Enformasyon paradoksu için bir bilgi verebilir misiniz?

Merhaba Samet, enformasyon paradoksunu anlatmaya geldim.

Enformasyon paradoksunu anlamak için ilk önce karadelikler, kuantum fiziği ve genel görelilik kuramı hakkında bilgiye sahip olmalıyız, bu konular hakkında bilgin varsa bu kısımı geçebilirsin temel bilgileri anlatacağım bilmeyenler okusun, aksi takdirde anlamanız zorlaşabilir.

Kara delik; uzayda yol alan hiçbir maddenin ve ışık da dahil hiçbir radyasyonun kaçamayacağı kadar büyük kütleçekim alanlarıdır. Astronomik tanımıyla bir kara delik, büyük kütleli yıldızların süpernova patlamasıyla ölmesi sonucunda oluşan, bilinen en sıkışık (kompakt) gök cismidir.

Olay ufku; Genel görelilikte olay ufku, uzay-zamanda olayların dışarıdan bir gözlemciyi etkileyemeyeceği bir sınırdır. Halk dilinde "geri dönüşü olmayan nokta" olarak tanımlanır, yani kütle çekiminin kaçışı imkansız kılacak kadar büyük hale geldiği nokta. Olay ufkunun en yaygın örneği bir kara deliği çevreleyen ufuktur. Ufkun ötesinden yayılan ışık asla gözlemciye ulaşamaz. Aynı şekilde, gözlemcinin tarafından ufka yaklaşan herhangi bir nesne yavaşlıyor ve ufuktan asla tam olarak geçemiyor gibi görünür, görüntüsü zaman geçtikçe daha fazla kırmızıya kayar. Bununla birlikte, seyahat eden nesne hiçbir garip etki yaşamaz ve aslında ufuktan sonlu bir miktarda uygun zamanda geçer.

Daha spesifik ufuk türleri arasında bir kara deliğin etrafında bulunan ilgili ancak farklı mutlak ve görünür ufuklar yer alır. Diğer farklı kavramlar arasında Cauchy ve Killing ufku; Kerr çözümünün foton küreleri ve ergosferleri; kozmolojiyle ilgili parçacık ve kozmolojik ufuklar; ve mevcut kara delik araştırmalarında önemli olan izole ve dinamik ufuklar yer alır.

Kuantum teorisi; Kuantum Teorisi (bazen "Kuantum Mekaniği" olarak da adlandırılır) şu anda doğadaki tüm fiziksel süreçlerin altında yattığına inanılan matematiktir. Ne olacağını tam olarak tahmin etmek için kullanılamaz, sadece herhangi bir şeyin gerçekleşme olasılığını tahmin edebilir. Ancak olasılıklar yalnızca, gerçekleşmesi muhtemel tüm farklı şeylerin tüm olasılıklarını topladığınızda toplamın bire eşit olduğunu görürseniz anlamlıdır. Bunun doğru olmadığı bir kuantum teorisi hiçbir anlam ifade etmez. Bunun bir sonucu, bir kuantum teorisinde bilginin asla gerçekten kaybolmaması ya da gerçekten kopyalanmamasıdır; en azından prensipte, bir sistemin nasıl başladığını ("başlangıç durumu") nasıl sona erdiğine ("son durumu") dair tam bilgiden her zaman belirleyebilirsiniz.

Genel görelilik teorisi; Albert Einstein tarafından geliştirilen genel görelilik kuramı esasen bir kütle çekim kuramıdır. Bu kuramın Newton'un kütle çekim kuramından temel farkı, kütle çekimini cisimlerin kütlelerinden kaynaklanan bir kuvvet ile değil, uzayın eğriliği ile açıklamasıdır.^[1]

Enformasyon paradoksu, ( diğer adıyla kara delik bilgi paradoksu) kuantum mekaniği ve genel görelilik öngörüleri birleştirildiğinde ortaya çıkan bir bulmacadır. Genel görelilik teorisi, hiçbir şeyin hatta ışığın bile kaçamadığı uzay-zaman bölgeleri olan kara deliklerin varlığını öngörür.

Kara Delik Bilgi Paradoksu

Paradoks, Hawking'in 1974-1975 yıllarında kuantum alanlarıyla çevrili kara deliklerin aslında parçacıklar yayacağını ("Hawking radyasyonu") ve boyutlarının küçülerek sonunda tamamen buharlaşacağını göstermesinden sonra ortaya çıkmıştır. Kara delik buharlaşıp yok olduktan sonra bilgi nereye gitti? Kara delikle birlikte yok olduysa, bu kuantum teorisini ihlal eder.

Belki de bilgi Hawking radyasyonuyla geri gelmiştir? Sorun şu ki kara deliğin içindeki bilgi dışarı çıkamaz. Dolayısıyla Hawking radyasyonunda olmasının tek yolu (safça) içeridekinin kopyalanmasıdır. Bilginin biri içeride, diğeri dışarıda olmak üzere iki kopyasının olması da kuantum teorisini ihlal eder. Paradoksun kadar karmaşık olmasının en büyük sebeplerinden biri kuantum teorisinin ihlalidir.

Peki doğru mu?

Kara deliklerin evrendeki verileri (enformasyonu) gerçekten silip silmediği tartışmalı bir konu. Bunu görmek için kara deliklerin dış sınırına yakından bakalım; çünkü içini göremeyiz ama olay ufkunu dışarıdan görebiliyoruz. Enformasyon paradoksu diye bir şey varsa olay ufkunda gerçekleşiyor.

Kara delikler kaynar çaydanlıktaki su gibi buharlaşarak azar azar kütle kaybediyor ve buharlaşma sürecine Hawking radyasyonu diyoruz. Ancak bu çok yavaş işleyen bir süreç: Güneş kütlesindeki bir kara deliğin kütlesini tümüyle eritmesi 10 milyon trilyon trilyon trilyon trilyon yıl sürerdi.

Ancak merak etmeyin: Yarı tanrı statüsüne erişmiş olası bir gelişmiş uygarlığın üyeleri bile bu kadar süre beklemek zorunda değiller. Kara deliklerin buharlaşması gittikçe hızlanıyor. Bir kara delik ne kadar kütle kaybedip zayıflarsa o kadar hızlı buharlaşıyor.

Dolayısıyla evrendeki ilk kara deliklerin (evrenin oluşumundan kalma küçük ilkin kara deliklerin) 100 trilyon sonra buharlaşmasını bekliyoruz ki bu da evrendeki bütün yıldızların 1 ila 100 trilyon yılda öleceği tahminiyle çakışıyor. Her durumda kara delikler yok olurken yuttukları şeylerin de verisini silip enformasyon paradoksuna yol açıyor.^[2]

Öyleyse nedir bu enformasyon?

Enformasyon gözle görülür, elle tutulur bir şey değil ve genellikle temel parçacıkların kuantum özellikleri ile uzay-zamandaki dizilişleri olarak tanımlanıyor (orada, şu anda duran tahta masanın atomlarının sıcaklığı 24 derece demek gibi).

Enformasyon gerçekten yok oldu mu?

Aslında biz yanmış kağıdı küllerinden Anka kuşu gibi yeniden yaratamasak da enformasyon evrende fiziksel olarak varlığını koruyor. Sadece artık erişemeyeceğimiz kadar karışık ve dağınık bir halde bulunuyor. Tıpkı kağıda bir yazı yazıp üstünü karalarsanız artık yazıyı okuyamayacağınız gibi.

Kısaca çok karmaşık ve kafa yakan bir paradoks, çok uzun oldu ama inanın bana tam olarak anlanılması için bir bu kadar uzunlukta makaleler daha var. Fakat, detaya girmeyip sadece enformasyon paradoksunun ne olduğunu okumak istiyorsanız, kara delik bilgi paradoksundan aşağı doğru okursanız anlayacaksınızdır. Sağlıcakla kalın.