Evren Işık Hızından Hızlı Mı Genişliyor?

Evrenin genişlemesi hakkında konuşulurken, genellikle ışık hızı kavramı da işin içine dahil olur. Çünkü ışık hızı, evrende bildiğimiz en büyük hızdır ve eğer evren süper bir hızla genişliyorsa, bu değer, muhakkak ışık hızı gibi muazzam hızlara karşılık gelmelidir. Fakat bu karşılaştırma, kesinlikle doğru değildir.

Algısal olarak baktığınızda, evrenin genişlemesi bir hız gibi görünebilir. Fakat evrenin genişleme hızı derken, aslında bildiğimiz hız kavramından söz etmeyiz. Hız dediğimiz şey, bir noktadan diğer bir noktaya ne kadar sürede gidildiğinin bir ölçütüdür. Halbuki evren bir hareket yapmamaktır, sadece genişlemektedir ve bu genişleme bir noktadan değil, her noktadan gerçekleşir. Dolayısıyla bir noktada göreceğiniz genişleme hızı, bir diğer noktada göreceğinizden farklı olacaktır.

Hızı genellikle km s-1 birimiyle ifade ederiz. Bu tanım, bir cismin bir saniyede kaç kilometre ilerlediğini bize söyler. Fakat evrenin genişlemesi söz konusu olduğunda bu birim km s-1 Mpc-1'dir. Yani bir megaparsek (Mpc) (3.26 milyon ışık yılı) uzaklıktaki bir cismin bir saniyede kaç kilometre ilerlediğini bize söyler. Aramızdaki evren genişlediği için, bizden bir Mpc uzaklıktaki bir cisim, hiçbir hareketi olmasa dahi sırf aradaki evrenin genişlemesinden ötürü, bizden yaklaşık 70 km s-1 hızla uzaklaşır (Bkz. Kozmoloji: Hubble Sabiti). Eğer 2 Mpc uzaklığa bakarsanız bu değer 140 km s-1, 3 Mpc uzaklığa bakarsanız 210 km s-1 olur. En nihayetinde bu değerin bir noktada ışık hızına ulaşacağı açıktır. (Bu durum özel göreliliği ihlal etmez, çünkü söz konusu olan cismin kendi öz hızı değildir, sadece aradaki evrenin genişlemesinden kaynaklanan ötelenmedir. )

Bu değerin ışık hızına ulaştığı nokta, bizim Hubble hacmi olarak adlandırdığımız hayali bir kürenin sınırlarıdır. Bu noktadaki bir cisimden çıkan ışık, asla bize ulaşamaz. Işık kaynaktan çıkar, fakat bu sürede aramızdaki evren sürekli genişlediği için, ışık sürekli olarak yoluna devam eder. Bir diğer deyişle, ışığın önündeki yol bitmez. Bu tıpkı koşu bandı üzerinde koşmak gibidir. Sabit bir hızınız vardır, fakat altınızdaki bant kaydığı için asla hedefe ulaşamazsınız.

Bu yüzden, evrenin genişleme hızı, aslında bir hız olmadığı için, ışık hızı ile kıyaslama yapmak fiziksel olarak anlamsızdır. Bu tıpkı bir arabanın hızını santigrat derece ile ifade etmek gibidir, birimler uyumsuz olduğu için bir karşılaştırma yapılması doğru değildir.

Eğer dikkat ederseniz, megaparsek de kilometre de bir uzaklık birimidir. Dolayısıyla gerekli işlemleri yaparak km/Mpc ifadesinden sabit bir sayı geldiğini görebilirsiniz. Bu durumda evrenin genişlemesinin 2.2x10-18 s-1gibi bir değere sahip olduğunu görürsünüz, ki bu hızdan tamamen alakasız bir birimdir, aslında bu bildiğimiz hertz birimine benzemektedir. Şimdi işler biraz daha garipleşti öyle değil mi?

Fizikte, sayıların değerinden çok anlamları önemlidir. Burada Hubble sabitinin birim saniyede gerçekleşen bir şeyi ifade ettiğini görüyoruz. Örneğin ışığın frekansı da bir saniyedeki toplam dalga sayısını verir. Bu durumda Hubble sabiti, bir saniyedeki dalga sayısı gibi bir fiziksel durumu mu ima etmektedir? Elbette hayır. Çünkü genişlemeyi izah eden bir tanımı olması gerektiğini biliyoruz. Bu yüzden onu bu şekilde yorumlamak pek doğru olmayacaktır. Aslında bakarsanız Hubble sabitinin bu değeri, evrende aldığımız birim bir alanın, boyutunun bir saniyede %2.2x10-16 kadar büyüyeceğini söyler. Yani evrenin kaç saniye sonra, boyutunu kaça katlayacağını bu şekilde hesaplayabiliriz.

Özetle, evrenin herhangi bir anındaki genişlemesini, bir hız ile kıyaslamak hatalıdır. Evet, evren gerçekten de saniyeden de küçük bir zaman diliminde şu anki boyutlarına genişlemiştir. Fakat bu muazzam genişlemeyi, bir hız ile ifade etmek doğru değildir.

*Küçük bir not: Evrenin genişlemesinden dolayı uzak bir gök cisminden ışık alamamamızın tek sebebi, ışığın bu yolu yeterli sürede kat edemiyor olmasından kaynaklanmaz. Aynı zamanda evren genişlerken, ışık kırmızıya kayar, yani enerjisini kaybeder. 

Ögetay Kayalı

Referanslar
1. P. Coles & F. Lucchin, Cosmology
2. Leonard Susskind, Stanford University, Cosmology Lectures
3. P. Francis & B. Schmidt, Austuralian National University, Cosmology Lectures, ANU-ASTRO4X: Astrophysics: Cosmology.
4. <http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Astro/hubble.html>

Ögetay Kayalı

Astronom. Özel ilgi alanı teorik kozmoloji, özellikle Einstein'ın görelilik kuramının modifiye edilmesi (modified gravity) üzerine uğraşıyor. Bunların yanında ender bulduğu zaman aralıklarında kafasına esince programlama, 3B modelleme, makineler, tasarım, fotoğrafçılık, resim ve satranç ile de ilgileniyor.

Ögetay Kayalı 120 makale yazdıÖgetay Kayalı tarafından yazılan tüm makaleleri gör