2023-12-18-editörlük
18 Şubat 2023.
**Neden kozmoloji, astrofizik ve teorik fizik son 50 yıldır duraklamaktadır?
**
Şu anki "standart model" yalnızca iki unsura dayanır: karanlık madde ve karanlık enerji. Pozitif kütleye sahip karanlık madde, galaksilerin ve galaksi kümelerinin kapanmasını sağlamak, dönüş hızı eğrilerinin düz olması gibi durumları tamamen ad hoc bir şekilde açıklamak için kullanılır. Peki bu maddenin uzayda nasıl dağıldığını nasıl belirleriz? Sadece bu dönüş hızı eğrilerini yeniden elde etmek için dağılımın böyle olması sağlanır. Bu maddenin yakalanması için, madenlerde, tünelde, uzayda milyonlar harcanmıştır. Binlerce makale bu yüksek düzey dergilerde yayınlanmıştır; bunlar, maddenin doğasına dair tümüyle spekülasyonlardır. Hiçbir sonuç alınamamıştır. En olası aday olarak kabul edilen neutralino'nun yakalanması için bir kilo xenon, sonra on kilo, sonra yüz kilo, sonra bir ton, birkaç ton denilmiştir.
Ne neutralino, ne de çubukta tereyağı.
Karanlık enerjiye pozitif bir enerji ve negatif bir basınç atfedilmiştir. Bu durum, bir basınç (skaler) başta enerji yoğunluğu anlamına geldiğinden, paradoksal gibi görünür. Evrenin genişleme yasası, Einstein'ın alan denkleminin bir çözümünden elde edilir. Bu dinamiğin "kaynağı" ikinci terimdedir. Bu, bir hacim birimindeki enerji yoğunluğu olan rho c^2'dir. Bu yüzden iki terim bulunur. Öncelikle Einstein'ın E = mc^2 gibi ünlü bağıntısına göre kütle etkisini yansıtan terim vardır. İkinci terim ise basınçtır. Her şey homojendir ve birimleri joule/metre küp olarak ölçülür.
Bu ikinci terim neyi açıklar? Madde döneminde, evrendeki kütlelerin kinetik enerji yoğunluğunu açıklar, durum denklemine göre:
Işıma döneminde, fotonların hacim birimindeki enerji yoğunluğu: h nu, metre küp başına foton sayısı ile çarpılarak elde edilir. Ayrıca, aşağıdaki ilişkiyle eşdeğer olan ışınım basıncı da vardır; bu da "foton gazı durum denklemi" olarak kabul edilir:
Einstein denklemine göre, Genel Görelilik'in temelinde:
Pozitif bir basınç, genişleme hareketinin yavaşlamasına eşdeğerdir.
Tersine, evrenin genişlemesinin hızlanmasını açıklamak için, negatif bir basınç ile ilişkili bir şey olması gerekir.
Karanlık enerjiyle ilişkili bu basıncın, bir hacim birimindeki enerji yoğunluğu olduğunu varsayarsak, bu durum negatif enerji durumlarının varlığına yol açar (Nathalie Debergh'in çalışmalarına bakınız).
Ancak bu durum, bilinmeyen doğada bir yeni bileşenin "durum denklemi" ile donatılarak, bir sihirbazlık gibi atlanır:
w = -1 seçimi (hiçbir gerekçeyle desteklenmemiş) pozitif bir hacim birimindeki eşdeğer kütle yoğunluğunu elde etmeyi sağlar. Bu da, gözlemlenen kütle, gözlemlenemeyen pozitif kütleyi temsil eden karanlık madde, ve gözlemlenemeyen kütleyi temsil eden "eşdeğer madde" ile birlikte evrenin içeriğini tanımlayan pasta dilimini tamamlamayı mümkün kılar. Bu, kozmolojik sabit Lambda ile ilişkili, gizemli bir itici güç olarak kabul edilir.
Janus modelinde, evrenin genişlemesinin hızlanmasını sağlayan şey, iki terimin toplamı olarak yorumlanır:
-
E = mc^2'ye göre, kütleye ilişkili negatif enerji yoğunluğu (E ve m negatif).
-
Aynı parçacıkların negatif kinetik enerjilerine ilişkili, negatif bir basınç (enerji yoğunluğu olarak kabul edilir).
Bu iki yorum arasında temel bir fark vardır. Kozmolojik sabit, adından da anlaşılacağı gibi, zamana göre değişmez. Bu yüzden, zamanla değişmeyen, genişleme hareketine ve genişlemeyle birlikte azalan yoğunluğa karşı duyarsız olan, boşluğun gizemli itici gücüyle ilişkilidir. a, evrenin "ölçek faktörü" olarak kabul edilirse (evrenin "boyutunu" temsil eder), herhangi bir şeyin yoğunluğu a^3'e göre değişir.
Sonuç olarak, bu sabit, negatif basınçla birlikte, hipotetik "boşluk enerjisi"yle ilişkili bir evren, zamanla üstel bir şekilde genişler.
Janus modelinde, madde döneminde genişleme dinamiği, çoğunlukla negatif kütleye bağlıdır: Bu negatif kütle, hem karanlık maddenin hem de karanlık enerjinin oynadığı rolü üstlenir. Bu enerji yoğunluğu 1/a^3'e göre azalır. Evrenin geleceği bu yüzden farklıdır. Zamanla bu motor kaybolduğunda, genişleme neredeyse doğrusal bir hâle gelir ve bir asimptota yaklaşır.
Bu iki bakış açısı, karşılaştırılmalı bir şekilde ele alınmalıydı. 2022 Kasım ayında, oldukça yapılandırılmış bir makale hazırladık ve önce Physical Review D'ye gönderdik. Hemen reddedildi, referee'ye gönderilmedi, sadece "uygun değil" (non suitable) notu verildi. İkinci gönderim, Astrophysical Journal'e yapıldı. 12 Şubat 2023'te aynı şey oldu, yine referee'ye gönderilmedi. Makalenin öncesindeki bu yanıt mesajlarını okuyacaksınız.
Aslında, dergiler son beş yıldır, makalelerimizi sistemli bir şekilde referee'ye göndermeyecek şekilde reddediyor. Bu yüzden on tane reddedildi.
Bu, bilimsel yayın sisteminin temel bir bozukluğunu gösterir. Yine de bu dergiler spekülasyonlara açık kalıyor. İki örnek verilebilir. Physical Review D için, Fransız kozmoloji uzmanı Aurélien Barrau'nun (Wikipedia sayfasının ne kadar zengin olduğunu not edin: https://fr.wikipedia.org/wiki/Aur%C3%A9lien_Barrau) birlikte imzaladığı bir makaleye bakalım:
[Physical Review D, 2019](article
Barrau)
Bu makalenin yazarları ne öneriyor? Kozmolojik "Planck dönemine" ait "minik kara deliklerin" çarpışmalarından kalma bir "kalıntı" olarak karanlık maddenin oluşabileceğini öne sürerler. Bu, gözlemlenebilir olmayan, evrenin en geriye dönük hâline karşılık gelir. Hipotetik "minik kara delikler". Başlığı çevirelim:
- **Karanlık madde, Planck döneminden kalma bir kalıntı, çok fazla özgün varsayım olmadan **(...). *
Gözlemlenebilir verilerle uyum testleri önerildi mi? Yok. Matematiksel bir kavramın, fiziksel bir deneyimden yoksun, bir fikirle örtüşmesi için ne gerekiyorsa, tam olarak bunu gösteren bir örnek.
Matematikçi Jean-Marie Souriau'nun şu sözünü hatırlayalım:
*- Deneyimsiz bir fizik ve kusursuz olmayan bir matematik.
Karanlık enerji hakkında, bilim topluluğu, Astrophysical Journal ve Astrophysical Letters'da yayımlanan iki makaleyle harekete geçti.
İlk makale
İkinci makale
Bilimsel bir blog yazarının yorumu
Kısaca, blog yazarının sayfasında sesli yorumunu dinleyin.
Ne oluyor?
Karanlık enerjinin özü, genişleme sürecine karşı duyarsız, sabit hacim birimindeki enerji yoğunluğu olarak görünmesidir. Şimdi bu tür bir içeriği temsil edebilecek nesneleri düşünelim. Bu enerji yoğunluğunun korunması için, bilinmeyen bir fiziksel mekanizma sayesinde, karanlık enerji, zamanla a^3 ile artmalıdır.
Bir önceki makale, eliptik galaksilerin merkezindeki "dev kara deliklerin" kütlelerinin incelenmesini sunar. Bu inceleme, bu kütlelerin a^3 ile arttığını sonucuna varır. Hangi mekanizmayla? Hikâye bunu söylemez. Önceden, bu durumun "yutma" yani etrafındaki yıldızları yutarak gerçekleşmesi gibi görünmüyor. Çünkü bu eliptik galaksilerdeki yıldız nüfusu sabit kalıyor. İşte bu, karanlık enerjiyi andıran bir fenomen! Ama size soruyorum, bu dev kara deliklerin kütlesi pozitif. Eğer kütlesi artıyorsa, bu... pozitif bir kütlenin artması değil mi?
Hiçbir şey anlamadınız. Beyinlerinizi kullanın ve karanlık enerjiyle ilişkili durum denklemini tekrar gözden geçirin. Dev kara deliklerin merkezindeki pozitif enerji artışı, dolayısıyla negatif basınç artışı anlamına gelir. Anladınız mı? Pozitif kütle demek, pozitif karanlık enerji demek ama... negatif basınç demek. Artık "tekil olmayan" kara delik modelleri, bunu zaten kullanıyor.
*Şimdi artık karanlık enerjinin nerede olduğunu biliyorsunuz: Dev kara deliklerin merkezinde. ** ** **Tüm bunlar, büyük bir sahtekârlık ve sihir (R. Kipling, "Böyle şeyler"). *
Bilimde, hiçbir şey önceden reddedilmemelidir, özellikle de bir gerçekliğe dayandığında: eliptik galaksilerin merkezindeki hiperkütleli nesnelerin