Çıplak Tekillik: Kara Deliklerin İçini Neden Göremiyoruz?
Kara deliklerin içini göremiyoruz; çünkü bunlar ışığın bile kaçamayacağı kadar güçlü yerçekimine sahip cisimler. Oysa bazı teorilerde içini görebildiğimiz kara delikler var ve bunlara çıplak tekillik deniyor. Peki gerçek evrende neden çıplak tekillik yok? Fizikçiler evreni tek denklemle açıklayan her şeyin teorisini bulmak için soruyor:
Kara deliklerin içini görebilsek harika olurdu
Aslında bu hiç de iyi bir fikir değil; çünkü çıplak tekilliğe izin veren evrenlerin fizik yasaları farklı oluyor ve bu tür aykırı evrenler hayatı desteklemiyor. Peki çıplak tekillik evrende neden yasak? Bunu yanıtlamak için kara deliklerle ilgili genel bilgi verelim:
Bütün kara deliklerin merkezinde yerçekiminin Einstein’ın görelilik teorisine göre sonsuza ulaştığı; ama kuantum fiziği uyarınca çok güçlü olmakla birlikte, maksimum Planck enerjisine eriştiği sonlu bir tekillik var.
Kara delikleri yaratan şey maddenin uzaydaki çok küçük bir hacme sıkıştığı tekillik noktası. Bizim evrenimizde kara deliklerin içinde yer alan tekilliği olay ufku sarıyor.
Olay ufku nedir?
Olay ufkunun içinde kara deliğin yerçekimi ışığın bile kaçamayacağı kadar güçlü oluyor. Bu yüzden kara deliklerin içine düşen cisimlerden bir daha haber alamıyoruz. Dışarıdan bakınca kara deliklerin içini göremiyoruz.
İlgili yazı: LISA Kütleçekim Dalgalarını Uzayda Arayacak
Yerçekimi en zayıf fizik kuvveti
Evrende dört fizik kuvveti veya teknik adıyla fiziksel etkileşim var. Bunlar elektromanyetik kuvvet, güçlü ve zayıf çekirdek kuvveti ile kütleçekim kuvveti. Kütleçekim kuvvetinin yarattığı güç alanına yerçekimi diyoruz.
Yerçekimi sayesinde kara deliğe düşen astronot geri çıkamıyor ve bu sayede biz insanlar, ekvatorda saatte 1600 km hızla dönen yuvarlak Dünya’nın üzerinde uzaya savrulmadan dik durabiliyoruz.
Öte yandan kütleçekim evrendeki en zayıf kuvvet. Bu yüzden, kara delikleri saran ve yerçekiminin ışığın bile kaçamayacağı kadar güçlü olduğu sınıra olay ufku diyoruz. Buna kara deliğin yüzeyi de diyebiliriz ve olay ufku kara deliklerin merkezindeki tekilliğin dışında kalıyor. Her zaman dışında kalıyor.
İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem
Saklı tekillik
İşte bu yüzden evrenimizde çıplak tekillik yok: Bütün tekillikler kara deliğin olay ufkunun arkasında, yani kara deliğin içinde yer alıyor ve gözlerden gizleniyor.
Oysa kütleçekim kuvveti elektromanyetik kuvvetten daha güçlü olsaydı olay ufku sınırı da tekilliğin çapına eşit olacaktı. O zaman tekillik hep olay ufkunun dışında kalacaktı ve biz de çıplak tekilliği görebilecektik.
Tabii Dünya da Güneş olacaktı
Merak etmeyin, bayram sıcaklarında güneş çarpmadı ve ne dediğimi biliyorum: Yerçekiminin daha güçlü olduğu bir evrende, Dünya gibi düşük kütleli bir kayalık gezegen bile, çekirdeğindeki maddeyi sıkıştırıp nükleer füzyon başlatmaya yeterli yerçekimine sahip olacaktı.
Yerçekiminin daha güçlü olduğu böyle bir evrende Güneşimiz gibi hafif bir yıldız da kara deliğe dönüşecek kadar güçlü bir yerçekimine sahip olacaktı. Güneşlerin kara delik ve gezegenlerin de güneş olduğu bir evrenin hayata elverişli olmadığını tahmin edebilirsiniz.
İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt
İyi ki kara delikler var
Madem bunu biliyoruz, öyleyse neden fizikçiler hâlâ evrende çıplak tekillik arıyorlar? Çünkü sorunun cevabını merak ediyorlar! Evrendeki fizik yasalarının neden hayata uygun olduğunu öğrenmek istiyorlar.
Sonuçta bu bir varoluş problemi, gerçek bir hayatın anlamı nedir sorusu: Biz kimiz? Neden dünyaya geldik? Bütün bu soruların manevi yanıtlarını arayabiliriz. Fizikçiler de bilimsel yanıtlarını arıyor.
İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi
Çoklu evrenler
Burada hemen belirtmemiz gereken bir nokta var: Fizikçiler evrenin neden hayata elverişli olduğunu bilmiyorlar. Bu da onları çok rahatsız ediyor. Ne de olsa evrenimiz hayat için sanki ince ayar yapılmış bir yer. Öyle ki fizik yasaları azıcık farklı olsa insanlar ortaya çıkmazdı.
Buna tesadüf de diyebiliriz; ama inanın, rastlantı kelimesi dinsel inançları olan insanlar kadar agnostik ve ateistleri de rahatsız ediyor. Fizikçiler evrenin neden böyle olduğunu anlamak istiyor. Bunun için de iki teori geliştirdiler: Sonsuz şişme ve süpersicim teorisi.
Sonsuz şişme teorisi doğruysa kainatta sonsuz sayıda evren var. İçlerinden birinin de rastlantısal olarak hayata elverişli evrenimiz olması muhtemel. Süpersicim teorisine göreyse kainatta maksimum 10500 evren bulunuyor.
Bu insanlar için sonsuza yakın bir sayı; ama aslında sonlu bir sayı ve bu kadar çok evrenin içinde bizimki gibi hayata uygun bir evren oluşmasına yine şaşırmamalıyız.
İlgili yazı: Mobil İnternette Video İzleme Rehberi
Bilgi felsefesi sorusu
Ancak, sonsuz veya sonsuza yakın sayıda olası evren var demek varoluş sorumuzu cevaplamıyor. Bu kez de neden kainatta tek bir evren yok diye sormamız gerekiyor.
Fizikçilerin bu kısır döngüyü kırma derdini anlatabildik sanırım. Üstelik evrende neden çıplak tekillik yok sorusu doğrudan bununla alakalı. Bu aynı zamanda fizikte büyük sorunlara yol açan bir soru. Daha büyük sorunları görmek için süpersicim ve sonsuz şişme teorilerine yapılan itirazları kısaca görelim.
İlgili yazı: Uzay Milleti Asgardia 2017’de Kuruluyor
Karşı çıkanlar diyor ki
- Kainatta sonsuz sayıda evren varsa yaşadığımız evrenin de uzaklarda sonsuz sayıda kopyası olmalı. Öyleyse yaşadığımız evren orijinal, biricik ve benzersiz değil.
- Bu durumda gerçek evreni, gelişmiş teknolojiye sahip uzaylıların yarattığı bir bilgisayar simülasyonundan nasıl ayıracağız?
- Ayıramazsak bu teoriler bilimsel olamaz; çünkü bilimsel teorilerin test edilebilir öngörülerde bulunması gerekiyor.
- Oysa sonsuz şişme ve süpersicim teorisinin parametrelerini değiştirip bunlardan istediğimiz fizik kurallarına sahip olan istediğimiz evreni türetebiliyoruz. Peki bu teorilerin salt matematik modeli değil de gerçek fizik olduğunu nasıl anlayacağız?
İlgili yazı: En Büyük Galaksiler Ne Kadar Büyük?
Bunlar basit itirazlardı
Daha karmaşık itirazlar da var ve dananın kuyruğu burada kopuyor. Sicim teorisine karşı çıkanlar diyor ki kainatta birden fazla evren olduğunu nasıl kanıtlarsınız? Sicim teorisyenleri kainatta başka evrenler varsa yaşadığımız evrende bunların dolaylı izleri olacağını söylüyor.
Öyle ki 2034’te fırlatılacak olan LISA uzay gözlemevi yardımıyla süpersicim teorisinden türetilen ve evreni doğuran büyük patlamanın nasıl meydana geldiğini açıklayan zar kozmolojisini test edebiliriz. Evrenimizin dokusunda başka evrenlerin açtığı yara izlerinin olup olmadığına bakabiliriz.
İlgili yazı: Akıllı Telefona Superman Görüşü
Ateşten gömlek
Ancak, David Albert gibi kuantum fiziği ve bilim felsefesi profesörleri sicim teorisyenlerini sıkıştırmaya devam ediyor: Örneğin, kainatta evrenimizin başka kopyaları varsa bu kopyalardan hangisi daha gerçektir?
Uzayda başka evrenlerin kanıtlarını bulduk diyelim; ama aynı kanıtlar kopya evrenlerde de olacak. O zaman hangi evren daha gerçek? Bir evreni başka evrenden ayıramayan bir teoriye bilimsel teori diyebilir miyiz?
Sicim teorisyenleri buna cevaben “kainatta sonsuz sayıda evren yok, bu yüzden evrenimizin birebir kopyası da yok” diyor. Oysa bu cevap sadece sicim teorisi geçerli.
Sonsuz şişme modelini geliştiren Profesör Alan Guth ve Andrei Linde ise “Sonsuz sayıda kopyamız olsa ne fark eder? Sonuçta biz bu evrenin birebir aynısı olan klon evrenlere asla ulaşamayacağız. Bu yüzden ortada enformasyonun aynı evrende klonlanması gibi bir çelişki yok” yanıtını veriyor.
İlgili yazı: Evren Bir Simülasyon mu?
Oysa böyle geçiştiremeyiz
Sonuçta sonsuz şişme modelinde sorun sandığımızdan daha büyük: 1) Gerçek evrende sonsuzluklar olmadığını biliyoruz: Bu evren sonlu, bu evrendeki atomların sayısı sonlu ve sınırlı. Uzayı bile sonsuza kadar daha küçük parçalara bölemiyoruz.
Uzayda evrenin var olduğu ve fizik yasalarının geçerli olduğu minimum büyüklükler var: Planck alanı, Planck hacmi, Planck uzunluğu ve Planck zamanı gibi. Kısacası uzayda 1,616.229(38) x 10-33 cm’den daha küçük mesafelerde ve 5,39 × 10−44 saniyeden daha kısa zaman aralıklarında bizzat evren ortadan kalkıyor.
Öyleyse içinde sonsuzluklar barındıran sonsuz şişme modelini nasıl bilimsel teori olarak kabul edebiliriz? Örneğin 1/0 kesri, sıfır ifadesi sonsuzluk verdiği için tanımsızdır. Matematikte sonsuzluklar içeren formülleri tutarsız olarak kabul ediyoruz.
Alan Guth ise kainatta sonsuz sayıda evren olsa bile bunlar birbiriyle ilişkisi olmayan, birbirinden tümüyle kopuk olan ve aynı zamanda kendi başına sonlu olan tekil evrenler diyor. Dolayısıyla sonsuz şişme modelinin fiziğe aykırı olmayan, test edilebilir bilimsel bir teori olduğunu öne sürüyor.
İlgili yazı: AIDS’e Kesin Çare
Yine de fizikçiler tatmin olmuyor
Fizikçiler bütün bu soruların cevabının kara deliklerde yattığını düşünüyorlar ve bu da bizi evrende neden çıplak tekillik yok sorusuna geri getiriyor. Bunu açıklamak üzere ortaokul matematiğinden ipucu verebiliriz:
Üniversite sınavlarında çoklu denklemler içeren kesirli matematik soruları gelir. Bu soruları çözmek için denklemlerde sonsuzluk içeren tanımsız ifadeleri elememiz gerekir. Bunları denklemden silince o denklemi sonlu sayı içeren gerçek bir cevapla çözebiliriz.
Aslında mühendislikte türev ve entegral problemlerinde de bunu yapıyoruz. Newton’ın matrislerinde olduğu gibi, sonsuzluklar içeren denklemlerle sonlu büyüklükleri hesaplayabiliyoruz. Örneğin, bir otomobilin benzin tankının hacmini kenar uzunluklarına bakarak hesaplamak için bunu kullanıyoruz.
İlgili yazı: Kara Delik Resmi Çeken Dünya Boyunda Teleskop
Çıplak tekillik ile sadeleştireceğiz
Fizikçiler evrenin nasıl oluştuğunu açıklamak için kainatta hayata elverişli kaç adet evren olabileceğini saymaya karar verdiler. Bunun için de çıplak tekilliği denklemleri sadeleştirerek tanımsız ifadeleri silen ve yaşam doğuran evrenleri saymamıza izin veren bir ölçü birimi olarak kullanmayı düşündüler.
İşin ilginci çıplak tekillik süpersicim teorisinden çok sonsuz şişme modeli için kritik önem taşıyor; çünkü süpersicim teorisine dayanan zar kozmolojisinde evreni doğuran büyük patlamanın nasıl oluştuğunu açıklayabiliyoruz.
Sonsuz şişme modelinde ise büyük patlamanın nasıl oluştuğunu bilmiyoruz! Evrende sonsuz sayıda evren doğuran sonsuz sayıda büyük patlama mı yaşanıyor? Yoksa tek bir büyük patlamayla doğup birbirinden kopan sonsuz sayıda evren mi var ve neden büyük patlama oldu?
İlgili yazı: İçinde Kara Delik Olan Yarım Yıldızlar
Kuantum kütleçekim
Şimdi yazımızın başındaki konuya, yani tüm evreni tek denklemle açıklayacak olan her şeyin teorisini geliştirme çabalarına geri dönebiliriz.
Öncelikle şunları belirtelim: 1) Büyük patlama anında madde ve enerji yoğunluğu kara deliklerin merkezindeki tekilliklere eşitti. 2) Büyük patlamadan önce evren mikroskobik bir kara delikti ve 3) birazdan göreceğimiz gibi, büyük patlama bu evrendeki yegane çıplak tekilliktir (aslında ak delik).
Mademki büyük patlama bir kara delik ve mikroskobik bir kara delik, öyleyse büyük patlama anında kütleçekim kuvveti kuantum fiziği kurallarına göre işliyor olmalı.
Oysa biz yerçekimini tanımlayan görelilik teorisi ile kuantum fiziğini birleştirmeyi başaramadık. Henüz kuantum kütleçekim kuramı geliştiremedik. İşte bu yüzden sonsuz şişme modelinde büyük patlamanın neden ortaya çıktığını bilmiyoruz ve süpersicim teorisine dayalı zar kozmolojisini test edemiyoruz.
Çıplak tekillik yardım edecek
Özetle bu evrende neden çıplak tekillik yerine kara delikler olduğunu anlarsak tüm evreni tek denklemle açılayacak bir kuantum kütleçekim kuramı geliştirebiliriz.
İlgili yazı: Bazı Kara Delikler Evrenden Eski
Kozmik sansür
İngiliz fizikçi Roger Penrose 1969 yılında kozmik sansür konjonktürünü geliştirdi ve evrenin içinde çıplak tekillik olması hayatın gelişimine aykırıdır dedi. Buradaki anahtar kelime “içinde” terimi: Nitekim evrene dışarıdan bakabilseydik büyük patlamanın hâlâ devam etmekte olduğunu görecektik.
Biz evrenin içinde olduğumuz için büyük patlama bizim açımızdan bitti; ama dışarıdan bakınca büyük patlama sürüyor ve evren genişlemeye devam ediyor. Dışarıdan bakınca bütün evren bir ak delikten ibaret.
Kara deliklerin tersi olan ak delikler evrenin dışındaki hiçliğe sürekli olarak ışık hızında madde ve enerji püskürtüyor. Bu açıdan evrenimiz de dışarıdan bakınca bir çıplak tekillik; çünkü evrenin dışında uzay-zaman yok.
Bu nedenle evreni saran ve büyük patlamayı hiçlikten bakınca gözlerden gizleyen bir olay ufku oluşması da imkansız. Sonuçta evrenin dışında uzay yok! Öyleyse biz de sorumuzu rafine ederek tekrar sorabiliriz:
İlgili yazı: Her Kara Delikte Başka Evren Var
Neden evrenin içinde çıplak tekillik yok?
Diyeceksiniz ki “ama hocam daha başından yanıt verdiniz. Evrende çıplak tekillik olsa hayat olmazdı dediniz.” Haklısınız fakat evrende bütün tekilliklerin kara deliklerin içinde gizlenmesi anlamındaki kozmik sansürün varlığı bilimsel olarak kanıtlanmadı. Bunu kanıtlamamız gerekiyor.
O kanıt geldi
Mayıs ayında Cambridge Üniversitesi’nden Jorge Santos’la öğrencisi Toby Crisford, hayata elverişli evrenlerde çıplak tekilliklerin imkansız olduğunu gösteren bir fizik teorisi geliştirdiklerini duyurdular ve bunu zayıf yerçekimi teorisi olarak adlandırdılar.1
Yeni teoriye göre kainatta hayatın elverişli olduğu bütün evrenlerde kütleçekim kuvveti her zaman en zayıf kuvvet olmak zorunda.
İlgili yazı: Işıktan Yaratılan Kara Delik Kugelblitz
Koltuğa oturmanın fiziği
Nitekim bizim evrenimizde elektromanyetik kuvvet kütleçekimden 1 milyon trilyon trilyon trilyon kat daha güçlü. Siz de bu sayede koltukta oturabiliyorsunuz:
Elektronlar koltuk ve vücudunuzdaki atomları iterek birbirinden uzaklaştırıyor. Oysa en güçlü kuvvet yerçekimi olsaydı hayalet gibi koltuğun içine batacaktınız ve koltuğun atomlarıyla vücudunuzdaki atomlar iç içe geçerek sizi bir kara deliğe dönüştürecekti!
İlgili yazı: Kara Deliklerin Tersi Ak Delikler
Şimdi test zamanı
Santos ve Crisford zayıf yerçekimi teorisini kullanarak bilgisayar simülasyonu yapıyor ve süpersicim teorisinden türetilen zar kozmolojisini test ediyorlar.
Gördükleri kadarıyla zar kozmolojisinde mümkün olan 10500 evrenin sadece küçük bir kısmında yerçekimi en zayıf kuvvet. Demek ki hayata elverişli evrenler Samanyolu’ndaki Dünya benzeri gezegenler kadar az sayıda.
Elbette Alan Guth’un sonsuz şişme modelini test etmek daha zor; çünkü bu modelde büyük patlamanın nasıl oluştuğunu bilmiyoruz ve sonsuz sayıda evreni test etmek zorundayız. Santos ile Crisford, zayıf yerçekimini sadeleştirme ifadesi gibi kullanarak sonsuz şişme modelinde de çok az sayıda evrenin hayata uygun olduğunu göstermeye çalışıyorlar.
İlgili yazı: Paniklemeyin Ama Evren Küçüldü
Kuantum kütleçekime geri dönersek
Fizikçilerin diğer umudu ise hayata elverişli evrenlerin başlangıç koşullarını, yani nasıl oluştuklarını çözerek kuantum kütleçekim kuramlarını test etmek ve bunların içinde bizim evrenimizi açıklayan doğru kuramı bulmak.
Ardından bu kuramı tüm olası evrenlere genelleyerek en sonunda gerçek bir kuantum kütleçekim teorisi geliştirmek.
Ancak, bu testler alternatif halka kuantum kütleçekim kuramını geliştiren fizikçilere kötü haber oldu; çünkü halka kuantum kütleçekim kuramı, süpersicim teorisi ve sonsuz şişme teorisiyle uyumlu değil.
İlgili yazı: Çoklu Evren: En Yakın Komşu Evren Nerede?
Kara delik evren
Özellikle de kuantum halka kütleçekimi savunmak için sicim teorisine son 20 yılda çok ağır eleştiriler getirerek fizikçiler arasında husumet yaratmakla eleştirilen Lee Smolin, zayıf kütleçekim kuvveti teorisinden çok rahatsız oldu.
Smolin, halka kuantum kütleçekim kuramından yola çıkarak evrenin kara delikleri kayırdığını söyleyen kara delik evren teorisini geliştirmişti. Şimdi de zayıf kuantum kütleçekim hiçbir işe yaramaz, asıl halka kuantum kütleçekim kuramı ile her şeyin teorisini geliştirebiliriz diyor.
İlgili yazı: Başka Evrenlerden Gelen İlk Kanıt: Soğuk Leke
Sonuç olarak
Hangi teorinin gerçek olduğunu anlamanın tek yolu, uzayda büyük patlamadan kalma ilk kütleçekim dalgalarını arayacak olan LISA uzay gözlemevinin sonuçlarına bakmak.
LISA 2034 yılında uzaya fırlatılacak ve o zamana kadar Lee Smolin ile bütün evrenin iki boyutlu bir hologramla açıklanabileceğini söyleyen Leonard Susskind arasındaki ateşli tartışmalar da sürecek.
Ne de olsa Susskind, holografik evren ilkesini kara deliklerdeki enformasyon paradoksunu çözmek için geliştirdi. Hatta kuantum fiziğindeki dolanıklık olgusunu açıklamak için Einstein’ın görelilik teorisinden türetilen mikroskobik solucandeliklerini kullandı.
İlgili yazı: Evren İçi Boş Bir Hologram mı?
Holografik evren
Dolayısıyla evrende çıplak tekillik olmaması Leonard Susskind gibi sicim teorisyenleri için çok önemli. Her ne kadar şahsi tercihler yerine salt gerçeğin peşinde olsak da Susskind’in haklı çıkması işimize gelir. Sonuçta çıplak tekillikler varsa kara deliğin içine düşen her şeyi görebileceğiz.
Bu da tekillikte hem görebildiğimiz hem de asla etkileyemediğimiz ve ulaşamadığımız bir kara delik maddesi olduğu anlamına gelecek. Anlamak için hiç kendinizi zorlamayın. Bu zaten çelişkili bir durum ve çelişkiyi aşmanın tek yolu çıplak tekillik olmadığını kabul etmek.
İlgili yazı: Interstellar Filmi Ne Kadar Gerçekçi?
Evren simülasyon mu?
Yine de son soru çözülmeden kalıyor: Evren bir simülasyon mu? Santos ve Crisford’un zayıf yerçekimi teorisi doğruysa hayata elverişli evrenlerin başlangıç koşullarını analiz ederek nihayet geçerli bir kuantum kütleçekim teorisi geliştirebiliriz. O zaman bu soruyu da yanıtlayabiliriz.
Nasıl derseniz kuantum kütleçekim kuramının, simülasyon evrenleri gerçek evrenlerden ayırmaya yarayan bir ölçü olarak kullanılacağını söyleyebiliriz. O yüzden şükredin; iyi ki bu evrenin içinde çıplak tekillik ve ak delik yok. Yoksa bilimin gerçekliği açıklayabilmesi tehlikeye düşerdi.
Ancak, bütün evrenler dışarıdan bakınca ak delik olabilir. Bunun açıklamasını da ak delikle ve kara delik belli olacak yazısında okuyabilirsiniz. Yeni yazılarımızda evreni birlikte araştırmaya devam edeceğiz.
5 boyutlu evrende çıplak tekillik
1Violating the Weak Cosmic Censorship
2Unification of gravity, gauge fields, and Higgs bosons
