik sabiti tarafından tanımlanır. Madde ağırlıklı evren, Büyük Patlama’dan 9,8 milyar yıl sonra, maddenin enerji yoğunluğunun hem radyasyonun enerji yoğunluğunu hem de boşluğun enerji yoğunluğunu aştığı evrenin durumunu tanımlar.
Karanlık enerjinin hâkim olduğu bir evren, yaklaşık 9,8 milyar yıl önce başlayan ve hızlanan bir genişleme oranıyla karakterize edilen evrenin evrimindeki en son aşamadır. Ekip ayrıca zaman içinde yerleşecek gezegenlerin sayısını belirlemek için lojistik bir büyüme fonksiyonu açısından üç senaryoyu değerlendirdi. Araştırma ekibi bundan iki parametre türetmiştir: T, homojen, izotropik ideal bir evrenin küresel bir kesitine yerleşmek için gereken süredir ve H, kozmik genişleme oranı için Hubble parametresidir, yani Hubble yasası veya Hubble-Lemaître yasasıdır.
Statik bir evrende, nüfus artışı, bulaşıcı hastalıkların yayılması ve kimyasal reaksiyonlar gibi yerleşimin de LGF’ye göre ilerlediğini bulmuşlardır. Çalışmalarında açıkladıkları gibi, bu dinamik sistemler, sınırlı kaynaklar (bu durumda yaşanabilir gezegenler) nedeniyle nispeten yavaş bir başlangıçtan başlayarak genel bir model izler. Bununla birlikte, genişlemeye ve yeni kaynaklar edinmeye devam ettikçe, mevcut sayı ikiye katlanır ve yayılma hızlanır. Bu durum kaynak sayısı azalmaya başlayana ya da sistemde element kalmayana kadar devam eder.
Ekip, karanlık enerjiye sahip madde ağırlıklı bir evreni incelediğinde de benzer bir fenomen gözlemledi. Universe Today’e gönderdiği bir e-postada Dr. Alinea şunları söyledi.
Şaşırtıcı bir şekilde, karanlık enerji ve madde ağırlıklı evrenlerde olduğu gibi uzayın kendisi genişlerken bile, çökelme sürecinin çoğu lojistik bir büyüme fonksiyonunu takip eder. Bunun nedeni, uzayın genişlediği bir sistemin durağan bir sistemden çok farklı görünmesidir. Süzülme hakkında bildiğimiz çalışmaların çoğu, lojistik büyüme davranışının sıklıkla gözlemlendiği statik kafeslere dayanmaktadır (örneğin orman yangınlarının yayılması, hastalıkların yayılması, bilginin yayılması). Araştırmamız bu davranışı, evrenimizde olduğu gibi kafesin genişlediği durumlara ‘genişletmektedir’.
Bununla birlikte, genişleyen bir evrende, durağan bir evrene kıyasla yağış oranında bir gecikme olduğunu bulduk. Karanlık enerjinin baskın olduğu bir evrende, genişleme oranı (H) yeterince büyükse toplam çökelme süresinde (T) bir gecikme olur. Hubble yasasına göre, eğer H yeterince büyükse, bazı gezegenler ufkun ötesine genişleyecek ve ‘ulaşılamaz’ hale gelecektir. Kısacası, uzak gezegenler ışık hızından daha hızlı uzaklaşarak genişleyen bir uygarlık tarafından ulaşılamaz hale gelecektir.
Ayrıca Hubble küresi (H) küçük olduğunda, T ile H arasındaki ilişkinin doğrusal olduğunu, başka bir deyişle T’nin yaklaşık olarak H’ye eşit olduğunu (T~H) bulmuşlardır. Madde ağırlıklı bir evren durumunda, H benzer şekilde küçük olduğunda aynı ilişkinin geçerli olduğunu, ancak H arttıkça T~H2’ye önemli ölçüde değiştiğini buldular. Karanlık enerjinin hakim olduğu bir evrenle karşılaştırıldığında, H sonsuz olmadığı sürece T üstel olarak artmamış veya sonsuza ulaşmamıştır. Alinia diyor ki:
Maddenin egemen olduğu evrenin bir ufku vardır. Bu, bu evrenin referans gezegeninden yeterince uzakta olan herhangi bir gezegenin ışıktan daha hızlı uzaklaşıyor gibi görüneceği ve ulaşılamaz olacağı anlamına gelir. Bununla birlikte, Friedman’ın denklemine göre, madde ağırlıklı bir evrende, birleşik Hubble küresi genişlemek yerine küçülür. Gayri resmi ve kısaca, bu evrenin referans gezegeninden (başlangıçta ışık hızından daha hızlı ‘seyahat eden’) uzaktaki gezegenler ‘yavaşlamış’ ve en azından prensipte erişilebilir hale gelmiştir.
Peki bu gezegenler nerede bulunuyor?
Ekip, bulgularına dayanarak, gelişmiş uygarlıkların genellikle yavaş başlayan ancak zamanla artan, sonunda yavaşlayan ve ‘ulaşılabilir’ gezegenlerin sayısı tükendiğinde duran bir büyüme eğilimi izleyeceğini belirledi. Dr. Alinir’in açıkladığı gibi, “model üç aşamalı bir model öneriyor: yavaş yerleşim oranı, hızlı yerleşim oranı ve yavaş yerleşim oranı”. Geriye şu soru kalıyor: Fermi’nin “ebedi sorusu” ne anlama geliyor? Bu üç aşamalı model galaksiye yayılmış gelişmiş uygarlıkların araştırılmasına nasıl yardımcı olur?
Ekip bu nedenle galaksimizin Evren’in erken evrelerinde olabileceği sonucuna vardı. Bunun nedeni şu anda yıldızlararası yerleşmiş az sayıda akıllı ve gelişmiş uygarlık olabilir. Bu yavaş aşama, ‘yerleşik’ gezegenler arasındaki büyük mesafeler nedeniyle daha da kötüleşebilir. Ancak gezgin uygarlıkların sayısı belirli bir sayıya ulaştığında, hızlı bir yerleşim oranıyla karakterize edilen ikinci aşamaya girilebilir. Bu aşamaya ulaşıldığında, yeterli zaman verildiğinde, nihayet uzaylıları karşılayabiliriz”.
Keşif aynı zamanda insanların yıldızlararası bir tür haline geleceği günün de geleceğini gösteriyor. Genişleyen ve hızlanan karanlık enerjinin hakim olduğu bir evrende bu göz korkutucu bir görevdir. Ancak Dr. Alinir’in de belirttiği gibi, başka bir yol daha var:
Işık hızına yakın bir hızla seyahat edebilecek teknolojiye sahip olsak bile, evrendeki herhangi bir gezegene, özellikle de bu kadar uzaktaki bir gezegene ulaşmak zor olurdu. Ancak, evrenin bizim konumumuzu merkez alan küresel bir parçası var ve bu gezegene ulaşmak en azından prensipte mümkün. Bunun ötesinde, bizden ışık hızından daha hızlı ‘uzaklaşan’ ulaşılamaz gezegenler var. Ne yazık ki bu alan gittikçe küçülüyor ve insan ölçeğinde bile olsa yaşayabileceğimiz alan zamanla daralıyor.
‘Eğer evrenin genişleme hızını madde ağırlıklı bir evreninkine eşit ya da yakın bir seviyeye getirecek bir mekanizmaya sahip olsaydık, prensipte bizden herhangi bir uzaklıkta kolonileştirilebilecek bir evrene sahip olurduk. Başka bir deyişle, karanlık enerjinin hakim olduğu bir evrenin aksine, uzay kolonizasyonu ve insan etkisi herhangi bir bölgeyle sınırlı kalmayacaktır.
Başka bir deyişle, karanlık enerjinin hakim olduğu bir evrenin aksine, uzay kolonizasyonu ve insan etkisi herhangi bir bölgeyle sınırlı kalmayacaktır. Özetle, Fermi’nin sorusunun cevabı, gelişmiş uygarlıkların erken ve yavaş bir genişleme aşamasında olduğu ve (şu ana kadar) erişilemez olduğudur. Ancak, işgal edebileceğimiz Hubble uzayının (H) toplam hacmi genişledikçe, diğer Hubble uzayları da erişilebilir hale gelecek ve yakında evrende yalnız olmadığımızı fark edeceğiz. Benzer şekilde, karanlık enerji ulaşabileceğimiz mesafeyi sınırlayabilir (kendi galaksimizden daha uzağa ulaşamayız), ancak yeterli alanla evrimleşmeye devam edebilir ve tüm türümüzü yutabilecek bir felaketi önleyebiliriz.
Ve kim bilir. Belki de evrenin genişlemesi son dört milyar yıldır olduğu gibi devam etmeyecek ve evren yavaşlayarak Einstein’ın inanmamızı istediği homeostaziye ulaşacaktır. Bu durumda, Hubble küremiz sonsuza kadar genişlemeye devam edecek ve kozmik medeniyetler arasında füzyon sıkıntısı yaşanmayacaktır. Bizi heyecan verici bir gelecek bekliyor, sizce de öyle değil mi?
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Uzayda Medeniyetin Hızla Yayılma Teorisi: Fermi Paradoksu Açıklanıyor
Bilim İnsanları Mars’ta Oksijen Üretmek İçin Sıra Dışı Bir Fikir Buldular.
Uzayda Medeniyetin Hızla Yayılma Teorisi: Fermi Paradoksu Açıklanıyor