Alan Lightman – Yıldızların Zamanı

Bu kitabın (İngilizce orijinalinin) adı, Robert Heinlein’in çok uzun dönemli bilimsel projelere adanmış olan vakfı anlatan bir romanından alınmıştır. Vakıf, beklenen sonuçları en az iki yüzyıl sonra gerçekleşebilecek olan projeleri desteklemekle gurur duymaktadır. Bununla birlikte, vakfın en akıl almaz girişimlerinin hemen kâr etmeye başlaması yöneticileri dehşete düşürmekte ve canlarını sıkmaktadır. Heinlein’in hayali vakfı gibi Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi de iki yüzyıl kadar uzak değilse bile, geleceğe yönelik planlar yapmaya çalışmaktadır. Önde gelen bilim adamlarının oluşturduğu özel bir örgüt olan Ulusal Bilimler Akademisi, 1863 yılında hükümete bilim ve teknoloji konularında danışmanlık hizmeti vermek üzere kurulmuştur. 1960’tan beri her on yılı başlangıcında, bir grup bilim adamım Astronomi ve Astrofizik Araştırma Komitesi üyeleri olarak atar. Bu komite, Amerikan astronomisinin içinde bulunduğu durumu değerlendirerek gelecek on yıldaki girişim öncelikleri konularında önerilerde bulunur. 1990’ların planlarını yapmak üzere oluşturulan komiteye Princeton’daki ileri Araştırmalar Enstitüsü’nden John Bahcall başkanlık etti. Geçmişte, önerilen projelerin yaklaşık üçte ikisi Amerika Birleşik Devletleri Kongresi tarafından finanse edilerek uygulamaya konmuştur. Büyük projelerde ise bu süreç yirmi yıl gibi uzun bir zaman alabilmektedir. 1990 Astronomi ve Astrofizik Araştırma Komitesi ve onun hazırlayacağı rapor için temel bilimsel konuları ve önerileri kapsayan geniş bir özet hazırlamam istendi. Bu kitap, sözü edilen özeti temel almaktadır. Astronomi tarih boyunca dünyaya bakışımızı biçimlendirdiğinden, astronomiyi insan açısından doğru bir perspektife yerleştirmek amacıyla tarihsel ve kültürel bir altyapı ekledim. Aynı zamanda bazı çağdaş bilim adamları ile ilgili biyografik bilgilerle birlikte bilim adamlarının kendi sözlerine de yer verdim. Yıldızların Zamanı, kendisini bilimle sınırlamıştır.

Önerilen programların uygulamaya konabilmesi için, fiyat etiketleri, bütçeler, zaman çizelgeleri, ulusal öncelikler ve kurumsal kontrol gibi bazı ek etkilerin de göz önüne alınması gerektiği açıktır. Bu konuların bazılarından burada söz etmek istiyorum. Astronomi ile ilgili bilimsel projeler kabaca üç kategoriye ayrılabilir: Klasik optik teleskoplar gibi 100 milyon dolardan daha ucuza mal olan ‘küçük’ projeler, 100-250 milyon dolar arasında bir fiyata mal olan ‘orta boy’ projeler ve 250 milyon dolardan daha pahalıya mal olan ‘büyük’ projeler. İlk ikisi Hubble Uzay Teleskobu ve Gamma Işın Uydusu (GRO) olan ve Dünya çevresinde dönen uydular, 1-2 milyar dolara mal oluyorlar (Öneri halindeki AXAF ve SIRTF da bu kategoriye giriyor). Astronomlar, -hatta bugünlerde- ‘büyük bilim’ ve ‘küçük bilim’in erdemlerini tartışıyorlar. Büyük bilim, az sayıda, göreceli olarak pahalı fakat üstün nitelikli araçlarla yapılan araştırmaları, küçük bilim ise çok sayıda ve ucuz ama düşük nitelikli araçlarla yapılan araştırmaları nitelendirmek amacıyla kullanılıyor. Astronomlar aynı zamanda uluslararası işbirliğinin yararları ile birlikte ulusal ve bireysel olanakların göreceli rollerini de tartışıyorlar. Uzay uçuşları için hangi fırlatma araçlarının kullanılması gerektiği de astronomların tartıştıkları konular arasında. 1990’lar için şimdi önerilen bilimsel projelerden bazıları uygulamaya konmayacak. Zamanlamalar da değişebilir. Bu nedenle metne, önerilen araçların kesin tarihlerini ve bütçelerini koymadım. Bununla birlikte, kitabın sonuna eklenen bir tabloda, önerilen bazı araçlarla birlikte yakın geçmişte görev yapan ve halen yapmakta olan bazı araçların çalışma tarihleri ve bazı küçük bilgiler var. Tüm astronomi dünyası ve hatta tüm dünya, otuz yıl planlamadan sonra 1990 Nisanında fırlatılan Hubble Uzay Teleskobu’nun odaklama yeteneğindeki başarısızlıkla sarsıldı. Başarısızlıkla ilgili bir araştırma, problemin tasarımdan veya ayrıntılardan değil, teleskop aynasının duyarsız biçimlendirilmesinden ve bu biçimlendirmenin yanlış testlerden geçmesinden kaynaklandığını ortaya çıkardı. Neyse ki gerçekten acı veren bu felaket, gelişmiş astronomi araçlarındaki temel bir eksiklik veya yanlışlığın habercisi değil.

Astronominin uzun dönemli amaç ve hedefleri değişmedi. Yıldızlar için zamanımız olmalı. Bu kitabın hazırlanmasında bilimsel çalışma arkadaşlarımdan büyük yardım gördüm. Özellikle John Bahcall, Sallie Baliunas, Charles Beichman, Roger Blandford, Alastair Cameron, Marc Davis, James Elliot, George Field, Fred Gillett, Paul Horowitz, Garth Illingworth, Kenneth Kellerman, Bruce Margon, Brian Marsden, Christopher McKee, David Morrison, Philip Myers, Stephen Myers, Robert Noyes, Jeremiah Ostriker, Stephen Ridgway, Robert Rosner, Vera Ruhin, Paul Schechter, David Schramm, Irwin Shapiro, Alar Toomre, Michael Turner, Steven Willner, Sidney Wolff ve Edward Wright’a teşekkür borçluyum. Önerilerinden ötürü yayıncım Michael Millman’a da teşekkür ediyorum. Doğal olarak kitapta kalmış olabilecek tüm sözcük hatalarının sorumluluğunu üzerime almam gerekir. Son söz olarak bu kitapta yer alan projelerin göreceli vurgulanma derecelerinin Ulusal Bilimler Akademisi’nin önceliklerini yansıtmıyor olabileceğini belirtmeliyim. Giriş Babillilerin eski yaratılış efsanesi Enuma Elish’e göre, anne-babamızı, büyükanne ve büyükbabamızı, onların büyükanne ve büyükbabalarını izleyerek, soyumuzun sıvı halindeki ufuktan sızan çamurdan yaratılan gök tanrısı Anu ve yer tanrısı Nudimmut’a kadar dayandığını bulabiliriz. Ondan önce yalnızca sıvı biçiminde bir karmaşa vardı. Çağdaş astronomlar, vücutlarımızı oluşturan atomların ufkun ötelerinden geldiğine, yıldızların içindeki nükleer tepkimeler sırasında oluştuktan sonra uzaya püskürtülüp gezegenleri, toprağı ve organik molekülleri oluşturduğuna inanıyorlar. İnsanlığın kökenini inceleyen bu yeni bakış açısı, kaçınılmaz olarak yıldızların, galaksilerin, ve hatta evrenin yaşam öykülerinin bilinmesini gerektiriyor. Geçmişte yaşayan astronomlar, daha çok kalıcı olduğunu düşündükleri evrendeki yıldızların haritalarının çıkarılmasıyla ilgilenmişken, günümüzün astronomları evrimi ve değişimi inceliyorlar. Astronomi, tarih boyunca Dünya’ya bakış açımızı biçimlendirmiştir. Mevsimler ve gök cisimlerinin hareketleri, doğadaki düzenliliğin ilk örnekleriydiler. Bu nedenle astronomi, en önce gelişen bilim olmuştur.

Eski zamanlarda Ege havzasında geliştirilen usturlab, önceleri bir zaman ölçme aracı olarak kullanılmış, daha sonra inşa-nın algılaması dışında bir gerçek olduğu kabul edilen zamanı ölçmek üzere başka saatlerin geliştirilmesine yol açmıştır. İlk olarak perspektifi inceleyen Albrecht Dürer ve diğer sanatçılar tarafından kullanılan ‘görünüş ve pencere’ kavramı, yıldızların yerlerini bulmak için kullanılan ahşap astronomi araçlarından esinlenilerek yaratılmıştır. On altıncı yüzyılda, Nicholas Copernicus’un öne sürdüğü Güneş merkezli gezegen sistemi, Dünya’yı sahip olduğu ayrıcalıklı konumdan çıkararak, o zamana kadar inanılan ‘evrenin insanoğlu için yaratıldığı’ düşüncesini sorgulamaya açmıştır. Gezegen yörüngelerinin sabırla incelenmesi sonucu ortaya çıkan Isaac Newton’un kütle çekim yasası, doğaya ilişkin ilk modern teori olup, sonradan geliştirilen daha pek çok teori için esin kaynağı olmuştur. Edwin Hubble’ın 1929’da keşfettiği evrenin genişlemesi, evrenin değişmediği yolundaki Aristoteles inancını yıkmıştır. Darwin’in geçen yüzyıldaki çalışmalarının göksel bir yankısı olan astronomideki bulgular, uzaydaki evrimsel süreçler konusunda, akıllarda birçok soru işareti yaratmıştır. Venüs yüzeyinde etkin volkanlar bulduk. Güneş sistemimizi oluşturan ilkel maddenin milyarlarca yıl boyunca kuyruklu yıldızlarda, bozulmadan günümüze kadar saklandığını fark ettik. Hâlâ oluştukları gaz ve toz bulutlarının içine gömülü bulunan, oluşum halindeki yıldızlara tanıklık ettik. Nükleer yakıtlarını bitirdikten sonra kendi ağırlıkları altında çöken yıldızların patlamalarını gördük. Yıldızlardan artakalan maddelerde yaşam için vazgeçilmez olan karbon ve oksijen gibi elementler bulduk. Galaksilerin merkezlerinden dışarıya doğru hemen hemen ışık hızıyla püskürtülen dev gaz sütunları keşfettik. Evrimlerinin değişik aşamalarındaki galaksilerdeki renk ve ışıma gücü değişikliklerini gözledik. Galaksilerin, bir zamanlar inanıldığı gibi uzayda düzgün bir biçimde değil, kökenleri henüz açıklanamayan zincirler ve dev kümeler biçiminde dağıldığını öğrendik. Son olarak biriktirdiğimiz kanıtlardan, evrenin yaklaşık 10 milyar yıl önce olağanüstü bir madde sıkışması ile başladığını öne sürüyoruz.

Evren nasıl var oldu? Özelliklerini belirleyen şey nedir? Sonsuza kadar genişlemesini sürdürecek mi yoksa bir zaman sonra yeniden büzülmeye mi başlayacaktır? Yalnızca yüz yıl önce böylesi soruların bilimin ilgi alanı dışında olduğu düşünülüyordu. Bugün ise aynı sorular bilimin neredeyse çekirdeğinde yer alıyorlar. Şimdi, evrendeki her şeyin değiştiğini biliyoruz. Yeni bulguların çoğunu teknolojideki gelişmelere borçluyuz. 1930’larda geliştirilen yeni iletişim araçları, uzaydan gelen radyo dalgalarının algılanabilmesine yol açtı. Daha önceki binlerce yıl boyunca, görünür ışık, insanoğlunun Dünya’yı inceleyebilmesinin tek yoluydu. 1940’lardan günümüze kadar bir dizi roket ve uydu, uzaydan gelen kızılötesi, morötesi ışınımlar ve X-ışınları saptadılar. Radyo dalgaları gibi insan gözünün duyarlı olmadığı böylesi ışınımlar, gök cisimlerinin, tümüyle yeni özelliklerini ortaya çıkardı, hatta o zamana kadar bilinmeyen gök cisimlerinin bulunmasını sağladı. Elektronik ışık detektörleri fotoğraf plaklarının yerini alarak, gök cisimlerinin görüntülerinin, fotoğraf plaklarının gerektirdiğinden yüz kat daha kısa sürede alınarak kaydedilmesine ve bu görüntülerin bilgisayarla işlenebilmesine olanak sağladı. Yüksek hızlı bilgisayarlar, her biri bir elektronu, yıldızı ya da galaksiyi temsil eden ve birbirleriyle etkileşen milyonlarca parçacığın yer aldığı simülasyonlara olanak sağlayarak, teorik astronomide tam bir devrime yol açtı. Şu anda birbirlerine elektronik olarak bağlı olan bir dizi radyo teleskop, tek bir dev göz gibi çalışarak veri toplayabiliyor. 1960’larda, ben lisedeyken, bir kafesin içinde oturan ya da bir platform üzerinde ayakta duran astronomlar, teleskobu gözle yönlendirirlerdi. Şimdi ise yönlendirme, elektronik olarak yapılıyor. 1960’larda astronomlar, verilerini, teleskobun arkasına bağlanan bir fotoğraf makinesi aracılığıyla kaynakların fotoğraflarını çekerek elde ediyorlardı. Bugün hiçbir büyük teleskobun civarında fotoğraf plaklarına rastlayamazsınız.

Yıldızlardan ve galaksilerden gelen zayıf ışık, CCD adı verilen, gelişmiş fotoelektrik hücrelerce kaydedilerek, bilgisayar ortamında depolanıyor. 1960’larda bildiğim tüm astronomlar görünür ışıkla -insan gözünün gördüğü ışık- çalışırlardı. O zamanlar ‘gözlem seansı’ kavramı vardı. Bir grup astronom toplanarak, yanlarına bir kaç gün yetecek kadar sandviç ve başka yiyeceklerle bulutlu gecelerde okumak üzere güzel kitaplar alır, bir yerlerdeki bir dağ başına gider ve teleskopun başına geçerek ilk adımda yıldızlarla dolu gökyüzünün keyfini çıkarırlardı. Bugünlerde ise büyük ‘X-ışınları’ ve ‘kızılötesi’ astronom grupları var. Gözlem seansları ise genellikle uzaktan kumanda ile yönlendiriliyor. Son zamanlarda Einstein X-ışın uydusunun aldığı verilerle çalışan bir arkadaşım, birçok kuasarın incelendiği bir araştırmayı tamamladı. Bu çalışmanın neye benzediğini sorduğumda, tüm vaktini bir bilgisayar ekranı başında geçirdiğini, tuşlara basıp manyetik banda kaydedilmiş olan sayısallaştırılmış kuasar görüntüleri karşısında uzun uzun düşündüğünü söyledi. Üstelik bu bilgiler uydudan yeryüzüne gönderildikten sonra iki bilgisayar tarafından daha işlenmişti. Kuasarı X-ışınlarında ‘görmüş olan’ uydunun son 10 yıldır çalışmıyor olması önemli değildi. Sayısallaştırılmış veriler saklanabiliyordu. 1990’larda astronomideki keşifler, henüz planlama aşamasında olan yeni ve alışılmadık teknolojiyi ve araçları kullanmanın avantajlarına da sahip olacaklar. Bununla birlikte, geleceğe hazırlanırken kesinliğin yanısıra esneklik de gereklidir. Elimizden geldiği kadar iyi teoriler öne sürüp öngörülerde bulunacağız, ama eğer geçmiş, iyi bir rehber ise, önümüzdeki yılların getireceği bazı keşifler bizi gene de hazırlıksız yakalayacaktır. Astronomide her yönümüz değişmeye hazır cephelerce kuşatılmıştır.

.