İçimizdeki Evren

İnsan bedenini oluşturan elementlerin formülü budur. Kim­yasal açıdan belirli atomların bir karışımıyız. Bedenin çoğun­luğu hidrojenden oluşur: örneğin her kobalt atomuna karşın neredeyse 400 milyon hidrojen atomu bulunur. Ağırlık olarak o kadar çok oksijen ve karbon içeriyoruz ki tüm evrende bir benzerimiz olmadığını ileri sürebiliriz.

Bedenimizde bulunmayan bir element bize önemli bir öykü anlatıyor. Tüm evrende en sık rastlanan atom olan hel­yum, elektronların diğerleriyle alışveriş yapmasını neredeyse olanaksız kılan bir içyapıya sahip. Bu alışveriş olmadan da yaşamı belirleyen metabolizma, üreme ve büyümeyle ilgili kimyasal tepkimelerde bulunamıyor. Öte yandan evren­de oksijen ve karbon helyuma oranla yirmi kez daha ender bulunuyor. Oysa bu atomlar değişik elementlerle etkileşime girerek canlı varlıklar için vazgeçilmez olan çeşitli kimyasal bağlantılar oluşturabiliyor. Grup halinde bulunan atomlar arasında tepkime olağandır; tek başına olanlar için ise bu ge­çerli değildir.

Atomların oranları beden yapımızın yalnızca bir bölümü­nü oluşturur. Beden, Rus matruşkaları gibidir: minik parça­cıklar atomları oluşturur, atom grupları molekülleri ve mo­leküller bir araya gelerek çeşitli tepkimelerle hücrelerimizi, dokularımızı ve organlarımızı oluştururlar. Tüm bu kademe­ler, parçaların tamamından daha üstün özellikler sağlar: karaciğerinizdeki her bir atomla ilgili tüm bilgilere sahip olabi­lirsiniz ama bu size karaciğerinizin nasıl işlediğini öğretmez. Küçük parçaların yeni özelliklere sahip birimlere dönüşmesi olan hiyerarşik yapılanma, Dünya'mızın oluşumunun teme­lidir ve sonunda evrenle, güneş sistemi ile ve gezegenimizle derin bağlantılarımızı ortaya koyar.

Bugün biyoloji ile ilgili bilimsel bir dergiye bakarsanız iliş­kiler silsilesini görebilirsiniz. İnsandan, safkan bir ata, şam­piyon bir Hereford'a kadar her yaratığın bir soy ağacı; bir şeceresi vardır. Bu soy ağaçları canlıların birbiriyle akrabalık derecelerini gösterir: birinci kuşak kuzenler ikinci kuşaklar­dan daha fazla birbirlerine yakındır. Şecereyi bilmek, değişik varlıkların birbirine olan bağlantısını, türlerin nasıl oluştu­ğunu ve bazılarının diğerlerine oranla hastalanmaya neden daha yatkın olduğunu anlamamızı sağlar. Doktorlar bu yüz­den muayene sırasında ailenin geçmişini araştırırlar.

Çağdaş biyoloji sayesinde aile geçmişimizin diğer bütün canlıları kapsadığını biliyoruz. Bu ilişkilerin aydınlanma­sı için değişik türleri ayrıntılı biçimde kıyaslamamız gerek. Canlıların özellikleri yaşamdaki düzeni ortaya koyar: yakın akraba olanlar daha uzaktakilere oranla daha fazla özellik paylaşırlar. Bir ineğin bir sineğe oranla insanlarla paylaştığı daha fazla organ ve gen var: Saç, sıcakkanlılık ve süt bezleri memelilerde vardır ama böceklerde yoktur. Biri memeli ve tüylü bir sinek buluncaya kadar, sineklerin inekler ve insan­larla uzak akraba olduğuna inanacağız. Bu kıyaslamaya ba­lıkları da eklerseniz onların sineklere oranla inekler ve insan­larla daha yakın akrabalığı bulunduğunu görürsünüz. Bunun nedeni paylaşılan özelliklerdir: balıkların da insanlar gibi omurgaları, kafatasları ve uzantıları vardır. Aynı mantığı her türe uygulayacak olursak insanların, balıkların ve sineklerin soy ağaçlarının gezegendeki milyonlarca diğer türle olan ilişkisi ortaya çıkar.

Peki, neden kendimizi yalnızca canlı varlıklarla kısıtlayalım?

Güneş hidrojen yakar. Diğer yıldızlar oksijen ve karbon yakar. Ellerimizi, ayaklarımızı ve beynimizi oluşturan temel atomlar yıldızların yakıtım oluşturur. Üstelik evrenin derinliklerine kadar uzananlar yalnızca bedenimizdeki atomlar değildir: bedenimizi oluşturan moleküller de evrende mevcuttur. Yapıtaşlarımız olan proteinler ve daha büyük moleküller -aminoasitler ve nitratlar- göktaşları ile Dünya'mıza yağmakta ve Mars'ın kayalık yüzeyinde ya da Jüpiter'in uy­duları üzerinde bulunmaktadır. Oysa eğer kimyasal kuzen­lerimiz yıldızlarda, göktaşlarında ve diğer göksel cisimlerde bulunuyorsa, evrenle olan en derin bağlantılarımızın ipuçları da tepemizdeki gökyüzünde demektir.

Gökyüzünde şekiller belirlemek -gökadaların biçimleri­ni, gezegenlerin özelliklerini belirlemek ya da ikiz yıldızları birbirinden ayırmak- hiç de kolay değil. Gözlerin karanlığa alışması zaman alır, görmeye başlaması da öyle. Gözlerinizi karanlıktaki biçimleri görmeye alıştırmanız gerekir. Bir teleskop ya da dürbün aracılığı ile yıldızların puslu görüntülerini seçmeye gelince, hayal gücü ve beklentiler, boşlukta birtakım seraplar oluşturabilir. Bunlardan arınmak ve uzaydaki donuk nesneleri görebilmek için çevresel bir görüş gerekir; gözleri­mizin ışığa en duyarlı bölümü ile ölgün ışığı seçebilmeli ve puslu görüntüleri birbirinden ayırabilmeliyiz. Gökyüzüne bakmayı öğrendiğimiz zaman renkler, derinlik ve şekiller te­pemizdeki âlemde biçimlenmeye başlar, tıpkı tozlu bir çölde ayaklarımızın altında ortaya çıkıveren bir fosil kemiği gibi.

Göksel nesneleri ayırt etmek, gökyüzünü görmeyi öğ­renmek için atılan ilk adımdır. Kuşaklar boyu bir evde asılı duran bir tablo gibi, bugün karşılaştığımız göksel manzara, anne-babamızın, büyük anne-babalarımızın hatta maymunsu atalarımızın gördüklerinin hemen hemen aynısıdır. İnsanlık kuşaklar boyu sadece gökyüzünü görmekle kalmamış, onun­la bağlantımızı anlamanın çeşitli yollarını bulmuştur.

Yıldızlarla olan ilişkilerimiz, 20. yüzyılın başlarında Harvard Bilgisayarlarının bulgularıyla büyük bir değişikliğe uğradı. O zaman Harvard'daki gözlemevinin müdürü olan Edward Charles Pickering ciddi hesaplamalar ve tahliller gerektiren bir sorunla uğraşıyordu. Gözlemevinde takımyıldızlarla, yıldızlarla ve nebulalarla ilgili o kadar çok resim çekilmişti ki bunları düzene koymak çok zordu. O dönemde bugünkü dijital bilgisayarlar yoktu, bu yüzden hesaplamalar elle ya­pılmak zorundaydı. Pickering son derece hasisti ve bir kere­sinde mevcut personeline aynı işi evindeki hizmetçisine yarı fiyata yaptırabileceğini dahi söylemişti. Bu yeni fikir çok ho­şuna gitti ve hizmetçisi Williamına Fleming'i gözlemevinde görevlendirdi.

Williamina Fleming yirmi bir yaşında ve bir erkek çocuk annesi iken kocası onu beş parasız bırakarak terk etmişti. Pic­kering önce onu temizlikçi olarak işe aldı, sonra da iddiasına uygun olarak göksel görüntüleri düzenlemesi için gözlemevi­ne getirdi. Büyük bir bağış alınca da gruba birkaç kadın daha ekledi. Pickering'in asla beklemediği ise, bu ekipten o döne­min, hatta her dönemin en ünlü astronomlarının çıkması idi.

Bir rahibin kızı olan Henrietta Leavitt 1895'te gözlemevin­de önce gönüllü olarak, daha sonra da saatte otuz sentlik bir ücretle çalışmaya başladı. Okulda iken astronomiye büyük ilgi duymuştu ve bu tutkusu uzun yıllar yıldızlar ve nebulalarla ilgili resimleri kataloglamak gibi beyni sulandıran bir görevde ona çok yardımcı oldu.

Leavitt gökyüzündeki yıldızların ışıklarının farklı renk ve parlaklıkta olduğunu biliyordu. Bazı yıldızlar soluk ya da küçük; diğerleri ise parlak ve büyüktü. Doğal olarak, yıldı­zın gerçek parlaklığının ne olduğunu kestirmek olanaksızdı, soluk bir ışık veren bir yıldız aslında uzaklarda kocaman ve parlak bir yıldız ya da daha yakınlardaki donuk ışık veren bir yıldız olabilirdi.

Leavitt günler ya da aylar boyu ışığı sürekli olarak bir par­layıp bir sönen bir yıldızdan çok etkilendi. Bin yedi yüz yıl­dızın haritasını çıkarırken onların ölçümleyebildiği tüm özel­liklerini kayda aldı; ne kadar parlak olduklarını, gökyüzünde nerede bulunduklarını, çeşitli yıldızların ne kadar çabuk par­layıp söndüklerini. Tüm bu bulgularda Leavitt olağanüstü bir düzen gözlemledi: yıldızların parlayıp sönme hızları ile gerçek parlaklıkları arasında düzenli bir bağlantı vardı.

Leavitt'in bu görüşü çok gizemli gelebilir ama son derece önemlidir. Işığın belli bir hızla yol aldığı ilkesinden hareketle ve bir yıldızın ne zaman parlak ne zaman sönük göründüğü­nü bilerek yıldızın Dünya'ya olan uzaklığı hesaplanabilirdi. Bu görüşü ile Henrietta Leavitt bize uzayın derinliklerindeki mesafeleri hesaplayacağımız bir cetvel sağladı.

Leavitt'in bu keşfinin ne denli büyük bir değişim yarat­ma gücüne sahip olduğunu anlayabilmek için o dönemdeki astronominin durumunu anımsamak gerekir. Galileo'dan Pickering'e gelinceye kadar insanlar gökyüzüne baktılar ve gezegenleri, nebulaları ve puslu ışıkları giderek daha belirgin bir şekilde gördüler. Ama asıl sorun şuydu? Evren ne kadar büyüktü? Yalnızca bizim galaksimizden ve Samanyolu'ndan mı ibaretti?

Leavitt'in 1912'de fikrini açıklamasından hemen sonra diğer astronomlar da hesap yapmaya ve bunu gökyüzüne uygulamaya başladılar. Hollandalı bir bilgin yıldızlar arasın­daki mesafeyi ölçmek için Leavitt'in cetvelinden yararlandı. Bununla muazzam bir sayıya ulaştı: galaksi hayal edilemeye­cek kadar genişti. Daha sonra Leavitt'in buluşundan yararla­nan Edwin Hubble zamanın en büyük teleskopunu kullana­rak evrenle ilgili görüşümüzü bir anda değiştirecekti.

1918'de, hukuk öğrencisi iken astronomiye merak saran Oxford Üniversitesi öğretim görevlisi Hubble, muazzam bo­yuttaki yeni Mount Wilson teleskopunu kullanarak Leavitt'in ünlendirdiği yıldızlardan birini bulmaya çalıştı. Bu yıldız çok özeldi: gökyüzünde tek başına değil, o zamanlar Andromeda Nebulası olarak bilinen bir gaz bulutu içindeydi. Hubble ölçüm için Leavitt'in cetvelini kullanınca şaşırtıcı bir gerçek­le karşılaştı: yıldız ve aslında içinde bulunduğu nebulanın tümü bizden o güne kadar ölçülememiş bir uzaklıktaydı. Bu nesnenin galaksimizdeki bütün yıldızlardan daha uzak ol­duğunun fark edilişi ile oyunun kuralları değişti. Bu nebula bir gaz bulutu değildi, bizden sayısız ışık yılı uzakta olan, tü­müyle ayrı bir galaksi idi. Bunun üzerine Andromeda Nebulası, Andromeda Galaksisine dönüştü ve tepemizdeki âlem olağanüstü bir genişliğe ve neredeyse tanımlanamayacak bir geçmişe büründü.

Hubble o güne kadarki o büyük teleskopu kullanarak Leavitt'in değişken yıldızlarının haritasını çıkardı. Andromeda ve Samanyolu Galaksileri yalnızca buzdağının görünen bölümüydü; uzay milyarlarca yıldızdan oluşan başka galaksilerle doluydu. Yüz yıldır puslu gaz bulutları gibi görülmüş olan nesnelerin çoğunluğu kendi galaksimizin çok ötelerinde bulunan yıldız topluluklarıydı. İnsanların Dünya'nın yaşını saptamaya çalıştığı ve bunun on ila yüz milyon yıl olduğunu varsaydığı bilimsel bir çağda evrenin yaşı ve boyutları, geze­genimizin sayısız galaksiler içinde minicik bir nokta olduğu­nu ortaya çıkardı. Ve bunların hepsi, insanların gökyüzüne yeni bir gözle bakmayı öğrenmesi sonucunda gerçekleşti.

Hubble gökyüzündeki nesneleri ölçmek için başka bir yöntem uyguladı. Bu yöntemin esası, ışığın bir özelliğine dayanıyordu. Bize doğru gelen bir kaynaktan yansıyan ışık daha mavi, bizden uzaklaşan bir nesnenin ışığı ise daha kırmızı olur. Bu renk değişimi, ışığın dalgalarının birtakım özelliklerine sahip olmasındandır; size doğru ilerleyen bir kay­naktan çıkan tek bir dalga sizden uzaklaşana oranla daha yoğun görünür. Renk dünyasında da birbirine yakın dalga­lar spektrumun mavi ucundadır, birbirinden ayrı olanlar ise kırmızı ucunda. Leavitt'in yöntemi uzayın derinliklerindeki mesafeleri ölçmek için kullanılan bir cetvel ise, ışıktaki renk değişimlerini araştırmak da hızı ölçmekte kullanılan bir radar tabancası idi.

Hubble bu aygıtı kullanırken şaşırtıcı bir düzene tanık oldu: yıldızlar kırmızıya dönük ışık saçıyordu. Bunun bir tek anlamı olabilirdi: yıldızlar bizden uzaklaşmakta ve evren genişlemekteydi. Bu genişleme gelişigüzel değildi; gökyüzü ortak bir merkezden dışa doğru dağılmaktaydı. Zamanı geriye alırsak, gökyüzündeki tüm varlıklar çok uzun bir süre önce merkezi bir noktada bulunmaktaydı.

Bu görüş herkes tarafından beğenilmedi; aslında bazı uzmanlar bundan nefret ettiler. Evrenin kökeniyle ilgili bir sürü karşıt varsayım ortaya çıktı. Bunlardan biri Hubble'ın tezini alaya alarak ona "Büyük Patlama" adım verdi. Hubble'ın ya da bir başkasının varsayımında eksik olan, namlusu tüten bir tabancaya benzer, geçerli bir kanıttı.

Asıl kırılma noktası, insanların birbiriyle iletişim kurma gereksiniminden kaynaklanan bir rastlantı oldu. 1950lerin sonlarında telsiz teknolojisindeki ilerlemeler ve gelişen ulus­lararası ticaret ve işbirliği sonucu okyanus ötesi radyo, TV ve diğer sinyallerin ulaştırılması gereği duyuldu. NASA bu amaçla Eko 1 kod adıyla özel bir uydu tasarladı. Büyük, par­lak bir metal balonu andıran bu uydu Dünya'nın bir yanından öbür yanına gönderilen sinyalleri yansıtacaktı. Bu sistemdeki sorun, Dünya'ya geri dönen sinyallerin çoğu kez yorumlanamayacak kadar zayıf olmasıydı.

  O dönemde yaratıcı bilginlerce cennet sayılan AT&T Bell Laboratuvarları'nda görevli olan Amo Penzias ve Robert Wison, NASA'nın Eko 1 uydusundan yansıyan son derece zayıf mikrodalga sinyallerini yakalayabilecek bir radar çanağı üze­rinde çalışmaktaydılar. Büyük miktarda zaman, para ve çaba harcayarak sonunda bu iş için özel bir radar çanağı yaptılar. Derken 1962'de NASA sinyalleri yansıtmayan ama kendi gü­cüyle aktaran Telstar uydusunu fırlattı. Ne yazık ki Penzias ve Wilson'un çanağı artık NASA'nın işine yaramıyordu.

Olayın bir de iyi yanı vardı: artık hiçbir öncelik baskısı al­tında olmayan Penzias ve Wilson çanaklarını gerçek hedefleri doğrultusunda geliştirdiler: uzaydan Dünya'ya gelen radyo dalgalarını izlemek. Oysa yeni aygıtları bu iş için uygun değildi. NASA için son derece hassas olması gereken çanağı çalıştırmak bir karabasandan farksızdı. Bir TV'deki parazitler gibi en ufak bir sinyali ve gürültüyü alıyordu.

Bu gürültüyü engellemek için gösterdikleri çaba, tüylü bir halıda bir iğne aramayı andırıyordu. Önce radyoların verdiği sinyalleri temizlemeye çalıştılar. Hiç yararı olmadı; parazitler devam etti. Sonra detektörü moleküllerin neredeyse hiç hare­ket edemediği -270 santigrat dereceye kadar soğutmayı dene­diler. Parazitler sürdü. Detektörün içine tırmandılar ve kuşla­rın pislikleri ile içerisini kirletmiş olduğunu gördüler. Bunları temizlemek biraz işe yaradı ama parazitlerin önü alınamadı. Arka plandaki bu gürültüler gece gündüz sürüyordu ve bek­lediklerinden neredeyse yüz kat daha fazlaydı.

Penzias ve Wilson bilmiyorlardı ama Princeton'da bir grup bilgin bilgisayar modellerinden yararlanarak bir varsa­yım geliştirmişlerdi: eğer büyük bir patlama olduysa bir mik­tar "enerji" uzayda kalmış olmalıydı, tıpkı bir patlamadan sonra oluşan duman gibi. Bu olaydan sonra 13,7 milyar yıl süren soğuma ve genişleme sonucu bu radyasyon her yerde bulunmalı ve belli bir dalga boyunda olmalıydı. Bu, son dere­ce belirgin bir nicel varsayımdı ve saçmalığa yer vermiyordu. Penzias ve Wilson'un bir dostu onlara bu raporları gösterir göstermez statik engellemelerin gerçek anlamını kavradılar. Arka planda duydukları şey gürültü değil bir sinyaldi. Ve bu, söz konusu varsayıma son derece uygundu. Penzias ve Wilson Büyük Patlama'nın kalıntılarını keşfetmişlerdi ve bu keşif onların 1978'de Nobel Ödülü'nü almalarını sağladı.

***

Bir fosil avcısı olarak birtakım kalıntılar bulmak için toprağı kazarım. Oysa her astronom bir tür taşılbilimcidir. Carl Sagan'ın dediği gibi, gözlemlediğimiz yıldızların ışığı uzun süre önce gerçekleşmiş kimyasal tepkimelerle oluşmuştur. Uzayın genişliği düşünüldüğünde gözümüze vuran ışık bir yanılsama değil gerçektir; türümüzün doğumundan, hatta bazen Dünya'mızın oluşumundan önceki dönemden gelen bir ziyaretçi. Bu zaman yolcuları her gece bizi ziyaret ederler ve geçmişimizi yeniden yapılandırmak için yıldızların ışığını ve ışınımını yeni yöntemlerle görmeyi öğrenmemiz gerekir.

İnsanoğlu binlerce yıldır kendisini evrenin merkezinde oturan bir gezegenin üzerindeki yaşamın en uç noktası olarak gördü. Bilim bu görüşü değiştirdi.

Leavitt, Hubble ve diğerleri bizim kocaman bir galaksinin bir kenarında, bir galaksiler evreninde yaşadığımızı ve gezege­nimizin birçok dünyadan biri olduğunu görmemize yardımcı oldu. Darwin ve diğer dirimbilimciler de görüşlerini açıkladılar: türümüzün tamamı Dünya'daki tüm yaşamla dolu olan kocaman bir soyağacının minicik bir sürgününden ibaret, öte yandan bizi yaradılışın merkezinden belirsiz bir köşeye doğru iteleyen her keşif, bizimle, diğer türlerle ve tüm evrenle ilişkilerimize yeni bir bakış açısı oluşturuyor. Evrendeki tüm galaksiler, gezegendeki her yaratık gibi, yeryüzündeki her atom, molekül ve beden gibi birbirine sımsıkı bağlı. Ve bu bağlantı 13,7 milyar yıl önceki tek bir noktada başlıyor.

YILDIZLAR DOĞUYOR

Tarihçesi okyanuslara, ırmaklara, savan düzlüklerine daya­nan bir tür olarak biz insanların duyguları kara ve denizdeki kimyasal ve fiziksel dünyaya odaklanmıştır; görebildiğimiz ya da işitebildiğimiz düşmanlara, avlara ve dostlara. Geçmişimizde başka boyutlara geçme, milyarlarca yılı ölçme ya da ışık yıllarının sonsuzluğunu fark etme yeteneğine sahip olma­dık. Bu algılamalara ulaşmak için yeryüzündeki varlığımızda işimize yarayan aygıtları yeniden düzenlemekteyiz. İnsan mantığı, yaratıcılığı ve keşifleri duygularımızı ve düşüncele­rimizi zamanın ve uzamın derinliklerine yönlendirmekte.

13,7 milyar yıl önceki fiziksel durum gerek düş gücümüzü gerekse elimizdeki aygıtları aşıyor. Yerçekimi ve elektromanyetizma; çevremizde hareket halindeki tüm güçler bağımsız bir varlığa sahip değillerdi. Bugün bildiğimiz anlamdaki madde de o zaman yoktu. Evreni oluşturacak her şey sımsı­kı bir şekilde belirli noktada toplanmıştı ve ortada muazzam bir enerji vardı. Böyle bir evrende küçük parçacıkların fiziği, kuantum mekaniği, daha büyük cisimlerin fiziği ve genel gö­relilik her şeyi kapsayan ve halen meçhul olan tek bir teorinin parçasıydı. Bunun ne olduğunun açıklanması için bir sonraki Einstein'ı beklemek gerekiyor. Hayatının yaklaşık ilk 0,000000000(X)00000000(X)000(XXX)0000 0000000001 saniyesi boyunca evrenin ısısı aşağı yukarı 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 santigrat dereceydi ve olması beklenenler yavaş yavaş daha belirginleşiyordu. Bu dönemde evrende çok hızlı bir geniş­leme baş gösteriyor. Büyük Patlama nesnelerin birbirinden ayrılması ile oluşan bir patlama değil; uzayın kendisi geniş­liyor. Bu genişleme ile zaman içinde soğuma başlıyor. Evren soğuyup genişledikçe bugünkü Dünya'mızı oluşturan güçler ve parçacıklar ortaya çıkıyor.

Einstein'm E=mc² bağıntısı evrenin başlangıcındaki olayla­rın anahtarını oluşturuyor. Bu denklem enerji (E) ile kütle (m) arasındaki ilişkiyi ortaya koymakta. Işık hızı (c) çok büyük bir rakam olduğundan 30 gramlık bir kütleyi oluşturmak için mu­azzam enerji gerekiyor. Bunun tersi de geçerli: son derece kü­çük bir kütle olağanüstü miktarda enerjiye dönüştürülebilir.

Büyük Patlama'dan sonraki saniyenin trilyonda biri ka­dar sürede evren bir beysbol topu boyutundaydı. Bu ilk dakikalarda evrende bulunan enerji olağanüstü boyutta bir kütle oluşturmaya yeterliydi. Uzay genişledikçe, Einstein'ın denklemine uygun olarak enerji de kütleye, bu durumda kısa ömürlü parçacıklara dönüştü. Böylesine sıcak ve küçük bir evrende her şey kararsız durumdaydı: parçacıklar oluştu, birbiriyle çarpıştı, parçalandı ve bu süreç milyarlarca ve milyar­larca kez tekrarlandı.

Tarihin bu dönemindeki parçacıklar iki karşı türdendi: madde ve karşımadde. Madde ve karşımadde birbirinin tersi­dir ve temas ettiklerinde birbirini yok eder. Enerji kütleye dönüşürken, madde ve karşımadde unsurlar oluşup çarpıştılar. Bu çarpışmaların çoğunda parçacıkların çoğu yok oldu. Eğer bu durum sürseydi insanlar, Dünya ve hatta Samanyolu olu­şamazdı. Parçacıklar neredeyse oluştukları anda yok oldular. Maddenin karşımaddeye olan ufacık bir üstünlüğü (bununla yüzde birin milyarda birini kastediyoruz) maddenin evrene egemen olması için yeterliydi. Bu ufacık dengesizlik sayesin de, fizikçi Lawrence Krauss'un dediği gibi, hem atalarımızın soyundan hem de karşımaddeden yüzde birin milyarda biri kadar fazla olan maddenin soyundan gelmekteyiz.

Bir saniye içinde evrenimiz kısa süreli de olsa tanıyabilece­ğimiz varlıklar meydana getirmeye başladı. Bunlar bugün en büyük atom parçalayıcılarının bazılarında bir an ortaya çıkıp kaybolan lepton, boson ve kuark gibi atomdan küçük parça­cıklardır..

Evrenin doğuşundan üç dakika kadar sonra Dünyadaki başlıca örnekler oluşmaya başladı; bu, genç bilim öğrencile­rinde şaşkınlık ya da kaygı uyandıran bir şemadır: periyodik cetvel. Çekirdek ağırlıklarına göre tanınan tüm elementlerin çizelgesi. Bu dönemle ilgili hazırlanan şema öğrencilerimizi rahatlatacak: burada sadece üç kutu var: hidrojen, helyum ve birazcık da lityum.

Hidrojen ve helyum evrende en sık rastlanan elementler­dir. Hidrojen evrendeki tüm maddenin yaklaşık yüzde 90'ını oluşturur, helyum ise yaklaşık yüzde 5'ini. İnsanları ve yıldızları oluşturan ve bunların yaşamlarında rol oynayan tüm diğer elementler sadece bir toplama işlemi hatasıdır.

Evrendeki her oluşum bu yapı taşlarından meydana ge­lir. 300.000 yıl sonra evren yeterince soğumuş ve genişlemiş olduğundan gerçek atomlar oluşabildi. Çekirdekler elektronları yörüngelerine çekebildiler. Bu yeni birleşim, atom çekirdeğinin çevresindeki elektronlar, bugünkü yaşamımızın her anında yaşadığımız tepkimelerin kaynağıdır.

Bugün her gün elektronların pazar yerinde yaşıyoruz, alışverişler saniyenin milyonda biri içinde yapılıyor. Ben bu kitabı yazarken ve siz okurken bu değişimlerin oluşturduğu enerjiyi kullanmaktayız. Bedenlerimizdeki moleküller günlük alışverişlerinde bu enerji yüklü minik parçacıkları değiştokuş ediyorlar. Bazı elektron hareketleri enerjiyi açığa çıkarıyor;

bunun sonucunda oksijen içeren tepkimeler oluşuyor. Diğer tepkimeler atomları moleküllere ya da molekülleri birbirine bağlıyor. Bu günlük alışverişler, gezegendeki atmosferde, iklimde ve yeryüzündeki her yaratığın metabolizmasında oluşan tepkimeleri belirliyor. Bir elma yediğinizde ondaki elektronlar metabolizmanızdan geçerek hücrelerinizi güçlendirir. Elmanın içindeki elektronlar ise yerdeki ve gökten ya­ğan sulardaki minerallerden gelir. Her ikisindeki elektronlar da yıllardan beri Dünya'mızın etrafında turlamıştır. Ve tüm bunlar gezegenin, güneş sisteminin ve hatta yıldızların oluşumundan önce gerçekleşti.

Genişleme ve soğuma sahneyi hazır etti: parçacıklar bir araya gelip çekirdeği oluşturdu, çekirdekler elektronlarla birleşip atomları oluşturdu ve farklı atomlar şimdi daha büyük varlıklar oluşturmak için gerekli olan alışverişi yapabilirdi. Bir önemli olayın daha gerçekleşmesi gerekiyordu: yerçekimi.

Büyük Patlama'dan yaklaşık bir milyon yıl sonra evren yerçekiminin oluşmasına yetecek ölçüde soğumuş ve genişlemişti. Uzayda düzen, güçler dengesi ile sağlanmaya başladı: yerçekimi nesneleri kendine çekerken ısı ve karanlık enerji gibi daha gizemli güçler onları itmekteydi. Tüm bu ilişkiler, evrende gaz bulutlarının biçimlenmesinden yıldızlara, galak­silere ve gezegenlere kadar gördüğümüz her şeyi oluşturdu. Daha da önemlisi, bu güçler, bir tarafta yalnızca iki, öbür yan­da ise yüzlerce element bulunan periyodik cetvelin kimyasını da açıklamakta.

Gezegenimizi ve bedenimizi oluşturan atomlar, yaklaşık 13,69 milyar yıl önce var olan üç atomdan nasıl meydana geldi?

Periyodik cetvelde, hidrojen ve helyum gibi hafif elementlerden oksijen ve karbon gibi daha ağır elementlere kadar hepsi, daha da büyük bir çekirdek oluşmasıyla ortaya çıkı­yor. Doğru koşullarda iki ufak çekirdek bir araya gelip daha büyük bir çekirdek oluşturuyor. Bu birleşimin hesaplanma çekirdeklerin yapısına bağlı. Çoğunlukla 1+1=2 diyemiyoruz- çekirdekler bu basit hesaplamaya bağlı olarak bir araya gelip yeni bir çekirdek oluşturmuyor. Çoğu kez yeni çekirdek bunların toplamından daha hafif ve arada bir kayıp yaşanıyor. Oysa Einstein'ın E=mc2 denklemine dayanarak maddenin gerçekte yok olmadığını, enerjiye dönüştüğünü biliyoruz. Bu füzyon tepkimeleri olağanüstü boyutta enerji üretiyor.

İnsanoğlu füzyon enerjisini yönlendirmeye çalıştı ama normal koşullarda atom çekirdekleri kendiliğinden kay­naşmıyor. Bunun başlaması için çok miktarda enerji gerek. Hidrojen bombasının babası olan Edward Teller, bu ilkeden hareketle, bir atom bombasını çekirdeklerin birleşmesini sağlayan bir başka makineye bağlayarak ilk füzyon aygıtını yaptı. Atom bombaları füzyon yani çekirdek parçalanması ile çevreye enerji salarlar; füzyonun gerçekleşmesi başlangıçta fazla enerji gerektirmez. Teller, meslektaşı Stanislaw Ulam ile birlikte Pasifikteki Enewetak adasında küçük bir fabrika ça­pında, kod adı Ivy Mike olan bir sistem oluşturdu. 1952'deki denemede atom bombasının enerjisi reaktördeki hidrojen atomlarının kaynaşmasını sağladı ve olağanüstü bir patlama gerçekleşti. Teller bu patlamayı Berkeley'deki Kaliforniya Üniversitesi jeoloji bölümü binasının bodrumunda bulunan bir sismograftan izledi. Enewetak Adası'nın ortasında koca­man bir delik açıldı, adadaki gümrah mercan kayalıklarının parçaları 20 km uzağa saçıldı. Kalıntıları inceleyen bilginler patlamanın çevresinde, gezegende daha önce hiç görmedik­leri yeni elementler oluşturan bir sürü kocaman çekirdek keş­fettiler. Bilginler atomun içindeki enerjiden kaynaklanan bu elementlere einsteinyum ve fermiyum adım verdiler.

Füzyon tepkimeleri, yıldızların ısısını sağlayan atom enerjisidir. Öte yandan Teller-Ulam aygıtı ile gökyüzündeki nes­neler arasında önemli bir fark var. Teller füzyon tepkimeleri için bir atom bombası kullandı, oysa yıldızlardaki tepkimeler yer çekimine bağlıdır.

Bugün bu tür tepkimelerin belirtilerini görebiliyoruz. Çevresel bir açıdan Orion takımyıldızına yeterince uzun bakar, ke­merindeki hançeri oluşturan üç yıldıza yoğunlaşırsanız, hava koşulları uygun ise Orion Nebulası diye bilinen puslu bölgeyi seçebilirsiniz. Bir teleskopla bakıldığında nebula daha somutlaşır ve bir sürü küçük yıldız içeren geniş bir buluta dönüşür. Nebulanın kendisi kocaman bir gaz alanıdır ve evrenin ilk oluşumuna benzer bir biçimde yaklaşık yedi yüz yıldız doğmaktadır. Nebula ile aramızdaki mesafeyi düşündüğümüzde binlerce yıl önce oluşmuş bebek yıldızları görmekteyiz.

Yıldızların oluşumu sürecinde gaz alanları o kadar büyür ki ne kadar çok parçacığı kendilerine çekerlerse bulut için­deki yerçekimi o kadar büyür. Gaz bulutu kitlesi kritik bir değişim noktasını aşar ve yerçekimi tüm gazın merkezde bir noktaya akmasına yol açar. Yerçekimi elementlerin tüm çekirdeklerini kendine çeker ve bir araya getirir. Bu, çekirdeği yeni bir birleşim oluşturmaya zorlar; bir proton yerine, iki protona sahip daha ağır bir çekirdek oluşur. Öte yandan bu yeni çekirdek onu oluşturan parçaların toplam ağırlığından daha hafiftir. E=mc2 denklemi uyarınca, kayıp kitle, yıldızın merkezine doğru çekimi gerçekleştiren muazzam bir enerjiye dönüşür; yerçekimi elementleri kendine çekerken füzyon tepkimelerinin ısısı bunları ayırır.

Yıldızlar önce bir tür yakıt kullanan ve bu tükenmeye yüz tutunca başka bir yakıta geçen bir motor gibidir. En sıradan yıldız, en küçük atom olan hidrojeni kullanarak helyum oluşturur. Güneş bu sıradan yıldızlardan biridir. Zamanla, hid­rojen tüketilirken, koşullar uygunsa, yıldız ürettiği helyumu kaynaştırmaya başlar. Bir süre helyum tüketerek daha ağır elementler meydana getirir. Helyum azalınca, füzyon tepkimeleri bu daha ağır elementleri tüketmeye başlar. Ve bu böylece sürer gider. Bu süreç oksijen, karbon ve daha ağır atomların oluşmasına yol açar. Yıldızların içindeki bu füzyon tepkimeleri ile periyodik cetvel yalnızca iki elementten daha fazlasına yönelmektedir.

Yıldızlar, fizik ve kimya yasalarının belirlediği durma noktasına ulaşıncaya kadar daha da ağır atom yakıtları tüketebilirler. O noktada demir elementinin periyodik cetvelde özel bir yeri vardır. Demirden daha küçük elementler kay­naşıp muazzam bir enerji meydana getirirler. Demirden bü­yük elementler de kaynaşabilirler ama atom çekirdeklerinin yapısı nedeniyle daha az enerji oluştururlar. Bu daha büyük çekirdekler için füzyon tepkimesinin ortaya çıkardığından daha fazla enerji gerekir. Örneğin, bir santralin nükleer reaktöründe demir kullanılıyorsa, o reaktöre sağlanan enerjiden daha azı elde edilir.

Bu denklem bir yıldız için bir kayıp, ama bizim için muaz­zam bir kazançtır. Bir yıldız tüm daha hafif elementleri tüke­tip yakıt tüketimi açısından periyodik cetvelin üst düzeyine tırmanırken, demir merkezde birikir. Demir birikimi arttıkça, füzyon için gereken yakıt tüketildikçe, nükleer füzyon tepkimeleri sona erer ve yıldız daha az ısı vermeye başlar. Doğru koşullarda demir çekirdeği enerjiyi içine çeker, bu neredeyse bir nükleer patlamanın tersi gibidir. Oluşturulan bunca ener­jinin içeri çekilmesi ile oluşan koşullar, kocaman ve felaket bir patlamaya yol açacak zincirleme bir tepkime oluşturabilir. Bir­kaç saniye içinde bu patlamalar Güneş gibi yıldızların tüm ya­şamları boyunca yaydıklarından daha fazla enerji salabilirler.

Bu patlama, süpemovanın bir türüdür (yıldızların çarpışımasıyla tetiklenen bir başka tür süpernova daha var). Süpernova Teller ve Ulam'ın ilkel aygıtına benzer: bir patlamadaki enerji yeni füzyon tepkimelerini başlatır. Süpernova o kadar çok enerji oluşturur ki büyük tepkimeler meydana gelir. De­mirden ağır olan tüm elementler, örneğin bedenimizdeki kobalt ve sezyum, süpernovalardan kaynaklanır. Burada, en azından bizim için önemli olan bir bölüm başlıyor. Süpemova ölü yıl­dızın atomlarını galaksiye dağıtır. Süpernovalar atomların bir yıldız sisteminden öbürüne geçmesini sağlayan tek aygıttır.

Bedenimizin en küçük parçalarının bile evreninki kadar büyük bir geçmişi var. Maddeye dönüşen olağanüstü miktardaki enerjiden başlayarak, Büyük Patlama'dan sonra hidrojen atomları ortaya çıktı ve daha sonra bir araya gelerek yıldızlar­da ve süpernovalarda daha büyük atomlar oluşturdu.

Gökyüzü, sürekli gelişen bir orman gibi, maddeyi geri dönüştürür. Gökyüzünde elementler oluşturan, arada bir patlayarak bunları salıveren, daha sonra bunları tekrar toparlayıp yeni yıldızlar oluşturan o kadar çok yıldız var ki gezegenimize ulaşan atomlar sayısız başka güneşlerin ürünleri. Her galaksi, her yıldız ya da her kişi, geniş zaman ve mekânlarda pek çok kez doğmuş ve ölmüş parçacıkları geçici olarak sa­hipleniyor. Bizi oluşturan parçacıklar evrende milyarlarca yıl yol aldılar; bizler ve gezegenimiz yok olduktan çok sonra da diğer dünyaların bir parçası olacaklar.

Geridönüşüyoruz. İçimizdeki hidrojen Büyük Patlama'dan kaynaklanıyor; diğer elementler yıldızlardan ve büyük yıldız patlamalarından geliyor. Bizi oluşturan elementler gelecekteki bir yıldız patlaması sırasında evrene dağılacak.

***

Tıpkı altmış yaşlarındaki bir insan gibi Dünya da ömrünün üçte ikisini geride bırakmış durumda. Dünya yaklaşık 4,57 milyar yaşında ve yıldızlar fiziğine göre bir milyar yıl sonra Güneş bir kızıl deve dönüşecek ve gezegenimizi kavurarak yaşam olanağını ortadan kaldıracak. Geriye bakıldığında gezegenimizde yaşam Dünya'nın oluşumundan hemen sonra başladı; birkaç yüz milyon yıl sonra. Bedenler yaklaşık 2,5 milyon yılda oluştu. Sonra birbiri ardına başlar, eller ve bilinç daha da hızla gelişti. Silikon çiplerin gücünün her iki yılda ikiye katlandığını kanıtlayan ünlü Moore yasasında belirtildiği gibi, biyolojik ortamda da hızla büyüyen bir gelişim ya­şandı: taştan yapılmış aletleri kullanan beyinlerin gelişmesi, Dünya'mızın hesaplanan yaşam sürecinin büyük bir kısmım aldı; sonra internetin ortaya çıkması, genlerin klonlanması ve gezegen atmosferinin denetim altına alınması binlerce yıl içinde gerçekleşti. İyi ya da kötü, gezegende ve biyolojik alan­da yaşanan oluşumlar bir değişim anına ulaştı; bu dönemde fikirler ve buluşlar bedenlerimizi ve gezegenimizi biçimlen­dirdi, aralarında bir bağlantı kurulmasını sağladı. Türümüz sahneye çıkmadan önce trilyonlarca suyosununun gezegeni dönüştürmesi birkaç milyar yıl aldı; şimdi ise değişim, ışık hızıyla yol alan fikirlerle oluşuyor.

Bedenlerimizin, beyinlerimizin ve ondan kaynaklanan fikirlerin köklerinin Dünya'nın yerkabuğunda, okyanusların altında ve yıldızların atomlarında bulunduğunu düşünmek insanı neredeyse büyülüyor. Biz, biyolojik mirasını 13,7 lilyar yıl öncesine kadar taşıyabilen, uzayın derinliklerini örebilen, ve gezegenlerle, gökcisimleriyle ve diğer canlılarla derin bağlantılarımızı araştıran bir türüz. Gökyüzündeki yıldızlar ve yeryüzündeki fosiller bitip tükenmez işaret fişekleri gibi İnsanlığın değişim hızı sürekli artıyorsa da bizler gökyüzü kadar eskiye dayanan bir ilişkiler ağının en son bağlantısından ibaretiz.

Neil Shubin'in
İçimizdeki Evren kitabından