Karanlık Enerji Yok mu? Matematikçiler Standart Kozmolojiye Meydan Okuyor

Evrenin hızlanarak genişlediğini fark ettiğimizden beri, bilim dünyası bu durumu açıklamak için "karanlık enerji" denilen, ne olduğu belirsiz bir hayalet güce sığındı. Ancak California Üniversitesi'nden (UC Davis) bir grup matematikçi, yıllardır kabul gören bu temel varsayımın aslında matematiksel bir illüzyon olabileceğini öne sürüyor. Ortaya çıkan yeni analiz, modern kozmolojinin üzerine kurulduğu standart modelin, fiziksel olarak ayakta kalamayacak kadar dengesiz olduğunu söylüyor.

Meseleyi anlamak için karmaşık denklemlerden önce basit bir örneğe bakmak lazım. Profesör Blake Temple, mevcut kozmolojik modelimizi uç uca dengede duran bir kurşun kaleme benzetiyor. Teorik olarak kalem o şekilde durabilir, denklemler buna izin verir; ancak gerçek dünyada en ufak bir hava akımı bile o kalemi devirir. Temple'a göre, evrenin genişlemesini açıklamak için kullandığımız Friedmann uzay-zaman modelleri tam olarak böyle: Matematiksel olarak mümkün ama fiziksel olarak imkansız derecede istikrarsız.

Bu durum neden kritik? Çünkü bilimde, doğada asla gözlemleyemeyeceğimiz kadar istikrarsız olan çözümler "fiziksel değil" kabul edilir. Araştırmacılar, genel görelilik ile akışkanlar dinamiğini birleştiren Einstein-Euler denklemlerini kullandıklarında, Büyük Patlama'nın hemen sonrası için kullanılan modellerin hem küçük hem de büyük ölçeklerde çöktüğünü gördüler. Eğer temel model bu kadar kırılgansa, evrenin genişlemesini açıklamak için uydurduğumuz "karanlık enerji"ye aslında hiç ihtiyacımız olmayabilir.

Karanlık enerji kavramı, yaklaşık 30 yıl önce evrenin genişleme hızının artmasıyla gündeme gelmişti. Aslında bu hikaye Einstein'ın 1915'teki genel görelilik denklemlerine kadar uzanıyor. Einstein, evrenin durağan olduğuna inandığı için denklemlerine "kozmolojik sabit" adını verdiği bir itici güç eklemişti. Ancak 1929'da Edwin Hubble evrenin genişlediğini kanıtlayınca, Einstein bu eklemeyi "hayatının en büyük hatası" olarak nitelendirmişti. İlginç olan şu ki, 90'larda bilim insanları bu "hatayı" geri getirip karanlık enerjiyle ilişkilendirdiler.

UC Davis ekibi, bu döngüyü kırmak için farklı bir yol denedi. İlk başta evrenin genişlemesini bir şok dalgasına benzettiler; yani hızlanmanın, bu şok dalgasının arkasındaki genişleyen bir dalga etkisi olduğunu düşündüler. Daha sonra "öz-benzer" (self-similar) denklemler kullanarak, evrenin yapısının farklı ölçeklerde aynı kalıp kalmadığını incelediler. Bu yöntem, standart modelin aslında denklemlerin sadece çok hassas ve istikrarsız bir noktasında durduğunu kanıtladı.

Araştırmanın vardığı sonuç oldukça sarsıcı: Evrenin hızlanan genişlemesi, Einstein-Euler denklemlerinden doğal bir şekilde çıkıyor. Yani ne gizemli bir karanlık enerjiye ne de yapay bir kozmolojik sabite gerek var. Genişleme, sistemin kendi doğasındaki bu istikrarsızlığın bir sonucu olarak kendiliğinden gerçekleşiyor olabilir. Bu, kozmolojiyi çok daha basit ve Einstein'ın orijinal yerçekimi teorisine sadık bir zemine oturtuyor.

Çalışmanın bir diğer yan etkisi ise Kopernik İlkesi'ni, yani "Dünya'nın evrende özel bir konumda olmadığı" fikrini sorgulatması. Mevcut karanlık enerji modelleri de, bu yeni önerilen model de, fiziksel olarak mantıklı olabilmeleri için bizim çok özel bir noktada bulunmamız gerektiğini varsayıyor. Temple, eğer Kopernik İlkesi'ni temel alırsak, bu durumun her iki modeli de aynı anda çöpe atabileceği uyarısını yapıyor.

Şimdi önümüzde iki yol var: Ya evrenin görünmeyen %70'ini kapladığı söylenen karanlık enerjinin peşinden koşmaya devam edeceğiz ya da matematiğin bize fısıldadığı bu basit ama radikal gerçekle yüzleşeceğiz. Belki de evren, sandığımızdan çok daha basit bir mekanizmayla, sadece kendi dengesizliği sayesinde büyüyor.