Evrende gözlemlenebilen en büyük ve en küçük şey nedir?

Herkesin kendine göre bir evreni ve bu evrenin bir boyutu var. Bir insan olarak en kolay algıladığımız ve gösterebildiğimiz ölçü sanırım metre. O yüzden de metrik sistem diyoruz ya. 10’un kuvvetleriyle de ifade ediyoruz. 10 üzeri 0 = 1 metre. Yani yaklaşık iki kolumla gösterdiğim alan. Şimdi gelin evrendeki en büyük ve en küçük şeyleri anlamaya çalışalım.

Önce her seferinde bu 1 metreden 10 kat daha büyük bir alana bakalım. 10 üzeri 1 yani 10 metrelik bir ölçeği size gösterebilmem için şu an çekim yaptığım bu mahzenin dışına çıkmam gerekiyor. Diyelim ki bu mahzen İstanbul’daki kız kulesinin altında olsun. Gizli bir düşünce mahzeni.

Dolayısıyla 10 kat büyüttüğümüzde Kız Kulesi’nin tamamını görebiliyoruz.

10 kat daha büyüttüğümüzdeyse büyük binaların ölçeğine ulaşıyoruz.

10 üzeri 3 yani 1’in yanına 000 ekleyince 1000 metreçapında bir daire elde ediyoruz.

10 kilometrelik bir daireye şehirler sığabiliyor.

Ölçeğimiz bir kez daha değişince 10 üzeri 5 büyüklüğüne ulaşıyoruz.

1000 kilometrelik ölçekte artık ülkeler yer almaya başlıyor.

10 kat daha büyük bir daireye ise neredeyse dünya sığıyor.

Dünyanın etrafındaki 100 bin kilometrelik bir dairenin içinde henüz ay bile yok. Yalnızız.

Ama dairemizi 10 kat daha büyütürsek¹ ayı ve dünya etrafındaki yörüngesini görebiliriz.

Sonra yine yalnızız. Sadece uydumuz ve dünyaya yakın asteroidler var.

Dairemizi 10 kat daha büyütünce Merkür, Venüs, Dünya ve Mars’ın yer aldığı iç gezegenlere ulaşıyoruz.

Bir sonraki ölçekte de dış gezegenlere. Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün.

Kuiper kuşağı², aralarında Pluton’un da bulunduğu cüce gezegenlerle 1000’den fazla buzlu cisimden oluşuyor.

İnsan eliyle yapılmış bir cismin gidebildiği en uzak noktadan daha uzaktayız artık.

Ortadaki küçük yıldızdan anlayabileceğiniz gibi hala güneş sistemindeyiz. Burada milyonlarca buzlu kaya güneşin etrafında dönüyor. Bazen yörüngelerinden çıkıp güneşe doğru yaklaşıyorlar ve kuyruklu yıldızlara dönüşüyorlar.

Güneş sisteminin en dışına çıktığımızda kalp gibi bir şeklin oluştuğunu görüyoruz. Kalbin merkezindeki güneşin ışınları dış çepere ancak 1 yılda ulaşabiliyor.

Dairemizi 10 kat daha büyütünce nihayet komşu yıldızlarımız da sığmaya başladı. Gökyüzündeki en parlak yıldızı, Sirius³’u gördünüz mü?

Artık güneş sistemimizi kendisine komşu yıldızlarla birlikte içine alan mavi gaz ve toz bulutunu da görebiliyoruz.

Aslında tüm bunların bundan çok daha büyük bir gaz ve toz bulutunun içinde küçük bir kabarcığın içinde kaldığını fark ediyoruz.

Milyarlarca yıldız ve binlerce gaz bulutu galaksimizin sarmallarını oluşturuyor. Biz Orion kolundayız⁴.

Güneşimiz kendisi gibi 200 milyar yıldızla birlikte Samanyolu Galaksisi⁵ içerisinde yer alıyor.

Ama Samanyolu Galaksisi de okyanustaki bir ada kadar yalnız.

Dairemizi 10 milyon ışık yılı çapına çıkartınca o kadar da yalnız olmadığımızı anlıyoruz. Yıldız gibi gözüken bu komşu galaksiler teleskoplarla görülebiliyor.

100 milyon ışık yılı ölçeğine çıktığımızdaysa Samanyolu Galaksisi gibi 2000 galaksiden oluşan bir grubun parçası olduğumuzu fark ediyoruz. Gördüğünüz ışıklı noktalar 2000 kere 200 milyar yıldız ve içlerinden biri de güneşimiz.

Bu büyüklük başınızı döndürmesin çünkü daha kozmik ağ var. Bu ağın düğümlerindeki parlaklıklar var ya, işte onların her biri bizim Başak Süper Kümesi⁶ gibi binlerce galaksiden oluşuyor.

Dairemizi 10 milyar ışık yılı çapına büyüttük. Bu ölçekte 2 trilyon galaksi var. Yıldızların sayısı, dünyadaki tüm kum tanelerinin sayısından daha fazla.

10 üzeri 27 metre çapında bir daireye bakıyoruz şu anda. Mor olan alan gözlemlenebilir evren⁷. 13.7 milyar ışık yılı yarı çapında olmasını bekliyordunuz⁸ değil mi? Ama genişleyen evren modeline göre bir zamanlar bizden 13.7 milyar ışık yılı uzaklığında olan cisimlerin şimdi 46.7 milyar ışık yılı uzaklığında olduğu hesaplanıyor⁹. Dolayısıyla gözlemleyebildiğimiz evrenin çapı 93.4 milyar ışık yılı.

Dairemizin çapını 10 kat daha büyüttüğümüzde ne olduğunu tam olarak bilemiyoruz. Daha kaç kez 10 kat büyütebileceğimizi de... Sonsuz bir evren olabilir¹⁰. Ya da sonsuz evrenler...

Bu arada gözlemleyebildiğimiz evren göz bebeğimize ne kadar benziyor değil mi? O zaman gelin biz şimdi tüm bunları düşündüğümüz yere geri dönelim. Yolculuğumuzu evrenin en büyük şeylerinden en küçüklerine doğru sürdürelim. Başak Süper Yıldız Kümesi’nin içindeki Samanyolu Galaksisi’nin Orion sarmalındaki Güneş Sistemimizin içinde yer alan Dünya’mıza gelelim. Tüm bunları düşündüğümüz Kız Kulesi’nin altındaki o gizli mahzene.

10 üzeri 0’dan yani 1 metreden başlatmıştık bu yolculuğu. Şimdi de 10 üzeri -1’le devam edelim. Gelin gelin yaklaşın.

10 cm yaklaşık olarak insan yüzünün genişliği.

10 kat daha yaklaşırsak gözümüzün ölçeğine inmiş oluruz.

Gözbebeğimize milimetreler seviyesinde bakarsak içindeki kan damarlarını görmeye başlarız¹¹.

Gözümüzün içindeki damarlarda fotoreseptör hücreler¹² var. Işığı elektrik sinyallerine dönüştürüyorlar. Ayrıca bu damarların şekli her insanda farklı.

Görüntüyü 10 kat daha büyütünce oksijen taşıyan kırmızı kan hücrelerimizi yani alyuvarları¹³ ve bağışıklık sistemimizin bir parçası olan akyuvarları¹⁴ görmeye başlıyoruz.

Hücrenin çekirdeğine girdik. 10 üzeri -6 metrelik bu ölçeği ancak elektron mikroskobuyla görebiliriz ve baktığımızda ipliksi kromozomlarımız¹⁵ bize el sallar.

10 kat daha yaklaşırsak kromozomların yapısında DNA¹⁶ ve proteinler olduğunu fark etmeye başlarız.

Artık nanometre seviyesindeyiz. Genetik bilgilerimizin saklandığı DNA’yı ve onun zincir şeklindeki yapısını görüyoruz. Zaten nereye baksak zincir görüyoruz da o başka...

Zinciri kırma mesajını bir kez daha verdikten sonra 1o kat daha yaklaşıyoruz. DNA’nın Hidrojen, Karbon, Oksijen, Nitrojen ve Fosfor atomlarından oluştuğunu öğreniyoruz.

Dairemizi 10 kat daha büyütünce bu grubun içindeki Oksijen atomu¹⁷nun seviyesine iniyoruz. Ama buradan bakınca sanki güneş sistemine yeniden giriyor gibiyiz değil mi?

10 kat daha yaklaşalım. Az önce gördüğümüz atomun dış yörüngesindeki elektronlar başka atomlarla birleşip molekülleri oluşturuyorlar. Ama bu iç yörüngedeki elektronlar ondan ayrılmıyor.

Dairemizi 10 kat daha büyüttüğümüzde bir boşluğa düşüyoruz. Dedim ya güneş sistemine girmiş gibiyiz diye. Tıpkı uzaydaki gibi atomun içinde de çoğu yer boş gibi gözüküyor.

Ancak 10 kat daha büyütünce atomun çekirdeğine¹⁸ yaklaşmaya başlıyoruz. Bu gördüğünüz küçücük nokta atomun kütlesinin neredeyse tamamını oluşturuyor.

Peki atomun çekirdeğinde ne var diye soruyorsunuz değil mi? Protonlar¹⁹ ve nötronlar²⁰. Negatif yüklü elektronların tersine protonlar pozitif yüklü. Nötronlar adı üstünde nötr. Atom çekirdeği güçlü nükleer kuvvet tarafından bir arada tutuluyor.

Protonlar ve nötronlar da kuarklardan oluşuyor. Kuark²¹, bir tür temel parçacık ve maddenin temel bileşenlerinden biri. Kuarkların varlığı daha 1968 yılında kanıtlandı²².

Peki bundan sonrası var mı? Var tabi ama hemen uyarıyım hala devam etmekte olan çalışmalar, gözlemler sonucu oluşturulan bir atom altı dünyaya giriyoruz. Bu dünyadaki ölçüler²³ tam olarak doğrulanmış değil.

Önce kuantum kromo dinamikleri²⁴ni bir görelim. Protonları ve nötronları oluşturan kuarklar gluon alanlarında etkileşim içindeler. Çorba gibi kaynıyorlar.

Bu çorbaya 10 kat yaklaşınca onu oluşturan malzemeleri, çeşniyi görmeye başlıyoruz. Önce yukarı ve aşağı kuarklar. Sonra da garip kuark.

10 kat daha büyütünce de tılsım kuark. Neden tılsım diye mi merak ediyorsunuz? Çünkü keşfedenler onun çekirdek altı dünyaya taşıdığı simetriyle büyülenmişler o yüzden de bu adı vermişler²⁵.

10 üzeri - 19 metreye geldiğimizde çeşnimizin bir başka kuarkı olan alt kuarkları buluyoruz.

Ekstra-galaktik kozmik ışın etkileşimiyle açığa çıkan yüksek enerjili nötrinolar bu seviyede gözlemlenebiliyor.

Dairemizi 10 kat daha büyütünce yine bir boşluk var.

10 üzeri -22 metreye 100 yoktometre adı veriliyor. Bu büyüklükte karşımızda çeşninin son parçası olan üst kuarklar var.

Işık hızına yakın bir hıza sahip Nötrinoların²⁶ elektriksel yükü sıfır ve maddelerin içinden neredeyse hiç etkileşmeden geçebilen temel parçacıklardan.

Nötrinodan daha küçük bir şey var mı? Bir bakalım. 10 üzeri -24 -25 -26 -27 Hiç bir şey yok gibi. Hatırlarsanız 10 üzeri 27 ölçeğinde gözlemlenebilir evrenin tamamı vardı. Şimdi tam aksi yönde küçüldük. Biraz daha devam edelim mi? 10 üzeri -28 -29 -30 -31 -32 -33 -34 ve nihayet Planck uzunluğunu görüyoruz. Bu uzunluğu doğrudan ölçebilecek hiç bir araç yok. En küçük ölçü olarak kabul ediliyor ama Planck uzunluğu²⁷ araştırmalarının da tamamen teorik olduğunu söylemek gerekiyor.

Her şeyin teorisi²⁸ ya da her şeyin kuramının ölçü birimi bu. Kimileri gerçekliğin esas bileşenlerinin rezonans frekanslarında titreşen ve planck uzunluğunda olan sicimler olduğunu ileri sürüyor. Kimileri de evrenin bir uzay zaman kumaşından ya da bir başka deyişle kuantum köpüğünden oluştuğunu iddia ediyor.

Dairemizin çapını 10 kat daha küçülttüğümüzde ne olduğunu tam olarak bilemiyoruz. Daha kaç kez 10 kat küçültebileceğimizi de...

Yani anlayacağınız 10 üzeri 0 boyutunda yaşayan biz insanlar, evren konusundaki algımızı büyüttükçe de küçülttükçe de sonsuza doğru uzanıyoruz. Evrendeki en büyük ve en küçük şey hakkında sürekli yeni bir şeyler keşfediyoruz. Ve keşfettikçe aslında şunu anlıyoruz: Bildiğimiz tek şey hiçbir şey bilmediğimiz.

Not: Bu yazı/videoda Cosmic View²⁹ (1957) kitabını ve Powers of Ten³⁰ (1977) belgeselini baz aldım. Özellikle atom altı parçacıklar konusunda bu kaynaklardan sonra yeni keşifler yapıldığı için onları da ekledim. Ayrıca uzay ve gözlemlenebilir evren hakkında da son bulguları kullandım.