Fizikçiler uzun zamandır evrenin neden akıllı yaşamın evrimini mümkün kıldığı sorusuyla uğraşıyorlar. Temel sabitler olarak adlandırılan 30 kadar sabit tarafından temsil edilen birçok kuvvet ve parçacığın değeri, bunu sağlamak için kusursuz bir şekilde sıralanmış gibi görünüyor.

Yerçekimini ele alalım. Eğer çok daha zayıf olsaydı, madde; yıldızları, gezegenleri ve canlıları oluşturmak için bir araya gelmekte başarısız olabilirdi. Ve eğer daha güçlü olsaydı, bu da sorunlar yaratırdı. Peki biz neden bu kadar şanslıyız?

Yakın zamanda Daniele Sorini, John Peacock ve Lucas Lombriser tarafından yapılarak yayımlanan araştırma, evrenimizin yaşam için en uygun şekilde ayarlanmamış olabileceğini gösteriyor. Aslında, mümkün evrenlerin en iyisinde yaşamıyor olabiliriz. ¹

Bahsi edilen çalışmada özellikle akıllı yaşamın ortaya çıkışının evrendeki “karanlık enerji” yoğunluğundan nasıl etkilendiği araştırılmıştır. Bu, evrenin genişlemesini hızlandıran gizemli bir güç olarak ortaya çıkıyor; ancak onun ne olduğunu bilmiyoruz.

İyi haber şu ki hâlâ bunu hesaplayabiliyoruz. Kötü haber ise gözlemlediğimiz değerin teoriden beklediğimizden çok daha küçük çıkması. Bu bilmece kozmolojideki en büyük ucu açık sorulardan biridir ve ilgili araştırmanın birincil motivasyon kaynağı olmuştur.

Antropik akıl yürütme

Araştırmada “antropik akıl yürütmenin” uygun bir cevap sunup sunamayacağı test ediliyor. Antropik akıl yürütme, biz insanların var olduğu gerçeğinden evrenimizin özelliklerini çıkarabileceğimiz fikridir. 80’lerin sonunda Nobel Fizik Ödülü sahibi Steven Weinberg, karanlık enerji yoğunluğunun gözlemlenen değeri için olası bir antropik çözüm sundu.

Weinberg, daha büyük bir karanlık enerji yoğunluğunun evrenin genişlemesini hızlandıracağını düşünüyordu. Bu da yerçekiminin maddeyi bir araya getirme ve galaksileri oluşturma etkisini ortadan kaldıracaktı. Daha küçük galaksiler evrende daha az yıldız olduğu anlamına gelir. Yıldızlar bildiğimiz anlamda yaşamın ortaya çıkması için gereklidir, bu nedenle çok fazla karanlık enerji, insan gibi akıllı yaşamın ortaya çıkma olasılığını azaltacaktır.

Weinberg daha sonra her biri farklı karanlık enerji içeriğine sahip farklı olası evrenlerden oluşan bir “çoklu evren” düşüncesini ele aldı. Böyle bir senaryo, evrenin erken dönemlerinde meydana gelen hızlandırılmış bir genişleme periyodunu varsayan bazı kozmik enflasyon teorilerinden kaynaklanmaktadır.

Weinberg, ister gerçek ister varsayımsal olsun, çoklu evren içindeki evrenlerin yalnızca küçük bir bölümünün galaksilerin, yıldızların ve nihayetinde akıllı yaşamın ortaya çıkmasını sağlayacak kadar küçük bir karanlık enerji yoğunluğuna sahip olabileceğini öne sürmüştür. Bu, teorilerimiz çok daha büyük olması gerektiğini söylese de neden küçük bir karanlık enerji yoğunluğu gözlemlediğimizi açıklıyor; çünkü başka türlü var olamazdık.

Farklı karanlık enerji yoğunluklarına sahip evrenlerde oluşan yıldız sayısı (beyaz). Sol üst kareden saat yönünde ilerlersek: 1. Karanlık enerji yok, 2. Evrenimizle aynı karanlık enerji yoğunluğu var, 3. Evrenimizdeki karanlık enerji yoğunluğunun 30 katı, 4. Evrenimizdeki karanlık enerji yoğunluğunun 10 katı. Kaynak: Oscar Veenema’nın izniyle, Durham Üniversitesinde eski lisans öğrencisi, şimdi Oxford Üniversitesinde doktora öğrencisi

Weinberg’in akıl yürütmesindeki potansiyel güçlük, evrendeki maddenin galaksilerdeki kısmının oluşan yıldız sayısıyla orantılı olduğu varsayımıdır. Bugün bunun bu kadar basit olmadığını biliyoruz. Bahsi geçen araştırmada daha sonra Weinberg’in antropik argümanını daha gerçekçi bir yıldız oluşum modeliyle test etmek amaçlanmıştır.

Yıldızları saymak

Çalışmanın amacı, belirli bir karanlık enerji yoğunluğuna sahip bir evrenin tüm tarihi boyunca oluşan yıldız sayısını belirlemekti. Bu bir sayma alıştırmasına indirgenebilir.

İlk olarak, sıfır ila gözlemlenen değerin 100.000 katı arasında bir karanlık enerji yoğunluğu seçildi. Miktara bağlı olarak, yerçekimi maddeyi daha kolay ya da daha az bir arada tutabilir ve galaksilerin nasıl oluşabileceğini belirler.

Daha sonra, zaman içinde galaksilerde oluşan yıllık yıldız miktarı tahmin edildi. Bu, yıldız oluşumunu besleyebilecek soğuk gaz miktarı ile gazı ısıtıp galaksilerin dışına iten galaktik taşmaların karşıt etkisi arasındaki dengeden kaynaklanmaktadır.

Daha sonra belirli bir evren modelinin tüm ömrü boyunca yıldızlara dönüştürülen sıradan maddenin oranı belirlendi. Bu sayı, o evrenin yıldız üretmedeki verimliliğini ifade ediyordu.

Katkı Sağlayan: Resim D. Sorini, J. A. Peacock, L. Lombriser, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Cilt 535, Sayı 2, Sayfa 1449-1474’ten yeniden uyarlanmıştır. Kaynak: https://doi.org/10.1093/mnras/stae2236

Sonrasında bir evrende akıllı yaşam oluşma olasılığının yıldız oluşum verimliliği ile orantılı olduğu varsayıldı. Yukarıdaki şekilde de görüldüğü gibi bu, en elverişli evrenin, evrenimizde gözlemlenen karanlık enerji yoğunluğunun yaklaşık onda birini içerdiğini göstermektedir.

Dolayısıyla evrenimiz yaşam için mümkün olan en elverişli evrenden çok uzak değildir. Ama aynı zamanda en ideali de değildir.

Ancak Weinberg’in antropik mantığını doğrulamak için, çoklu evrende rastgele bir akıllı yaşam formu seçtiğimizi hayal etmeli ve onlara hangi karanlık enerji yoğunluğunu gözlemlediklerini sormalıyız.

Bunların %99,5‘inin evrenimizde gözlemlenenden daha büyük bir karanlık enerji yoğunluğu deneyimleyeceği sonucuna ulaşıldı. Başka bir deyişle, çoklu evren içinde nadir ve alışılmadık bir evrende yaşıyoruz gibi görünüyoruz.

Bu durum, daha fazla karanlık enerjiye sahip evrenlerin yıldız oluşumunu baskılayacağı ve dolayısıyla akıllı yaşamın oluşma şansını azaltacağı gerçeğiyle çelişmiyor.

Benzetme yapmak gerekirse, 300 bilyeyi 100 kutuya ayırmak istediğimizi varsayalım. Her kutu bir evreni ve her bilye de akıllı bir gözlemciyi temsil etsin. Bir numaralı kutuya 100 bilye, iki numaralı kutuya dört bilye ve diğer tüm kutulara ikişer bilye koyalım. Açıkça görülüyor ki ilk kutu en fazla sayıda bilyeyi içeriyor. Ancak tüm kutulardan rastgele bir bilye seçersek, bunun bir numaralı kutudan başka bir kutudan gelme olasılığı daha yüksek olacaktır.

Benzer şekilde, karanlık enerjinin az olduğu evrenler yaşam için bireysel olarak daha elverişlidir. Ancak yaşam, daha düşük bir olasılık olsa da bol miktarda karanlık enerjiye sahip birçok olası evrende de ortaya çıkabilir; zira bu evrenlerin içinde yine de birkaç yıldız olacaktır. Hesaplamalar, tüm evrenler arasında çoğu gözlemcinin evrenimizde ölçülenden daha yüksek bir karanlık enerji yoğunluğu yaşayacağını ortaya koymaktadır.

Ayrıca, en sıradan gözlemcilerin evrenimizdekinden yaklaşık 500 kat daha büyük bir değer gösterebileceği de tespit edilmiştir.

Peki bu bizi nereye götürüyor?

Sonuç olarak, bulgularımız varlığımızın neden bu kadar düşük bir karanlık enerji değerine sahip olduğumuzu açıkladığı yönündeki antropik argümana karşı çıkmaktadır. Kendimizi daha büyük bir karanlık enerji yoğunluğuna sahip bir evrende bulmamız daha kolay olabilirdi.

Daha karmaşık çoklu evren modellerini benimsersek antropik mantık yine de kurtarılabilir. Örneğin, hem karanlık enerji hem de sıradan madde miktarının farklı evrenler arasında değişmesine izin verebiliriz. Belki de daha yüksek bir karanlık enerji yoğunluğu nedeniyle akıllı yaşamın ortaya çıkma olasılığının azalması, daha yüksek bir sıradan madde yoğunluğu ile telafi edilebilir.

Her halükarda, bulgularımız bizi antropik argümanların basit bir şekilde uygulanmasına karşı uyarıyor. Bu da karanlık enerji sorunuyla başa çıkmayı daha da zorlaştırıyor.

Peki kozmologlar şimdi ne yapmalı? Kollarını sıvayıp daha çok düşünmeliler. Bulmacayı nasıl çözeceğimizi sadece zaman gösterecek. Bunu nasıl yaparsak yapalım, inanılmaz derecede heyecan verici olacağından şüphemiz yok…

İlgili konu: Evren yaşam için ince ayarlı mıdır?

Bu makale Sosyolog Ömer Yıldırım tarafından www.felsefe.gen.tr için, Daniele Sorini’nin “Many physicists argue the universe is fine-tuned for life – our findings question this idea” isimli makalesinden Türkçeye çevrilip derlenerek hazırlanmıştır. Alıntılanması durumunda kaynak gösterilmesi, ahlaklıca olanıdır.

Çeviri ve Derleme: Sosyolog Ömer Yıldırım

1. Daniele Sorini, John A Peacock, Lucas Lombriser (2024), The impact of the cosmological constant on past and future star formation. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 535 (2), s. 1449-1474, https://doi.org/10.1093/mnras/stae2236