Astronomi

Holografik Evren Nedir? Evrenimiz Aslında Bir Hologram Olabilir mi?

Evrenin doğasına ilişkin bilmediğimiz bir dolu şey var. Bu yüzden de evrenimiz hakkında ortaya atılan bir sürü hipotez var. Mesela bazı bilim insanları evrenimizin bir hologram olabileceğini düşünüyor. Peki gerçekten de holografik bir evrende yaşıyor olabilir miyiz?

Holografik Evren Nedir? Evrenimiz Aslında Bir Hologram Olabilir mi?

Teorik fizik geliştikçe gerçekliğin doğasına dair yeni şeyler fark ediyoruz. Bu da yepyeni soruları beraberinde getiriyor. İşte holografik evren fikri de bu soruları cevaplamak için ortaya çıkmış bir hipotez. Holografik evren fikrini savunan bilim insanlarına göre, evrenimiz sadece bir yanılsamadan ibarettir. Buna göre evren, daha düşük boyutlu bir ortamda meydana gelen kuantum olayların bir ürünüdür.

Peki holografik evren fikri ne kadar doğru, ne kadar değil? Bu teorik içgörü gerçekliğin kendisini açıklıyor mu, yoksa sadece zorlu problemleri çözmemize yardımcı olacak matematiksel bir araç mı? Gelin bu yazımızda holografik evren fikrini detaylıca tartışalım.

Hologram (ya da holografik) evren fikrinin doğuş noktası bir bağlamda kara deliklerdir. Bir kara deliğin ne olduğunu aslında hepimiz az çok biliyoruz. Bu nedenle kara delikleri çok basit bir şekilde içine giren herhangi bir şeyin asla geri dışarı çıkamadığı bir yapı olarak tanımlayabiliriz. Fakat bu basitlik karşımıza bir paradoks çıkarmaktadır.

Aslında Her Şey Kara Delikler Yüzünden Başladı

These panels show the first two images ever taken of black holes. On the left is M87*, the supermassive black hole at the centre of the galaxy Messier 87 (M87), 55 million light-years away. On the right is Sagittarius A* (Sgr A*), the black hole at the centre of our Milky Way. The two images show the black holes as they would appear in the sky, with their bright rings appearing to be roughly the same size, despite M87* being around a thousand times larger than Sgr A*. The images were captured by the Event Horizon Telescope (EHT), a global network of radio telescopes including the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) and Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), in which ESO is co-owner.

Ünlü astrofizikçi Stephen Hawking, 1970’lerde kara deliklerle ilgili ilginç bir şey keşfetti. İsminden de anlaşılacağı üzere kara delikler ışığı bile yuttuğu için ona kara delik diyoruz. Fakat Hawking, kara deliklerin o kadar da “kara olmadığını” keşfetti. Kara delikler etraflarına az da olsa radyasyon yayıyordu ve bu nedenle de buharlaşıyordu. Bu yavaş ama kaçınılmaz buharlaşma da bir noktadan sonra kara deliklerin yok olmasına sebep oluyordu.

Yukarıda kara deliklerin her şeyi yuttuğundan bahsetmiştik. Yuttuğu şeylerden biri de bilgidir. Bu bağlamda bilgiden kasıt, kara deliğe düşen tüm parçacıkların özellikleridir. Bir başka deyişle bilgi, kara deliğin içine düşen orijinal parçacıkları yeniden üretmek için ihtiyacımız olan her şeydir. İşte tam da bu noktada karşımıza bir paradoks çıkıyor. Kara deliğin ömrü boyunca içerisine bir daha asla çıkmamak üzere bir sürü bilgi giriyor. O halde kara delik buharlaşıp yok olduğunda yuttuğu bu bilgiler nereye gidiyor?

Bu paradoks kara delik bilgi paradoksu olarak adlandırılır. Hawking’in olağanüstü keşfini takip eden yıllarda bu paradoksa bir çözüm önerisi geldi. Çözüm önerisinin kaynağı bir sistemin düzenden düzensizliğe doğru hareket etme eğilimi tanımlayan entropiydi. Çünkü kara deliklerin bu konuda şaşırtıcı bir özelliği vardır. Kara deliklerin entropisi hacimleriyle değil, yüzey alanlarıyla orantılıdır. Başka bir deyişle kara delikteki bilgi miktarı 3 boyutlu hacmiyle değil, 2 boyutlu olan yüzey alanıyla ilgilidir.

Ya Aynı Şey Evrenimiz İçin de Geçerliyse? Evrenimiz 2 Boyutlu mu?

Kara deliklerin entropisinin yüzey alanıyla ilişkili olması kara delikleri diğer şeylerden farklı kılmaktadır. Çünkü kara delikler bilgiyi 2 boyutlu yüzeylerinde kodluyor gibi görünmektedir. Bu nedenle birçok fizikçi evrenimizin bir hologram olabileceği fikri üzerine çalışmaya başladı.

2 boyutlu bir beyin görselinden oluşturulmuş 3 boyutlu bir hologram.

Hologram evren fikri kulağa saçma geliyor olmalı. Fakat o kadar da saçma olmayabilir. Çünkü elimizde hologram evren fikrinin çalıştığını düşündürten ADs/CFT adında bir yazışma var. ADs/CFT yazışması, 1997 yılında fizikçi Juan Maldacena tarafından geliştirilmiştir.

Holografik Evren Nedir? Evrenimiz Aslında Bir Hologram Olabilir mi?
Juan Maldacena, 1968 doğumlu Arjantinli teorik fizikçidir. Princeton Üniveristesi’nde profesör olan Maldacena, sicim kuramı ve kuantum kütleçekimi üzerine çalışmaktadır. En çok ADs/CFT yazışması ve hologram evren fikriyle tanınır.

ADs/CFT yazışmasını anlamak için beraber hayali bir evren inşa edelim. Öncelikle hayali evrenimizin 5 boyutu vardır. Yanı sıra radyasyon ve maddeden tamamen yoksundur. Ve son olaraksa kendisini içe doğru büken kalıcı bir kozmolojik kuvvete sahiptir. Bu tür 5 boyutlu bir uzay-zamana anti-de Sitter uzayı denir.

Holografik Evren Nedir? Evrenimiz Aslında Bir Hologram Olabilir mi?
Matematik ve fizikte, n-boyutlu anti-de Sitter uzayı (AdSn), sabit negatif skaler eğriliğe sahip maksimum simetrik bir Lorentzian manifoldudur. (Sabit negatif eğriliğe sahip manifoldlar için hiperbolik yüzeyleri örnek verebiliriz.) Anti-de Sitter uzayı ve de Sitter uzayı, Leiden Üniversitesi’nde astronomi profesörü ve Leiden Gözlemevi müdürü Willem de Sitter’in (1872–1934) adını almıştır.

Şimdi diyelim ki bu 5 boyutlu evrende de kuantum kütleçekiminin nasıl çalıştığını çözmeye çalışıyorsunuz. Kendi evrenimiz için neredeyse bir asırdır bu problemi çözmeye çalışıyoruz fakat bir sonuca ulaşmış değiliz. Neyse ki elimizde sicim kuramı var.

Maldacena bu problemi 4 boyut sınırında yaşayan bir evrende tamamen farklı bir probleme dönüştürerek çözebileceğimizi keşfetti. Zaten ADs/CFT yazışmasının yaptığı da budur. Dönüşümü yaptıktan sonra evrendeki tüm kütleçekimi ortadan kalkar ve devreye yazışmasının CFT (conformal field theory) kısmı girer. Kısacası Maldacena, sicim kuramı ve kuantum kütleçekimini alıp kuantum alanlarıyla uyumlu bir alan teorisine dönüştürmüştür.

O Halde Evrenimiz Aslında Bir Hologram mı?

Bazı fizikçiler ADs/CFT yazışmasını bizi çok zorlayan kütleçekim problemlerini çözmemizi sağlayan matematiksel bir araç olarak görüyor. Diğerleriyse çoktan holografik bir evrende yaşadığımızı söylemeye başladı bile. Onlara göre, evrenimizin sınırlarında meydana gelen kuantum etkileşimleri kelimenin tam anlamıyla evrenimiz içinde uzay-zamanı tezahür ettiriyor olabilir.

Eğer bu doğruysa (buradaki eğer çok büyük bir eğer), o zaman kütleçekimi yoluyla etkileşime giren nesnelerle dolu 3 boyutlu evrenimiz aslında her şeyin ortaya çıktığı tuhaf kuantum olaylarıyla dolu 2 boyutlu bir yüzeydir. Bu durum, evrene ve yaşama olan bakış açımızı bir hayli etkileyecektir.

Fakat hologram evren fikrinin bazı eksiklikleri vardır. Örneğin hologram evren fikrinin kalbinde yatan ADs/CFT yazışması sadece bir varsayımdır. Bu yazışma her ne kadar birçok alanda işe yarasa da henüz kimse onun doğru olduğunu kanıtlamış değil. Hem zaten ADs/CFT yazışmasının doğru olduğunu kanıtlasak bile bir önceki bölümde hayal ettiğimiz evren bizimkine hiç benzemiyor.

Bir önceki bölümde hayal ettiğimiz evrende 5 boyut vardı. Fakat bizim evrenimizin 3 uzamsal, 1 zamansal olmak üzere 4 boyutu vardır. Ayrıca evrenimiz, madde ve radyasyondan yoksun yani boş değildir. En önemlisiyse bizim evrenimizin iyi tanımlanmış bir sınırı yoktur. Bu nedenle hologram evren fikrinin tüm dayanakları suya düşmüş olur.

Bugünkü bilgilerimize göre evrenimizin iyi tanımlanmış bir sınırı yoktur. Yani onun nerede başlayıp nerede bittiğini bilmiyoruz.

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. Bu nedenle konu üzerine daha çok çalışmaya devam etmemiz gerekiyor.


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

Melike Üzücek

Ankara Fen Lisesi'nden mezun oldum. Erdemli insanların yetişmesinde en önemli unsurun eğitim olduğunu düşündüğüm için lisans eğitimime matematik eğitimi üzerinden devam ediyorum. Kitap okumayı yazarların zihinlerine, düşünce dünyalarına girmek olarak gördüğümden kitap okumak benim için boş zaman aktivitesinden çok daha farklı bir konumdadır. Araştırma yapmayı ve sorgulamayı seven biriyim. Matematik ve biyoloji başta olmak üzere felsefe, astronomi, modern fizik ile ilgileniyorum.

Bir Yorum

  1. “correspondence” kelimesinin “yazışma şeklinde çevrilmesi talihsiz olmuş. “benzeşme”, “uygunluk” ya da benim asıl önerim “eşleşme” şeklinde olması

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu