Stephen Hawking'e Göre, Karadelikler Sandığımız Gibi Olmayabilir!

Kara delikler yok - en azından bizim bildiğimiz şekilde değil, diyor ünlü fizikçi Stephen Hawking, bizi uzayın en gizemli objelerinden biri hakkında tekrar düşünmeye sevk edecek gibi görünüyor. Hawking'in yeni çalışması, kara deliklerin "ateş duvarı" denen yok edici ışıma (radyasyon) çemberlerine sahip olmayabileceği yönünde açıklama getiriyor. Kimi bilim insanlarının öne sürdüğü şekliyle içinden geçen her şeyi yakabilecek bu çember, bazı bilim insanlarınca imkânsız sayılıyor.

Geleneksel görüşe göre kara deliklerin kütle çekim kuvveti öyle büyük ki hiçbir şey ondan kaçamaz, ışık bile; işte bu yüzden kara delik olarak anılır. Geçildikten sonra bir daha geri dönüşü olmadığı varsayılan sınır da olay ufku olarak bilinir. Bu kavramdan yola çıkarak, kara deliğin olay ufkundan geçen her türlü bilgi yok olur. Öte yandan evrenin atom altı düzeydeki davranışlarının şimdiye kadarki en geçerli açıklaması olan kuantum fiziği, bilginin asla yok edilemeyeceğini öngörür. Bu da teoride temel bir çelişmeye yol açar.

Olay Ufku Yok

İşte Hawking, bu çelişkiye bir çözüm öneriyor: Kara delikler hiç de olay ufku içermez, bu nedenle bilgiyi yok etmez. 22 Ocak 2014’te çevrimiçi yayınladığı bir makalede Hawking şöyle diyordu:

Olay ufuklarının olmaması, ışığın kaçış yolu bulamaması bağlamında düşündüğümüz kara deliklerin olmadığı anlamına gelir.

Bu makale, geçen Ağustos’ta Kaliforniya - Santa Barbara'da bulunan Kavli Teorik Fizik Enstitüsü'ndeki bir seminerde yaptığı konuşma temel alınarak hazırlanmıştı.

Olay ufuklarının yerine, Hawking kara deliklerin "görünen ufuklar”a sahip olduğu görüşünü öneriyor. Sadece geçici olarak madde ve enerjiyi hapseden, sonunda da ışıma olarak yeniden ortaya çıkaran bir görünen ufuk. Yayılan bu ışıma, kara deliğin içine düşen şeyin barındırdığı orijinal bilgiyi tümüyle barındırıyor, esasen değişik bir formda olsa da. Hawking’in makalesinde belirttiğine göre, dışarıya çıkan bilgi bozunmaya uğradığı için pratikte dışarı çıkan hiçbir şeyi, içeri düştüğü haliyle yeniden inşa etmenin bir yolu yoktur. Bozunma kaçınılmazdır, çünkü görünen ufuk doğası gereği kaotiktir. Tıpkı Dünya iklimlerinin kaotik olması gibi...

Ateş Duvarı Kaldırıldı

Hawking'in olay ufku aleyhine düşünme şekli, ateş duvarlarını da rafa kaldıracak gibi duruyor. Ateş duvarları, bazı bilim insanlarının son zamanlarda (ve ihtilaflı bir şekilde) olay ufkunda veya yakınında bulunduğunu söylediği yoğun ışımalı dağlama bölgeleridir.

Bu revizyonun önemini daha iyi anlamak için Hawking'in yıllar önce yaptığı açıklamayı bilmek yardımcı olacaktır: Kara delikler aslında tam da "kara" değildir, onun yerine olay ufuklarının hemen ötesine ışıma yayarlar. Kütle çekim alanlarının enerjisi, parçacık çiftlerinin çevredeki vakumlanmış alanda birdenbire ortaya çıkmasına neden olur. Zamanla, Hawking ışıması diyebileceğimiz bu ışımayı yaymak, kara deliklerin kütle kaybetmesine yol açacaktır, belki de tamamen buharlaşıp kaybolmasına...

Bu teoriye göre, kara delikler etrafında yaratılan bu parçacık çiftleri birbirine dolanmış olmalılar. Bu, her iki eş parçacığın davranışının, uzaklığa bağlı olmaksızın, birbirine bağlantılı olduğu anlamına geliyor. Bunlardan birisi kara deliğin içine düşerken diğeri kaçıyor.

Ancak son araştırmalar içeriden çıkan her parçacığın, daha önce kara deliği terk etmiş olan her bir parçacıkla dolanması gerektiğini söylüyor. Bu da kuantumun fiziğinin defalarca test edilmiş bir yasasıyla doğrudan çelişiyor: Birbirine dolanma her zaman "tek eşlidir" yani var oldukları andan itibaren sadece belirli iki parçacık eşleşebilir.

Hiçbir parçacık aynı anda iki ayrı dolanma oluşumunda yer alamayacağı için -biri kökeninde bağlı olduğu eş parçacıkla, ve diğeri de kara delikten çıkan bütün diğer parçacıklarla- bu dolanmalardan biri veya ötekisi teorik olarak çözülmelidir. Bu da muazzam miktarda enerjinin açığa çıkarak ateş duvarını yaratması demektir.

Ateş duvarları kuantum fiziği yasalarına bağlı kalarak, kara deliklerin dolanmayla ilgili doğurduğu muammayı çözer. Ama bu duvarlar, bir kara deliğin olay ufkunu aşmanın sıradan bir olay olması gerektiğini ifade eden, Einstein'ın deneylerle kanıtlanmış "eşitlik prensibi” ile çelişerek başka bir sorun doğurur. Varsayımsal olarak olay ufkunu aşan bir astronot, bu geçişin farkında bile olmayacaktır. Halbuki bir ateş duvarı olsaydı, astronot anında yanacaktı. Bu durum, Einstein'ın ilkesini ihlal edeceği için Hawking ve diğerleri, ateş duvarlarının imkânsız olduğuna dair kanıt arayışındalar. Kavli Enstitüsü fizikçilerinden, Hawking’in çalışmasında yer almamış olan Joe Polchinski şunu söyledi:

Hawking, ateş duvarının yerine bir kaos duvarı koyuyor gibi.

Cevaplanmamış Sorular

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’ndeki kuantum fizikçi Seth Lloyd her ne kadar Hawking'in düşüncesini, ateş duvarlarını hiçe saymak konusunda iyi bir yol olarak görse de bu düşüncenin ateş duvarlarının ortaya çıkardığı problemleri tam olarak ele almadığını söylüyor.

Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'ndeki teorik fizikçi, bu çalışmada yer almamış olan Sean Carroll şöyle konuştu:

Hawking'in kara delikler hakkında her şeyi cevaplayan yeni bir dramatik çözüm getirdiği inanışına karşı ihtiyatlı olmanızı öneririm. Bu problemler çözüme ulaşmış olmaktan çok uzak.

Kaliforniya'daki Stanford Üniversitesi teorik fizikçisi, yine Hawking'in çalışmalarında da görev almamış olan Leonard Susskind, kara deliklerin yarattığı muammaların başka çözümleri olabileceğini düşünüyor. Mesela Susskind ve iş arkadaşı Juan Maldacena, dolanmanın solucan delikleriyle (teoride uzay-zamanda büyük uzaklıklar arasındaki kestirme yol) bağlantılı olabileceğini ima ediyorlar. Bu düşünce şeklinin, ateş duvarı muammasını çözebilecek bir araştırmanın temelini oluşturabileceğini söylüyor Susskind.

Kanada, Edmonton'da bulunan Alberta Üniversitesi’ndeki teorik fizikçi Don Page, yakın gelecekte Hawking'in düşüncesini destekleyecek hiçbir delil bulunamayacağını belirtiyor. Astronomlar kara deliklerin davranışlarında, şimdiye kadarki gözlemlerinden daha farklı bir tespitte bulunamayacaklar. Yine de, Page'e göre, Hawking'in yeni önerisi "kuantum çekimiyle ilgili daha kapsamlı bir teoriye kapı açabilir. Bu da test edilebilir tahminler yapmaya imkân sağlar." Carroll önümüzdeki günlerde Hawking'i takibe almayı planlıyor: 

Hawking'in henüz kâğıda dökmediği hâlde aklında bulunan çok daha iyi bir argümanı vardır muhtemelen.

Teşekkür: Bu yazıyı çeviren Kemal Uçar'a teşekkür ederiz.