Genişleyen Evrende de Enerji Korunuyor Mu?

Kıvılcımlardan ateş oluştu. Ateş, -yanmadan hemen önce- olmayan ısı enerjisini ortaya çıkardı. Piller güç üretiyorlar. Nükleer bir bomba patlamaya sebep olur. Tüm bu durumlar basitçe enerjinin form değiştirdiği durumlardır. Hatta -paradoksik olarak görülen- karanlık enerji evrenin genişleyişine sebep oluyor.

Aynı zamanda da termodinamiğin ilk yasası olarak bilinen “enerjinin korunumu yasası” kapalı bir sistemde -eğer dışarıdan bir artırma ya da azaltma etkisi uygulanmazsa- enerjinin o sistemde sabit kalacağını söyler. Evren de kendi içerisinde kapalı bir sistemdir, toplam enerji miktarı da daima sabittir.

Potansiyel ve kinetik enerji lisedeki fizik bilgilerinizden de hatırlayacağınız üzere iki en basit enerji formudur. Örneğin; yer çekimi potansiyeli; bir tepeye çıkarılan kayada biriken enerjidir. Kinetik enerji ise bu kayanın tepeden aşağı doğru yuvarlanırken hareketinden dolayı sahip olduğu enerjidir. Bu iki enerjinin toplamı ise mekanik enerjidir. Sıcak bir cisimdeki ısı; cismin hareket halindeki atom ve moleküllerinin mekanik enerjisidir. Kimyasal enerji moleküler düzeydeki kimyasal bağlarda depolanan bir başka potansiyel enerji türüdür. Hücrelerinde çokça biriken bu enerji sayesinde koşarsın, zıplarsın, hareket edersin. Elektromanyetik enerji, nükleer enerji ve daha da fazlası. Hatta kütle bile bir enerji bileşenidir, Einstein’ın ünlü formülünü hatırla: E=mc2 (m: kütle)

Pil kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür. Nükleer bomba nükleer enerjiyi termal, elektromanyetik ve kinetik enerjiye dönüştürür. Yani bir enerji formu bir başka enerji formuna dönüştürülebilir.

Bilim insanları enerji formlarına dair daha iyi bir kavrayış geliştirdikçe, enerjiyi bir formdan başka bir forma dönüştürmenin de yeni yollarını ortaya çıkardılar. Fizikçiler kuantum teorisini ilk kez formule ettiklerinde, ışığın saçılma veya absorbe edilmesinden kaynaklı olarak, atomda bulunan bir elektronun bir enerji seviyesinden başka bir enerji seviyesine sıçrayabildiğini farkettiler. 1924 yılında Niels Bohr, Hans Kramers ve John Slater kuantum sıçramalarının enerjinin korunumu yasasına aykırı olarak gerçekleştiğini ileri sürdüler. Fizikçilere göre, her kuantum sıçraması enerjiyi serbest bırakır ya da absorbe eder ve yalnızca ortalama düzeyde enerji korunabilir.

Einstein, kuantum mekaniğinin enerji korunumuna karşı geldiği anlamına gelen bu fikre şiddetle karşı çıktı. Fizikçilerin kuantum mekaniğini birkaç yıl sonra yeniden gözden geçirmesi sonrası, bilim insanları her elektronun enerjisinin olasılıksal bir belirsizlikte değiştiğini, elektronun toplam enerjisinin ve ışımasının bu dalgalanma sürecinin her anında sabit kaldığını anladılar. Enerji korunuyordu. Ve Einstein’ın haklı olduğu ortaya çıktı.

Modern kozmoloji enerji korunumuna dair yeni bilmeceler ortaya çıkardı. Bugün biz, bilim insanlarının karanlık enerji olarak tanımladıkları bir şeyin etkisiyle evrenin giderek daha hızlı bir oranda genişlediğini biliyoruz. Bu karanlık enerji, boşluğun her santimetre küpünün iç enerjisi olarak düşünülüyor. Fakat eğer evren sınırlı miktarda enerjinin varolduğu kapalı bir sistemse, bu durumda nasıl oluyor da daha fazla iç enerjinin olduğu ve ekstra bir enerji ortaya çıkarmayan daha fazla boşluk ortaya çıkıyor?

Durum şuna dönüyor; Einstein’ın genel izafiyet teorisinde, pozitif enerjili uzay bölgeleri aslında uzayı dışarıya doğru itiyor. Uzay genişledikçe, yeni açılan hacmi dolduracak olan iç enerjiye dönüşen depolanmış yer çekimi potansiyel enerjisi salınıyor. Böylelikle de evrenin genişlemesi enerji korunumu yasasıyla kontrol ediliyor.

Kaynak
*Bilimifili - "Genişleyen Evrende de Enerji Korunuyor Mu?"
http://bilimfili.com/genisleyen-evrende-de-enerji-korunuyor-mu/