Unruh Etkisi ile Kendi Olay Ufkunuzu Yaratın

Unruh-etkisi-ile-kendi-olay-ufkunuzu-yaratınKara delikleri sever misiniz? Düşünün ki ne zaman yolda gitseniz arkanızda kara deliğin dış sınırı olan türden bir olay ufku oluşturuyorsunuz. Üstelik ne kadar hızlı giderseniz mobil olay ufkunuz da size o kadar yaklaşıyor. Buna #Unruh Etkisi diyoruz; ama merak etmeyin, olay ufku sizi asla yakalayamaz ve bir kara deliğe dönüştüremez. Yine de Unruh radyasyonu size yetişecektir ki siz de bu sayede uzayda kendi sanal parçacıklarınızı üretebilirsiniz. Bakın nasıl?

Unruh etkisi ve kara delikler

Stephen Hawking kara deliklerin Hawking radyasyonu ile buharlaştığını ortaya koyarken, Stephen Fulling, Paul Davies ve William Unruh adlı üç fizikçi de Hawking radyasyonuna benzeyen bir etkiyi araştırıyordu.

Nasıl ki kara deliklerin 1063 yıl sonra buharlaşmaya başlayacak olmasından sorumlu olan Hawking radyasyonu adını ünlü fizikçiden alıyor, Unruh etkisi de adını William Unruh’tan alıyor. Peki Unruh Etkisi nedir derseniz işe kuantum alanlarıyla başlayalım:

Modern fiziğin temelini oluşturan kuantum alanları aslında boş uzayı dolduran enerji alanlarıdır. Tıpkı elektromanyetik alanda olduğu gibi, 4 temel fizik kuvvetinin kendi kuantum alanları vardır. Elektron gibi parçacıkların da evrende nasıl davranacaklarını hesaplamamızı sağlayan dalga fonksiyonundan kaynaklanan kendi enerji alanları bulunur (elektron ve foton alanı gibi).

Unruh ve meslektaşları Unruh etkisini bu alanları incelerken keşfettiler. Açıkçası kuantum alanları içinde hareket eden parçacıkların ve insan gözlemcilerin, bu enerji alanlarını değiştirip değiştiremeyeceğini anlamaya çalışıyorlardı. Nasıl bir değişiklik derseniz: Uzayda hareket eden cisimlerin ışık hızında gerçekleşen neden-sonuç ilişkisini kopartan durumlara yol açabileceğini düşünüyorlardı. Tamam, ilk bakışta size teorik gelebilir ama kara deliklerle bunu açıklamak çok kolay:

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

Kara delik olay ufku. Yerçekimiyle içine düşersiniz.

 

Unruh etkisi ve olay ufku

Kara delikler maddi cisim olmaktan ziyade çarpık uzay-zaman bölgeleridir ve dış yüzeylerine olay ufku denir. Bu ismi de karizmatik olduğu için vermedik. Gerçekten de kara deliğin dışında olan bizler, kara deliğin içinde olan şeyleri etkileyemeyiz. Sadece kara deliğe madde atarak kütlesinin artmasını sağlayabiliriz.

Öte yandan, kara delikler de yerçekimi dışında evrendeki olayları birebir etkileyemezler. Dahası kara deliğe düşen de geri çıkamaz. İşte bu nedenle kara deliklerin dış sınırı olay ufkudur; çünkü kara delik içindeki olaylarla kara delik dışındaki olaylar arasında neden-sonuç ilişkisi kopmuştur. Bu açıdan kara delikler evrenimizin içindeki cep evrenleri gibidir.

Unruh etkisi denilen olgu da ister havaya taş atın, isterseniz kuş uçurun veya trafikte gaza basın; uzayda hareket eden bütün cisimlerin, kuantum alanları içinde kendi olay ufkunu yaratmasıdır. Peki kendi olay ufkunu yaratmak ne demek?

Her şeyden önce, uzayda ne zaman olay ufku denilen neden-sonuç ilişkisi kopuklukları meydana gelse kuantum enerji alanlarının yapısı değişiyor. Enerjinin korunumu yasası gereği, evren olay ufkunun içine düşüp kaybolan parçacıkları dengelemek için olay ufkunun hemen dışında yeni parçacıklar yaratıyor. Bunu anlamak için de Hawking radyasyonundan kısaca bahsedelim:

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

Unruh-etkisi-ile-kendi-olay-ufkunuzu-yaratın

Rindler olay ufku: Sonsuza dek hızlanır veya Ylıdız Gemisi Atılgan gibi warp sürüşüyle ışıktan hızlı yolculuk ederseniz yaratırsınız.

 

Hawking radyasyonu

Sanal parçacıkların gerçek olup olmadığı, daha sonra yazacağım gibi ayrı bir tartışma konusudur. Ancak, kara delikler söz konusu olduğunda, olay ufku ile temas eden kuantum enerji alanları Heisenberg’in belirsizlik ilkesi yüzünden rastgele titreşerek salınıyor ve dalgalanıyor.

Bu dalgalanmalar da E=mc2 formülünde belirtildiği gibi, yani kütlenin enerjinin türedi bir özelliği olması yüzünden sanal parçacık çiftleri üretiyor. Bunlar da tıpkı antimadde-maddenin temas etmesi gibi birbirini anında yok ediyor (ki sanal denmesinin sebebi budur).

Oysa parçacıklardan biri kara deliğe düşer de öbürü uzaya kaçarsa hem uzaya kaçan parçacık gerçeklik kazanıyor, hem de enerjinin korunumu yasası gereği, bunu kara deliğe düşen parçacığın momentumunu çalarak yapıyor.

Bu da kara deliğin enerjisini çalarak uzaya kaçması anlamına geliyor. Biz de bu sürece Hawking radyasyonu diyoruz. Kara delikler Hawking radyasyonu ile enerji kaybediyor ve enerji-kütle denkliği yüzünden aslında kütle kaybederek buharlaşıyor. Unruh Etkisi de kuantum alanları içinde hareket eden insan ve otomobil gibi cisimlerin çevresinde bir tür Hawking radyasyonu yaratıyor. Peki bu fizikte neden önemlidir?

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

Unruh-etkisi-ile-kendi-olay-ufkunuzu-yaratın

Unruh Etkisi ve uzay-zaman şeması

Özetle, hızlanmakta olan gözlemciler termal radyasyon yayan sıcak bir parçacık çorbası oluştururlar. Bu da çok ilginç bir şey: Demek ki uzay-zamanda enerji harcayarak yol alırken sadece termodinamik gereği atık ısı üretmiyorsunuz. Aynı zamanda, Unruh etkisi yüzünden sıcak sanal parçacıklar üreterek de ısınıyorsunuz. Biz de hemen aşağıda bunu göreceğiz.

Üstelik bunu anlamak için genel göreliliğe, kütlenin uzay-zamanı bükmesine ve göreliliğin kuantum fiziğiyle uyuşmazlığını incelememize gerek yok. Bunun için tek ihtiyacımız olan şey biraz özel görelilik ve basit bir uzay-zaman şemasıdır.

Uzay-zaman şeması derken, resimdeki gibi bir Kartezyen düzlemden söz ediyoruz. Bunda x çizgisi uzaya karşılık gelirken, y çizgisi de zamana karşılık gelir. Şemanın sağ üst karesi, yani x, y düzlemi de evrenimize ve geçmişten geleceğe akan zamana karşılık gelir.

Öte yandan, Einstein’ın dediği gibi ışık boşlukta ışık hızında hareket eder. Bu nedenle de ışık çizgileri uzay-zaman şemasında x ve y çizgilerine her zaman 45 derecelik bir açı yapacaktır. Kütleli cisimler ise ışıktan yavaş gittiği için x ve y çizgilerine ancak 45 dereceden daha dar bir açı yapabilirler.

İlgili yazı: Kahverengi cüceler: Yarım kalmış yıldızlar nedir?

Uzayda giderken yarattığınız Rindler olay ufku Unruh Etkisiyle sizi saran ve üstünüze gelen termal radyasyon oluşturur. Bu da kara delikleri buharlaştıran Hawking Radyasyonuna benzer.

 

Uzay-zaman şemasını okumak

Yerinde oturan bir insan uzayda hareket etmese de zaman geçecektir. Bu nedenle de hareketsiz cisimlerin sadece y çizgisine göre hareket ettiğini söyleyebiliriz. Hareketli cisimler ise hem uzayda hem zamanda yer değiştirecektir; çünkü hız belirli bir sürede uzayda alınan yoldur. Dolayısıyla hız mesafenin zamana bölümüdür.

Dolayısıyla uzay-zaman şemasını anlamak kolaydır. Üstelik bu tür çizimler kara deliklerin olay ufku, gözlemlenebilir evrenin sınırı ve Unruh Etkisi gibi olguları da anlamamızı kolaylaştırır. Örneğin, insan gibi kütleli bir cismin uzay-zamanda hareketi kıvrımlı bir çizgi olacaktır (matematikte dünya çizgisi denir) ve bu da çizinde görüldüğü gibi uzay-zaman çizgilerine 45 derecelik açı yapan ışık konisinin (nedensellik üçgeni) içinde kalacaktır.

Dahası üçgenin dışına çıkmak ışıktan hızlı gitmek ve aslında geçmişe gitmektir. Her ne kadar çizimde açıkça belirtilmiş olmasa da bunu –y çizgisi ve negatif koordinatlar olarak düşünebilirsiniz. Ancak, Unruh etkisini anlamak için şuna da dikkat edin. Çizimdeki insanın ışık konisi, yani zaman tünelinin dışında kalan ışık çizgileri de zamanla o kişiye yetişecektir.

Sonuçta ışık insandan hızlı gider ve zamanla ona yetişir (Elbette evrenin genişlemesinden kaynaklanan istisnai durumları dikkate almazsanız). Öyleyse yeterince beklerseniz, gerekirse milyarlarca yıl, çizimdeki bütün ışık çizgileri sizinle kesişecektir; ancak yanılıyorsunuz ve biz de şimdi bunu göreceğiz:

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

Akhilleus ne kadar hızlı giderse gitsin, kaplumbağa ondan sonsuz küçüklükte bir mesafe bile olsa hep önde olacaktır. Elealı Zenon’a göre Akhilleus kaplumbağaya asla yetişemez.

 

Unruh Etkisi ve Zenon Paradoksu

Nitekim uzay-zaman şemasında ışığın asla yetişemeyeceği, daha doğrusu bazı ışık çizgilerinden hep önde kalacak olan bir dünya çizgisi vardır! Neyse ki bunu anlamak için de matematiğin derinliklerine dalmamıza gerek yok. Düz mantık yürüterek 2510 yıl önceye gidip Eski Yunan devrinde yaşamış olan Elealı Zenon’un, Akhilleus (Aşil) ve kaplumbağa paradoksuna bakacağız:

Yunan kahramanı Akhilleus’un, bir kaplumbağa ile yarıştığını düşünelim. Çok iyi bir koşucu olduğu için Akhilleus, kaplumbağanın yüz metre önden başlamasına izin verir. Her ikisinin de sabit hızda koştuğunu düşünürsek (Akhilleus daha hızlıdır), Akhilleus 100 metre koştuğunda kaplumbağaya yetişmiş olacaktır; bu sürede kaplumbağa da belirli bir mesafe kat etmiştir, haydi 1 metre olsun. 🙂

Akhilleus bir süre sonra bu uzaklığa da eriştiğinde, o süre zarfında kaplumbağa yine kısa bir mesafe ilerlemiş olacaktır ve bu hep böyle devam edecektir. Böylece, Akhilleus kaplumbağaya asla yetişemeyecektir. Aralarında sonsuz küçüklükte de olsa hep bir mesafe kalacaktır.  

Bu nedenle Zenon, Akhilleus’un kaplumbağayı hiçbir zaman geçemeyeceğini söylemiştir. Filozofun amacı cisimlerin hareket etmesinin imkansız olduğunu göstermektir. Ancak, bir fizikçinin amacı başkadır. Fizikçiler özellikle de bu konuda, cisimlerin kuantum alanları içindeki hareketinin yan etkisini göstermek istiyorlar ki buna da Unruh Etkisi diyorlar.

Unruh Zenon Paradoksuna benzer

İşte bizim uzay-zaman şemamızdaki bazı ışık çizgilerinin çizimdeki insandan hızlı gitmesine rağmen, en azından matematiksel olarak ona asla yetişemeyecek olmasının sebebi budur! Peki bu nasıl olabilir?

İlgili yazı: Yapay Zeka Nedir ve Nasıl Çalışır?

Unruh-etkisi-ile-kendi-olay-ufkunuzu-yaratın

 

Unruh ışık hızına aykırı mı?

Tam burada görelilik teorisini kuantum fiziğiyle bağdaştıramasak da ikisinin yakınsadığı bir noktaya geliyoruz. Işık hızı sınırını koyan Einstein’dır. Oysa görelilik bir klasik fizik teorisidir. Klasik fiziğe göre uzay-zaman sonsuza dek bölünebilir. Gerçi Einstein özel görelilik ile Planck’tan az önce kuantum fiziğini daha ismini koymadan bulmuştur diyebiliriz; ama kuantum fiziği klasik fizikten farklıdır.

Kuantum fiziğine göre uzay-zamanı sonsuza dek bölemezsiniz. Evrenimizin uzay-zamanda maksimum çözünürlüğü vardır. Buna Planck zamanı ve Planck mesafesi deriz. Biri 10-43 saniye ve diğeri de 1,61622837 × 10-35 metredir.

Dahası uzay-zamanın sonsuza dek bölünebilmesi açısından Zenon Paradoksuna açık olan görelilik teorisi; evet, bizzat görelilik teorisi evrendeki ışık hızı sınırını koymuştur. Oysa uzay-zamanın sonsuza dek bölünebildiğini kabul edersek (Akhilleus ile Kaplumbağa Paradoksu yüzünden), ışığın uzayda asla yol alamayacağını da görürüz; çünkü ışığın bir yerden bir yere gitmesi için hep kat etmesi gereken sonsuz küçüklükte bir mesafe kalacaktır! Bir anlamda Zenon paradoksunu çözen kuantum fiziğidir. 🙂

Unruh etkisi ve ışık hızı

Öyleyse Unruh Etkisi siz kaldırımda yürürken, arkanızdan gelen ışığın size yetişemeyeceği anlamına geliyor; çünkü bu etki özel görelilikten türüyor. Görelilikte de uzay-zaman sonsuza dek bölünebiliyor. Bu nedenle ışıkla aranızda hep sonsuz küçüklükte bir mesafe kalıyor. Oysa kuantum fiziğinde evrende mümkün olan en kısa mesafe yaklaşık 10-35 metre ile sonlu mesafedir ve bu durumda ışık size yetişecektir. Peki klasik fizikten gelen Unruh Etkisini kuantum alanlarıyla nasıl bağdaştırırız?

İlgili yazı: Biyonik Böbrek ile Diyaliz Derdine Son

Kara delik buharlaştıran Hawking radyasyonu. Temsili.

 

Unruh paradoksu mu desek?

Bunu yapmanın tek bir yolu vardır ki Unruh Etkisinin teknik tanımı budur: Uzay sonlu olarak bölünebildiğine göre, bu etkinin gerçekleşmesi için sonlu zamanda hedefine ulaşacak olan ışığı hep geride bırakmanın bir yolunu bulmanız lazım. Örneğin, ışıkla hedefi arasında sonsuz küçüklükte olsa hep yeni uzay boşluğu yaratabiliriz. Bu ek uzay boşluğuna sanal uzay diyebilirsiniz.

Sanal uzay ile evrenin son 5 milyar yılda gittikçe daha hızlı genişlemesinden sorumlu olan karanlık enerjinin ilişkili olduğunu biliyoruz. Ancak, aynı şey olmadığını da biliyoruz; çünkü sanal uzayda sanal parçacıklar bulunur ve bunların enerjisini hesapladığımızda, evrendeki karanlık enerjiden 10120 kat daha şiddetli olduğunu görüyoruz.

Ancak şunu unutmayın: Gerçek dünyada ışık size hep yetişir. Yoksa Güneş sizi aydınlatamazdı ve siz de ışıktan hızlı gitmiş gibi olacağınız için geçmişe yolculuk etmiş olurdunuz. Şimdi anlıyor musunuz fizikteki Unruh Etkisinin neden Zenon Paradoksuna benzediğini? Hem ışık size yetişemesin diye sürekli aranızda sanal uzay yaratacağız, hem de ışık size yetişecek. Peki bu nasıl olacak?

İlgili yazı: Telefon pil ömrünü uzatmanın 5 pratik yolu

 

Unruh etkisi ve enerjinin korunumu

Neyse ki Einstein burada da imdadımıza yetişiyor: E=mc2 uyarınca kütle enerjidir diyor. Kuantum alanları da enerji alanlarıdır ve uzay boşluğunu tümüyle doldururlar. Öyleyse uzayın sıfırdan büyük bir minimum vakum enerjisi vardır. Bu enerjinin de bir ağırlığı (kütlesi) vardır!

Öyle ki Unruh Etkisi için yeni uzay yaratmak yerine yepyeni parçacıklar, yani eşdeğer sanal parçacıklar yaratabiliriz: Enerjinin korunumu yasasına göre, yoktan enerji oluşturamaz ve enerjiyi yok edemeyiz. Enerjinin de kütle eşdeğeri vardır. Bu durumda ışığın önünü kesecek ek uzay yaratmak yerine, aynı enerji değerinde olan sanal parçacıklar yaratabiliriz. Bunlar da termal radyasyon yayar.

Bu da kara deliklerin olay ufku üzerinden yayılan Hawking Radyasyonu ile aynı şeydir; çünkü matematiksel olarak siz yolda giderken ışıkla aranızda hep bir mesafe kalacaksa bu neden-sonuç ilişkisinde bir kopukluk yaratır. Dolayısıyla sırtınızla ışık arasında hep kara delik gibi bir olay ufku oluşur. Ezcümle Unruh Etkisi ile Hawking Radyasyonu aynı temel mekanizmaya dayanır.

İlgili yazı: 18 Ayda Nasıl 24 Kilo Verdim?

Aman diyeyim, o Olay Ufku değil! Ama dizisi Amazon’a geliyormuş.

 

Unruh’u kuantumla bağdaştırmak

Şimdi diyeceksiniz ki “Ama hocam, fizikçiler çılgın mı? Neden önce matematiksel sanal uzaydan türeyen bir Unruh Etkisi yaratıyorlar ve sonra da bunu kuantum alanlarına uyarlamak için takla atıyorlar? Ya evrende Unruh Etkisi yoksa?”

Güzel bir soru ama dediğiniz gibi olsaydı, kuantum fiziği lise matematiği kadar kolay olurdu; ancak öyle değil: Unruh Etkisi, hem görelilikten, hem de kuantum alan kuramındaki formüllerden çıkıyor. Fizikçi William Unruh ve arkadaşları da özellikle görelilikten çıkan bu etkiyi doğada görmeye çalıştılar.

Oysa geçen yıl aramızdan ayrılan Stephen Hawking de boşuna ileri zekalı değildi. Onlardan önce Hawking Radyasyonunu buldu ve bunu Unruh Etkisine örnek gösterdi. Ne kadar ilginç değil mi? Elealı Zenon oluş yoktur, varlık vardır demek için Parmenides ekolünden yola çıkarak doğada hareketin imkansızlığını gösteren bir paradoks ortaya attı.

Oysa bu paradoks, önce Newton ile Leibniz’in birbirinden bağımsız olarak geliştirdiği sonsuz küçükler hesabıyla (kalkülüs/matris), sonra da özel görelilik teorisi ve kuantum alanlarıyla döndü dolaştı ve tersine, doğada hareket etmenin nasıl mümkün olduğunu gösteren Unruh Etkisini tanımladı! Zenon yaşasaydı hay ben bu işin… diyebilirdi. 😉

İlgili yazı: İnsanların Soyu Ne Zaman Tükenecek?

Jennifer Lawrence da Açlık Oyunları’nda koşarken kendi olay ufkunu yaratıyordu.

 

Hareketin mümkünü

Şiirsel bir dille ifade edersek Unruh ve meslektaşları hareketin mümkününü buldular. Matematikte ise Unruh Etkisinin keşfedilmesine dolaylı esin kaynağı olan Akhilleus ve Kaplumbağa Paradoksunu asimptotik eğri olarak adlandırıyoruz. Siz de bunu resimde görebilirsiniz.

Oysa Unruh Etkisi ile gerçek hayatta ışığın bize hep yetişecek olmasını bağdaştırmak için bir detayı daha bilmeye ihtiyacımız var: Işığın resimdeki gibi asimptotik eğri çizerek size sonsuza dek yaklaşması, ama asla ulaşamaması için hem astronotun hem de sizin sonsuza dek hızlanıyor olmanız gerekiyor.

Işık siz sabit hızda giderken veya yavaşlarken size hep yetişir (ki resimdeki kırmızı astronotun da aslında ışık hızında gittiğini varsayarız). Işığı hep geride bırakmak için neden sonsuza dek hızlanıyor olmanız gerektiğini ise hızın formülünden çıkarabilirsiniz: hız, mesafenin zamana bölümüdür.

Demek ki mesafenin sonsuza kadar kısalması; ama asla sıfıra eşit olmaması için zamanın sonsuza dek akması gerekir. Evrenimizin yaşı sonsuz olmadığı için bugüne dek hiçbir cismin sonsuza dek hızlanma şansı olmamıştır. Ayrıca bunun için sonsuz enerji gerekir ve sonsuz enerji de sonsuz kütleye (yakıta) eşdeğer olacağı için sonsuza dek hızlanamazsınız.

Termodinamik kısıtlar

Dahası bir şekilde sonsuz enerji üretseniz bile; bu kez de enerjinin tamamını yararlı işe dönüştüremezsin, bir kısmı hep atık ısı olarak uzaya kaçar diyen termodinamik yasaları size engel olacaktır. Bu da bizi kara deliklere geri getiriyor. Neden derseniz:

İlgili yazı: Kuantum Zaman: Gözünüz 12 Milyar Yıllık Işıkla Dolanık

 

Hawking radyasyonu yüzünden

Unruh Etkisiyle aynı temel mekanizmaya sahip olan Hawking Radyasyonu, olay ufkunda üretilen bir sanal parçacığın geri gelmemek üzere kara deliğe düşmesi ve parçacık eşinin de kara delik dışındaki uzaya kaçmasıyla oluşur.

Oysa olay ufkunu geçip kara deliğin içine giren cisimler aslında ışıktan hızlı yol alırlar. Evet, uzayda ışıktan hızlı gidemezsiniz; ama kara deliğin içindeki uzay, ışıktan hızlı olarak kara deliğin merkezindeki tekilliğe akacaktır. Bu da Unruh Etkisinin gerçekleşmesi için gereken sonsuza dek hızlanma şartını karşılayacaktır!

Kara deliğin içinde uzay-zaman yer değiştirdiği için uzaydaki her nokta gelecekte hep aynı ana çıkar; yani kara deliğin dışına çıkmaya çalışsanız dahi uzayda bir nokta değil de zamanda bir nokta olan tekilliğe düşerek yok olursunuz. Bu sebeple kara delik detayına girmeyeceğim.

Öte yandan, kara deliğin dış sınırı olan olay ufkunda, kara delikten kaçış hızı ışık hızına erişir ve ışık hızında giden cisimler için zaman donar, hiç akmaz. Mesela fotonlar hiç yaşlanmazlar. Öyleyse sizi alıp kara deliğe atsak dışarıdan bakan bizler için sizin saatiniz tam olay ufkunda donup kalacaktır.

İlgili yazı: Zaman Büyük Patlamayla mı Akmaya Başladı?

 

Unruh etkisi ve kara delikler

Bize göre sizin için zaman akmadığından (hız = mesafe / zaman formülüne göre, örneğin 1 metre / 0 işlemi sonsuzluk vererek tanımsız olacağı için) siz de bize göre sonsuza dek hızlanıyormuş gibi olacaksınız (sonsuza dek hızlanmak sonsuz hızda gitmektir). Öyleyse kara deliğin olay ufkunda Unruh Etkisine benzer bir süreç gerçekleşir ki buna da Hawking Radyasyonu deriz.

Yine de kara deliklerin yaşadığımız gözlenebilir evrenden kopuk cep evrenler olarak düşünülebileceğini söylemiştik. Aynı zamanda enerjinin tamamı da yararlı işe dönüşemez demiştik ki bu durumda; bize göre sonsuza dek kara deliğe düşerken üreteceğiniz atık ısı termal radyasyon olarak, yani Unruh Etkisine benzeyen Hawking radyasyonu olarak yayılacaktır.

Ancak tekrarlıyorum: Unruh Etkisi ile Hawking radyasyonu aynı temele otursa da aynı şey değildir. Evet, ikisinde de olay ufku vardır (uzayda sonsuza dek hızlanmanız veya bize göre kara deliğe sonsuza dek düşecek; ama asla içine giremeyecek olmanız olay ufku yaratır).

Oysa kara delik olay ufku Unruh olay ufkundan farklıdır. Unruh olay ufkuna Rindler Ufku diyoruz ki bunu şöyle netleştirebiliriz: Kara delik olay ufkunda zaman akmaz ve hız = mesafe / 0 = sonsuz olur. Rindler olay ufkunda ise zaman sonsuza dek akar ve hız = mesafe / sonsuz = sonsuz küçüklükte asimptotik uzaklık olur). Nitekim olay ufkunu özel görelilikten türeten ve adını koyan kişi de Avusturyalı fizikçi Wolfgang Rindler’dır.

İlgili yazı: Kuantum Silgisi ile Zamanı Silmek Mümkün mü?

Unruh-etkisi-ile-kendi-olay-ufkunuzu-yaratın

Işıktan hızlı giden Hükümran Sınıfı Yıldız Gemisi Atılgan-E, Unruh etkisi ile kendi olay ufkunu yaratır mı?

 

Bunun özel görelilikle ne ilgisi var?

Sonsuz hızda gitmek için sonsuza dek hızlanmanız gerekir ki özel görelilikte sabit hızlanma (Rindler ufku) ile yerçekimi alanında serbest düşme (kara delik olay ufku) arasında bir fark yoktur (buna eşdeğerlilik ilkesi diyoruz). Yine aynı sebeple Unruh etkisi siz yavaşlarken görülmez: çünkü hız kesince sabit hızlanmadan çıkmış olursunuz.

Peki ya anlık hızlanma? Diyelim ki saniyenin binde biri için hızlandınız ve sonra yavaşladınız. Yine Rindler ufku ve Unruh etkisi oluşur mu? Tabii ki evet; çünkü siz hız değiştirmeden önce, sonsuz küçüklükteki bir an için olsa bile sabit hızda gitmiş sayılırsınız. 😮 Biz de böylece Unruh etkisinin özel görelilikteki eşdeğerlilik ilkesinden nasıl türediğini görmüş olduk.

Ancak, eşdeğerlilik ilkesi ile eşitlik ilkesi aynı şey değildir. Bizim de kara delik olay ufkundan çıkıp Rindler olay ufkuna geçmemiz için eylemsizlik uzayından (Minkowski uzayı) çıkıp Rindler uzayına geçmemiz gerekecektir. Bunu da Bogoliubov dönüşümleri denilen denklemlerle yaparız. Tersi için de Lorentz dönüşümlerini kullanacağımızı belirtelim.  

Öyleyse Unruh Etkisiyle oluşan sanal parçacıklar ile Hawking Radyasyonu etkisiyle oluşan sanal parçacıklar aynı parçacıklar mıdır? Peki sanal parçacıklar gerçekten var mı, yoksa tümüyle matematiksel varlıklar mı? Elealı Zenon’a layık olan bu soruları gelecek hafta yayınlayacağım Hawking Radyasyonu yazısında bulacaksınız.

Kara deliğe düşen astronota ne olur?

Her durumda sizi hazırlıksız bırakmak istemiyorum: Hawking Radyasyonuna basit bir giriş yapmak için Stephen Hawking ve 4 Büyük Başarısı’nı okuyabilir ve eşdeğerlilik ilkesinin genel göreliliğe dayalı detaylı incelemesini de Kara Deliğe Düşen Astronota Ne Olur yazısında bulabilirsiniz. Bol güneşli havalar ve keyifli okumalar dilerim.

Fizikçi Unruh anlatıyor


1New Perspective On The UnruhEffect
2Experimental evidence for the Unruheffect
4UNRUHEFFECT: Introductory Notes to Quantum Effects for Accelerated Observers
4Zenon Paradoksları

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir