Kozmolojideki en tuhaf teorilerden biri holografik ilkedir. Bu teoriye göre evrenimiz, iki boyutlu bir yüzeyden yansıtılan üç boyutlu bir görüntüdür. Peki gerçekten de holografik bir evrende yaşıyor olabilir miyiz?
Teorik fizik ilerledikçe, evrenin yapısına dair algımız da değişiyor. Bu gelişmeler, yeni soruların ortaya çıkmasına neden oluyor. Holografik evren fikri de bu sorulara yanıt ararken ortaya çıkan bir hipotez. Bu yaklaşıma göre, gerçeklik olarak deneyimlediğimiz üç boyutlu evren, aslında daha düşük boyutlu bir düzlemde gerçekleşen kuantum olayların yansıması. Yani, evren dediğimiz şey bir tür projeksiyon olabilir.
Bu fikir ilk bakışta radikal görünse de, arkasında oldukça sağlam fiziksel temeller var. Bu hipotezin çıkış noktası, kara delikler üzerine yapılan araştırmalar. Kara delikler, içlerine düşen hiçbir şeyin – hatta ışığın bile – kaçamadığı bölgeler olarak bilinmektedir. Ancak bu tanım, fizikçileri uzun süredir meşgul eden ciddi bir çelişkiye işaret eder. Çünkü modern fiziğe göre bilgi yok olamaz. Peki kara deliğe düşen bilginin akıbeti ne oluyor?
İşte holografik evren fikri tam bu noktada devreye giriyor. Bu modele göre, bir kara deliğin tüm bilgisi olay ufku denen yüzeyine kodlanıyor. Yani üç boyutlu gibi görünen yapının bilgisi aslında iki boyutlu bir yüzeye sıkışmış durumda. Bu da şu anlama geliyor. Belki de tüm evrenimiz aynı prensip üzerinden çalışıyordur.
Holografik evren hipotezi nedir?
Evrenin bir hologram olduğu fikri — yani holografik ilke ya da holografik evren hipotezi — yirmi yılı aşkın süredir bilim dünyasında tartışılan bir konu. Hâlâ hem ilgi çekici hem de çözülmesi zor bir problem olarak varlığını sürdürüyor. Peki, “hologram” nedir?
Gerçek bir hologram gördüyseniz, ışığın optik davranışının etkileyici bir uygulamasına tanıklık etmişsinizdir. İki boyutlu olsa da, bir hologram ışığı doğru açıyla yakaladığında, bize sıradan bir düz görüntü değil, üç boyutlu bir nesne ya da sahne izlenimi verir. Gözünüz derinliği algılar, ve baktığınız açı değiştikçe, görüntüdeki nesnelerin size olan uzaklığı da değişiyor gibi görünür. Yani, hologramın “yüzeyinin” arkasında üç boyutlu bir dünya varmış gibi bir izlenim oluşur.
İşte fizikçiler de, evrenin yapısını açıklarken bu benzetmeyi kullanıyor. Şu anda içinde yaşadığımızı düşündüğümüz şey dört boyutlu bir uzay-zaman: üç uzamsal ve bir zamansal boyut. Ama ya bu, gerçekliğin tam resmi değilse? Ya:
- daha fazla boyut varsa,
- fakat bunlar bize erişilemez durumdaysa,
- ve bizim dört boyutlu evrenimiz aslında, “gerçek” evrenimizin daha yüksek boyutlu bir yapısının sınır yüzeyiyse? Bu kulağa çılgınca geliyor ama kökeni bambaşka bir alanda, sicim teorisinde, yer alıyor.
Sicim teorisi, çok sayıda ek boyut öngörür; ancak evrenimizde sadece üç uzamsal boyut gözlemliyoruz. Bu da “fazla” boyutların nasıl gizlendiği ve hangi sicim teorisi versiyonunun doğru olduğu gibi temel soruları gündeme getirir. Ek boyutların nasıl “kompaktlaşıp” görünmez hâle geldiği, hangi topolojik yapılara büründükleri, hangi versiyonun fiziksel gerçekliğe en yakın olduğu hâlâ net değildir. Ancak belki de, sicim teorisinin çok sayıda modeli aynı temel teorinin farklı bakış açılarından görülen versiyonlarıdır.
Holografik evren mümkün mü?
Matematikte birbirine denk olan iki sisteme “dual” denir. Hologram fikriyle bağlantılı olarak keşfedilen en şaşırtıcı durumlardan biri, bazen dual sistemlerin boyut sayılarının birbirinden farklı olmasıdır.
Fizikçileri heyecanlandıran şeylerden biri, 1997’de Juan Maldacena’nın ortaya attığı AdS/CFT bağıntısıdır. Bu teoriye göre, bizim evrenimiz daha yüksek boyutlu bir uzayzama) ile dualdir. Maldacena özellikle şunu gösterdi.
Juan Maldacena’nın 1997 yılında ortaya koyduğu bu ilişki, beş boyutlu bir kuramla onun dört boyutlu sınırındaki bir kuramın fiziksel olarak aynı sistemi tarif edebileceğini öne sürer. Burada gösterilen model, bu 5’e 4 boyutlu ilişkiyi temel alan daha düşük boyutlu bir analojiyi temsil eder.
Yerçekimi içeren, beş boyutlu, hayali bir uzay-zaman türü olan anti-de Sitter uzayı (AdS) üzerine kurulu bir kuram; yerçekimini içermeyen, daha düşük boyutlu bir kuantum alan kuramıyla (yani CFT) aynı fiziksel sistemi tarif ediyordu. Başka bir deyişle, biri yerçekimi içerirken diğeri içermeyen, biri daha fazla boyuta sahip iki farklı kuram aslında aynı fiziği tanımlıyordu.
Maldacena daha sonra bu AdS/CFT ikiliğinin, bir kuramın diğerinden bir boyut fazla olduğu başka sistemler için de geçerli olacağını öne sürdü. Hatta bizimki gibi 4 boyutlu uzay-zamanı da kapsayacağını düşündü
O Halde Evrenimiz Aslında Bir Hologram mı?
Maldacena’nın bu fikri ortaya atmasından bu yana geçen on yıllarda fizikçiler bu yaklaşımın gücünden yararlanarak birçok temel soruya yöneldi. Kara deliklerin bilgi yok edip etmediği, evrenin erken döneminde gerçekleştiği düşünülen enflasyon evresi gibi büyük sorulara ışık tuttular. Hatta şu çarpıcı sonuca ulaştılar. Uzay-zaman belki de temel bir olgu değildir. Daha düşük boyutlu bir sistemdeki kuantum dolanıklık sayesinde ortaya çıkıyor olması olasıdır.
Bu ilerlemelerin hepsi, kuramsal olarak tutarlı bir yapı olan anti-de Sitter uzayında (AdS) geçerli. Ancak bu uzay yapısı, bizim evrenimizi tanımlayan de Sitter uzayından farklı. Yine de fizikçiler, bir gün bu ikilik yaklaşımının bizim evrenimize de uygulanır hâle geleceğini umut ediyor.
Eğer böyle bir ikilik bulunursa, bu kuantum kütleçekimi kuramına, yani Einstein’ın genel görelilik kuramıyla kuantum mekaniğini birleştiren büyük teorik hedefe ulaşmamızı sağlayabilir. Ve bu da şu anlama gelir: Evrenimiz gerçekten bir hologram olabilir.
Sonuç Olarak
Kısacası evrenimizin bir hologram olduğunu söylemek için aşmamız gereken bazı şeyler var. O yüzden şimdilik hologram bir evrende yaşamadığımızı düşünebiliriz. Fakat bu durum holografik evren fikrinin saçma olduğu anlamına gelmez.
Kaynaklar ve İleri Okumalar
- We Could Be Living in a Holographic Universe, a Cosmologist Says. Bağlantı: We Could Be Living in a Holographic Universe. Cosmologist Says (popularmechanics.com) ; Yayınlanma tarihi: 1 Ağustos 2023
- Why the Universe Might be a Hologram.Bağlantı: Why the Universe Might be a Hologram. Universe Today ; Yayınlanma tarihi: 21 Aralık 2023
Matematiksel, matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
“correspondence” kelimesinin “yazışma şeklinde çevrilmesi talihsiz olmuş. “benzeşme”, “uygunluk” ya da benim asıl önerim “eşleşme” şeklinde olması