Stephen Hawking’in Kara Delik Bilgi Paradoksuna Müthiş Çözümü

Onun aklı gerçekten eşsizdi. Zamanımızın en büyük beyinlerinden birisi olan Stephen Hawking, arkasında kalbi kırık pek çok bilim aşığı bırakarak, öldü.

Ölümünden aylar öncesine kadar hala makaleler yayımlamaya devam ediyordu ancak üzerinde en çok konuşulan makalelerinden birisini, yani kara delik bilgi paradoksunun uzun zamandır beklenen çözümünü, 2016 yılında yayımladı. Diğer bir ifadeyle, kara deliklerin aynı anda nasıl olup da bilgiyi hem sildiğine hem de koruduğuna potansiyel bir açıklama buldu. Bu makale, ilk olarak bir baskı öncesi sitesi olan arVix.org’da Ocak 2016’da ve nihayetinde akademik hakemli bir dergide altı ay sonra yayımlandı ki bu dünya çapında haber manşetlerine çıktı. Bunun neden bu kadar önemli bir olay olduğunu ve kara delik bilgi paradoksunun aslında ne olduğunu anlamak için her şeyin başladığı yere geri dönmemiz gerekiyor.

Einstein’ın genel görelilik teorisi çerçevesinde kara deliklere dair ilk bilgimiz, olay ufkunu – kara deliğin sınırı – geçen her şeyin sonsuza kadar yok olduğudur. Işık bile kara deliğin pençelerinden kaçamaz ki zaten bu yüzden kara deliklere kara delik deniliyor (ve ayrıca bir kara deliği görmenin imkansız olmasının sebebi de bu). Ama 1970’lere geldiğimizde Hawking, kuantum mekaniği yasaları sebebiyle, radyasyonun (ışınımın) kara delikten kaçabildiğini öne sürdü.

Basitçe söylemek gerekirse, kara delik bir parçacık-anti parçacık çiftinin bir yarısını yuttuğunda diğer parçacık ışın (radyasyon) halinde uzayda yayılıyor ve ayrılırken de kara delikten biraz enerji çalıyor. Bu yüzden eninde sonunda kara delikler yok olabilir ve geri kalan tek iz yaydıkları elektromanyetik radyasyon, ki bu Hawking Radyasyonu olarak biliniyor, olabilir.

Sorun şu ki Hawking’in en iyi hesaplamalarına göre, bu radyasyon kara deliğin ne yediğine dair işe yarar hiçbir bilgi barındırmıyor, yiyilip yutulan bilgi sonsuza kadar kaybediliyor. Bu durum, zamanı geri sarmanın her zaman mümkün olduğunu söyleyen modern fizik anlayışımızla uyuşmuyor. En azından teoride, evrendeki süreçler (prosesler) ileriye ya da geriye doğru  oynatıldığında aynı görüneceklerdir.

Dennis Overbye’ın, The New York Times’te açıkladığı gibi; “Evren, bir araba yeşil bir kamyonet miydi, bir diğeri kırmızı bir Porsche miydi ya da birisi maddeden diğeri anti maddeden mi yapılmıştı gibi şeyleri, bir çeşit süper bilgisayar gibi, aklında tutmalı. Bu şeyler yok edilebilir ancak bunların ‘bilgisi’ – bunların esas fiziksel özellikleri – sonsuza kadar yaşamalı.”

İşte paradoks burada ortaya çıkıyor. Aslında bu durum sadece astrofizikçiler için değil herkes için önemli bir sorun çünkü eğer kuantum mekaniğinin kuralları kara delikler için destek oluşturmuyorsa geri kalanımız için uygun olduğunu nasıl söyleyebiliriz. Ama Hawking 2016 yılında soruna bir çözüm önerdi. Kara deliklerin etrafında, bilgi depolayabilen ve ışık halkası şeklinde bir ‘yumuşak saç’ olabilir. Bu ‘saç’ zaten fark etmiş olacağınız gibi bildiğiniz saç değil, bu aslında, kara delik buharlaştıktan çok sonra, kara delik tarafından yiyilip yutulan her şeyin işaret örüntülerini (imza izlerini) yanlarında taşıyan düşük enerjili kuantum uyarılmaları. Overbye, zamanında şöyle yazmıştı; “Bu örüntü, tıpkı telefonunuzdaki pikseller ya da bir plaktaki dalga dalga yivler (kanallar) gibi ufuktan nelerin gelip geçtiğine dair bilgi içeriyor. Bu sonuca ulaşabilmek için, Hawking orijinal varsayımlarının altında yatan iki sorun tespit etti ve bu yüzden kara deliğin içerisindeki bilginin sonsuza değin kaybedileceğini öne süren orijinal hesaplamalarının yanlış olduğunu söylüyor. Bu iki varsayım şunlardı; kuantum kütle çekimindeki vakum eşsizdir ve kara deliklerin kuantum ‘saçı’ yoktur.

Durum biraz karmaşık bir hal alıyor ancak bilmeniz gereken şu; Hawking daha sonra hesaplamalarını gözden geçirdi ve kara deliklerin etrafında ışık halkası şeklinde ‘yumuşak saç’ olduğundan oldukça emin. Bu hipotez gözden geçirildi ve akademik hakemli dergi Physical Review Letters’da yayımlandı. Araştırmacılar, yapılacak daha çok iş olmasına rağmen, bu hipotezin bilgi paradoksunun çözümü için umut verici bir adım olduğunu iddia ediyorlar.

Kaliforniya Üniversitesi Santa Barbara Kampüsünden (University of California, Santa Barbara) fizikçi Gary Horowitz; “Bu makalenin kara delik bilgi problemini çözmediğinin bilincinde olmak önemli. Öncelikle analizin, sadece elektromanyetik alanların ötesinde, kütle çekimi için tekrarlanması gerekiyor, Yazarlar, şu anda bu iş üzerinde çalışıyorlar ve ön hesaplamaları saf kütle çekimsel durumun da benzer olacağını gösteriyor. Daha da önemlisi ortaya attıkları yumuşak saç kara deliğe düşen tüm bilgiyi tutmak için muhtemelen yeterli değil.” Gary Horowitz’in eleştirisi şu; Kara delik tarafından yiyilip yutulan tüm bilginin yumuşak saça transfer edilip edilemeyeceği ya da yumuşak saça transfer edilenin sadece kaybedilen her şeyin bir enerji izi mi olduğu açık değil. Ama Horowitz şunu itiraf ediyor; “Bu çalışma tarafından gösterilen yolu izleyerek, ileriki araştırmaların bu tip daha fazla saç ortaya çıkarması ve belkide sonuçta kara delik bilgi probleminin çözümüne ulaşması kesinlikle mümkün.” O gün fizik için kesinlikle unutulmaz bir gün olacak. Çünkü bilinen evrendeki en büyük bilmecelerden birisini – kara deliklerin tuhaflığını –  anlamaya bir adım daha yaklaşmış olacağız.

Bütün bunlar bizim gibi sıradan insanlar için ne anlama geliyor? Hawking’in 2015 yılında açıkladığı gibi; “Kara delikler bir zamanlar düşünüldüğü gibi sonsuz hapishaneler değiller. Bir kara deliğe hapsedilmiş gibi hissediyorsanız umudunuzu kesmeyin. Bir çıkış yolu var.” Ayrıca küçük bir kalıntınız dışarıda duruyor da olabilir.

Stephen Hawking, seni şimdiden özledik.

Bu yazının bir benzeri ilk olarak Haziran 2016’da yayınlanmıştı.

ç.n: Stephen Hawking’in doktora tezine şu adresten ulaşılabilir; https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/251038

Matematiksel için çeviren: Yalçın Boysan

Kaynak: https://www.sciencealert.com/stephen-hawking-published-solution-black-hole-information-paradox-died

Matematiksel

Yazıyı Hazırlayan: Matematiksel

Bu yazı gönüllü yazarlarımız tarafından hazırlanmış veya sitemiz editörleri tarafından belirtilen kaynaktan aslına uygun kalınarak eklenmiştir.

Bunlara da Göz Atın

Matematikte Hata Yapmak İyidir!

Matematik çoğu zaman doğru veya yanlış olarak verilen cevaplardan ibaret olarak düşünülür. Bu düşünce, teknik …

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

ga('send', 'pageview');