16 Eylül 2014 Salı

Evren sabit bir hızda mı genişliyor, yoksa artan bir hızda mı?



Evren sabit bir hızda genişlemektedir. Bizim bu şekilde değerlendirmemiz ise sadece bir hesap meselesi

1)
Uzay dışı boyutsuz boşluk (daha doğrusu hiçbir tanım ve veri olmadığı için benzetmedir bu)  içinde bir anda bir noktadan başlayarak evren genişlediğine göre, ilk başladığı noktayı (big bang başlangıcını) “Sıfır” 0 noktası olarak ele alalım. Bu nokta bizim “zahiri merkez”imiz olsun.
2) Evrenin genişlemesi ile yarıçapı sürekli artan bir daire elde ederiz.

a) Üzerindeki bir parçacığın koordinatını varsaydığımız  “x,y” eksenlerine göre belirleyebiliriz. (2 boyutlu) f(x)=x+y

b) Üç boyutlu bir evrende parçacığın koordinatını, varsayımsal “x,y,z” eksenlerine göre belirleyebiliriz.
f(x)=x+y+z
c) Dört boyutlu bir evrende (ki bu içinde bulunduğumuz evren) “x,y,z,d” eksenlerine göre belirleyebiliriz. (d=zaman)… f(x)=x+y+z+d

d) ”d” ekseni yani “zaman”, parçacığın ilk üç eksendeki noktası  (x,y,z) değişmese bile genişlemeden dolayı sürekli değişen parçasıdır.

Şimdi bir parçacığın sürekli genişleyen evrendeki konumunu (zahiri merkeze göre) saptamak için tüm veriler elimizde var.
3) İlk üç eksen parçacığın evrenin içinden bakınca bize koordinatını verir. Çünkü tüm evren aynı anda genişlediğinden oranlar değişmez. Ancak Evren dışından bir gözlemci için parçacığın doğru koordinatı için dördüncü eksen (zaman) gerekecektir.
(Evrendeki tüm parçacıklar, bu zahiri merkeze göre 4 boyutta birden hareket ediyor.)
(Kütle ve hız ve zaman arasındaki ilişkide bundan kaynaklanıyor ama ayrıntısına girmeyeceğim burada)

4) Bu arada en fazla zihnimi yoran şey; “ Niye uzaktaki parçacıklar ( galaksilerden, atomlara), daha yakındakilerden artan bir hızla daha fazla uzaklaştığı? “ oldu.
Çünkü evren sabit bir hızda genişliyorsa, bunlarında sabit bir hızda uzaklaşması gerekirdi.
Genişleyen evrenimizdeki parçacıklar için “zaman sabit” olduğundan,  sabit değerlerle ölçümlüyoruz. Mesafeleri de buna göre yorumluyoruz.
Ama sonuçlar böyle değil.

Bu nedenle şöyle iki çıkarım yaptım.

a) Galaksileri bir düzlem üzerinde ele alırsak
(a ve b noktaları arasında, c noktasına göre 90 derece açı olsun. (Bu iki parçanın saniyede 1 ışık yılı hızla uzaklaştığını düşün)

aralarındaki mesafe
 İlk saniyede  IabI=3, IbcI=4 ise  IacI=5 konumlarında olsunlar. (Kolay olsun diye 90 derece ve 3-4-5 üçgeni)

İkinci saniyede IabI=4, IbcI=5 konumundayken
 IacI= 6.4 ışık yılı

Üçüncü saniyede IabI=5, IbcI=6 ise
 IacI= 7.8  ışık yılı

Dördüncü  saniyede IabI=6 IbcI=7 ise
 IacI= 9.2 ışık yılı

Beşinci  saniyede IabI=7 IbcI=8 ise 
IacI= 10,6 ışık yılı aralarındaki mesafe olacak.

Tabi bu kâğıt üzerindeki hesaplama. Artış oranı sabite yakın. Çünkü bu iki boyutlu bir “düzlem evren” için geçerli.

Üç boyutlu evreni ele aldığımızda (direk hesaplama formüllerini bilmiyorum ve bulduklarımı anlamak için 2-3 saat ders çalışmam gerekiyor. )  Bu nedenle ilk örnekteki sonucu ikinci nokta olarak ele alıyorum.
(Kolay olsun diye 90 derece ve 3-4-5 üçgeni ile başlıyorum. 3ncü koordinat noktası “d” de 90 derece’de. Her koordinat noktası sabit genişleme ile 1’er 1’er artıyor)
(ilk dik üçgendeki sonucu, ikinci dik üçgende bir kenar olarak ele alıyorum.)
(Bir A(x0,y0) noktasının a.x+b.y+c=0 doğrusuna olan uzaklığını hesaplayan
d = |a.x0+b.y0+c| / √a²+b²
formülü ile girmek işin kolayı olsa da, sonucun kökeni anlaşılır olması açısından bu daha iyi gibi geliyor)


İlk saniyede (x eksenine göre)  IabI=3, (y eksenine göre) IbcI=4  IndI =6 (z eksenine göre)
 IacI=5
(yani x,y koordinatlarına göre (b) sıfır noktasından 5 birim uzaktan geçen doğru üzerindeki noktalarda,  bu doğruya  “n” diyorum)
IbdI=< [(5x5)+(6x6) ] nın karekökü >=7,81

İkinci saniyede IabI=4, IbcI=5  konumundayken
 IacI= 6.4
IndI = 7
IbdI=9.48

Üçüncü saniyede IabI=5, IbcI=6 ise
 IacI= 7.8 
IndI =8
IbdI=11.17

Dördüncü  saniyede IabI=6 IbcI=7 ise
 IacI= 9.2
IndI =9
IbdI=12.86

Beşinci  saniyede IabI=7 IbcI=8 ise 
IacI= 10,6
IndI =10
IbdI= 14.57

Altıncı  saniyede IabI=8 IbcI=9 ise 
IacI= 12,04
IndI =11
IbdI= 16,30
yaklaşık sonuçlarını buluyoruz.
Böylece aralarındaki uzaklığın her nokta uzayda bir birim (genleşme ile) aldığında aralarındaki mesafenin 1.67,  1.69,  1.69,  1.71, 1.73 şeklinde artarak devam ettiğini görüyoruz.
Buna göre evren sabit hızla genişlerken, parçacıkların birbirlerinden artan hızlarla uzaklaştığını iddia edebiliriz.

Aslında bakış açılarımızdaki ana sorunu, evreni düz olarak algılamamızdan kaynaklandığını düşünüyorum.

b) Galaksileri bir düzlem üzerinde değil de 3 boyutlu bir hacimde ele alırsak?
O zaman tüm parçacıkların uzaklaşmasını, evrenimizin “zahiri merkezine” göre ele almamız gerekiyor.
Bu merkez; evrenin tüm noktalarından tahmini 14,7 milyar ışık yılı uzakta bir noktadadır.
Bu durumda evrenimizde, genişleyen bu kürenin dış kabuğunda olurdu. Dünyanın yüzeyini düz olarak algılamamız gibi, evreni de bu nedenle düz algılayabiliriz.

(Şu an merkezin tüm evren olduğu ve bize göre bir başlangıç merkez noktası olmadığını duymuştum. Genelde fizikçilerin bu konuda hem fikir olduğunu sanıyorum.)
Eğer evren küresel ise Bu durumda 2 gök cismi arasındaki uzaklık, bir çemberin yayı ile ölçülebilirdi ancak.
Evren bir ışık yılı genişlediğinde; bu iki gök cismi arasındaki mesafe (zahiri merkeze göre) açıya göre,
= 2. Pi .( r+1) . [(açı)/360]  olacaktır. Burada “r” Zahiri merkeze göre yarıçaptır. Yani 14,7 milyar ışık yılıdır. (+1) de bir ışık yılıdır.
Yani evren yarıçapının 1 ışık yılı genişlemesi ile 2 parçacık arasındaki mesafe de buna göre artacaktır.

Bu durumda parçacıkların birbirinden uzaklaşması, uzaktaki noktalar için ( açı farkının büyümesinden dolayı) daha hızlı uzaklaşıyor gibi ölçülecektir.

Yani her iki açıklama da uzaktaki gökadaların niye daha hızlı uzaklaştığını açıklamaya yeteceğini düşünüyorum.

Büyük ihtimalle evrenimiz daha farklı bir yapıda. Boyutlarla alakalı olarak bir Calabi-Yau evreni şeklinde. Ama havsalam bunu canlandıramadığı için, (matematik bilgimde yetersiz)  5 ve üst boyutta sonuçlar daha net olabilir.
(Tahminim bu artış oranına ve miktarına bakarak daha gerçekçi bir şekil ve boyut saptanabilir.)
Şu ana kadar içinde bulunduğumuz evreni ve zamanı modellemeye çalıştım.

=================================
TARTIŞMA:

muzaffer borazan  22 Eylül 2014
Bazı bölgeleri göreceli olarak daha hızlı genişliyor, belki bazı bölgeler sabit hızla bazıları ivmeli genişliyordur. Uzak galaksilerin kırmızıya kayan ışıkları hesaplandığında evrenin her yeri aynı hızda genişlemiyor diye biliyorum.   



   
    Burtay Mutlu  23 Eylül 2014
Işığın kırmızıya varması ile elde edilen sonuçlara göre yapılan yorum bu. Bazı bölgeler diğerlerinden daha hızlı genişliyor olabilir, deniyor.

Ben ise aksini düşünüyorum. Evren sabit bir hızda genişliyor. Kırmızıya kayma da, iki gök cismi arasındaki mesafeye göre oluştuğunu söylüyorum.
Çünkü evrenimizi hem 4 boyutlu hem de eğik. Oysa hesaplamalar hep ışığın doğrusal bir yokda gelip bize ulaştığını gösteren düzlemler üzerinden yapılıyor.

2 nokta arasındaki en kısa yol bir doğrudur. Bu tamam.
Ama eğik ve 3ncü bir noktaya göre aynı düzlemde yer almayan iki nokta arasındaki en kısa yol nedir?

Üçüncü nokta olarak evrenin merkezi sayabileceğimiz, zahiri bir nokta var. Büyük patlamanın ilk başladığı nokta.
Bu noktaya göre hesaplama yapılırsa, sonuçlar benzer oluyor.

Yani; evrenin gittikçe artan hızla genişlediğini iddia edenler yanılıyor.

Zaten sabit hızda genişlemese maddenin stabiliteside olmaz. Habire kütlesi, zaman kavramı değişir. Fizik kanunlarımız bile değişir. Diye düşünüyorum.
   


   
    muzaffer borazan  23 Eylül 2014
Evrenin merkezi olaraka ldığın noktada sıkıntı olabilir. Bence evrenin başlangıç anında tek bir nokta yoktu, bir anda galaksi büyüklüğünde evren oluştu, ve ilk nokta dediğimiz şey o galaksi büyüklüğünde bir mekan olabilir.
Peki evrenin ivmeli genişlediğine dair kanıtlar neler acaba onu merak ettim şu an.
Ayrıca bence genişleme hızı bir süre sonra yavaşlayacaktır ve evren kendi içine çökmeye başlayacaktır hızlı bir şekilde. Çünkü evrende hep simetri görüyoruz. Yaratılış ve yok oluş da simetrik olacaktır muhtemelen.   



   
    Burtay Mutlu  23 Eylül 2014
Evrenin mevcut genişlemesinden tersine yola çıkılarak varılan sonuç, evrenin hiç yoktan, boyutsuz olarak başladığı. Yani bir nokta üzerinden başladığı idi. Bu da yaklaşık 14.7 milyar yıl öncesine dayanıyor.

Ancak evren kapalı mı yoksa açık mı kesin olmasa da açık olduğu yönünde kanıtlar daha fazla. Çünkü genişleme devam ediyor ve kütleler arasındaki mesafe öyle arttı ki artık kütlelerin tekrar bir araya gelmesi mümkün değil gibi gözüküyor. Yani evrenin tekrar kendi içine çökmesi mümkün değil. Bunu sağlayacak ne bir kuvvet, ne bir enerji, ne de kütle var.
Bu genişlemenin hız kaybetmeden sürmesine de bilimciler "karanlık enerji" adını verdi. Ben ise buna "zaman" diyorum.
Genişlemesinin sürekliliğinden yola çıkarak sabit bir ivme ile genişlediğini de buradan çıkartıyorum.
İlk başta çok hızlı bir genleşme, yavaşlama, sonra tekrar devam eden genişleme... Bu bilimsel gözlemlerden çıkan sonuçlardı. Doğruluğunu bilmiyorum ama kabul görenin bu olduğunu söyleyebilirim.
Bir tek durumda evren çökebilir. O da uzayımızın şekli (bir Amerikan futbol topu şeklinde) kapalı bir elipsoid ise... Ancak bunun mümkün olduğunu sanmıyorum. Çünkü gerçekte evrenimizin şeklinin ne olduğunu bilmiyoruz.

Sadece mevcut durumumuzdan ve gözlemlerimizden çıkarımlar yapıyoruz.
   


   
    muzaffer borazan  23 Eylül 2014
Zamanın sabit ilerlemesinden yol çıkarak evrenin de sabit hızla genişlediğini ileri sürmen gayet mantıklı. Burada zaman sabit hızla mı ilerliyor sorusunu sormak gerekir.
Buna benim cevabım şöyle; gelecek zaman geçmiş zamanda gerçekleşen her şeyin birer sonucudur. Geçmiş zaman çığ gibi büyüyerek artıyor. Çünkü geçmişteki olay sayısı artıyor. Dolayısıyla geçmiş zaman büyüdükçe yeni oluşacak gelecek zaman da geçmiş zamandaki olayların miktarında oluşacağı için, gelecek zamanın miktarı da gittikçe artıyor olabilir. Yani zaman ivmeli ilerliyor olabilir. Bu durumda evren de ivmeli genişliyor olabilir.

Şöyle de anlatabilirim. Uzay zamanın birbiriyle iç içe olduğunu biliyoruz. Geçmiş zamanın sürekli arttığını da biliyoruz. Zaman arttıkça yeni zamanlar oluşacak ve her yeni zaman yine yeni zamanlar oluşuracak. Bu da ivmeli ilerleme sağlar.

evrenin çökmesiyle ilgili ise şuanda bilimsel veri yok ama belki de evren farklı bir karadeliğe bağlıysa o zaman o deliğin içine çökebilir. Yani bilmediğimiz bir enerji veya herhangi bir şey olabilir. Şu anki bilgilere göre genişlemeye devam edecek gibi görünüyor tabi. Ama benim hissim tersi yönünde.   



   
    Burtay Mutlu  24 Eylül 2014

Zaman'ı olan olaylar veya olgular olarak ele alma yerine, en, boy, yükseklik gibi 4ncü bir boyut olarak ele almaya çalışıyorum.

İlk üç boyut sabit .. Evren içinde konumunu belirlemek için herhangi iki noktaya göre (bir nokta olarak ele alırsak eksi (-) ve simetrik koordinatlarda dâhil olacağı için tam ve doğru yeri belirlemek mümkün olmayabilir) üçüncü sabit bir noktanın sabit koordinatlarını verebiliriz.
Evren genişlese bile oranlar sabit kaldığı için koordinatlar da sabit kalacaktır.
Keza, gökyüzünü haritalandırırken de dünyamıza ve sabit seçtiğimiz bir noktaya göre Kartezyen tablomuzu belirliyoruz. Buna göre; sol, sağ, yukarı, aşağıyı tanımlayıp gökyüzündeki cisimlerin koordinatlarını buna göre yerleştiriyoruz. Örneğin, Türkiye'den kutup noktasını baz alarak tüm gökyüzünü buna göre koordinatlandırıp haritalandırabiliyoruz.

Ama bu koordinat sistemi bizim belirlediğimiz ve bize göre olan bir sistem.
Galaksileri de uzayda koordinatlarken, diğer galaksilere göre konumlarını haritalandırıyoruz.
Böylece belirlediğimiz bu koordinat noktalarından uzaklaşmalarına göre galaksilerin hareket ettikleri yönü ve hızı da saptayabiliyoruz.

Eğer genişleyen bir evrendeysek bu koordinat sistemine bir de sürekli değişen bir boyut giriyor. Zaman.

X galaksisi 20 yıl evvel hangi koordinattaydı, şimdi nerede? Bunlara bakarak galaksinin 20 yılda aldığı değişimi görebiliyoruz.
Bu 20 yıllık değişim 2 temel nedenden oluşuyor. İlki galaksinin yörüngesindeki değişim. Konumunu değiştiriyor. İkincisi zamandaki değişim, evren 20 yılda daha da genişlediği için galakside uzaklaşıyor. Diğer yandan evrenimiz eğimli olduğu için, bu değişim bize galaksinin hareketinin devamı olarak gözüküyor. Sadece uzaklaşmıyor ama ayrıca koordinatı da değişiyor böylece.
Şimdi evrenin oluşumundan önceki boşluktan bir sabit nokta seçelim. Bu noktadan başlasın evren. Bu nokta evren dışındaki bir gözlemci için sabittir. (Balonun dışından bakın, balonun şişmesine rağmen ilk nokta aynıdır.) Eğer balonun üzerine bir karınca koysaydık. Balon şişerken, (eğer karınca hareketsiz ise) bulunduğu koordinatlar balona göre sabit olurdu.

Ama balonun merkezindeki ilk başlangıç noktasına göre ise sürekli bir koordinatı değişirdi. Aralarındaki uzaklık sürekli artardı.
Böylece sabit 3 boyutumuz ve bir de sürekli tek yöne değişen 1 boyutumuz olurdu.
Bu sürekli değişen tek boyutumuz "zaman"dır.
Eğer balonun içindeki havayı (uzayı) ele alırsak. O da bize bu 4ncü boyutla iç içe girmiş olarak gözükürdü. Çünkü havanın genişlemesi tamamen, dış çeperlerin genişlemesine bağımlı olurdu.
Bizim uzayımızın bundan biraz daha farklı olduğunu düşünüyorum.

İki tane olasılık var.
İlki bizim evrenimiz ilk patlamanın enerjisi ile oluşan bir dalganın sürekli genişlemeye maruz kalması olabilir. Bu durumda evren'in merkezi bize göre olmaz. Evren 2 boyutlu ele alırsak daire, 3 boyutlu ele alırsak küre gibi olur. Ancak bir dalganın içinde olduğundan simit gibi bir küre olurdu.
Bunu en iyi şöyle canlandırabiliriz. Balonun içindeki balon… İç balon şiştikçe dış balonda şişer. Arada kalan hacim bizim evrenimizdir.

Bu durumda büyük patlama tek sefer gerçekleşmiş olabilir. Bizde bu genleşme esnasında, genişlemenin hızından dolayı birleşip maddeleşmiş bazı sicim parçacıklarından ibaretiz. Genişleme durursa, parçaları bir arada tutan kuvvet (genişleme=zaman) olmayacağı için parçalar dağılacaktır.

2nci olasılık ise büyük patlamanın ritmik olarak sürmesidir. Bu durumda biz sadece kendi oluşumumuza neden olan patlamanın izlerini görebileceğiz. Ancak iç içe birçok balon olduğu için, bunların her biri bir paralel evren olabilir. Hatta üstümüzde de paralel evrenler olabilir.
Her iki durumda da zaman, genişlemeyi sağlayan etki olduğu için, zamanda geriye dönüş, ya da zamanda bir birikim söz konusu olmaz.

Ancak eğer 2nci olasılık veya benzeri bir durum geçerli ise, geçmişe gitmek için zaman akışının tersine gidebilirsek, varacağımız nokta; merkeze bizden daha yakın olan daha genç bir evren olabilir. Eğer oradaki şartlar ve gelişim benzer ise, onlardaki geçmiş bizimkine benzer olsa da biraz farklılıklarla aynı olmayacaktır. Yani kendi, değiştirebileceğimiz geçmişimiz değildir. Daha genç bir evrenin geleceğine müdahale etmemizdir.

Tabii bu varsayımların temelinde, bütün maddelerin hıza maruz kalan bazı sicimlerin bir araya gelip, temel parçacıkları oluşturmasına dayandırıyorum. Bu parçacıklarda bir araya gelip, maddelerin temel yapıtaşları oldular.
Çünkü tüm sicimler ve onlardan oluşan parçacıklar, hala patlama öncesindeki sabit, homojen, simetrik zamanlarındaki nötr, dengeli pozisyona ulaşmaya çalışıyorlar. Bozulan dengelerini birleşerek, birbirleriyle dengeleyerek oluşturmaya çalışıyorlar.

Bu da çok normal olmalı. Çünkü "kritik etki" konusuna bakarsak (daha önce kısa bir yazı yazmıştım), tüm sistemler denge ile kaos arasında ince sınırda dengede ve sürekli değişen şartlara uyum için, değişiyorlar.
Zaten bu bakış açısı aynı zamanda mükemmel simetrinin de nasıl bozulduğunu ve kaosa dönüştüğünü açıklayabiliyor.


muzaffer borazan  28 Eylül 2014
Evrenin genişlemesini zamanın ilerlemesine bağlamıştınız. Peki evren daralmaya başlarsa zamana ne olur ? Sizin teorinize göre geçmişe doğru gitmesi gerekiyor. Fakat daralmaya başlasa bile yine entropi artmaya devam edecek ve dolayısıyla zaman da ilerlemeye devam edecek. Bunu hawking de söylemişti sanırım.   

   
    Burtay Mutlu  29 Eylül 2014
Sorunda burada zaten... Evren asla daralmayacak.
En azından benim varsayımımın dayandığı temel bu.

Eğer aksi gerçekleşirse ya da yüzde 5–10 gibi dahi bir ihtimal kesinleşirse, tüm modelim çöker.
Tüm varsayımlarımı yarım, eksik, yanlış saymak gerekir. :-(
Bu yüzden bu ihtimali sadece, açıklamalarda bakış açımı genişletmek için kullanıyorum.

Yalnız, sonuç tümevarımları aynı olsa da, “zaman”ın tanımlanmasında hala ufak bir anlam farklılığı var sanırım.

"Zamanı;" bir süre, vakit, (duration) olarak ele almıyorum.
Direk evrenin doğal bir parçasını: Genişlemeyi kastediyorum.

4ncü boyuttaki bu sürekli değişimi biz, önceki pozisyonuyla kıyaslayarak, “zaman” olarak adlandırıyoruz. Algılıyoruz. Diğer üç boyut sabit olduğu halde bu sürekli değişiyor. (Diğer üçüne dik açı yapıyor).

Diğer yandan bu sürekli değişim tek yönlü. Çünkü oluşumunun kökeninde büyük patlamanın enerjisi var. Evreni oluşmaya ve genişlemeye zorlayan enerji.

Bu nedenle matematiksel bir ihtimal dâhilinde, evren bir gün daralırsa; (varsayımıma göre) Zaman önce yavaşlar ( ama biz algılayamayız).
Yavaşlama esnasında tüm kütleler enerjiyi absorbe ettikleri için sonsuza doğru büyürler. Sonsuz durumuna geçişte yani zamanın durması ile madde, temel parçacıklarına kadar ayrılır. Sonra temel parçacıklarda sicimlere …
Eğer evren daralamaya başlarsa, bu aşamadan sonra sicimlerden tekrar bazı temel parçacıklar, bir ihtimal temel maddeler oluşabilir. Ama tüm fizik kuralları da, yapıda farklı olur.

Ancak öncelikle bunun gerçekleşmesi için evrenin tekrar süper simetrik duruma dönüşmesi lazım. Yani entropi'nin artışı öyle bir noktaya varacak ki, sonunda entropi tüm maddeyi ve parçacıkları evrenin her yerine eşit dağıtmış olacak. O andan sonra başlayabilir. (Tüm evrenin ışıması, sıcaklığı eşitlendiği zaman).

Oysa kütle çekimi ve galaksilerin birbirlerine olan artan uzaklıkları, bu ihtimali çok düşürdüğü için evrenin daralma ihtimali bence çok ama çok düşük.

Bir yerlerde, diğer yerlere göre daha az veya fazla parçacık olduğu sürece, genişleme sürecektir.

Hiç yorum yok: