Big Bang'ten önce ne oldu?

• Karmaşık bilgisayar simülasyonları, Big Bang öncesi evreni anlamak için kullanılıyor.
• Sayısal görelilik, çoklu evren, çarpışan evrenler ve döngüsel evren teorilerini araştırmak için önemli bir araç.
• Einstein’ın denklemleri tekilliklerde geçerliliğini kaybediyor; sayısal yöntemler farklı başlangıç koşullarını test edebiliyor.
• Kozmik ipler ve çarpışan evrenler gibi teorik olasılıklar süperbilgisayar simülasyonlarıyla inceleniyor.

Sayısal görelilik karmaşık evren sorularını araştırmak için kullanılıyor

FQxI kozmoloğu Eugene Lim ve İngiltere’den astrofizikçiler Katy Clough ile Josu Aurrekoetxea, sayısal göreliliğin kozmolojide daha fazla uygulanması gerektiğini savunuyor. Araştırmacılar, bu yöntemin Big Bang öncesinde neler olduğunu, evrenimizin bir çoklu evrende yer alıp almadığını, diğer evrenlerle çarpışıp çarpışmadığını veya evrenin tekrar eden döngülerden geçip geçmediğini araştırmak için önemli olduğunu belirtiyor.

Einstein’ın denklemleri ve tekillik sorunu

Einstein’ın genel görelilik denklemleri, yerçekimi ve kozmik cisimlerin hareketlerini tanımlıyor. Ancak zamanı geriye sardığınızda, genellikle sonsuz yoğunluk ve sıcaklığa sahip bir tekillikle karşılaşılıyor; bu noktada fizik yasaları geçerliliğini yitiriyor. Siyah delikler gibi tekillik içeren cisimler için de aynı sorun geçerli.

Sayısal görelilik, karanlık bölgeleri keşfetmeye imkan tanıyor

Lim, “Lambanın etrafında arayabilirsiniz ama lambanın ötesine gidemezsiniz; karanlıkta bu denklemleri çözemezsiniz. Sayısal görelilik, lambanın ötesindeki bölgeleri keşfetmenizi sağlar” diyor.

1960’larda ve 70’lerde önerilen sayısal görelilik, kara deliklerin çarpışması sırasında oluşacak kütleçekim dalgalarını incelemek için geliştirilmişti. 1980’lerde LIGO deneyi ile yeniden önem kazandı ve 2005’te başarıyla uygulandı.

Evrenin hızlı genişleme dönemi sayısal görelilikle açıklanabilir

Lim, kozmik enflasyon dönemini, yani erken evrendeki aşırı hızlı genişlemeyi anlamak için sayısal göreliliğin kullanılabileceğini belirtiyor. Enflasyon, evrenin bugün gözlemlenen yapısına ulaşmasını açıklamak için önerilmişti.

“Enflasyon yoksa, birçok şey çöker. Ama sayısal görelilik farklı başlangıç koşullarını test etmemize olanak sağlıyor” diyor Lim. Bu yöntem, teorik temellerden, örneğin sicim teorisinden gelen enflasyon tahminlerini de test etmek için kullanılabilir.

Kozmik ipler ve çarpışan evrenler

Sayısal görelilik, kozmik ipler gibi varsayımsal objelerin yaratabileceği kütleçekim dalgalarını da inceleyebilir ve bunların varlığını doğrulamaya yardımcı olabilir. Ayrıca evrenimizin komşu evrenlerle çarpışmasından kaynaklanan “izleri” gökyüzünde tespit etmek, çoklu evren teorisini test etmek için fırsat sunuyor.

Bu yöntem, Big Bang öncesinde bir evrenin var olup olmadığını da araştırabilir. Belki de evren döngüsel bir yapıya sahip ve tekrar eden doğumlar yaşıyor olabilir. Lim, “Dönen evrenler, güçlü yerçekimi bölgelerine ulaştıkları için simetriye güvenemezsiniz. Birkaç grup hâlihazırda üzerinde çalışıyor; eskiden kimse bu konuyla ilgilenmezdi” diyor.

Süperbilgisayarlarla evren simülasyonları

Sayısal görelilik simülasyonları, süperbilgisayar gerektirecek kadar karmaşık. Teknolojinin ilerlemesiyle birlikte, evreni anlama konusunda büyük ilerlemeler bekleniyor. Lim, “Amacımız, kozmoloji ve sayısal göreliliği birleştirmek; böylece kozmologlar çözemediği soruları sayısal görelilikle çözebilir” diyor.