Stephen Hawking’in büyük kara delik beyanı ne kadar önemliydi? – Sarah Scoles

Eğer kara deliğin içine düşseydiniz, sizi klonlayamayabilirdik (Üzgünüm!). Fakat sizin varlığınızın bilgisi sonsuza dek kaybolmayacaktı (Züğürt tesellisi!)

Fotoğraf: Güneşin Kütlesinin Milyonlarca ila Milyarlarca Aralığında Katı Kütleli Süper Büyük Kara Delik / Credit: NASA/JPL-Caltech

Fotoğraf: Güneşin Kütlesinin Milyonlarca ila Milyarlarca Aralığında Katı Kütleli Süper Büyük Kara Delik / Credit: NASA/JPL-Caltech

“Beni duyabiliyor musunuz” diye sordu Stephen Hawking 25 Ağustos’ta Stockholm’deki Royal Teknoloji Enstitüsü’nün Hawking Radyasyonu konferansında.
Tümü önemli fizikçilerden oluşan 29 dinleyici onun büyük duyurusunu duymaya hevesliydiler ve onu gayet iyi duyabiliyorlardı. Dinleyiciler önceki geceki bir ön duyurudan, Hawking’in fizik alanındaki 40 yıllık gizem olan, bilginin kara delikten nasıl kaçtığına getireceği çözümü açıklamak üzere olduğunu biliyorlardı.
Fakat Hawking’in fikri büyük manşetler yaratırken, açıklamanın yalnız dokuz dakikası diğer fizikçilere anlaşılması güç ve kafa karıştırıcı geldi.
Hawking’in problemi neydi ?
Hawking bilgi paradoksu problemini çözmeye koyuldu. Bunu anlamak, kara delikler hakkında bilgi tazelemeyi gerektiriyor. Olay ufku adı verilen ışık ve dalga girişiminin kara delik etrafındaki bir engeli geçmesi olayı gerçekleşirse, kara delikler yerçekiminin üstesinden gelmek için gerekli olan hızı elde etmiş olacaklar ve kaçış hızı ışık hızından daha büyük olacaktır. Yani olay ufkunu geçen herhangi bir madde ve onun önceki yaşamında ne olduğuna dair herhangi bir bilgi kara deliğin içinde kalacaktır. Yani sen, Snickers çikolatası ya da bütün bir gezegen içine düşsün, hepsinin sonu aynıdır: bilinmeyen ek bir kütlenin kara deliğin içine yığılması.
Veya en azından bu alışılagelinmiş olan fikir. Sonra 1974’te Stephen Hawking kara deliklerin yavaşça buharlaştığını gösterdi. Kara delikler daimi olarak ta ki hiçbir şey kalmayana dek radyasyon sızdırıyorlar. Bu radyasyon (daha sonradan “Hawking Radyasyonu” ismini aldı.) sızıntısının gerçekleştiği zaman ölçeği birkaç milyar yıl ile evrenin şu anki yaşından çok daha fazla bir süre arasında değişiyor. Fakat Aix-Marseille Üniversitesi’nden konuşmaya katılan teorik fizikçi Carlo Rovelli şu şekilde bir görüş bildiriyor, “Bu bir problem oluşturuyor: kara deliğin içine düşen tüm o madde nereye gitti ? Kara deliğin içine düşen maddeyle ilgili bilgi nerede? Kara delik kaybolduğu için artık ‘sadece içinde’ olamaz. Yani, nerede ? Gerçekten kayıp mı oldu?”
Kuantum mekaniğine göre maddeyle ilgili bilgi kaybolamaz. Bilgi ne oluşturulabilir ne de yok edilebilir. Fakat kara delikler yok ediyormuş gibi gözüküyor. Ama yok edemez! E ama yok ediyormuş gibi gözüküyor. İşte bu bilgi paradoksunu paradoks yapan şey.
Bazı bilim insanları, sızan Hawking radyasyonunun beraberinde dışarıya bilgi sızdırdığını düşünüyorlar, aynı azat edilen rehinenin beş gün kaldığı oda hakkında polise bilgi verebileceği gibi.
Radyasyonun ağzındaki baklayı nasıl çıkarabileceği hakkında fikirler çokça ve Hawking’in yeni ifşaatı sadece bir yarışmacı. “Durum, ortada büyük bir problem var ve işte bu da çözümü şeklinde değil. Durum, ortada büyük bir problem ve tamamen ikna edici olmayan bir düzine çözüm var ve şimdi elimizde yeni bir çözüm var şeklinde” diyor Rovelli.
Hawking’in büyük fikri
25 Ağustos günü Hawking, saygın fizikçilerden önce oturdu ve sesi odadaki hoparlörler vasıtasıyla duyulmaya başladı: “Ben bilginin kara deliğin içinde değil, kara deliğin sınırında (olay ufku) fazladan ötelemeler (supertranslations) formunda depolandığını ileri sürüyorum.”
Öteleme: Olay ufku üzerinden geçseydiniz, üzerinde iz bırakacaktınız. Ve bu iz temelde supertranslation, üç boyutlu olan kısımların iki boyutlu gösterimi, adı verilen üç boyutlu bir resim formundadır. Bu supertranslation kara deliğin dış geometrisinde yer eder. Hawking Radyasyonu fokurdamaya başladığında, olay ufku radyasyon üzerinde benzer bir iz bırakır. Bunu başkasından alınan bir hediyeyi bir başkasına verme olarak düşünebiliriz, tabii ki bunu kozmik bir olay olarak alıyoruz. Sonrasında Hawking Radyasyonu evrene geri akar ve beraberinde bu izi ve şifrelenmiş bilgiyi taşır. Gerçi bu şifre biraz karışıktır: Eğer kara deliğin içine düşseydiniz, sizi bu şifreyi kullanarak klonlayamayabilirdik (Üzgünüm!). Fakat sizin varlığınızın bilgisi sonsuza dek kaybolmayacaktı (Züğürt tesellisi!).
Bilginin kara deliğin olay ufkunun tam sınırında olduğu fikri ilk kez Nobel ödüllü Gerard’t Hooft tarafından ortaya atıldı. Supertranslationlar ise matematiksel fikirler olarak 1960’lardan geliyor. Henüz Hawking’in fikrinin de ne kadar yeni ve farklı olduğunun detayına girecek kadar bilmiyoruz.
Hawking’in çözümündeki problem
Ve işte problemin bir parçası: Meslektaşlarına göre, Hawking’in çözümünün detaylarının hatları belirsiz. “Kara deliğin içine düşen maddeden gelen bilgi nerede depolanıyor ve daha sonradan bu bilgi nasıl kara deliği terk eden maddeye aktarılıyor. İki büyük soru” diyor Kalifornia Santa Barbara Üniversitesi’nden fizikçi Steven Giddings.
Bunlar iki büyük soru, en büyük, en temel sorular. Hawking’in fikrinin “ne” olduğunu betimlemiş olması mükemmel fakat bilimde “nasıl” çok daha önemli. “Daha detaylı bir kavrayış için ihtiyacımız olan kullanılan matematiğin daha eksiksiz bir tanımı… gerçekten cevabı verip vermediklerini görmek için” diyor Giddings. Rovelli de buna katılıyor ve şöyle ifade ediyor: “Şimdilik resim epey bir başlangıç aşamasında.”
Kafalarını kaşıyan sadece bu ikisi değildi elbette. “Konferansta, Nobel ödüllüler dahil birçok birinci sınıf fizikçi vardı” diyor Joe Polchinski, Giddings’in meslektaşı Kalifornia Santa Barbara Üniversitesi’nden. “Yeni fikir beni çok fazla heyecanlandırmadı. Tabii ki herkes fikirle ilgilendi ama kimse ikna olmuş gözükmüyordu.”
Daha önce kara delikler hakkında Hawking ile münakaşa eden Polchinski de Hawking’in fikrinin arkasındaki belirsizliğe işaret etti: Hawking’in senaryosuna göre bilgi olay ufkunun üzerinde kalıyor fakat bilgi aynı zamanda kara deliğin içine düşüyor, (bunu bir önceki örneği kullanarak söyleyebilirsiniz) yani bu durumda bilginin iki kopyası mevcut demektir. Hawking bu problemden kaçmak için bir yol bulabilirdi diye ifade etmesine rağmen “Kuantum mekaniğine göre, bilgi iki yerde birden olamaz” diyor Polchinski.
AdS/CFT without holography: A hidden dimension on the CFT side and implications for black-hole entropy” gibi makaleler ilgi uyandırmazken, Hawking’in uzaylılar ve din hakkındaki beyanları gibi kara delik hakkındaki ifşaatları da bilimle uğraşmayan insanları heyecanlandırdığı için, Hawking’in fikri tamamen yeni gibi gözükebilir fakat değil. “Burada anladığımız kadarıyla, Hawking’in önerisi son zamanlarda ortaya konulan düşünceler üzerine inşa edilmiş durumda,” diyor Giddings. Ayrıca Rovelli ve Polchinski Hawking bazı teknik basamakları eklemiş olmasına rağmen, düşüncesinin Gerard’t Hooft’ un 1990’lardaki fikirlerine olan benzerliğine işaret ediyorlar.
Hawking, kendisi ve çalışma arkadaşları olan Hardvard Üniversitesi’nden Andrew Strominger ve Cambridge Üniversitesi’nden Malcolm Perry’nin Eylül ayı sonlarına doğru bu konuda daha çok bilgi içeren bir makale yayımlacaklarını iddia ediyor. Eğer ki bu makalede kara delik teorisyenlerinin kanıt olarak ihtiyaç duyduğu bazı ikna edici denklemler olursa, bu sonuç büyük önem arz edecektir. Bu zamana kadar bilim insanları bir hüküm vermek için bekleyecekler. “Şimdilik, sunulan teori taslak halinde,” diyor Rovelli. “İzin verin şöyle açıklayayım: Önemli haber Hawking’in kendisi: karakteri, ünü, insanlarla iletişim halindeyken ve heyecanını onlara aktarırkenki mükemmel tavrı. Bu şahane ve onun ustalığı. Fizik alanında yaptıkları ve ileri sürdükleri ise ilginç, birçok diğer fizikçinin olduğu gibi.”
[pbs.org’daki İngilizce orijinalinden Burcu Duran tarafından Sendika.Org için çevrilmiştir]