Bu bölüm için en büyük soru, artan karmaşıklığın ilk üç eşiği nedeniyle evrenimiz nasıl daha karmaşık hale geldi? Şimdi başa dönmeye ve büyük tarihin hikayesini anlatmaya hazırız. 

 Bu derste yapacağım şey, artan karmaşıklığın ilk üç eşiğinin hikayesini anlatmak. Ama bu hikayeyi çok basit bir şekilde anlatacağım. Artan karmaşıklığın ilk üç eşiği. Birincisi, yaklaşık 14 milyar yıl önce büyük patlamada evrenin kendisinin ortaya çıkışı. İkincisi, büyük patlamadan belki 200 milyon yıl sonra başlayan ilk yıldızların ortaya çıkışı. Üç, ölmekte olan yıldızların içinde yeni kimyasal elementlerin yaratılması. 

 İlk yıldızlar ölür ölmez başlayan ve günümüze kadar devam eden bir süreç. Artan karmaşıklığın bu ilk üç eşiğini incelerken, artan karmaşıklığın, yeni enerji akışlarının, bunları mümkün kılan Goldilocks koşullarının ve yeni ortaya çıkan özelliklerin temel kavramlarının hepsinden nasıl örüldüğünü araştırın. Bu eşikleri farklı kılan yeni nitelikler. Tamam, ilk üç eşiği gözden geçirelim.  

Birinci eşik, evrenin yaratılışıdır. Bu harika bir soru. Her şey nasıl oldu? Sorabileceğimiz en büyük soru bu. Büyük patlamadan önce ne vardı? Gerçek şu ki biz bilmiyoruz. Şimdi kozmologlar elbette tahmin etmeyi severler, ama gerçek şu ki şu anda bu sorunun cevabını gerçekten bilmiyoruz. Kesinlikle hiçbir şey, zaman veya mekan bile olmayabilir. Ya da kozmologların çoklu evren dedikleri şey olabilir. Yeni evrenlerin ortaya çıkmaya devam ettiği geniş, çeşit, çok boyutlu bir alan. Her biri kendi özel büyük patlamasıyla başlar. 

 Peki evrenimizin başlangıcında ne oldu? Ama burada olanların çok, çok basit bir açıklaması var.  Big bang teorisine göre bir şey ortaya çıktı. Neden ortaya çıktığını bilmiyoruz. O şey bir atomdan daha küçüktü. Şaşırtıcı derecede sıcaktı. Burada trilyonlarca dereceden bahsediyoruz. Ve inanılmaz derecede hızlı genişliyordu. Ve bugünün evrenindeki her şeyi içeriyordu. İlk saniyede çok şey oldu.  Genişleme hızı yavaşladı. Bu kaostan farklı enerji biçimleri ortaya çıktı. Her şeyi bir araya getiren kuvvet olan kütleçekimi içerirler. Elektromanyetizma. Ve güçlü ve zayıf güç. Bunlar atom çekirdeklerini bir arada tutuyorlar ve hikayemizde çok büyük bir rol oynamayacaklar. Madde ayrıca karanlık madde de dahil olmak üzere pek çok şekilde ortaya çıktı, ki bunu gerçekten anlamıyoruz. Kuarklardan ve elektronlardan oluşan atomik madde ve bizler atomik maddeden yapılmışız.  

Büyük patlamadan sonraki ilk önemli tarih yaklaşık 400.000 yıl sonra geliyor, bu neredeyse yarım milyon yıl sonra. Evren genişliyor ve soğuyor ve şimdi negatif yüklü elektronların pozitif yüklü protonlarla birleşmeleri için yeterince soğuk. Ve elektriksel olarak nötr olan atomları oluştururlar. Bundan önce, ışık fotonları, yüklü parçacıklara karışmaya devam ettikleri için evrende özgürce dolaşamıyorlardı. Ama artık özgürce hareket edebiliyorlar. Yani bu muazzam bir enerji salınımıdır. Gökbilimciler tarafından kozmik arka plan radyasyonu, CBR olarak bilinir. Veya bazen kozmik mikrodalga arka planı, CMB. Şimdi, tüm bunları nasıl bileceğiz? Sonuçta, bu çok çok garip bir hikaye ve 14 milyar yıl önce ne olduğunu bildiğinizi iddia etmek çok garip bir iddia. Pek çok çok güçlü kanıt biçimi var. Belki de en güçlüsü, Edwin Hubble'ın 1920'lerde yaptığı keşifti. Ve bununla ilgili daha sonra kursta çok şey öğreneceksiniz.  

Evren genişliyor gibi görünüyordu. Bunu kimse beklemiyordu. Ancak bu, geçmişte bir noktada sonsuz derecede küçük olması gerektiği anlamına geliyordu. Ancak çoğu gökbilimci, birkaç on yıl boyunca şüpheci kaldı ve birçoğu, evrenin temelde Newton'un iddia ettiği gibi olduğunu iddia etmeye devam ediyor. Sonsuz ve değişmeyen. Çoğu bilim insanı için büyük patlama teorisini sağlamlaştıran şey, 1960'larda kozmik fon radyasyonunun keşfiydi. Bu, evrenin her yerinden gelen enerjiydi. Şimdi, bu tuhaftı. Sadece galaksilerden veya yıldızlardan gelmiyordu. Hatta evrenin karanlık bölgelerinden geliyordu.  Büyük grup teorisi, gördüğümüz gibi böyle bir şeyi öngördü. Atomlar ilk oluştuğunda, bu kadar büyük bir enerji salınımının olacağını tahmin ediliyordu. Ve bilim adamlarının 1960'larda öğrendiği şey buydu. Rakip kararlı durum teorisi bu enerjiyi açıklayamadı. İşte o zaman büyük grup kozmoloji hikayesi, evrenin kökenlerinin standart hikayesi haline geldi ve çoğu astronom ve kozmolog tarafından kabul edildi. 

 Öyleyse, karmaşıklığın arttığı bu ilk eşiği geçerken neler olduğunu gözden geçirelim.  Yeni evrende muazzam enerji akışları var. Nereden geldiklerini bilmiyoruz. Bu evreni yaratan Goldilocks koşulları nelerdi? Bilmiyoruz. Bunu gerçekten bilmiyoruz. Önümüzdeki 10 veya 20 yıl içinde bunu çözmemiz mümkündür, ancak şu anda bilmiyoruz. Ve ne ortaya çıktı? Ortaya çıkan şey bir evrendi, bütün bir evren. Ve bu dersin geri kalanı size o evrenin tarihini anlatacak.  

 Büyük patlamadan sonraki ilk birkaç milyon yıldaki erken evren çok, çok basitti. Hidrojen ve helyum atomları vardı. Sıcaklıkta küçük farklılıklar vardı, bir derecenin çok küçük bir kısmı kadar farklılıklar vardı. Atomların dağılımı çok çok düzgündü, bu yüzden evren çok homojendi. Enerji vardı, karanlık madde vardı ve karanlık enerji vardı. İşte buydu. Yıldız yok, gezegen yok, canlı organizma yok. Bu kadar basit bir evrenle nasıl daha karmaşık şeyler yapabilirsiniz? Bu aslında çok büyük bir problem. Termodinamiğin İkinci Yasası, gördüğümüz gibi, evrendeki toplam enerji miktarı aynı kalsa da, zamanla daha az iş yapabilmesi için şeklini değiştirdiğini söylüyor.  Ancak karmaşık şeyler yapmak veya karmaşık yapılar yaratmak için çalışmak gerekir. Dolayısıyla, evrenin daha karmaşık değil, daha basit ve basit olması gerektiğini düşünebilirsiniz. İşte olası bir çözüm bu kütleçekimi içeriyor. Kütleçekimi, artan karmaşıklığın ilk itici gücü gibi görünüyor. Şimdi, kütleçekimi ile ilgili olan şey, bir şeyleri bir araya toplamayı sevmesidir. Bir şeyleri bir araya getirmeyi sever. Ve gördüğümüz ilk evren çok eşit bir şekilde dağıtılmıştı. Yani sanki kütleçekimi evrendeki her şeyi alıp yeniden düzenleyip kümeleştirmesi gerekiyormuş gibi. Öyleyse bu erken evreni düşünün, tüm bu devasa hidrojen ve helyum atomu bulutlarını düşünün. Kütleçekimi onlara etki etti ve onları biraz daha yoğun oldukları yerde bir araya toplamaya başladı. Onları daha da yoğunlaştırır. Ve yoğunlaştıkça, kütleçekimi daha da güçlenir. Böylece bu bulutları sıkıştırır ve bulutlar yoğunlaştıkça, evrenin geri kalanı soğurken daha da ısınırlar. Yani aniden evrenin bazı kısımlarını ısıtan bir mekanizmamız var. 

 Şimdi nihayetinde bu bulutlar ve milyarlarcasını düşünmelisiniz, o kadar ısındı ki merkezde atomlar bir kez daha parçalanmaya başladı ve sonra protonlar helyum çekirdeği oluşturmak için birleşmeye başladı. Şimdi bu tam olarak bir H-bombasında olan şey. Bunu yaptığınızda büyük miktarda enerji salıverirsiniz ve ilk yıldızları yaratan bu enerjidir. Çünkü bu bulutların her birinin merkezinde, bir tür fırın var ve bir yıldızı oluşturan, kütleçekimi ile füzyon arasındaki denge. Yani yıldızları bu iki zıt kuvvetin ürünü olarak düşünebiliriz. Merkezdeki füzyon, yıldızı birbirine çarpmaya çalışan kütle çekimine karşı geri itiyor. Ve dengeye geldiklerinde yıldız milyarlarca yıl var olabilir. Şimdi milyarlarca yıldız var. Ve bir bütün olarak evren daha karmaşık ve daha çeşitlidir.  

Artık homojen değil. Artık yoğunlukta büyük farklılıklarımız var. Yıldızlar gerçekten çok yoğun ve yıldızlar çok sıcak. Yıldızların etrafındaki kütleçekimi kuvvetleri gerçekten çok güçlüdür. 

 İkinci eşikten sonra nerede olduğumuzu gözden geçirelim.  Yıldızların yeni bir karmaşıklık düzeyini temsil ettiğini görmüştük. Ayrıca yıldızların kalbinde füzyon yoluyla yeni enerji akışları üretirler. Yani yıldızlarla birlikte evrende yeni enerji akışlarına sahibiz ve bu enerji akışları gezegenimizdeki yaşamı güçlendirecek. Goldilocks'un yıldız oluşturma koşulları nelerdi? Bu oldukça açık görünüyor. Birincisi, kütleçekiminin varlığıdır. Yani her şeyi bir araya toplamak için sabırsızlanan bir güç. Homojen bir evreni sevmez. Bu nedenle, evrenin ilk zamanlarında küçük düzensizlikler vardı ve kütleçekimi, sonunda yıldızları oluşturmak için maddeyi bir araya toplayacak olanları ele geçirdi. Ve nihayet yeni olan ne ortaya çıktı? Neyin ortaya çıktığı çok açık. Yıldızlar ortaya çıktı ve galaksiler. Yerçekimi, enerji ve yoğunlukta yeni farklılıklarımız var. Yeni yapılarımız var. Yıldızların yapıları vardır. Merkezlerinde füzyon var. Dışarıda malzeme depoları var. Ve kütleçekimini oluştururlar. Galaksi oluştururlar ve galaksiler de yapıya sahiptir. Yıldızlar oluştuğunda, evren hala çoğunlukla hidrojen ve helyum atomlarından oluşuyordu. Ölmekte olan büyük yıldızların içinde oluşan diğer elementler. İşte diğer elementler ise böyle ortaya çıkacak, eğer bir yıldız yeterince uzun yaşadıysa, sonunda söndü. Merkezindeki tüm protonları helyum çekirdeği oluşturmak için birleştirdi. Şimdi bu noktada merkezdeki fırın çalışmayı durdurur. Merkez çöker, kütleçekimi devreye girer. Yıldızı çok çok hızlı bir şekilde ezer. Ve bunu yaparken, merkezde aşırı sıcaklıklar yaratır. Ondan önce var olan sıcaklıklardan çok daha yüksek seviyelere çıkar. Şimdi, merkezde sıcaklıklar o kadar yüksek ki, helyum çekirdekleri karbon, nitrojen ve oksijen gibi diğer elementleri oluşturmak için kaynaşmaya başlayabilir. Yıldız yeterince büyükse yıldızın merkezi demirle dolana kadar bu işlem tekrarlanabilir. Periyodik Tablonun 26. elementi olan demire kadar yeni elementler yaparak çöker, genişler, çöker. Sonra yıldız gerçekten çok büyükse, bir süpernovada, büyük bir patlamada patlayacak ve periyodik tablodaki diğer tüm elementleri oluşturacak kadar sıcak sıcaklıklar yaratacak. Öyleyse, birkaç büyük yıldız öldüğünde ve süper nova olduğunda, artık evrenin ilk dönemlerinde sadece ikisi yerine 90'dan fazla elemente sahip bir evrenimiz var. Ve bu unsurlar, farklı malzeme türlerinin muazzam bir çeşitliliğini oluşturmak için birleşebilir. 

 Öyleyse, üçüncü eşikten sonra neredeyiz? Eh, evren açıkça daha karmaşık ve şimdi kimyasal olarak da daha karmaşık. Yani şu anda 90'ın üzerinde farklı kimyasal elementimiz var. Ve bu sadece çok daha fazla unsurun olması değil. Bunlar, geniş bir yelpazede yeni malzeme oluşturmak için yeni şekillerde birleşebilirler.  Enerji akışı ne olacak? Kimyasal karmaşıklığı yaratan enerji akışlarının hepsi ölmekte olan yıldızların içinde gerçekleşti. Ancak kimyasal karmaşıklık, yeni enerji biçimleri de üretir. Buna kimyasal enerji diyebiliriz. Atomlar ve moleküller birleşip parçalandıkça kilitlenen ve sonra açığa çıkan enerji. Ve bu enerji dünyadaki yaşamın varlığı için çok önemli olacak. Goldilocks'un yeni elementlerin oluşumu için koşulları nelerdi? Bu oldukça basit. Ölmekte olan büyük yıldızların içinde oluşan muazzam sıcaklıklardı. Şimdi büyük olması önemliydi, çünkü yıldızlar ne kadar büyükse yerçekimi o kadar güçlüdür. Ve bu daha yüksek sıcaklıklar, daha yüksek sıcaklıklar oluşturabilir. Ve tabii ki süper nova, en yüksek sıcaklıkları oluşturdu. Bunlar Goldilocks koşullarıydı. Ve nihayet ne ortaya çıktı? Pekala, ortaya çıkan şey, kimyasal olarak daha karmaşık bir evrendi, şimdi içinde çok çeşitli karmaşık yeni şeyler yapabileceğiniz çeşitli madde biçimlerine sahipsiniz. Ve bu bizi, artan karmaşıklığın bir sonraki eşiklerine götürecektir.