Uzayın Sonsuzluğu ve Geometrik Sırları: Düz Uzayın Bilinmeyen Yüzleri
Uzayın kendi şekli nedir?
Einstein’ın genel görelilik teorisi uzayın bir biçimi olduğu fikrini ortaya atmıştır. Peki uzayın şekli nedir?
Uzayın şekli evrenin geleceğinde önemli bir rol oynar ve evrenin sonsuza kadar genişleyeceğini mi yoksa ‘büyük çatırtı’ ile daralacağını mı belirler. Uzayın yaygın olarak tartışılan üç şekli vardır: düz, küresel ve hiperbolik (eyer biçimli). Her şekil, paralel çizgilerin davranışı ve üçgenlerin açılarının toplamı gibi farklı geometrik özelliklere sahiptir. Gökbilimciler radyo antenleri kullanarak Büyük Patlama’dan sonra evreni gözlemlemiş ve uzayın düz olduğunu keşfetmişlerdir.
Uzayın şekli hakkındaki sorular kesinlikle biraz aptalca görünüyor. Uzay sadece uzaydır. Uzay yıldızlar ve gezegenlerle doludur, kuyruklu yıldızlar ve asteroitlerin güneşin etrafında vızıldaması için yeterince büyüktür, ancak kuyruklu yıldızların ve asteroitlerin çarpışma ihtimali çok azdır. Evrenin bir şekli olup olmadığını sormanın pek bir anlamı yoktur.
Çünkü asıl soru evrenin sonsuza kadar genişlemeye devam edip etmeyeceği ya da Büyük Çöküş gibi mevcut genişlemeyi tersine çevirecek dehşet verici bir olayın olup olmayacağıdır. Dahası, uzay sonsuza kadar genişlemeye devam edebilir ya da bir yönde yeterli bir mesafe kat ederse başlangıç noktasına geri dönebilir.
Uzayın kendi şekli.
Einstein’ın genel görelilik teorisi uzayın bir biçimi olduğu fikrini ortaya atmıştır. Peki uzayın biçimi nedir?
Uzayın şekli, evrenin geleceğinde önemli bir rol oynar ve evrenin sonsuza kadar genişleyeceğini mi yoksa ‘büyük çatırtı’ ile daralacağını mı belirler. Uzayın yaygın olarak tartışılan üç şekli vardır: düz, küresel ve hiperbolik (eyer biçimli). Her şekil, paralel çizgilerin davranışı ve üçgenlerin açılarının toplamı gibi farklı geometrik özelliklere sahiptir. Gökbilimciler radyo antenleri kullanarak Büyük Patlama’dan sonra evreni gözlemlemiş ve uzayın düz olduğunu keşfetmişlerdir.
Uzayın şekli hakkındaki sorular kesinlikle biraz aptalca görünüyor. Uzay sadece uzaydır. Uzay yıldızlar ve gezegenlerle doludur, kuyruklu yıldızlar ve asteroitlerin güneşin etrafında vızıldaması için yeterince büyüktür, ancak kuyruklu yıldızların ve asteroitlerin çarpışma ihtimali çok azdır. Evrenin bir şekli olup olmadığını sormanın pek bir anlamı yoktur.
Çünkü asıl soru evrenin sonsuza kadar genişlemeye devam edip etmeyeceği ya da Büyük Çöküş gibi mevcut genişlemeyi tersine çevirecek dehşet verici bir olayın olup olmayacağıdır. Dahası, uzay sonsuza kadar genişlemeye devam edebilir ya da bir yönde yeterli bir mesafe kat ederse başlangıç noktasına geri dönebilir.
Uzayın üç biçimi
Uzayın bir şekli olduğu fikri, Einstein’ın 1915’te yayınlanan Genel Görelilik Teorisi ile ortaya çıkmıştır. Bu teoride Einstein, yerçekimi etkisinin iki gök cismi arasındaki bir kuvvet olarak değil, uzay ve zamandaki bir bükülme olarak tanımlanabileceğini keşfetti. Newton ayın dünya etrafındaki hareketini, ayın bir daire içinde hareket etmesi olarak tanımlarken, Einstein ayı düz bir çizgide hareket eden ancak uzayda kavisli bir nesne olarak tanımladı. Bu, bir insanın düz bir çizgi gibi görünen ama aslında büyük bir eğri olan Dünya’nın ekvatoru boyunca yürümesinden çok da farklı değildir.
Einstein’ın teorisine göre, eğer bir gök cisminin etrafında madde yoksa, etrafındaki uzay eğrilir ve şeklinden sapar. Klasik fizik kütlesiz ışığın kütle çekiminden etkilenmediğini belirtir, ancak bir kara deliğin yakınında uzay bozulur ve ışığın kendisi sıkıştırılır. Eğer uzay bozulmuşsa ve uzay boşluktan oluşuyorsa, uzayın şekli nedir?
Bildiğimiz üç boyutlu uzayın eğriliğini hayal etmek oldukça zordur, bu nedenle iki boyutlu uzayın eğriliğini düşünmek değerlidir. Uzayın üç şekli sıklıkla tartışılır: düz (bir masa üstü şekli gibi), küresel (bir kürenin yüzeyi ile tanımlanır) ve hiperbolik veya ‘eyer’ (esasen dev bir eyere benzer). Düz eyerli uzaylar sonsuz büyüklüktedir, ancak küresel uzaylar sonsuz değildir. 270 derecelik üçgenler.
Düz uzayların davranışı lise geometri derslerinde öğretilir. Bu uzayda iki paralel doğru asla kesişmez ve bir üçgenin açılarının toplamı 180 derecedir. Küresel uzayda ise davranış tamamen farklıdır. Burada paralel doğrular kesişir ve üçgenlerin açılarının toplamı 180 dereceden büyüktür.
Ne demek istediğimi anlıyor musunuz? Quito, Ekvador gibi ekvatoral bir şehir düşünün. Kuzey ve batıyı ayıran açı 90°’dir. Ekvatoru ekvatorun 90° batısındaki bir noktaya kadar takip edersiniz. Bu noktada kuzey ve doğu hala birbirinden 90° uzaktadır. Ekvatora paralel iki çizgiyi kuzeye doğru takip edersek, Kuzey Kutbu’nda buluşurlar ve 90°’lik bir açı oluştururlar: iki şehir ve Kuzey Kutbu tarafından tanımlanan üçgenin açılarının toplamı 270°’dir.
Aynı sürpriz eyer uzayında da mevcuttur, ancak eyer uzayında iki paralel çizgi birbirinden çok uzaktır. Eyer uzayında bile üçgenlerin açılarının toplamı 180°’den azdır.
Uzayın şeklini belirleme
Peki araştırmacılar için uzayın şeklini belirlemek mümkün mü? Bunun mümkün olduğu ortaya çıktı. Gökbilimciler bu soruyu yanıtlamak için çok akıllıca bir yöntem kullandılar. İlk olarak, Büyük Patlama’dan hemen sonra evreni görüntülemek için radyo antenleri kullandılar.
270 derecelik üçgenler.
Düz uzayın davranışı lise geometri derslerinde öğretilir. Bu uzayda iki paralel doğru asla kesişmez ve üçgenlerin açılarının toplamı 180 derecedir. Küresel uzayda ise davranış tamamen farklıdır. Burada paralel doğrular kesişir ve üçgenlerin açılarının toplamı 180 dereceden büyüktür.
Ne demek istediğimi anlıyor musunuz? Quito, Ekvador gibi ekvatoral bir şehir düşünün. Kuzey ve batıyı ayıran açı 90°’dir. Ekvatoru ekvatorun 90° batısındaki bir noktaya kadar takip edersiniz. Bu noktada kuzey ve doğu hala birbirinden 90° uzaktadır. Ekvatora paralel iki çizgiyi kuzeye doğru takip edersek, Kuzey Kutbu’nda buluşurlar ve 90°’lik bir açı oluştururlar: iki şehir ve Kuzey Kutbu tarafından tanımlanan üçgenin açılarının toplamı 270°’dir.
Aynı sürpriz eyer uzayında da mevcuttur, ancak eyer uzayında iki paralel çizgi birbirinden çok uzaktır. Eyer uzayında bile üçgenlerin açılarının toplamı 180°’den azdır.
Uzayın şeklini belirleme
Peki araştırmacılar için uzayın şeklini belirlemek mümkün mü? Bunun mümkün olduğu ortaya çıktı. Gökbilimciler bu soruyu yanıtlamak için çok akıllıca bir yöntem kullandılar. İlk olarak, Büyük Patlama’dan hemen sonra evreni görüntülemek için radyo antenleri kullandılar.
Evrenin erken dönemlerinde, sesin dalga boyu iki komşu sıcak nokta arasındaki mesafeyi belirliyordu. Sıcak nokta ile Dünya arasındaki mesafe, ışık hızı ve ışığın Dünya’ya ulaşması için geçen süre tarafından belirlenir. İki komşu sıcak noktanın merkezleri ve Dünya bir üçgen oluşturur. Gökbilimciler, Dünya’dan bir teleskopla görülen iki komşu sıcak nokta arasındaki açıyı hesaplamak için geometriyi kullanabilirler.
Üçgenlerin uzayın şekli tarafından bozulduğunu unutmayın. Eğer uzay düz ise, noktalar birbirinden 1° uzakta olmalıdır; eğer uzay küresel ise, açı 1°’den büyük olmalıdır; eğer uzay eyer şeklinde ise, açı 1°’den küçük olmalıdır.
Düz uzay.
Astronomlar verileri analiz etmiş ve açının 1° olduğunu bulmuşlardır. Bu, uzayın sonsuz büyüklükte olduğu, teleskoplarımızla görebildiğimiz evrenden çok daha büyük olduğu anlamına gelir.
Bununla birlikte, %100 doğru ölçümler imkansızdır. Tüm ölçümlerde belirsizlik vardır. Yani, uzay hafifçe kavisli olabilir ve aletlerimiz bunu ölçecek kadar hassas değildir. Alternatif olarak, uzay kavisli ve çok büyük olabilir, ancak sadece bir kısmını gördüğümüz için düz görünebilir.
Uzayın düzlüğünün sayısız olası şekilden yalnızca biri olduğu düşünüldüğünde, düzlüğünü açıklamak bilimin çözülememiş gizemlerinden biridir.
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Uzayın Sonsuzluğu ve Geometrik Sırları: Düz Uzayın Bilinmeyen Yüzleri
Uzayda Medeniyetin Hızla Yayılma Teorisi: Fermi Paradoksu Açıklanıyor
Uzayın Sonsuzluğu ve Geometrik Sırları: Düz Uzayın Bilinmeyen Yüzleri