uzayın genişleme hızı ışık hızından fazladır

i) bir soru ile başlayayım:

ağırlığı olan hiçbir şey° ışıktan hızlı gidemiyorsa (fotonun ağırlığı yoksa momentumu nasıl oluyor peki diye sormayın kalbinizi kırarım) evren nasıl ışıktan hızlı genişliyor o halde?

kısaca cevap vereyim: burada gerçekte genişleyen şey bir nesne değil, yetkili abilerin space-time fabric olarak adlandırdığı, bizim ise uzay-zaman kumaşı şeklinde türkçeleştirdiğimiz şey. evren, supernova patlamalarından elde edilen ölçümler sayesinde varlığı gözlemlenen ancak çalışma sistemi henüz deşifre edilememiş olan karanlık enerjiyi¹ bir nevi yakıt olarak kullanarak bir şekilde genel görelilik teorisine uygun olarak genişlemekte. (buna örnek olarak nedense hep şişirildikçe üzerindeki daha önceden işaretlenmiş iki noktanın birbirinden uzaklaştığı balon örneği verilir ancak ben vermeyeceğim, klişelere girmeye gerek yok.)

ii) şimdi gelelim asıl meseleye:

uzayın genişleme hızı ışık hızından fazladır önermesi doğru ancak eksik. evet bulgulara göre evren ışık hızından daha hızlı bir şekilde genişliyor (yaklaşık olarak 68 km/s/megaparsek) ancak dahası da var: kozmolojik sabit² ile ilgili şimdiye kadar yapılan gözlemler evrenin genişleme hızının gittikçe arttığını da söylüyor. yani evren hem ışık hızından hızlı genişliyor hem birbirlerinden daha uzak olan cisimler (hızın megaparsek ile ölçülmesinin nedeni bu) daha yüksek bir hızla bir diğerinden uzaklaşıyor hem de -üstelik- bu hız gittikçe ivmelenerek artıyor!

iii) tam da burada akla ilginç bir soru geliyor:

yakınlarda bir yerlerde yeni galaksilerin ortaya çıkması, kara deliklerin uzaktaki galaksileri yutması, o zamana kadar evrenin genişleme hızının artışının durması hatta azalması ya da atom altı parçacıkların artık dejenerasyona uğraması gibi fiziksel olayları bir kenara bırakıp olaya tamamen matematiksel açıdan bakarsak, ışık kaynakları da dahil her şeyin diğer her şeyden ışık hızından daha fazla hızla uzaklaştığı bir evrende yeteri kadar süre sonra dünyaya hiç ışık ulaşmamasından dolayı gece tamamen karanlık mı olur?

cevap vereyim: matematiksel olarak evet.

ant on a rubber rope³ (lastik ip üzerinde hareket eden karınca) problemine göre, sabit hızda (bizim örneğimizde evrenin genişleme hızı olsun bu ve aynı zamanda sabit olsun) homojen olarak uzayan bir lastik ipin bir ucundaki bir karınca ne kadar yavaş yürürse yürüsün ve toplam süre ne kadar fazla olursa olsun ipin diğer ucuna er geç uzaklaşacaktır.

öte yandan aynı problemin çözümüne göre eğer ipin uzama hızı gittikçe artan bir hızda ise (yani uzayın genişleme hızı ışık hızından fazladır gözlemi sisteme dahil edildiğinde) karınca diğer uca hiçbir zaman ulaşamayacaktır. yani böyle bir durumda bundan uzun zaman sonra (ki hesaplamalara göre ~10^10^120 yıl sonra) dünyada gece tamamen karanlığa hapsolacak.

iv) dipnotlar:

° aslında takyon adında lorentz dönüşümlerinin manipüle edilmesi ile elde edilen, superluminal hızlarda ilerleyen ve kompleks sayılarla ifade edilen kütlelere sahip hipotetik parçacıklar var ama şu an konumuzla alakası yok bunların.

¹ anlık noktasal enerji değişimi sağlayan ve enerjinin korunumu kanununu dolayısıyla da termodinamiğin ikinci kanununu ihlal eden kuantum dalgalanmalar sayesinde?

² einstein alan denklemi'nde durağan evren modeline göre kütle çekim etkisini dengelemek için kullanılan pozitif sabit.

³ (bkz: öğrenildiğinde ufku iki katına çıkaran şeyler/#88551425)

Evren Sürekli Bir Genişleme Halindeyse Nasıl Sonsuz Olabiliyor?