29 Ekim 2018 Pazartesi

Stephen Hawking'in son bilimsel makalesi: Bilgi Paradoksu! (HBT Sayı 135 - 26 Ekim 2018)

Stephen Hawking'in son bilimsel makalesi: Bilgi Paradoksu!

14 Mart 2018’de hayatını kaybeden Stephen Hawking’in, son bilimsel makalesi Black Hole Entropy and Soft Hair (Karade-lik Entropisi ve Hafif Saç) yayınlandı. Teorik fizikçilerin “bil-gi paradoksu” olarak adlandırdıkları konuyu ele alan çalışma, Hawking’in ölümünden önce tamamlanmıştı.

Geleneksel karadelik modellerinde, karadeliğin çekimine kapılan bir nesneden geriye en ufak bir bilgi kırıntısı dahi kalmaz. Ancak “Enerjinin Korunumu” yasasına göre, enerji ne yok olur ne de yoktan var edilir; sadece enerjinin türü değişebilir. Bu durum bilgi paradoksu olarak adlandırılıyor.

Makalenin yazarlarından teorik fizikçi Malcolm Perry (Cambridge Üniversitesi), bilgi paradoksunun 40 yılı aşkın bir süredir “Hawking’in yaşamının merke- zinde” olduğunu belirtti. Paradoks bu makale ile çözülmemiş olsa da, buna giden yolu açtıklarını uman Perry, bu çalışmanın evrenin gizemlerinden biri hakkındaki anlayışımızı nasıl geliştirdiğini The Guardian’da yayınlanan yazısında anlattı:

“Fizik, nesnelerin şu anki durumuna bakarak geleceği tahmin edebilme işidir. Örneğin, bir topu atarsanız, ilk pozisyonunu ve hızını öğrendikten sonra gelecekte nerede olacağını bilebilirsiniz. Bu tür akıl yürütme, klasik fizik dediğimiz alanda geçerlidir, ancak atomlar ve elektronlar gibi küçük şeyler için bazı değişikliklere ihtiyaç duyar. Burada devreye giren kuantum mekaniğinde, kesin sonuçları belirlemek yerine olasılıklar hesaplanır.

Stephen, karadelik fiziğinde kuantum mekaniğine oranla daha büyük bir belirsizlik olduğunu ortaya çıkarmıştı. Ancak bu tür bir belirsizlik, fizik yasalarının birçoğunu ortadan kaldırdığından kabul edilemez gibi görünüyordu.

Bir karadeliğin geleceğini tahmin etmek önemli olmayabilirdi ancak karadelikler gerçek fiziksel nesneler. Birçok galaksinin merkezinde büyük karadelikler var. Gözlemlerimiz galaksimizin merkezinde, güneşin birkaç milyon katı büyüklüğünde bir yoğun kütle olduğunu gösteriyor. Bu büyüklükte bir kütle yoğunlaşması sadece bir karadelik olabilir. Kuasarlar, çok uzak galaksilerin merkezlerindeki son derece parlak nesnelerdir ve karadeliklere düşen maddelerle güçlenir. Gözlemevi Ligo, karadeliklerin çarpışmasıyla ortaya çıkan yerçekimi dalgaları keşfetti.

İnsanları genellikle saçlarından ayırt edebiliriz ancak karadelikler bu açıdan tamamen kel gibi görünüyordu. “Karadeliklerin saçı yok” ifadesi buradan geliyor. 1974’te Stephen, kara deliklerin kusursuz emiciler olmaktan ziyade “karacisimler” gibi davrandığını keşfetti. Bu karacisimlerin ayırt edici özelliği sıcaklıkları.Ve sıcaklığa sahip tüm cisimler termal radyasyon üretir.

Sıcaklığa sahip tüm cisimler bir entropiye sahiptir. Entropi, mikroskopik bileşenleri kullanılarak bir nesnenin, aynı görünmek kaydıyla kaç farklı şekilde yapılabileceğinin ölçüsüdür. Örneğin, sıcak bir metal parçasının atomları, farklı düzenlerde bir araya gelerek aynı şekilde görünen bir metal parçası oluşturabilir. Stephen’in karadelik sıcaklık formülü, kendisine bir karadeliğin entropisini bulabilme imkanını verdi.

Sonraki soru şu oldu: Bu entropi nasıl ortaya çıktı? Bütün kara delikler aynı gözüktüğü için, entropinin ana kaynağı bilgi paradoksunun merkezindeydi.

Matematikte, karadeliklerin tamamen kel olduğu fikrine yol açan bir boşluk olduğunu ortaya çıkardık. 2016 yılında karadeliklerin “hafif saç” olarak adlandırdığımız sonsuz bir koleksiyonuna sahip olduğunu gördük. Bu keşif, karadeliklerin, fizik yasalarında bir bozulmaya yol açtığı fikrini sorgulamamıza imkan veriyor.

Stephen, hayatının sonuna kadar bizimle çalışmaya devam etti ve şimdi konuyla ilgili şu andaki düşüncelerimizi anlatan bir makale yayınladık. Bu makalede karadeliklerin entropisini hesaplamanın bir yolunu ortaya koyuyoruz. Temel olarak entropi, bir karadelik hakkındaki, kütlesine veya dönüşe ek olarak, niceliksel bir ölçüdür.

Bu makale bilgi para-doksunun bir çözümü ol-masa da, bu yönde önemli bir katkı sağladığına inanıyoruz. Daha fazla çalışmaya ihtiyaç var ve bu alandaki araştırmamıza devam edeceğiz. Bilgi paradoksu, bir yerçekimi teorisi bulma arayışımızla yakından bağlantılı.

Einstein’ın genel görelilik kuramı, büyük ölçeklerde uzay-zamanı ve yerçekimini tanımlamakta son derece başarılıdır, ancak dünyanın küçük ölçeklerde nasıl çalıştığını anlamak kuantum teorisini gerektirir. Parçacık fiziğinin “standart modeli” ile açıklandığı gibi, doğanın yerçekimsel olmayan kuvvetleri üzerine olağanüstü başarılı teoriler var. Bu tür teoriler kapsamlı bir şekilde test edildi ve Cern’de Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın Higgs parçacığının keşfi, bu fikirlerin olağanüstü bir teyidi.

Ancak yerçekimi hala bu resme dahil edilmiş değil. Stephen, kara delikler üzerindeki çalışmalarının yanı sıra, Einstein’ın fikirlerini kuantum teorisi ile birleştirecek şekilde, yerçekimi ve doğanın diğer kuvvetleri arasında bir birleşmeye öncülük etmeyi umuyordu. Kara delikler üzerindeki çalışmalarımız aslında bu diğer bulmacaya ışık tutuyor.”

Murat Altaş
@TercumeOdasiOrg

https://www.theguardian.com/science/2018/ oct/10/black-holes-and-soft-hair-why-stephen-haw-kings-final-work-is-important 

(Herkese Bilim Teknik,  Sayı 135 - 26 Ekim 2018)

u

Hiç yorum yok:

Yorum Gönder