Kainat necə soyumuşdur

Kosmik mikrodalğa arkaplan ışıması nədir adlı məqaləmizdə kəşf edilən mikrodalğalı arkaplan işığının böyük partlayışdan sonra atomların meydana gəlməsinə mane olacaq qədər isti olması lazım olan bir işıldama olması lazım olduğundan bəhs etmişdik. İndiki vaxtda bu işıldama təxminən olaraq 2,7 K temperaturunda. Yaxşı bu şüam başlarda çox istiykən necə oldu da günümüzə qədər soğuyarak bu istiliyə gəldi?

Bunu tək cümlədə açıqlaya bilərik. Lakin bunu tam mənada anlamaq üçün kvant fizikasına bir az toxunmaq lazımdır. Kvant fizikasıyla birlikdə dəyişən eyni zamanda da inkişaf edən işığın təbiəti məqalə mövzumuzu açıqlayan şey olacaq.



Yuxarıdakı bəhs etdiyimiz məqalədə yenə qara cisim ışımasını açıqlamışdıq. Xatırlatmaqda fayda var, qısaca bu işıldama mühitin yalnız istiliyinə görə fərqlilik göstərən bir elektromaqnetik işıldama. Lakin bu vəziyyət daha fərq edilmədən əvvəl 19. Yüzyıl fizikasına görə fiziklər səpilmiş, hər hansı istiliyə sahib bir bölgədə quru cisim xüsusiyyəti göstərən bir cismin edəcəyi elektromaqnetik işıldamanın daşıdığı enerjini hesapladıklarında gözləmədikləri bir nəticəyə çatdılar. Istiliyi nə olursa olsun bu işıldama sonsuz enerjiyə sahib olurdu. Yəni bu ışımaların sahib olduğu elektromaqnetik dalğaların dalğa boyu tezlik və genliğinin xüsusiyyətləri asılı olmayaraq eyni miqdarda enerjiyə sahib idi. Problem da işdə tam buradan ortaya çıxar. Bu vəziyyətə Alman fizik Maks Plank ayrı bir dünyagörüşüylə toxunaraq həll etmişdir. Bunu bir örnəklə şərhə çalışmaqda fayda var.



Not: Bu nümunə Brian Greenenin Kainatın zərifliyi adlı kitabında vəziyyəti izah etmək üçün istifadə nümunədir.
Sonsuz sayda insanla birlikdə, xəsis bir ev sahibinə aid geniş, soyuq bir anbara sıkış tepiş doluşturulduğunuzu və orada yaşadığınızı xəyal edin. Divarda istiliyi idarə edən qəşəng bir termostat var, ancaq ev sahibinin istiləşmə üçün aldığı pulu eşidincə dodağınız uçukluyor. Termostat 50 Fahrenhayt dərəcəyə nizamlandıqda hər kəsin ev sahibinə 50 dollar verməsi lazımdır, 55 dərəcəyə nizamlandıqda isə 55 dollar vs. Depoyu sonsuz sayda insanla paylaşdığınızda termostat açılacaq olursa ev sahibinin sonsuz miqdarda pul qazanacağını fərq edirsiniz.

Ev sahibinin ödəmə qaydalarını detallı olaraq araşdırdığınızda bir açığın olduğunu görürsünüz. Ev sahibi çox məşğul bir adam olduğundan, hələ bir də söz mövzusu sonsuz sayda icarəçi olduqda pul üstü verməklə məşğul olmaq istəmir. Buna görə çekle ödəmə kimi fərqli bir sistemlə işləyir: Borclarını tam olaraq ödeyebilenler ödəyir. Digərləri isə, yalnız pul üstü almadan ödəyə biləcəkləri qədərini ödəyir. Bu surətlə, hər kəsin daxil ola biləcəyi, amma istilənmək üçün hədsiz ödənişlər ödənməsinin önünə keçəcək bir həll axtarırsınız və depoyu paylaşdığınız insanları sahib olduğunuz zənginliyi bu şəkildə tənzimləməyə razı edirsiniz: Bir işi bütün sentlikleri daşıyır, biri bütün beş sentlikleri, biri bütün on sentlikleri biri bütün 25 sentlikleri , biri bütün bir dollarları biri bütün beş dollarları, biri bütün on dollarları və 20'likler, 50'likler, 100'lükler, 500'lükler deyərkən daha da böyük ce bilinmedik banknotlara görə ayrışıyorsunuz. Onlar heç kəsdən bu ya, termostat 80 dərəcəyə nizamlayıb ev sahibinin gəlməsini gözləyirsiniz. Ev sahibi verir, əvvəl bir sentlikleri daşıyan gedib 8000 dənə bir sent verir Arxasından 5 sentlikleri daşıyan gəlib 1600 dənə beş sent, sonra 10 sentlikleri daşıyan gəlib 800 dənə 10 sent, 25 sentlikleri daşıyan gəlib 320 dənə 25 sent verir. Sonra bir dollarlıq banknot daşıyan adam 80 dənə, 5 dollarlıq banknot daşıyan 16 dənə, 10 dollarlıq banknot daşıyan 8 dənə, 20 dollarlıq banknotlar daşıyan 4 dənə, 50 dollarlıq banknotlar daşıyan bir dənə verir (çünki iki dənə 50 dollarlıq banknot lazımlı məbləği aşır, ev sahibinin də pul üstü ödəməsi lazımdır). Lakin bunların xaricində hər kəs ödənməsi lazım olan məbləği aşan miqdarda pul daşıyır (minimum miqdarda bir pul '' öbeği ''). Onun üçün bunlar ev sahibinə ödəmədə tapılmır. Ev sahibi də gözlədiyi kimi sonsuz sayda pul qazanacağına, 690 dollarlıq bir məbləğ ilə oradan ayrılmaq məcburiyyətində qalır.

Bu nə anlama gəlir?
Bəhs etdiyimiz elektromaqnetik dalğaların sahib olduğu sonsuz enerji problemini yuxarıdakı ağıl yürütmeyle həll edə bilərik. Plank enerji bu elektromaqnetik dalğalarda ifadələr halında olur şəklində bir təxmin icra etmişdir. Yəni enerji təməl vahid enerjinin qatları halında ola bilər, küsurat şəklində deyil (məsələn 1,5 qatı vs.). Eyni zamanda bu dalğaların daşıyacağı minimum enerji miqdarı onların dalğa boyuna bağlıdır. Çatdığı nəticəyə görə elektromaqnetik dalğaların dalğa boyunun qısalması (ya da tezliyin artması) daha çox minimum enerji tələb edir. Nəticə olaraq Planck'tan əvvəlki hesablamalarda quru cisim ışımasındaki elektromaqnetik dalğaların sahib olduğu ümumi enerjini hesablarkən hər hansı bir istilikdə hər dalğanın ümumi enerjiyə iştirak edəcəyi fərziyyəsi sonsuz enerji probleminə gətirib çıxarırdı. Lakin bir elektromaqnetik dalğanın daşıya biləcəyi minimum enerji iştirak etməsi lazım olan miqdarı aşıyorsa ümumi enerjiyə iştirak edə bilməz.

Mövzunu bir az dağıttıktan sonra varmamız lazım olan nəticə budur; bir elektromaqnetik dalğanın sahib olduğu enerji ilə dalğa boyu arasında tərs bir nisbət vardır. Dalğa boyu kiçildikcə elektromaqnetik dalğanın sahib olduğu enerji daha çox olur. Böyük partlayışla birlikdə kainatın ilk zamanlarında olan bu yüksək enerjili işıldama zamanla kainatın hər bir küncünə yayılır. Bu şüalar kainatda yol alarkən, dalğa boyları qırmızıya sürüşmənin təsiri böyüyər. Halıyla bu dalğa boylarında daşınan enerji miqdarı zamanla azalar və kainat soyuyar. İlk zamanlarda milyonlarla Kelvin istiliyindəki o radiasiya indiki vaxtda 2,7 K istiliyinə zamanla artan dalğa boyu ilə düşər.

qaynaq  http://www.muhendisbeyinler.net/evren-nasil-sogumustur/