Kara Delik Savaşları 3 >> Kara deliğe düşen ansiklopedinin geleceği: Evrenin geçmişini silmek mümkün mü?

Kulağa şaşırtıcı gelebilir ama bilim adamları bugünlerde kara deliğe düşen bir astronota ne olacağından çok, “kara deliğe düşen bir ansiklopedinin” akıbetini merak ediyor. Her ne kadar ansiklopedi kelimesini burada mecazi anlamda kullansak da kara deliklerin evrenin geçmişine ait bilgileri silip silmediği fizikte önemli bir soru.

Bilginin, enformasyonun yok edilmesi aynı zamanda enerjinin yok edilmesi anlamına geliyor. Sonuçta enformasyon, yani ham veri ya da Arapçasıyla “malumat” fizikteki enerji değerlerinin ölçüsüdür. Einstein’ın söylediği gibi maddenin enerjiye dönüşebildiğini hesaba katınca, bilim adamlarının kara deliklerin bilgiyi silmesi ihtimalinden neden hoşlanmadığını anlayabiliyoruz.

 

 

Malumat deyip geçmeyin

Enformasyonu yok etmek evrenin geçmişini ve bir anlamda madde ile enerjiyi yok etmek anlamına geliyor. Her ne kadar kara deliklerin içine düşen bir astronotun geri gelmemek üzere kaybolacağını hayal edebilsek de astronotun kara deliğe düştüğünü gösteren ipuçlarının, enerji izlerinin, kısacası enformasyonun da ortadan kaybolduğunu düşünmek sağduyuya ve fizik yasalarına aykırı bir durum.

Bilim adamları bu olguyu enformasyon paradoksu olarak adlandırıyorlar ve bu konuda “iki defa” ikiye bölünmüş durumdular. Öncelikle enformasyon paradoksunun gerçekten var olup olmadığı konusunda anlaşamıyorlar. Ayrıca böyle bir paradoks varsa, bu paradokstan kaçınabileceğimiz konusunda da uzlaşamıyorlar.

 

Evrenin bir hologram olduğunu öne süren Profesör Leonard Susskind’e göre pratikte enformasyon paradoksuyla karşılaşmak imkansız. Kara delikleri kuşatan ve temas ettiği her şeyi buharlaştıran “ateş duvarı” adlı yeni bir enerji duvarı keşfeden Polchinski ise, paradoksun hem gerçek olduğunu hem de bundan asla kaçınamayacağımızı söylüyor. Öyleyse içinde yaşadığımız evrenin geleceği için sormak gerekiyor: Hangisi haklı?

 

 

Ansiklopedilerin gücü adına

Ülkemizde son olarak Sabah gazetesinin 1992 yılında dağıttığı Meydan Larousse ansiklopedisinin bir gün fizikçilerin gözünde, en azından teorik fizikle ilgili hayali deneyler yaparken bu kadar önem kazanacağı kimin aklına gelirdi?

Ama işte öyle: Bilim adamları kara deliğe düşen bilgilerin tümüyle yok olup olmadığını merak ediyor. Bunu test etmek için de kara deliğe bir ansiklopedi atmaktan ve enerji izleri şeklinde geriye bir şeyler kalıp kalmayacağına bakmaktan söz ediyorlar.

 

 

Tabii ışık hızına yakın bir hızla seyahat etsek bile en yakın kara deliğe gitmek yüzlerce veya binlerce yıl alacak. Dolayısıyla kara delik testini gerçek hayatta yapmak mümkün değil. Öte yandan aklımız, hayal gücü ne duruyor? Profesör Leonard Susskind de böyle düşündü ve enformasyon paradoksunu test etmek için, yanındaki 30 cilt ansiklopediyle en yakındaki kara deliğe atlayan çılgın bir astronot hayal etti.

Susskind’e göre astronot ve elindeki ansiklopedi ya kara deliğin kenarındaki olay ufkunda ya da kara deliğin içindeki “tekillikte” yok olacaktı. Ancak, astronot ve ansiklopediye ait enerji izleri, yani kara deliğin içine ne düştüğünü gösteren ham veriler (enformasyon), kara deliğin yüzeyini oluşturan olay ufkunda bir şekilde saklanacaktı. Biz bu enformasyonu asla okuyamayacak olsak bile, verilerin orada kalması gerekiyor.

 

Profesör Susskind ve Gerard ‘t Hooft durumu kurtarmak amacıyla, “kara delik entropisinden” yola çıkarak holografik evren¹ modelini geliştirdiler. Holografik evren modelinin enformasyon paradoksunu ortadan kardırmadığını biliyorlar; ama bu modelin gerçek hayatta paradoksla karşılaşmamızı önleyeceğini düşünüyorlardı.

 

 

Stephen Hawking başka bir hikaye anlatıyor

Fizikçi Stephen Hawking’e göre, kara deliğe düşen bir ansiklopedideki bütün bilgilerin kaybolması gerekiyor. Bunun sebebi kara deliğe düşen cisimlerin bir daha dışarı çıkamayacak olmasıdır. Üstelik evrendeki tüm kara delikler bir gün buharlaşarak yok olacak ve kara delikler buharlaşırken ansiklopediye ait bilgiler de geri gelmemek üzere kaybolacak.

Hawking’in söylediği gibi “kara delikler sıcaksa”, bunların Hawking Radyasyonu ile dışarıya enerji (ısı) yayarak buharlaşması ve eninde sonunda yok olması gerekiyor. Ancak, Hawking Radyasyonu kara deliğe giren ansiklopedik bilgilere dair hiçbir iz taşımıyor ve enformasyonun kara deliklerde yok olması paradoksuna yol açıyor.

 

 

Susskind ve Hawking arasındaki fikir ayrılığı “kara delik savaşları” olarak adlandırılan dostça bir mücadeleye yol açtı ve sonunda iki bilim adamı 2007 yılında anlaştıklarını söylediler: Hawking meslektaşlarının haklı olduğunu kabul etti ve bilim dünyası holografik evren modeli üzerinde uzlaştı.

Ortada bir paradoks olup olmadığı önemli değildi. Bu paradoksla karşılaşmadığımız sürece sorun yoktu (Kara delik savaşlarını Leonard Susskind’in The Black Hole War: My Battle with Stephen Hawking to Make the World Safe for Quantum Mechanics adlı popüler bilim kitabında okuyabilirsiniz).

 

 

Kazın ayağı öyle değil

Bilim adamları, Joseph Polchinski’nin 2012 yılında ortaya koyduğu sonuçlara kadar enformasyon paradoksunu çözdüklerine inanıyorlardı. Oysa Polchinski’nin kara delikleri kuşattığını gösterdiği “ateş duvarı” adlı yeni enerji alanı, hayali ansiklopedimizin daha kara deliğe düşmeden yanıp kül olmasına ve taşıdığı bilgilerin yok olmasına yol açacaktı.

Üstelik yeniden canlanan paradoksu çözmek için bu kez kuantum fiziği de yeterli olmayabilir. Yine de holografik evren modeli ve fizikteki eşdeğerlik ilkesi sorunu gidermek için bazı ipuçları içeriyor. Şimdi kara delikler bağlamında bunlara daha yakından bakalım.

 

 

Stanford Üniversitesi’nden Leonard Susskind’in 1995’te geliştirdiği holografik evren modeline göre¹, kara deliklerde gerçekten neler olup bittiğini gösteren iki farklı hikaye anlatabiliriz ve fizik yasalarına uyarınca her iki hikaye de aynı ölçüde geçerlidir. Buna Einstein’ın görelilik teorisinden hareketle eşdeğerlik ilkesi diyoruz.

Birinci hikayede, kara deliğe düşen astronota merkezdeki tekilliğe ulaşana kadar bir şey olmaz. İkinci hikayede ise kara deliğin içine düşen astronot, olay ufkundaki bir enerji alanından geçer (kara deliklerin belirli bir sıcaklığı olduğunu ve bunun Hawking Radyasyonu ile yayıldığını hatırlayalım).

Her iki durumda da, tekillikte korkunç bir şekilde ölecek olan talihsiz astronotun entropisi kara deliğin yüzeyinde korunur. Gerçi Susskind’in bu yazıya kaynak olarak eklediğim konferans videosunda söylediği gibi, bazı politikacılar da kara deliklerin merkezindeki tekillikte yok olmayı hak ediyor. 🙂

 

 

Eşdeğerlik doğada farklı şekillerde karşımıza çıkıyor

Eşdeğerlik ilkesi, kuantum fiziğini geliştiren bilim adamlarından Niels Bohr’un 1920’li yıllardaki genç yetişkinlik dönemine kadar uzanıyor. Tabiatın en büyük harikalarından biri olarak gökkuşağının renklerinden muhteşem tablolara kadar sayısız güzelliğe konu olan ışık ışınlarını buna örnek gösterebiliriz:

Işık ışınlarını yarıklı bir kartondan geçirip özel bir deney perdesine yansıttığınız zaman, perdenin üzerinde keskin kenarlı siyah çizgiler ve siyah gölgeler değil de gri tonlu bulanık gölgeler görürsünüz. Fizikte ışığın dağılarak bu tür “girişim alanları” oluşturmasının sebebi, ışık ışınlarının dalga özelliğine sahip olmasıdır.

Ancak, ışık ışınlarını çok küçük bir delikten geçirir veya ışığın yolu üzerine birçok filtre koyarsanız, bu kez ışınların perdeye “nokta nokta yansıdığını” fark edersiniz. Bu durumda ışık dalga değil de parçacık gibi davranır. Nitekim ışık foton denilen parçacıklardan oluşuyor ve fotonlar hem dalga hem de parçacık özelliği gösteriyor.

 

 

Eşdeğerlik kuantum fiziğinin temeli

Son 90 yılda sayısız deneyle kanıtlanmış olan her iki gözlem de doğru. Gerçekten de ışık bakış açısına göre dalga veya parçacık özelliği gösteriyor ve aldığınız sonuç nasıl bir deney yaptığınıza bağlı. Bu olguyu, eşdeğerlik prensibini Heisenberg’in Belirsizlik İlkesiyle açıklayabiliriz.

Belirsizlik İlkesine göre, parçacıkların ya hızını ya da konumunu yüksek kesinlik payıyla ölçebiliriz. Ancak ikisini aynı anda kesin olarak bilemeyiz. Işığın konumunu ölçersek ışık ışınları parçacık gibi davranır (fotonlar). Işığın hızını, yani belirli bir sürede ne kadar geniş bir alana yayıldığını ölçersek ışık dalga gibi davranır (girişim gölgeleri). Yandaki çizimde bunu elektron örneğiyle görebilirsiniz.

 

 

Işığın neden iki farklı doğası var?

Çünkü bir parçacığı görmek, konumunu veya hızını ölçmek için o parçacığa daha küçük parçacıklar göndermemiz gerekiyor. Bunlar incelediğimiz atomdan veya atomaltı parçacıktan geri sekecek, mikroskobun detektörüne girecek ve bize incelediğimiz parçacık hakkında bilgi verecek.

Atom boyutuna kadar bir sorun yok, ama atomdan küçük parçacıklar çok küçük oldukları için aynı zamanda dış müdahalelere karşı çok hassaslar. Bunları ölçmek üzere daha küçük parçacıklar, yani daha enerjik ve daha yüksek frekanslı fotonlar ya da elektronlar göndermemiz gerekiyor. Ancak, enerjik parçacıklar da incelemek istediğimiz parçacığa şiddetle çarparak, onun konumu ya da süratini çok hızlı bir şekilde değiştiriyor.

Kısacası baktığımız şeyi değiştiriyoruz, hiçbir temel parçacığı orijinal haliyle göremiyoruz ve Heisenberg’in tespitine “belirsizlik” ilkesi dememizin sebebi bu. Kuantum fiziğine göre doğadan yüzde 100 kesin bilgiler edinemeyiz, deney sonuçları bakış açımıza göre değişir.

 

 

Nükleer radyasyon ve eşdeğerlik

Nötronlar atom çekirdeklerini oluşturan iki temel parçacıktan biridir. Ancak, atom çekirdeğindeki nötronlar tek başına fiziksel olarak kararlı parçacıklar değiller. Bu yüzden de serbest kaldıklarında bir elektron ve protona ayrışarak hızla bozuluyorlar.

Belirsizlik İlkesine göre, ya bozunma zamanını ya da bozunmanın enerjisini bilebiliriz. Zamanını bilirsek nötron bir parçacık gibi davranıyor demektir. Ancak enerjisini bilirsek nötronun ne zaman bozunduğuna dair bir fikrimiz yoktur. Enerjisini bildiğimiz nötronlar dalga özellikleri gösterir.

 

Eşdeğerlik ilkesi aynı zamanda Einstein’ın kütleçekimi tarif eden görelilik teorisinin temelini oluşturuyor. Kütleçekim kuvveti kara deliklerle doğrudan alakalı olduğu için, eşdeğerlik ilkesinin görelilik teorisinde nasıl kullanıldığını bilmemiz gerekiyor. Kara deliğe düşen ansiklopedideki bilgilere ne olduğunu ancak böyle öğrenebiliriz.

 

 

Kime göre? Sana veya bana göre ama herkese göre değil!

Einstein’ın görelilik teorisine “göre”, Dünya’da deniz seviyesindeki hareketsiz bir asansörün içinde duran adamla, uzayda dünyanın çekim kuvvetinin sağladığı hızda (ama hızlanmadan veya yavaşlamadan) giden bir asansördeki adam arasında hareket hissi bakımından hiçbir fark yoktur.

Nitekim yazı dizimizin ilk bölümünde söylediğimiz gibi, yine görelilik teorisi uyarınca, kara deliğe düşerken yanında ansiklopedi götüren bir astronot da bize göre zamanda donakalmıştır. Zaman kara deliğin muazzam çekim kuvvetiyle yavaşlayarak durduğu için, astronot asla kara deliğe girmemiştir. Tam kara deliğin kenarında, olay ufkunda kalakalmıştır.

 

Astronota göre ise zaman normal hızında aktığı için; çılgın kaşifimiz hiçbir engelle karşılaşmadan kara deliğin içine girmiştir. Einstein için her iki durum da aynı anda geçerli. Ancak ne biz astronota haber gönderebiliyoruz ne de astronot kara deliğin için bize seslenebiliyor. Bu yüzden, birbirinden tümüyle farklı bu iki durum hiçbir çelişkiye yol açmıyor.

Susskind ve meslektaşları, holografik evren modelinin, kara deliklerde enformasyon paradoksunu bu tür bir pratik engelle önleyeceğini düşündüler. Ancak, önce enformasyon paradoksuna yol açmaya çalışarak eşdeğerlik ilkesinin geçerli olup olmadığını matematiksel olarak kanıtlamaları gerekiyordu.

 

 

Öyleyse enformasyon paradoksuna yol açmak mümkün mü?

Kara deliğin olay ufkunda kaçış hızı, ışık hızına eşittir. Şimdi olay ufkuna, yani kara deliğin yörüngesine bir iletişim uydusu yerleştirdiğimizi düşünelim. Bu uydu yörüngeden çıkamaz ama bize ışık hızında sinyal gönderebilir.

Bir de astronotumuzun eline süper hassas bir saat verelim. Olay ufkunu geçtikten bir mikro saniye sonra, astronotumuz, olay ufkunu geçip kara deliğin içine tam olarak ne zaman girdiğini bu süper duyarlı saat sayesinde ölçsün. Astronot bu bilgiyi bize yollayamaz, çünkü ışık bile kara deliğin içinden çıkamaz.

 

 

Ancak astronot olay ufkunda yörüngede olan uyduya bir sinyal gönderebilir ve kendisinin olay ufkundan tam olarak ne zaman geçtiğini söyleyebilir. İletişim uydusu da bu mesajı kara deliğin dışında olan bizlere gönderebilir (ne de olsa olay ufkundan ışık kaçabiliyor).

Peki bu sizce ne anlama geliyor? Bu hem astronota dışarıdan baktığımızda elde ettiğimiz bilgiye hem de kara deliğin içindeki astronota bakabilseydik elde edeceğimiz bilgiye aynı anda sahip olmamız anlamına geliyor!

 

 

Aynı anda iki yerde birden olmak fizik kurallarına aykırı

Durun daha bitmedi :). Teorik olarak astronottan alacağımız son mesaj, onun tam olay ufku hizasındayken göndereceği mesajdır. Bu mesajı aldık diyelim… Ama astronot da bize tam olay ufkunu geçerken ölçtüğü verileri gönderdi. Bu durumda aynı bilgiye, aynı enformasyon birimine, aynı “veri bitine” iki kere (!) sahip olmadık mı?

Alın size bir enformasyon paradoksu daha: Bu kez enformasyon yok olmuyor, bu kez aynı enformasyon iki farklı yerde ortaya çıkıyor. Bizdeki bilgi astronotun sahip olduğu bilginin kopyası değil. Kopyası olsa sorun yok. Bizdeki bilgi astronota ait bilginin tıpkısının aynısı!

 

 

Geldik kara delik savaşlarının neden çıktığı konusuna

Profesör Stephen Hawking’in hesaplamalarının ilk yorumlarına göre, bir bilginin aynı anda iki yerde birden var olması mümkündü. Sicim teorisi uzmanı Leonard Susskind ile arkadaşlarına ise bunun eşdeğerlik ilkesine, enerjinin korunumu yasasına, termodinamik yasalarına ve nihayetinde de “enformasyonun korunumu” prensibine aykırı olduğunu düşünüyordu. Bu imkansız olmalıydı.

Susskind verdiği bir konferansta durumu özetle şöyle söylüyordu: Heisenberg’in Belirsizlik İlkesine göre bir parçacığın ya konumunu ya da hızını bilebiliriz. Bir şeyin ya zamanını veya enerjisini bilebiliriz. İkisini aynı anda bilemeyiz. Bunu yapmak yoktan enerji yaratmaktır. Bu da imkansızdır ve dolayısıyla aynı bilginin iki farklı yerde birden var olması da olanaksızdır.

Şimdi Heisenberg’in belirttiği diğer noktayı anımsayalım: Bir şeyi kesin olarak ölçmek için çok yüksek enerjili parçacıklar veya sistemler kullanmamız gerekiyor. Öte yandan, Einstein’ın görelilik teorisinde belirttiği üzere, enerji kütleye dönüşebiliyor. Bu iki noktayı aklımızda tutalım ve sonra şunu düşünelim: Bizim kara delik delisi astronotumuz, olay ufkuna tam olarak ne zaman girdiğini yüzde 100 kesinlikle bilmek zorunda. Bize zaten sahip olduğumuz bilgiyi tekrar gönderebilmesi için bu şart.

 

 

Hawking geç anladı

Zaman “olayların sırasını ve meydana gelme hızını gösteren bir akış boyutu olduğu” için, astronotumuz yanında taşıdığı saatin enerji değerini de (zamanı ölçmekte kullanılan enerji) yüzde 100 kesinlikle bilmek zorundadır. Oysa Heisenberg’e göre enerjisini tam olarak bildiğimiz bir şeyin kütlesini hiç bilemeyiz. E=mc² denklemine göre, zamanı bize yüzde 100 kesin olarak gösteren bir saatin kütlesi de sonsuz olmak zorundadır!

Ancak… Hiçbir kara deliğin kütlesi sonsuz olamaz. Çünkü evrende sonsuz kütle yok. Bu yüzden, bir kara delik bütün evreni yutsa bile sonsuz kütleye ulaşamaz. Ayrıca, kara deliğin kütlesi kara deliğin çapına bağlıdır. Bu durumda sonsuz kütleye sahip bir saatin çapı, güya astronotun içine düştüğü kara deliğin çapından daha büyük (sonsuz büyüklükte) olacaktır; yani sonsuz kütleli bir saat, bir kara deliğin içine sığmayacaktır bile. 🙂

 

 

Madem öyle, büyük kısmı kara deliğin dışında kalan bir saat, bir astronotun olay ufkuna tam olarak ne zaman girdiğini nasıl ölçebilir? Bunu kesin olarak ölçemez tabii ki. İşte bu yüzden astronotumuz asla olay ufkuyla ilgili kesin bilgiye sahip olamıyor ve bu bilgiyi bize gönderemiyor.

Eşdeğerlik prensibi ve Heisenberg’in belirsizlik ilkesi sebebiyle, bir bilginin evrenin iki yerinde birden aynı anda ortaya çıkması mümkün değil. Susskind bunu Hawking’e anlatmak için 30 yıldan uzun bir süre harcadı ve sonunda başardı. Hatta Hawking fizikçilerle girdiği iddiayı kaybedince onlara temsili olarak bahis parası ödedi. Kara delik savaşları şimdilik sona ermişti.

 

 

Sicim teorisi ve eşdeğerlik ilkesi

Sicim teorisi parçacıkların neden bazen dalga bazen de tanecik gibi davrandığını açıklamak üzere geliştirilmiş bir fizik teorisidir. Buna göre elektron gibi parçacıklar aslında tek boyutlu sicimlerden oluşuyor.

Genişliği veya yüksekliği olmayan kusursuz çizgilerden oluşan bu sicimler, doğada halkalar veya iki ucu açık çizgiler halinde bulunuyor. Sicimler aynı zamanda keman yayı veya gitar teli gibi titreşiyor. Farklı şekillerdeki ve farklı frekanslardaki sicimler farklı parçacıkları oluşturuyor. Örneğin bir titreşim frekansı elektrona karşılık gelirken, başka bir frekans protonları oluşturan kuarklara karşılık geliyor.

Burada sicim teorisinin detaylarına girmeye gerek yok. Sizden tek bir ricam var. Sicim teorisini düşünürken kedilerin oynamaya bayıldığı yün yumaklarını aklınıza getirmenizi istiyorum. Bir sicimin, aslında tek bir ipliğin nasıl top gibi sarılıp bir yumak oluşturduğunu düşünün. Şimdi kara deliğin içine giren astronotun son haline ait bilgilerin, kara deliğin yüzeyinde, yani olay ufkunda nasıl korunduğunu anlatabiliriz.

 

 

Buz pateni

Bunu daha öne kuantum fiziğine ve görelilik teorisine göre açıklamıştık. Artık sicim teorisiyle de açıklayabiliriz. Çünkü enformasyon paradoksunu aşmak için holografik evren prensibine ihtiyacımız var ve holografik evren ilkesi de ancak sicim teorisi ile açıklanabiliyor.

Önce buz pateni dansçılarını gözümüzde canlandırmamız lazım: Buz pateni dansçıları kendi etraflarında dönerken kollarını kavuşturuyor ve merkezkaç kuvveti sayesinde daha hızlı dönmeye başlıyorlar. Kollarını açtıkları zaman da daha yavaş dönüyorlar. İlginç değil mi?

 

İlginç, çünkü aynı mantık sicimler için de geçerli! Kara deliğe düşen astronot atomlardan oluşuyor, atomlar atomaltı parçacıklardan ve bunlar da sicimlerden oluşuyor. Ayrıca, kara deliğe yaklaşan bir astronota dışarıdan bakarsak, bize göre astronotun zamanı yavaşlıyor, durma noktasına kadar yavaşlıyor. Bunu da aklımızda tutalım.

Bir de köpek düdüklerini hayal edelim. Bildiğiniz gibi, köpek düdükleri sadece köpeklerin duyabildiği yüksek frekanslı ıslıklar üretiyor. Oysa elinde köpek düdüğü taşıyan bir astronot kara deliğe yaklaştığında zaman yavaşlıyor. Zaman yavaşlayınca köpek düdüğünden çıkan tiz sesin frekansı azalıyor ve ses dalgalarının dalga boyu uzuyor. Böylece biz de köpek düdüğünü artık duyabiliyoruz (Uzayda ses dalgalarının yayılması için hava yok, ama düşünce deneyimizi tamamlamak üzere biz hava varmış gibi yapalım).

 

 

Kara deliğe sicim dolamak

Aynı şekilde, kara deliğin olay ufkundan geçen astronotun zamanı yavaşlıyor ve zaman yavaşladığı için, cesur kaşifin atomlarını oluşturan sicimlerin de frekansı azalıyor; yani sicimler gittikçe daha yavaş titremeye başlıyor.

Normalde en güçlü mikroskopla bile göremeyeceğimiz kadar küçük ve kendi üzerine kıvrılmış olan sicimlerin titreşim frekansı durma noktasına geldiğinde ise sicimler pizza hamuru gibi yayılarak genişliyor. Kısacası, olay ufkunu geçen astronotu oluşturan sicimler gözle görülecek kadar büyüyor ve küre şeklindeki kara deliğin olay ufkunu karmakarışık bir yün yumağı gibi kaplıyor.

 

 

Biz bu sicimleri Hawking Radyasyonu olarak görüyoruz. Ancak Heisenberg’in belirsizlik ilkesi nedeniyle sicimlerin hem konumunu hem de titreşim frekansını aynı anda bilemediğimiz için, Hawking Radyasyonunu okuyarak, yani sicimlere bakarak kara deliğin içindeki astronota ait verileri ayırt edemiyoruz.

İşte bu nedenle Hawking Radyasyonu görünüşte rastgele enerji değerleri alıyor, görünüşte astronota ait enformasyon “yok olmuş” gibi oluyor. Aslında enformasyon kara deliğin ufkuna kusursuz bir şekilde kazınmış bulunuyor. Olay ufkunda zaman durduğu için enformasyon kara delik buharlaşana kadar aynen korunacaktır. Sadece bu bilgi okunaklı bir yazı değil. Görebiliyoruz ama okuyamıyoruz.

 

 

Holografik evren

Evren bir hologram mı? Fizikçilere göre evet. Az önce anlattığımız gibi; 3 boyutlu kara deliğin içindeki astronotun “tek boyutlu” sicimlerden oluşan bilgisi “iki boyutlu” olay ufkuna kazınmış bulunuyor. Demek ki matematikte 3 boyutlu bir evreni, o evrenin iki boyutlu sınırına çizilen yassı resimlerle ifade edebiliriz.

Öyleyse uzaylılar evrenimize dışarıdan baksaydı, evrendeki bütün galaksileri, yıldızları, gezegenleri ve insanları evrenin yüzeyindeki, olay ufkundaki iki boyutlu birer resim halinde görecekti. Uzaylılar bu resmi görebilecek ama seçemeyecekti. Çünkü evrenimizin geçmişi ve geleceği, evrenin dış yüzeyinde iç içe geçmiş resimler olarak karmakarışık bir şekilde görünecekti.

 

Hologramlar da buna benzemiyor mu? Hologramlar aslında iç içe geçmiş yarı saydam resimlerden oluşuyor. Ancak ışığın kırılması etkisiyle biz holograma belli açılardan baktığımız zaman, hologramın içindeki resmi 3 boyutlu olarak görüyoruz.

Bu bir yanılsama, bir illüzyon. Aynı illüzyon evrenimiz içinde geçerli olabilir. 3 boyutlu dünyamız bir yanılgıdan, hayalden ibaret olabilir. Belki de bütün evren dev bir hologramdır. Gerçek hologramla arasındaki en önemli iki fark ise: 1) Evrene dışarıdan bakamıyoruz. 2) Evrende çok sayıda iç içe geçmiş yassı resim var. Bunları seçebilmemiz mümkün değil.

 

 

Holografik evren, kara delikler ve entropi

Başa dönecek olursak; entropinin okunaksız enformasyon içerdiğini ve bir kara deliğin entropisinin onun 3 boyutlu olan hacmine değil de 2 boyutlu olan yüzeyine orantılı olduğunu söylemiştik. Demek ki kara delikleri de birer hologram gibi düşünebiliriz. Kara deliğin içine giremeyiz ama kara deliğin içindeki şeylerin enerji izleri kara deliğin yüzeyine yansıyor (her ne kadar bu izleri okuyup anlam çıkaramasak bile).

İşte holografik evren modeli, 2012 yılına kadar enformasyon paradoksunu bu mantıkla çözmüştü. Ancak, Josep Polchinski kara deliklerin olay ufkunu başka bir enerji alanının kuşattığını gösterdi. Üstelik bu güç alanı, kara delikleri yün yumağı gibi saran sicimlerin okunaksız bir yansıması olan Hawking Radyasyonu gibi zararsız bir ışınım da değildi.

 

 

Güç alanı ateşten bir duvardı ve kara deliğe düşen parçacıklarla kara deliğe düşmeyen ama olay ufkuna temas eden dış dünyadaki parçacıklar arasındaki bütün fiziksel bağları koparıyordu. Kısacası hem astronotu hem de astronota ait enerji izlerini, dolayısıyla enformasyonu olay ufkunda yok ediyordu. Sadece astronot ölmüyordu; ateşten duvar, bu astronota ait bilgiyi de tümüyle yok ediyordu.

Böylece kara deliklerde enformasyon paradoksu geri dönmüş oldu. Üstelik bu kez sorunu çözmek için kuantum fiziği, holografik evren modeli ve eşdeğerlik ilkesi yetmiyor. Görünüşe bakılırsa bu kez bize kuantum kütleçekim kuramı gibi yepyeni bir fizik lazım. Kara deliklerle ilgili yazımızın son bölümünde sicim teorisinin fiziği içinde bulunduğu çıkmazdan kurtarmak için nasıl kullanabileceğimizi anlatıyoruz.

 

Leonard Susskind holografik evreni anlatıyor

 

 

 

 

¹Bousso, Raphael (2002). “The holographic principle”. Reviews of Modern Physics 74 (3): 825–874. arXiv:hep-th/0203101. Bibcode:2002RvMP…74..825B. doi:10.1103/RevModPhys.74.825