Stephen Hawking’in “Büyük Sorulara Kısa Cevaplar” adlı Son Kitabına Yayın Öncesi Bir Bakış
Yazan: Stephen Hawking
Karadelikler bilgileri yutuyor mu, yoksa “tüyler (hairs- kara deliğin sınırında olay ufkunda yer alan fotonlar )” olarak adlandırılan sıfır enerjili parçacıkları bir şekilde saklıyor mu?… Stephen Hawking, ölümünden önce bu özlü yazıda yer alan yeni fikirler üzerinde çalışıyordu.
Kütleçekiminin olmadığını ve uzay-zamanın tamamen düz olduğunu varsayın… Bu tamamen hiç bir nitelik barındırmayan, özelliği olmayan bir çöl gibi olurdu. Böyle bir yer iki tür simetriye sahiptir. İlk simetriye öteleme simetrisi denir. Çölde bir noktadan diğerine geçtiysen, hiçbir değişiklik farketmezsin. İkinci simetri, rotasyon simetrisi. Çölde bir yerde durup etrafta dönmeye başlarsanız, baktığınızda gördüğünüz şeylerde bir fark görmezsiniz. Bu simetriler, ayrıca, herhangi bir maddenin yokluğunda “düz” uzay-zamanda da bulunurlar.
Biri bu çöle bir şey koyarsa, bu simetriler kırılmış olur. Diyelim ki; çölde bir dağ, bir vaha ve bazı kaktüsler olduğunu varsayalım, farklı yerlerde ve farklı yönlerde farklı görünecektir. Aynısı uzay zamanı için de geçerlidir. Biri nesneleri uzay-zaman içinde ele alırsa, öteleme ve rotasyon simetrileri kırılır. Nesnelerin bir uzay-zaman içine yer alması, çekim kuvveti üreten bir şeydir.
“Karadelik”, çekim gücünün güçlü olduğu, uzay zamanının şiddetli biçimde büküldüğü ve simetrilerin de kırılmasının beklendiği bir uzay-zaman bölgesidir. Bununla birlikte, karadelikten uzaklaştıkça, uzay-zamanın bükülmesi daha az olur. Karadelikten çok uzakta, uzay-zaman, “düz” gibi görünür.
1960’lı yıllarda, Hermann Bondi, A. W. Kenneth Metzner, M.G. van van Burg ve Rainer Sachs, herhangi bir maddeden uzaktaki uzay-zamanın, “süper translasyonlar-ötelemeler” olarak bilinen sonsuz bir simetri koleksiyonuna sahip olduğuna dair gerçekten de kayda değer bir keşif yapmışlardı. Bu simetrilerin her biri, “süper translasyon yükü” olarak bilinen korunan bir miktar ile ilişkilidir. “Korunan miktar”, bir sistem geliştikçe değişmeyen miktardır. Bunlar daha bilindik korunmuş miktarların genellemeleridir. Örneğin; uzay-zaman, zamanda değişmezse, enerji korunur. Uzay-zaman, uzayda farklı noktalarda aynı görünürse, momentum korunur.
Süper translasyonlarla ilgili dikkat çeken şey; karadelikten çok uzakta sınırsız sayıda “korunmuş miktarın” olmasıdır. Bu korunma yasaları, kütleçekimi fiziğine olağandışı ve beklenmedik bir bakış açısı kazandıran yasalardır.
2016 yılında, birlikte çalıştığım Malcolm Perry ve Andy Strominger’la birlikte, bu yeni sonuçları ilgili korunmuş miktarlarıyla, bilgi paradoksuna olası bir çözüm bulmak için kullanmaya çalıştım. Kara deliklerin üç ayırt edici özelliklerinin kütleleri, yükleri ve açısal momentumları olduğunu biliyoruz. Bunlar uzun süredir anlaşılan klasik bilgiler. Ancak, karadelikler bir de “süper translasyon yükü” taşır.
Yani belki de karadelikler, düşündüğümüzden çok daha fazlasıdır. Kel ya da sadece üç tüyü yok, aslında, çok miktarda supertranslasyon tüyü (hair: karadeliğin sınırındaki olay ufkunda yer alan fotonlar) var.
Bu süper translasyon tüyü (kara deliğin sınırında olay ufkunda yer alan foton), karadeliğin içinde ne olduğu hakkında bazı bilgileri kodlayabilir. Bu süper translasyon yükleri muhtemeldir ki tüm bilgiyi kapsamaz, ancak, geri kalanı, henüz iyi anlaşılmamış olan, süper rotasyonlar (halâ pek anlaşılmayan) adı verilen aşırı hız yükleri tarafından bazı ek ilgili simetriler ile ilişkili ek korunmuş miktarlar hesaplanabilir. Eğer bu doğruysa ve karadelik hakkındaki tüm bilgiler “tüyler (karadeliğin sınırındaki olay ufkunda yer alan fotonlar)” ile anlaşılabilir, o zaman belki de bilgi kaybolmaz. Bu fikirlerimizi, en son yaptığımız hesaplarla onayladık. Strominger, Perry ve ben, bir lisans öğrencisi olan Sasha Haco ile birlikte, bu süper rotasyon yüklerinin herhangi bir karadeliğin entropisini hesaba katabildiğini keşfettik. Kuantum mekaniği burada işler ve bilgi karadeliğin yüzeyi olan ufukta depolanır.
Kara delikler, halâ genel kütleleri, elektrik yükleri ve olay ufkunun dışında dönen spinleri ile karakterize edilir. Ancak, olay ufkunun kendisi, karadeliğin içine düşen şeyin bu üç özelliğin ötesinde anlatılması için gereken bilgileri içerir. İnsanlar halâ bu konularda çalışıyorlar ve bu nedenle “bilgi paradoksu” çözümsüz kalıyor. Ama ben bir çözüme doğru ilerlediğimiz konusunda iyimserim.
Yazan: Stephen Hawking
Çeviren: AylinEr
https://www.newscientist.com/article/mg24032002-000-sneak-peek-at-hawkings-last-book-brief-answers-to-the-big-questions/amp/?__twitter_impression=true