Yeni araştırma, evrenin en büyük gizemlerinden bazılarını çözmek için “sayısal görelilik” adı yöntemi kullanmayı hedefliyor.
Kozmoloji araştırmacıları, temel olarak, Einstein’ın kütleçekimin evreni nasıl şekillendirdiğini açıklayan genel görelilik teorisini temel alıyor. Ancak işin içine kara delikler, tekillikler veya evrenin doğduğu an gibi uç koşullar girdiğinde denklemler çözümsüz hale geliyor. Normalde fizikçiler, evrenin homojen ve her yönde aynı göründüğünü varsayarak bu denklemleri sadeleştiriyor. Bu basitleştirme yaklaşımı Büyük Patlama anı gibi ekstrem durumlarda geçerli olmuyor.
Buradaki sorunlardan biri; kozmologların genellikle evrenin ‘izotropik’ ve ‘homojen’ olduğunu varsayması. Yani evrenin her gözlemciye her yönde aynı göründüğü kabul ediliyor. Bu kabul gözlemlenen evren için oldukça iyi bir yaklaşım olarak görülüyor ve çoğu kozmik senaryoda Einstein denklemlerini çözmeyi kolaylaştırıyor. Ancak bu varsayım Büyük Patlama dönemi için de geçerli mi sorusu fizik tartışmalarında yerini hala koruyor.
Londra King’s College’dan FQxI kozmoloğu Eugene Lim, Londra Queen Mary Üniversitesinden astrofizikçi Katy Clough ve Oxford Üniversitesinden Josu Aurrekoetxea’nın yayınladığı makale, bu soruya yeni bir yaklaşım öneriyor. Araştırma; karmaşık bilgisayar simülasyonları kullanarak Einstein’ın kütleçekimi tanımlayan denklemlerini doğrudan değil sayısal olarak çözmeyi hedefliyor.
Lim, “Sokak lambasının etrafında arama yapabilirsiniz ama lambadan öteye, karanlığa gidemezsiniz; oradaki denklemleri çözemezsiniz. Sayısal görelilik, sizi o karanlık bölgelere götürür” diyor.
Sayısal görelilik, Einstein’ın denklemlerini kağıt üzerinde değil, bilgisayar simülasyonlarıyla yaklaşık olarak çözüyor. Uzay-zamanı küçük parçalara bölerek adım adım hesaplamalar yapıyor. Bu yöntem daha önce kara deliklerin çarpışmasıyla oluşan kütleçekim dalgalarının modellenmesinde başarıyla kullanılmıştı. Şimdi ise evrenin erken dönemlerini ve hatta Büyük Patlama’dan önceki olası evreleri araştırmak için uygulanması öneriliyor.
Sayısal görelilik ilk kez 1960’lar ve 1970’lerde kara deliklerin çarpışıp birleşmesi halinde hangi tür kütleçekim dalgalarının (uzay-zamandaki dalgalanmalar) ortaya çıkacağını anlamak için önerildi. Bu, yalnızca kağıt ve kalemle çözülemeyecek kadar uç bir senaryoydu; gelişmiş bilgisayar kodları ve sayısal yaklaşımlar gerekiyordu. LIGO deneyi 80’lerde önerildiğinde bu alana yeniden ilgi doğdu. Yöntem 2005’te başarıyla uygulanabildi ve bu da başka büyük bilmecelerin çözümünde kullanılabileceği umutlarını artırdı.
Sayısal görelilik hesaplamaları o kadar karmaşık ki, bunları çalıştırmak için süper bilgisayarlar gerekiyor. Teknoloji ilerledikçe, simülasyonların doğruluğu ve çözebildiği problemler de artacak. Araştırma ekibi, sayısal göreliliğin artık yalnızca kara delik araştırmalarında değil, kozmolojinin en temel sorularında da kullanılmasını hedefliyor.
Öne çıkan ihtimallerden biri, Büyük Patlamanın tek seferlik bir başlangıç olmadığı. Evrenin defalarca çöküp yeniden doğduğu döngüsel bir geçmişi olabilir. Bir diğer olasılık ise, multiverse senaryoları: Evrenin, başka evrenlerle çarpışmalar (multiverse collisions of universes) yaşamış olması. Böyle senaryoları matematiksel olarak çözmek neredeyse imkansızken, bilgisayar simülasyonları bu ihtimalleri test edebilecek yeni bir yol sunuyor.
Araştırmacılar özellikle şu ihtimale dikkat çekiyor: Belki de Büyük Patlama, tek seferlik bir başlangıç değildi. Evren, defalarca çöküp yeniden doğan bir döngüden geçmiş olabilir. Bu tür senaryoları matematiksel olarak çözmek neredeyse imkansız. Ancak kuantum bilgisayarları gibi güçlü bilgisayar simülasyonları sayesinde farklı senaryolar denenebilir ve evrenin geçmişine dair yeni ipuçları elde edilebilir.
Kaynak: Eurekalert
