Yoxluqdan kainat: bu necə baş verə bilər?

Tarix: 20 Mart 2021 23:52

İnsanlar minlərlə ildir, "Niyə kainat var?" sualı ilə boğuşublar və bu güləş yarışı bəzi yerlərdə hələ də davam edir. Demək olar ki, bütün antik mədəniyyətlər öz yaradılış mifləri ilə inkişaf ediblər və demək olar ki, onların hamısı mövzunu öz tanrılarının əllərinə buraxıblar və buraxmaqda da davam edirlər. Hər biri hər hansı bir fövqəltəbii gücün yoxluqdan kainat ortaya çıxarması fikri ətrafında toplanır. Filosoflar isə bu mövzunun bir növ suyunu çıxarıblar. Amma bu zamana kimi elmin bu barədə deyəcək çox az şeyi olub (Yazıq elm!). Bununla belə, keçdiyimiz illərdə bir neçə fizik və kosmoloq bu mövzu ilə məşğul olmağa başladılar. Onların bildirdiyinə görə bizim kainatın keçmişi və fizika qanunları idarəsində onun necə işlədiyi barədə anlayışa sahibik və bu məlumatlar bizə kainatın niyə və necə var olduğu haqqında ipucları təqdim etməlidir. Onların mübahisə doğuracaq cavabı belədir: Bütün kainat - Böyük Partlayışın alov topundan çıxıb, yaşadığımız ulduzlarla dolu kosmos yoxluqdan yaranıb. Sadə yoxluqdan kainat resepti belədir. Bunun səbəbi isə təbii olaraq yoxluğun qeyri-stabil olmasıdır.

Yaxşı, bəs bu qeyri-stabillik nə deməkdir? Çox asan bir izah yoluna baş vuraq və bunu anlamaq üçün sadəcə həqiqi ədədləri bilməniz kifayət edəcək və yoxluqdan kainat fikrini qavramanız daha asan olacaq. Həqiqi ədədlər sonsuzdur. Mənfi sonsuzluqdan müsbət sonsuzluğa doğru uzanan, sonu bilinməyən bir xətt. Sonsuzluğun nə olduğunu burda izah etməyəcəyik, amma təsəvvür edin ki, sona çatdınız. Bu qədər rəqəm var, amma əlinizdə sadəcə sıfır qalacaq. Çünki bütün rəqəmlər bir-birini yox edəcək. 1 ilə -1, 2 ilə -2 və sonsuz proses. Nəticə sıfır. Yoxluq. Bu fikir bir qədər qəribə gələ bilər və ya başqa bir yaradılış hekayəsi kimi görünə bilər. Amma fiziklər bu fikrin fizikanın iki ən böyük nəzəriyyəsinə əsaslandığını müdafiə edirlər: Nisbilik nəzəriyyəsi və kvant mexanikası. Elə isə necə hər şey yoxluqdan yaranıb və ya o məşhur sual: Niyə heç nə yerinə birşeylər var?

Yoxluqdan kainat: bu necə baş verə bilər?

Sonxeber.net yasilelm.com-a istinadən bildirir ki, ilk öncə biz Kvant mexanikası "krallığına" daxil olmalı və buranı kəşf etməliyik. Bu, atomlar və atomdan çox-çox kiçik zərrəciklər haqqında olan fizika sahəsidir. Kvant mexanikası olduqca güclü nəzəriyyədir. Müasir dövrdə isə hətta son nəsil elektronik cihazlar bu nəzəriyyə əsasında işləyir. Nəysə, mövzudan uzaqlaşmayaq. Kvant mexanikasının bizə dediyinə görə orada və heç bir yerdə boş fəza deyə biləcəyimiz bir şey yoxdur. Ən mükəmməl vakuum belə zərrəcik və antizərrəciklərlə qaynayır, dolub-daşır. Bu zərrəciklər isə varlıqda sadəcə bir "işıq parıltısıdır", çünki çox-çox qısa bir anda yoxluqdan yaranıb yenə yoxluğa qayıdırlar. (Bunu təsəvvür edə bilirinizmi? Bir də yoxluğun özünü təsəvvür edin hələ!) Bu zərrəciklər virtual zərrəciklər adlanır, təbii ki, onların kiçik yaşama müddətinə görə onları birbaşa müşahidə edə bilmirik, amma onların təsirlərindən dolayı var olduqlarını bilirik. Necə bilirik? Çox asan: Dərs - Fizika 1000001. Virtual zərrəciklərin varlığını Kazimir qüvvəsinə borcluyuq. Kazimir qüvvəsinin isə qısa izahı belədir: vakuum içində iki yüksüz güzgü səthli, paralel löhvə bir-birindən bir neçə nanometr məsafədə yerləşdirilir. Klassik tərifə görə xarici sahə olmadıqla bu löhvələr arasındakı heç bir qüvvə və sahəni təyin etmək olmaz.

Bu xarici sahə əvəzinə kvant elektordinamikası QED vakuumu istifadə edilir. Yəni bu yüksüz lövhələr fiziki vakuumda yerləşdirilir. Bu vakuumda yaranan və yox olan virtual zərrəciklər fiziki vakuumun energetik rəqslərini yaradır (Bu rəqslər elmi-populyar üslubda kvant dalğlanması adlanır).   Bu rəqslər klassik fizikada olduğu kimi müəyyən dalğa uzunluğuna sahib dalğa şüalandırır. Əgər löhvələr arasındakı məsafə yarım dalğa uzuluğunun cüt və ya tək misillərinə bərabər olarsa, interferensiya mənzərəsi yaranır. Dalğalar ya bir-birini gücləndirir, ya da zəiflədir. Löhvə xaricində məhdudiyyət olmadığı üçün orada yaranan dalğalar interferensiya mənzərəsi yaratmır. İnterferensiya mənzərəsinin maksimum halında (lövhələr arasındakı rezonans məsafəsi yarımdalğa uzunluğunun cüt mislinə bərabərdir) lövhələr arasında dalğa və sahə güclənir və lövhələr itələnir. Əksinə, minumum halında lövhələr arasında durğun dalğalar yaranır və xarici sahə daha güclü olduğu üçün löhvələr bir-birinə cəzb olunur.  

Yoxluqdan kainat: zamansızlıq və məkansızlıqdan zaman-məkan.
   Atomlar kimi kiçik şeylərdən qalaktikalar kimi nəhəng strukturlara kimi. Bu nəhəngölçülü strukturları açıqlamaq və izah etmək üçün ən yaxşı nəzəriyyəmiz ümumi nisbilik nəzəriyyəsidir - Albert Eynşteynin məkan, zaman və qravitasiyanın necə işlədiyini izah edən parlaq nəaliyyəti. Amma Nisbilik Kvant mexanikasından xeyli fərqlidir və indiyə qədər heç kimsə bu iki nəzəriyyəni qüsursuz və problemsiz şəkildə birləşdirə bilməyib. Lakin bəzi nəzəri fiziklər diqqətlə seçilmiş təqribi uyğunluğu istifadə edərək bəzi problemlərin həllində bu iki nəzəriyyəni istifadə edə bilirlər. Misal üçün: bu yanaşma Kembric Universitetində Stiven Hokinq tərəfindən qara dəlikləri təsvir etmək üçün istifadə edilmişdir.

Bir şey kəşf etmişik, əgər kvant fizikasını mümkün olan ən kiçik ölçüdə kosmosa tətbiq edildikdə kosmos özü (məkan da deyə bilərik) qeyri-stabil hala gəlir. Zaman və məkan hamar və davamlı deyil, əksinə, onlar çalxalanır və nəticədə zaman-məkan qabarcıqları yaranır və köpüklənir. Digər deyişlə, zaman və məkan balonları kortəbii şəkildə yarana bilər. Lourens Kraussa (nəzəri fizik, The Universe from Nothing kitabını oxumağınızı tövsiyyə edirik) görə əgər zaman və məkan kvantlansa, onlar dalğalana bilər. Krauss:

Nə qədər virtual zərrəcik yaratsanız o qədər virtual zaman-məkan yaradarsınız.

Əgər qabarcıqların yaranması mümkündürsə, əmin ola bilərsiniz ki, onlar bunu edə bilərlər. Kvant fizikasında bir şey qanunlara uyğundursa, o mütləq sıfır olmayan müəyyən ehtimallar daxilində baş verəcək.

Belə, bu sadəcə zərrəcik və antizərrəciklərin toqquşması və yox olması deyil, zaman-məkan balonu da eyni şeyi edə bilər. Virtual zərrəciklər kimi öz-özünə yarana və yox ola bilər. Sadəcə o sıçrayış etməyi gözləyirdi və belə görünür ki, o sıçrayış baş tutub (virtual zərrəciklər müəyyən hallarda maddə zərrəciklərinə çevrilə bilir). Hələ ki bu, sonsuz kiçik zaman-məkan balonundan 100 milyard qalaktikaya ev sahibliyi edən kainata sıçrayış kimi görünür. Əlbəttə, hətta balon yaransa belə, o bir göz qırpımında yox olmağa məhkum ola bilər və ya buna məhkum olub. Əslində, balonun "həyatda qalması" mümkündür. Amma bunun üçün bir hiyləyə ehtiyacımız var: kosmik inflyasiya. Əksər fiziklər kainatın Böyük Partlayışla başladığını düşünürlər. İlk başda bütün maddə və enerji ağlasızmaz dərəcədə kiçik olan bir nöqtədə toplanmışdı və bu partladı (əslində, genişləndi). Bu fikir 20-ci əsrin erkən vaxtlarında kəşf edilmiş bir kəşfin davamçısı idi. Kəşf kainatın genişlənməsi idi.

Əgər qalaktikalar sürətlə bir-birindən uzaqlaşırsa, nə vaxtsa onlar bir-birlərinə çox yaxın olubmuşlar.

İnflasiya nəzəriyyəsi kainatın Böyük Partlamadan sonrakı anda genişlənmə sürətinin onun daha sonra genişlənmə sürətinə nisbətən çox-çox böyük olduğunu irəli sürür. Bu qəribə görünən fikir 1980-ci illərdə Masaçusets Texnologiya Universitetindən Alan Qus tərəfindən təklif edilib və indi Stanford Universitetində işləyən Andrey Lind tərəfindən mükəmməlləşdirilib. Nəzəriyyənin əsas fikri budur: kvant ölçülü kainat balonu Böyük Partlayışdakı saniyənin bir fraksiyasında müəzzəm dərəcədə sürətlə genişləndi. Qısa bir zamanda baloncuğun ölçüsü atom ölçüsündən qum dənəsi ölçüsünə çatdı və sürətlə genişlənməyə davam etdi. Nəhayət, kainatın genişlənmə sürəti zəifləyəndə bütün güc sahəsi bu gün kainatımızı dolduran maddə və enerjiyə çevrildi. Qus inflyasiyanı "havayı yemək" adlandırır. Qulağa qəribə gəldiyini bilirik, biz də belə düşünürük, amma bunlar doğrudur, nəzəriyyə faktlarla tamamilə uyğundur. Kosmik inflyasiya nəzəriyyəsi Böyük Partlayışdan geriyə qalmış Kosmik Arxafon Radiasiyasını gözəl izah edir. Əgər kainat belə sürətlə genişlənməsəydi, radiasiya daha nizamsız olmalı idi.

Kainat düzdür və bu niyə yoxluqdan kainat üçün önəmlidir?

İnflasiya həmçinin kosmoloqlara kainatın quruluşunu müəyyən edə biləcək bir ölçü aləti və şkala da verdi. Bu, həmçinin kainatın necə yoxluqdan var olduğu məsələsində olduqca böyük əhəmiyyət kəsb edir. Enşteynin nisbilik nəzəriyyəsi bizə yaşadığımız zaman-məkanın üç müxtəlif formada ola biləcəyini deyir. O, masamızın üzəri kimi düz, bir istiqamətə doğru səfərə başladığınızda başladığınız yerə geri qayıdacağınız sferanın səthi kimi içəri dönük əyri şəklində və ya bir yəhər şəklində açıq ola bilər. Yaxşı, bəs hansıdır?

Eynşteynə görə "kosmos güclü qravitasiyaya görə qövslü formadadır". Yəni kainatın sıxlığı kainatın gələcəyi müəyyən edir. Kritik sıxlığı bilmək bu addımda önəm kəsb edir. Kritik sıxlıq isə kainatın genişləmə sürətini ölçmək üçün istifadə edilən Habl sabitinin kvadratı ilə mütənasibdir. Həqiqi sıxlıq ilə kritik sıxlığın müqayisə edilməsi kainatın anlanmasını asanlaşdırır.

Kainatın həqiqi sıxlığı kritik sıxlıqdan daha az olsa, kainatın genişləməsini dayandırmaq mümkün olmaz, kainat sonsuza qədər genişləyər. Bunun nəticəsində də yəhər şəklində açıq bir kainat modeli meydana gələr.

Kainatın sıxlığı kritik sıxlıqdan çox olsa, bağlı (sonlu) və sferik bir kainat modeli meydana çıxar. Kainatın genişləməsi dayansa, kainat kiçilər və qalaktikalar bir-birlərinə daha yaxın gələr. Bu vəziyyət reallaşsa "Böyük Partlamanın" tam tərsi olan "Böyük Çöküş" başlayar.

Kainatın həqiqi sıxlığı kritik sıxlığa bərabər olsa, kainatın bir kağız kimi düz və sonsuzdur.

Bunu öyrənmənin yolu var. Yəqin ki, üçbucağın bütün dərəcələrinn cəminin 180 dərəcə olduğunu orta məktəbdəki riyaziyyat fənnindən xatırlayırsınız. Amma riyaziyyat müəlliminiz, böyük ehtimalla, bunun sadəcə düz səthdə keçərli olduğunu deməyib. Əgər siz bir balonun üzərinə üçbucaq çəksəniz, bucaqlarının cəmi 180 dərəcədən çox olacaq. Eyni zamanda bu balonun daxili səthinə çəkilmiş hər hansı üçbucağın bucaqları cəmi də 180 dərəcədən kiçik olacaq. Beləliklə, əgər kainat düzdürsə, biz olduqca böyük bir üçbucağın bucaqlarını ölçərək bunu tapa bilərik. Bura tam olaraq inflyasiyanın işin içinə daxil olduğu qisimdir. Nəzəriyyə sayəsində kosmik mikrodalğa arxafon radiasiyasındakı isti və soyuq ləkələrin ortalama ölçünü müəyyən edə bilirik. Bu ləkələr 2003-cü ildə Bumerang təcrübəsi vasitəsi ilə ölçüldü və astronomlara nəhəng bir üçbucaq təqdim etdi. Nəticə? Nəticə olaraq, biz artıq kainatın düz olduğunu bilirik.

Kainatın düz olması olduqca mühümdir, çünki sadəcə düz bir kainat yoxluqdan yarana bilər. Var olan hər şey - işıqları vasitəsi ilə gördüyümüz ulduzlardan qalaktikalara qədər hər şey bir yerdən ortaya çıxmalıdır. Biz artıq bilirik ki, zərrəciklər kvant səviyyəsində varlıq daxilində cərəyan edirlər. Belə ki, biz kainatın bəzi şeylər ehtiva etdiyini bilirik. Amma bütün bu planet və ulduzları yaratmaq olduqca çox miqdarda enerji tələb edir. Bəs kainat bütün bu enerjini haradan aldı? Qəribəsi odur ki, kainat bütün bunları hər hansı bir yerdən almağa məcbur deyildi. Çünki hər bir cisim ətrafındakı cisimləri özünə cəzb edən qravitasiya sahəsini yaradır. Bu enerji balansı ilk növbədə maddə yaranmasına ehtiyac duyurdu. Bu, bir qədər köhnə, daş ölçü tərəzisinə oxşayır, bir tərəfinə müthiş ölçülü kütlə qoya, digər tərəfə başqa bir kütlə qoya və balanslaşdıra bilərsiniz. Kainat misalında bir tərəfdə tərəzinin bir gözündə kütlə digər gözündə isə qravitasiya olacaq və tərəzi balanslaşmış şəkildə dayanacaq. Fiziklərin hesablamalarına görə kainatdakı maddənin enerjisi tam olaraq maddənin yaratdığı qravitasiyanın enerjisi ilə bərabərdir. Amma bu sadəcə düz kainatda doğrudur. Əgər kainat düz olmazsa bu bərabərlik pozular, yəni yoxluqdan kainat resepti tamamilə işə yaramaz.

Kainat yoxsa multikainat?

Bu nöqtədə bir kainat yaratmaq demək olar ki, çox asan görünür. Kvant mexanikası bizə yoxluğun təbiəti etibarı ilə qeyri-stabil olduğunu deyir və bəlkə buna görə yoxluqdan bir şeylərə olan sıçrayış qaçınılmaz olmuşdur. Sonra zaman-məkan balonu inflasiya sayəsində nəhəng, qarmaqarışıq kainata çevrilmişdir, tırtılın kəpənəyə çevrilməsi kimi. Kraussun dediyi kimi, bizim bildiyimiz fizika qanunları kainatın bizim yoxluq olaraq bilmidiyimiz bir "şeydən": zamansızlıqdan, məkansızlıqda və heçbirşeysizlikdən ibarət bir "şeydən" yaranmasına icazə verir. Yaxşı, bəs bu, niyə sadəcə bir dəfə baş verib? Əgər sadəcə bir zaman-məkan balonu yoxluqdan varlığa sışrayış edərək inflasiya ilə kainatımıza çevrildisə digər balonları bunu etməmək üçün saxlayan nə idi? Var idimi? Lindin sadə amma ağılçaşdırıcı bir cavabı var. O düşünür ki, kainatların varlığın ddaxilində cərəyan edir və bu, sonsuza qədər davam edəcək. Kainar inflasiyanı dayandırdıqda belə olduqca böyük məkana sahib olur və genişlənməni davam etdirir. Lində görə inflasiya bir dəfə başladıqdan sonra sonsuz kainat şəlaləsi yaranır. Lind bunu sonsuz inflasiya adlandırır. Bu o deməkdir ki, bizim kainatımız sadəcə sonsuz bir sahildə bir qum dənəsi üzərindəki zərrədir. Bu kainatlar bizim kainatdan tamamilə fərqli ola bilərlər. Bir sonrakı qapının ardındakı kainat bəlkə bizim en, uzunluq və hündürlük kimi 3 ölçümüzdən daha çox ölçüyə, məsələn 5 ölçüyə sahib ola bilər. Qravitasiya 10 dəfə güclü və ya 1000 dəfə zəif ola bilər, ya da heç olmaya bilər. Maddə tamamilə fərqli zərrəciklərdən inşa edilə bilər. Belə, o qapıların ardında düşüncələrinizdə durğunluq yaradan kainatlar miksi ola bilər. Ya da buna pulsuz, əziyyətsin bufet deyə bilərik. Çünki nə də olsa yoxluq sadəcə yoxluqdur.

Biz kainatımız və əgər digər həyat formaları varsa onlar da öz kainatları üçün borclu deyilik. Lindin dediyinə görə bu nəinki pulsuz yeməkdir, bu, bütün yeməklərin qarışığıdır. Yoxluqdan kainat reseptimizin inqridientləri tamamilə pulsuzdur. Amma digər kainatların varlığından hələ əmin deyilik. Öz kainatımız bizi bir qədər çətinliyə salsa da demək olar ki, yoxuqdan heç nə borclanmadan yarandığına əminik. Lakin nə olursa olsun, belə bir yazının sonunda demək istədiyimiz bir şey var: Yoxluqdan kainat üçün yoxluğa təşəkkürlər! Qeyd: Bu ritorik bir cümlə idi.