Bəs Böyük Partlayış başlanğıc deyildisə?

Pulsasiya edən kainat haqqında bir proqramçının düşüncə eksperimenti

Kainatın sonu haqqında nə vaxt nəsə oxusam, dönüb-dolaşıb eyni suala ilişib qalıram:

Bəs Böyük Partlayış əslində başlanğıc deyildisə?

Sadəcə “Böyük Partlayışdan əvvəl də nəsə var idi” mənasında demirəm.

Ağlımdakı fikir bir az fərqlidir.

Bəs Böyük Partlayış daha böyük bir prosesin sadəcə bir mərhələsidirsə?

Bəs kainat genişlənir, inanılmaz böyük bir dönüş nöqtəsinə çatır, sonra yığılmağa başlayır, başqa bir ekstremal nöqtəyə çatır və yenidən genişlənirsə?

Və bəs bu daha əvvəl də baş veribsə?

Bəlkə bir dəfə.

Bəlkə min dəfə.

Bəlkə o qədər çox dəfə ki, hansı Böyük Partlayışın “ilk” olduğunu soruşmağın özü artıq mənasını itirir.

Mən fizik deyiləm. Proqram təminatı tərtibatçısıyam və görünür, PHP tətbiqlərimdən xeyli böyük olan kosmos, zaman və kosmologiya haqqında lazım olduğundan bir az artıq düşünməyi sevirəm.

Ona görə də burada yeni bir fizika qanunu kəşf etdiyimi iddia etmirəm.

Mən buna proqramlaşdırmada tanımadığım bir sistemi anlamağa çalışdığım kimi yanaşıram:

Mümkün qədər sadə bir model qur, onun nə dediyinə bax, harada pozulduğunu tap və sonra daha yaxşı suallar ver.

Bir müddətdir beynimdən çıxmayan model isə mənə nəhəng və son dərəcə yavaş bir nəbz kimi görünür.

Böyük Partlayış ilk hadisə olmaq məcburiyyətində deyil

Böyük Partlayışın populyar təsviri çox sadədir:

Heç nə.

Sonra partlayış.

Sonra kainat.

Real kosmologiya isə bundan xeyli mürəkkəbdir.

Böyük Partlayış modeli bizə kainatın keçmişdə fövqəladə dərəcədə isti və sıx vəziyyətdə olduğunu və daha sonra genişləndiyini deyir. Tənliklərimizi keçmişə doğru apardıqda isə mövcud fizika anlayışımızın yetərsiz qalmağa başladığı şərtlərə çatırıq.

Bu fərq vacibdir.

Bunu demək:

“Müşahidə edə bildiyimiz kainat bir vaxtlar fövqəladə dərəcədə isti və sıx idi.”

ilə bunu demək:

“Həmin andan əvvəl qətiyyən heç nə olmadığını sübut etmişik.”

eyni şey deyil.

Fiziklər də onilliklərdir müxtəlif alternativləri araşdırırlar.

Məsələn, Paul Steinhardt və Neil Turok kosmik dövrlərin təkrarlana bildiyi, genişlənmənin ardınca yığılmanın və nəticədə başqa bir “bang”in meydana çıxdığı tsiklik kosmologiya modelləri üzərində işləyiblər.

Roger Penrose-un Conformal Cyclic Cosmology (CCC) modeli isə tamam başqa istiqamətdən gedir. CCC-də klassik mənada Böyük Çöküşün baş verməsi vacib deyil. Əvəzində bir kosmik dövrün — Penrose-un ifadəsi ilə bir aeonun — ağlasığmaz dərəcədə uzaq gələcəyi riyazi olaraq növbəti dövrün Böyük Partlayışına bağlanır.

Daha yeni araşdırmalarda da Böyük Partlayışın mütləq başlanğıc deyil, bir növ keçid və ya “bounce” ola biləcəyi modellər öyrənilməyə davam edir.

Deməli, kainatın birdən çox kosmik mərhələdən keçmiş ola biləcəyi fikri qətiyyən mənə aid deyil.

Amma bu modelləri oxuduqca bütün prosesi bir az fərqli təsəvvür etməyə başladım.

Kainatı inanılmaz dərəcədə yavaş döyünən bir nəbz kimi təsəvvür etməyə başladım

Bir anlıq insan zamanını unudaq.

Hətta geoloji zamanı da unudaq.

Kainata tamamilə qeyri-mümkün bir müşahidə nöqtəsindən baxa bildiyimizi düşünək.

Milyardlarla, trilyonlarla, bəlkə bundan qat-qat çox ili bir neçə saniyəyə sıxışdıra bildiyimizi təsəvvür edək.

Qalaktikalar bir-birindən uzaqlaşır.

Kosmos genişlənir.

Kainat böyüyür.

Bir nöqtədə genişlənmə hansısa keçid mərhələsinə çatır.

Sonra istiqamət dəyişir.

Məsafələr azalmağa başlayır.

Kainat yığılır.

Minimum nöqtəyə çatır.

Və sonra:

Yenidən genişlənmə.

Əgər bu proses təkrar-təkrar baş verirsə, kainatın bütün tarixi düz xəttdən çox nəhəng bir dalğaya bənzəyə bilər.

Təxminən belə:

minimum          maksimum          minimum          maksimum
   ●----------------●----------------●----------------●
    \              / \              / \              /
     \            /   \            /   \            /
       genişlənmə          yığılma

Buna pulsasiya edən kainat demək mənim üçün faydalıdır, çünki Böyük Partlayışın beynimdəki yerini tamamilə dəyişir.

Böyük Partlayış artıq bu deyil:

BAŞLANĞIC → kainat → SON

Bunun əvəzinə belə görünür:

... → yığılma → SIÇRAYIŞ → genişlənmə → yığılma → SIÇRAYIŞ → ...

Belə olduqda “bang” artıq mütləq yaradılış demək deyil.

O, bir keçid nöqtəsinə çevrilir.

Mənim düşüncə eksperimentimin mərkəzində dayanan fikir də məhz budur.

Niyə “pulsasiya” sözündən istifadə edirəm?

Burada vacib bir fərqi qeyd etmək lazımdır.

Mən kainatın sözün həqiqi mənasında pulsar kimi davrandığını demirəm.

Astronomiyada pulsar fırlanan neytron ulduzudur və onun yaydığı radiasiya bizə son dərəcə nizamlı impulslar şəklində görünə bilər. Burada danışdığımız fiziki sistem isə tamamilə başqadır.

Mən bu sözü sadəcə beynimdə yaratdığı təsvirə görə istifadə edirəm:

Periodiklik.

Təkrarlanan kosmik ritm.

Üstəlik, həqiqi pulsardan fərqli olaraq, burada təsəvvür etdiyim period ağlasığmaz dərəcədə uzun olardı.

Əgər bir tam kosmik dövr yüz milyardlarla, trilyonlarla və ya bundan çox-çox artıq il davam edirsə, bir sivilizasiya bütün tarixini yaşayıb yox ola bilər və yenə də həmin əyrinin yalnız kiçik bir hissəsini müşahidə edə bilər.

Təsəvvür edin ki, yalnız bunu görürsünüz:

                         .
                      .
                   .
                .
             .
          .
       .

İndi isə bunun düz xəttin, dairənin, yoxsa nəhəng bir dalğanın kiçik hissəsi olduğunu müəyyən etməyə çalışırsınız.

Problem bir az buna bənzəyir.

Biz zamanın çox kiçik bir pəncərəsində yaşayırıq.

Bir proqramçı kimi bunu işlədilə bilən hala gətirmək istədim

Beynimin fizika şöbəsindən çıxıb kod redaktoruna doğru getdiyi yer məhz buradır.

Birbaşa mürəkkəb kosmoloji tənliklər yazmaq əvəzinə özümə daha sadə bir sual verdim:

Bu fikri ifadə edə biləcək ən kiçik proqram necə görünərdi?

Kainatın nisbi miqyasını göstərən bir dəyərə ehtiyacımız var.

Adını scale qoyaq.

Bizə bunlar lazımdır:

• minimum miqyas,

• maksimuma qədər nə qədər böyüyə biləcəyi,

• bir dövrün müddəti,

• zaman.

Sonra sadə bir rəqsi hərəkət yarada bilərik.

PHP ilə:

<?php

function universeScale(
    float $time,
    float $minimumScale,
    float $amplitude,
    float $cycleDuration
): float {

    $omega = (2 * M_PI) / $cycleDuration;

    return $minimumScale
        + ($amplitude / 2)
        * (1 - cos($omega * $time));
}

Bu balaca funksiya maraqlı bir davranış yaradır.

Dövrün əvvəlində:

scale = minimum

Sonra:

minimum
   ↓
genişlənmə
   ↓
maksimum
   ↓
yığılma
   ↓
minimum

Və proses yenidən başlayır.

Yaxud proqramçı dili ilə:

while (true) {
    expand();
    reachMaximum();
    contract();
    bounce();
}

Əlbəttə, kainat PHP ilə işləmir.

Yəqin ki, hamımız üçün belə daha yaxşıdır.

Amma bir neçə sətirlik bu kod fikrin məntiqi quruluşunu təəccüblü dərəcədə yaxşı ifadə edir.

Kod fizika deyil

Məncə, bütün bu yazının ən vacib fərqi budur.

Bunu yazmağım:

cos($omega * $time)

kainatın niyə genişlənməni dayandırıb geri dönəcəyini izah etmir.

Mən sadəcə araşdırmaq istədiyim davranışı proqrama əvvəlcədən deyirəm.

Bunlar tamamilə fərqli şeylərdir.

Bu, belə bir kod yazmağa bənzəyir:

$apple->fall();

Bu kod cazibə qüvvəsini izah etmir.

Sadəcə simulyasiyaya almanın nə etməli olduğunu söyləyir.

Həqiqi kosmoloji model isə daha çətin suallara cavab verməlidir.

Yığılmanı nə başladır?

Dövrlər arasında entropiyaya nə olur?

Kainatın həqiqi sinqulyarlığa çatmasının qarşısını nə alır?

Qara dəliklərə nə olur?

Maddə və radiasiyanın taleyi necə olur?

Yeni genişlənməni başladan fiziki mexanizm nədir?

Və bəlkə də ən vacibi:

Kainat niyə ümumiyyətlə istiqamətini dəyişsin?

Mənim sadə modelimin müasir kosmologiya ilə üz-üzə gəldiyi yer də məhz buradır.

Kiçik bir problemimiz var: kainat hazırda sürətlənərək genişlənir

Müşahidələr kosmik genişlənmənin hazırda sürətləndiyini göstərir.

Standart ΛCDM kosmoloji modelində qaranlıq enerji təxminən kosmoloji sabit kimi davranır.

Əgər bu vəziyyət sonsuza qədər belə davam edərsə, mənim sadə “genişlən–yığıl–təkrarla” modelimin ciddi problemi yaranır.

Kainat geri dönmür.

Genişlənməyə davam edir.

Amma burada maraqlı bir detal var.

2025-ci ildə açıqlanan DESI nəticələri digər kosmoloji müşahidələrlə birlikdə nəzərdən keçirildikdə qaranlıq enerjinin zamanla dəyişə biləcəyinə dair işarələri gücləndirdi.

Bu olduqca maraqlıdır.

Amma diqqətli olmaq lazımdır.

Bu:

“Qaranlıq enerjinin dəyişdiyi artıq sübut edildi.”

demək deyil.

Və qətiyyən:

“Kainat gələcəkdə yenidən çökəcək.”

mənasına gəlmir.

Amma sualı daha maraqlı edir.

Əgər qaranlıq enerji zamanla dəyişə bilirsə, kainatın son dərəcə uzaq gələcəkdə necə davranacağı mükəmməl sabit Λ fərziyyəsi ilə müqayisədə daha açıq bir problemə çevrilir.

Mənim düşüncə eksperimentimin isə daha güclü bir mexanizmə ehtiyacı var:

qaranlıq enerji dəyişir
        ↓
sürətlənən genişlənmə zamanla zəifləyir
        ↓
hansısa mexanizm yığılmağa imkan verir
        ↓
yığılma sinqulyarlıq yaratmayan minimum nöqtəyə çatır
        ↓
sıçrayış
        ↓
yeni genişlənmə

Hazırda bu oxların hamısını sübut edən fizikaya sahib deyiləm.

Çatışmayan hissə məhz budur.

Məncə bunu açıq şəkildə qəbul etmək düşüncə eksperimentini daha az deyil, daha maraqlı edir.

Entropiyanı da bir neçə sətir kodla yox edə bilmirəm

Başqa bir çətinliyimiz də var.

Termodinamikanın ikinci qanunu.

Entropiya artmağa meyllidir.

Deməli, hər kainat bütün entropiyasını özü ilə daşıyaraq yığılır və yenidən başlayırsa, hər dövrün mükəmməl və təmiz bir reset olması gözlənilməməlidir.

Bu, tsiklik kosmologiya modellərinin uzun müddətdir qarşılaşdığı əsas problemlərdən biridir.

Müxtəlif modellər buna müxtəlif yollarla yanaşırlar.

Məsələn, Steinhardt və Turokun tsiklik yanaşmasında uzun sürən sürətlənmiş genişlənmə növbəti dövr üçün şəraitin hazırlanmasında rol oynayır.

Penrose-un CCC modeli isə məsələyə tamamilə başqa yolla yanaşır. Klassik çöküş və sıçrayış əvəzinə bir kosmik dövrün inanılmaz uzaq gələcəyini konformal həndəsə vasitəsilə növbəti dövrün başlanğıcı ilə əlaqələndirir.

Mənim kiçik PHP dövrüm isə hiylə işlədir:

while (true) {
    expand();
    contract();
}

Təbiətin belə bir imkanı yoxdur.

Bu fikrin ciddi fiziki modelə çevrilməsi üçün entropiya probleminə də cavab tapmaq lazımdır.

Bəs mən əslində nə təklif edirəm?

Kainatın necə işlədiyini kəşf etdiyimi yox.

Mövcud tsiklik kosmologiya modellərinin yanlış olduğunu heç yox.

Və əlbəttə, bir proqramçının yazdığı cos() funksiyasının ümumi nisbilik nəzəriyyəsini əvəz etdiyini demirəm.

Mənim düşündüyüm daha sadədir:

Müşahidə etdiyimiz kainatın genişlənməsi fövqəladə uzun və təkrarlanan kosmik prosesin yalnız bir mərhələsi ola bilər. Bu halda Böyük Partlayışa bənzər hadisələr mütləq yaradılış anları deyil, kosmik dövrlər arasındakı keçid nöqtələri ola bilər.

Mən bu prosesi bir nəbz kimi təsəvvür edirəm.

Genişlənmə nəbzin bir tərəfidir.

Yığılma digər tərəfi.

Sıçrayış isə ikisini birləşdirir.

Və müşahidə edə bildiyimiz bütün kosmik tarix nəhəng bir dalğanın yalnız kiçik bir hissəsində baş verir ola bilər.

Ən sadə konseptual formada:

Universe {
    previousCycle();
    contract();
    bounce();       // Böyük Partlayış dediyimiz şey bu ola bilərmi?
    expand();       // hazırda olduğumuz mərhələ
    reachMaximum();
    contract();
    nextCycle();
}

bounce() funksiyasının yanındakı sual işarəsi qəsdən oradadır.

Çünki bilmədiyim hissə məhz budur.

Bəlkə heç vaxt “ilk” Böyük Partlayış olmayıb

Bu fikirdə məni ən çox düşündürən hissə budur.

Tutaq ki, dövrün həqiqətən başlanğıcı yoxdur.

Onda:

“Böyük Partlayışdan əvvəl nə var idi?”

sualının cavabı olar.

Başqa bir kosmik dövr.

Bəs ondan əvvəl?

Yenə başqa bir dövr.

Ondan da əvvəl?

Yenə.

... Dövr -2
       ↓
    sıçrayış
       ↓
     Dövr -1
       ↓
    sıçrayış
       ↓
  BİZİM KAINAT
       ↓
    sıçrayış
       ↓
     Dövr +1 ...

Belə olduqda xüsusi və yeganə bir Böyük Partlayış olmazdı.

Bizimki sadəcə arxamızda qalan Böyük Partlayış olardı.

Əgər gələcəkdə başqa bir Böyük Partlayış baş verəcəksə, o da heçlikdən yeni bir şeyin yaranması demək olmazdı.

Onsuz da davam edən bir prosesin növbəti vəziyyəti olardı.

Son illərin araşdırmaları sualı daha da maraqlı edir

Bu fikri nəhayət yazıya çevirmək istəməyimin səbəblərindən biri müasir kosmologiyanın sadə:

“Böyük Partlayış = mütləq başlanğıc”

təsvirini getdikcə daha natamam göstərməsidir.

Tsiklik modellər onilliklərdir mövcuddur.

Penrose tamamilə fərqli tsiklik kainat modeli hazırlayıb.

Bounce kosmologiyaları araşdırılmağa davam edir.

Hətta yaxın dövr tədqiqatlarında genişlənən kainatımızın daha əvvəl baş vermiş qravitasiya çöküşündən və ya qara dəliyə bənzər bir ana strukturdan meydana çıxmış ola biləcəyi ssenarilər belə araşdırılır.

Bunların heç biri mənim təsəvvür etdiyim modeli sübut etmir.

Hətta bu modellərin özləri də eyni şeyi demirlər.

Bəziləri bir-birindən ciddi şəkildə fərqlənir.

Amma hamısı mənə kosmologiyada sevdiyim bir şeyi xatırladır:

“Bundan əvvəl nə var idi?” hələ də elmi baxımdan maraqlı sualdır.

Və hələ yekun cavabımız yoxdur.

Bunu düşüncə eksperimentindən daha artıq bir şeyə çevirmək üçün nə lazımdır?

Layihəni bundan sonra aparmaq istədiyim istiqamət məhz budur.

Mənim PHP funksiyam bir forma müəyyən edir:

scale(time)

Fizika isə həmin formanın niyə meydana çıxdığını izah etməlidir.

Bunu demək əvəzinə:

$scale = pulse($time);

bir gün buna daha yaxın bir model qurmaq lazımdır:

$state = evolveUniverse(
    matter: $matter,
    radiation: $radiation,
    darkEnergy: $darkEnergy,
    curvature: $curvature,
    entropy: $entropy,
    gravity: $gravity
);

$scale = $state->scale;

Əsl maraqlı test də məhz onda başlayır:

Biz pulsasiyanı əvvəlcədən proqramlaşdırmadan, pulsasiya öz-özünə meydana çıxırmı?

Bu, artıq tamamilə başqa səviyyədə eksperiment olardı.

Fiziki baxımdan müdafiə edilə bilən qaydalar altında simulyasiya olunan kainat öz-özünə genişlənir, yavaşlayır, istiqamətini dəyişir, yığılır, sinqulyarlıqdan yayınır və yenidən genişlənirsə...

Onda daha ciddi araşdırmağa dəyər bir şeyimiz var.

Alınmasa?

O da yaxşıdır.

Kodun sevdiyim xüsusiyyətlərindən biri budur.

Gözəl fikirlərə xüsusi hörməti yoxdur.

Axırda onları işlətməlisən.

Hələlik cavabdan çox sualı sevirəm

Kainatın həqiqətən pulsasiya edib-etmədiyini bilmirəm.

Bugünkü müşahidələr də bunun belə olduğunu göstərmir.

Mövcud tsiklik kosmologiya modellərinin arxasında burada yazdığım bir neçə sətirlik konseptual simulyasiyadan qat-qat irəli gedən onilliklərlə riyazi iş var.

Amma mən bunu elə buna görə yazmaq istəmirdim.

Mənim üçün maraqlı olan daha sadə bir fərqindəlik idi:

Böyük Partlayışı beynimdə həmişə zaman xəttinin ən sol nöqtəsinə qoymuşdum.

Sonra onu ortaya çəkdim.

Əvvəl ←──── BÖYÜK PARTLAYIŞ ────→ Sonra

Bunu etdikdə birdən-birə çoxlu yeni suallar yaranır.

Bəlkə Böyük Partlayış həqiqətən başlanğıc idi.

Bəlkə bir sıçrayış idi.

Bəlkə Penrose-un kosmik dövrləri reallığa daha yaxındır.

Bəlkə kainat sonsuza qədər genişlənəcək və bir daha heç vaxt yığılmayacaq.

Ya da bəlkə müşahidə edə bildiyimiz bütün kainat hazırda tamamlanmasını bəşəriyyətin heç vaxt görə bilməyəcəyi qədər uzun sürən nəhəng bir kosmik nəbzin, demək olar ki, hiss olunmayacaq qədər kiçik bir hissəsindən keçir.

Cavabı bilmirəm.

Əlimdə bir neçə sətir PHP-yə sığacaq qədər kiçik bir model var.

Və o bir neçə sətrin heç olmasa doğru istiqamətə baxıb-baxmadığını ömrüm boyu düşünə biləcəyim qədər böyük bir kainat.