Featured Video Play Icon

Kara Delik Bilgi Paradoksu

Fizikçilerin yeri geldiğinde bir nevi medyum olabileceğini biliyor muydunuz? Evet. Astrolojiyi filan unutun. Bundan 5 yıl sonra tam olarak nerede olacağınızı öğrenmek istiyorsanız bir fizikçiye, özellikle bir kuantum fizikçiye danışın. Size çok yüksek bir doğrulukla söyleyecektir.

Ancak sizinle ilgili bazı bilgilere ihtiyacı olacaktır. Bazı temel bilgilere. Şu anda tam olarak nerede olduğunuzu ve “durumunuzu” bilmesi gerekecektir. Fakat elbette ekonomik durumunuz, psikolojiniz, eğitiminiz gibi fizik açısından önemsiz bilgilerden bahsetmiyoruz. Kuantum durumunuzdan bahsediyoruz. Bir fizikçi kuantum durumunuzu bildiğinde sizin ne zaman nerede olacağınızı tam olarak söyleyebilir. Sihir filan da yok. Basit bazı formülleri uygulayarak bunu yapabilir.

Burada “kuantum fiziğinin” belirsizliğinden bahsedebiliriz. Hani hiçbir şey kesin değildi? Hani olasılıklar vardı? Doğru. O konu maalesef hala değişmedi. Ancak klasik fizikte olduğu gibi kuantum fiziğinde de belirli bir “determinism” yani kesinlik mevcut. Evet bir parçacığın tam olarak nerede olduğunu bilemeyebiliriz ancak bir “olasılık bulutu” içinde olduğunu, yani nerelerde olabileceğini söyleyebiliriz. Zaman geçtikçe bu olasılık bulutunun da yeri değişecek ancak bu bulutun tahminen nerede olacağını söyleyebiliriz.

Yani aslında burada fiziksel bir gerçekten bahsediyoruz. Bir nesnenin, bir sistemin hatta evrenin kuantum durumunu, yani tüm parçacıkların o andaki konumu, momentumu, spini ve benzeri tüm bilgiler elinizde olduğunda sadece geleceği değil, geçmişi de tam olarak öğrenebilirsiniz. Evet. Tam olarak. Fiziğin de dayandığı temeldir bu zaten. Bu olmasa tüm sistem çöker. İşte o zaman hiçbir şeyi bilemeyiz.

Fakat burada, tüm anlattıklarımda çok önemli bir nokta var. Bilgi. Evet. Bilgi.

Fiziğin dayandığı temel derken bahsettiğimiz şey. Bilgi dediğimiz şey yoktan var edilemez ve varken de yok edilemez. Bilgi sürekli vardır ve olacaktır. Evrendeki var olan bir bilgi asla kaybolmaz. Kaybolmayacaktır. Kaybolamaz. Çünkü böyle bir durumda, dediğimiz gibi sistem büyük bir tehlike altındadır.

Ve fizik dünyası da tam da bu konuda müthiş bir engele takılmış durumda.

KARA DELİK BİLGİ PARADOKSU!

Önce “bilgi” derken tam olarak neden bahsediyoruz onu bir açıklığa kavuşturalım. Bilginin korunumu yasasından bahsedelim. Korunum yasaları özellikle fizik için ve aslında tüm sistem için çok önemlidir. Örneğin “Enerjinin Korunumu Yasasına” göre kapalı sistemlerde enerji sabit kalmak zorundadır. Yani dışarıdaki bir sistemle etkileşime girmediği sürece toplam enerji miktarı değişmez. Sadece biçim değiştirir. Dönüşüm mümkündür. Yani evreni de kapalı bir sistem olarak düşündüğümüzde içindeki enerji sabit ve değişmezdir.

Bunu “bilgiye” yani bilginin korunumuna uyarladığımızda insanın kafası biraz karışabiliyor. Çünkü çok rahat bir şekilde bilgiyi oluşturabiliyor ve farklı yöntemlerle o bilgiyi yok edebiliyoruz. Ancak. Kuantum evreninde mevcut tüm bilgiler de ne oluşturulabilir ne de yok edilebilir. Yani siz bir bilgi ürettiğinizde aslında sadece mevcut bilginin biçimini değiştiriyorsunuz.

İşte bu mantıkla bir parçacık ister boş bir kutuda dursun isterse karmaşık bir kimyasal reaksiyonun içinde olsun ya da bahsettiğimiz evrenin tamamı olsun fizik sayesinde eğer bu sistemin konumu ve momentumunu, spinini ve elektrik yükünü ve tabi benzeri tüm bilgileri yani genel anlamda “durumunu” bildiğimiz zaman bu sistemin geçmişte ve gelecekte nasıl davrandığını ve davranacağını tahmin edebiliriz.

Hatta tam olarak bu bilgi olayını anlayabilmek için biraz sınırları zorlayalım. Örneğin elinizde bir kitap var. Literatürde genelde bir “Sözlük” örneği verirler. Kalınca bir sözlük var elinizde. Ve siz bu sözlüğü yaktınız. Kül oldu. Elinizde külleri var sadece. Şimdi bu sözlük içindeki kelimeler, içindeki tüm referanslar, örnekler, ne varsa. Ne oldu bu bilgilere?

Onlar da gitti değil mi?
I ıhh. Değil. Gitmedi işte.

Kitaptaki tüm bilgiler hala orada. Küllerin içinde. Evet bu bilgileri çıkarmak biraz zor ama. Oradalar hala. Hiçbir yere kaybolmadılar. Yani mantık olarak yandıktan sonra ortaya çıkan atomları toplayıp doğru şekilde düzenlediğiniz zaman bu sözlüğü baştan oluşturabilirsiniz.

Yani bilgi dediğimiz şey aslında parçacıkların farklı diziliminden ibaret. O kadar. Önceki videoda da bahsettiğimiz gibi kuarkları ve elektronlar belli bir düzende bir kaya halini alırken aynı malzemeyi farklı şekilde sıraladığınızda bir geyik ortaya çıkıyor. Malzeme aynı. Ama bilgi farklı. Kaya ve geyik işte bilgi dediğimiz şey.

Yine kara deliklerden bahsederken dışarıdan bakan bir gözlemci için kara deliğin içine bir şeyin düşmediğini konuşmuştuk. Zamanın yavaşlaması sonucunda olay ufkunda bu cismin durduğunu gözlemliyorduk.  Tabi örneğin bu bir uzay mekiği olsaydı içinde bulunanlar için hikaye çok farklı olurdu ancak onu ayrıca konuşalım. Çünkü burada “bilginin korunmasının” ne kadar önemli olduğunu konuşurken bahsedeceğimiz nokta şu. Kara deliğin içine düşen bir nesnenin bilgisine ne oluyor?

Yani. Söz konusu neredeyse sonsuz bir kütleçekimiyse ki öyle olduğunu biliyoruz bu durumda bir sorun yok. Yani kara delik içine düşen nesnenin bilgisi uzay mekiğinin içindeki birisi için kara deliğin kütleçekim merkezine kadar düşer ve orada kalır. Dışarıdan bakan birisi için de olay ufkuna yapışır kalır. Bu açıdan sorun yok. Çünkü bilgi hala orada. Yok olmuyor. Sadece erişemiyoruz. O kadar.

Ama ve fakat.

Stephen Hawking arz-ı endam ediyor burada.

Hiçbir bilimsel keşif tek bir insana atfetilemeyeceği gibi burada da Stephen Hawking 1973 yılında Moskova’dayken Sovyet bilim insanları Yakov Zel’dovich ve Alexei Starobinsky ile konuştuğunda bu bilim insanları kendisine dönen kara deliklerin parçacık oluşturduğunu ve bu parçacıkları bir nevi püskürttüğünü söyleyecekti.

Hawking de bu öngörüyü alıp hesaplamaları yaptığında gerçekten de sadece dönen değil sabit kara deliklerin de bir “radyasyon” ürettiğini görecekti.

Yani kara deliklerin belirli bir ısısı vardı ve bugün “Hawking radyasyonu” adını verdiğimiz bu olguyla aslında karadelikler de ocakta kaynayan bir su gibi buharlaşıyor ve enerjilerini ve dolayısıyla kütlelerini kaybediyorlardı.

Kara delikler aslında karanlık filan da değildi.

Yani sonunda. Belirli bir zaman sonra kara delik buharlaşıp bir noktada kaybolacaktı.

Burada vurgulamakta fayda var. Bir karadeliğin bu şekilde kaybolması için milyarlarca yıl geçmesi gerekiyor ancak teori bu. Gerçek bu. Kara delikler de ölüyor.

Ve asıl sıkıntı da, büyük sıkıntı da tam olarak bu noktada karşımıza çıkıyor.

Bilgi yok edilemezdi ya.

Kara deliğin içine düşen bir uzay gemisine, yıldızlara veya herhangi bir şeye, bunların sahip olduğu bilgiye ne oluyor?

Paradoksumuz hayırlı olsun.

Kara Delik Bilgi Paradoksu.

Çünkü mevzu şu. Hawking Radyasyonu, Hawking Işıması artık ne derseniz deyin. Termal bir ışıma. Yani bilgi taşımıyor. Tamamen rasgele gerçekleşen bir ışıma ve içinde ne bulunursa bulunsun tüm kara delikler benzer bir ışıma ile buharlaşıyor. Yani Hawking Radyasyonu dediğimiz ışıma ya da kütle kaybı diyebileceğimiz olay tamamen kara deliğin kütlesi, dönüşü ve yükü ile alakalı. Başka hiçbir özelliği yok. O nedenle tüm kara delikler bu özellikler dışında tamamen aynı. İçinde bulunan parçacıkların bilgisi Hawking Radyasyonunda bulunmuyor. Ve bu ışıma ile, bu buharlaşma ile gün gelecek ve kara delik ölecek. E bilgiler? Yok. Yani. Belki de var.

Biliyorum çıkmaz yol gibi. Merak etmeyin. Bilim dünyası için de öyle. Neredeyse 50 yıldır bu paradoksun tam olarak bir çözümüne ulaşabilmiş değiliz.

Tamamen vaz mı geçtik peki? Elbette hayır. Farklı farklı teoriler mevcut. İsterseniz en çok ses getiren olası açıklamalara beraber bir bakalım size göre hangisi en mantıklısı ya da sizce açıklaması ne olabilir yorumlarda tartışalım.

Şimdi en büyük sıkıntı şu. Kara Deliklerin varlığını çok önceden biliyorduk. Yani tahmin ediyorduk. Neye göre? Elbette Einstein’ın Genel Görelilik Kuramına göre. Uzay Zamanda bir bükülme en nihayetinde. Ancak Hawking Radyasyonunu açıklamaya çalışırken Kuantum Mekaniğini kullanmaya çalışıyoruz. Klasik Fizikle kurulu bir temelde kuantum mekaniğinden bir ev inşa etmeye çalışıyoruz. Fakat özellikle genel görelilik ile kuantum fiziğinin hiç de iyi anlaşmadığını biliyoruz.

İşte Hawking Radyasyonunu açıklamak için elimizde evreni en iyi açıklayan bu iki devrimsel yasanın birleşmesi gerekiyor.

Bilim dünyası için başka büyük bir paradoksta burada ortaya çıkıyor.

Yani “kara deliklerde bilgi kayboluyor mu kaybolmuyor mu bize ne” demeden önce şu senaryoya bakmamız gerekiyor.

Şimdi. Kara delik içinde artık ne varsa, neleri yuttuysa ve geri vermiyorsa artık önemi yok. Bir gün öldüğünü, tüm enerjisini Hawking Radyasyonu ile attığını düşünelim. Ve içindeki tüm bilgilerin de kaybolduğunu. Yok olduğunu. Ve bilginin korunumu yasasının da çöp olduğunu.

Bu ne demek biliyor musunuz? Bildiğimiz tüm yasaları yok saymamız, her şeyi ama her şeyi baştan yazmamız gerekebilir… Bilgiyi, hareketi, her şeyi. Yeniden yazmamız…

Tarihte birkaç kez yaptık bunu ama bu kadar ilerlemişken…  Yani aslında hem oldukça can sıkıcı ama bir o kadar da rahatlatıcı bir bulgu olurdu bu. Belki de insanlık için gereken sıçramayı da bu sayede yapabiliriz.

Ya da…

Ya da bilgi aslında kaybolmuyor. Yani kara delikten çıkan bu ışıma içinde aslında bilgi de mevcut. Bu durumda bilginin korunumu yasası bozulmamış da olur. Ancak buradaki sıkıntı şu. 50 yıla yakın süredir denenmedik matematik kalmadı. Buna yakın bir açıklama getiremedik. Stephen Hawking’in kendisi de dahil. Ya göremediğimiz bir şeyler var, kaçırdığımız bir şeyler. Ya da yine burada elimizdeki matematik yeterli değil. Yine bir şeyleri baştan yazmamız gerekebilir.

Yahut. Madem elimizde sağlam bir açıklama yok. İstediğimiz kadar kurgu yapabiliriz değil mi?

O yüzden. Belki de bilgiyi kaybediyoruz. İçinde bulunduğumuz evren yavaş yavaş kara delikler tarafından yok ediliyor. Ve tüm bu bilgileri, bizden aldıklarını başka bir yere, başka bir evrene gönderiyor. Bir tünel vazifesi görüyor. Ya da belki de başka bir zamana…

Ya da…

Buradan sonrası sizin hayal gücünüze kalmış… Bilgiye ne oluyor? Nereye gidiyor?

Ancak bu sıradışı oluşumların içinde veya yakınında ya da herhangi bir yerinde olup bitenler hiç de aşina olmadığımız şeyler. Ve yine az önce de söylediğim gibi kara delikleri araştırmaya devam ettikçe daha neler neler öğreneceğiz kim bilir. Ve bu süreçte belki de yepyeni bir fiziğe ihtiyacımız olacak, bunun için de yeni Einstein’lara, yeni Newton’lara, yeni Hawking’lere çok çok ihtiyacımız olacak…

Bu isimlerin arasına neden bizden, belki de aramızdan birileri girmesin?

 O kişi neden sen olmayasın?

Ve her zaman olduğu gibi.

Tekrar görüşene dek.

İyi ki varsınız.

Sevgiler!

Kaynaklar:

https://www.quantamagazine.org/stephen-hawkings-black-hole-paradox-keeps-physicists-puzzled-20180314/

https://physics.stackexchange.com/questions/251385/an-explanation-of-hawking-radiation

https://www.space.com/41968-quantum-entanglement-faster-than-light.html

https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2018/03/29/the-black-hole-information-paradox-stephen-hawkings-greatest-puzzle-is-still-unsolved/#7070f27c1c66

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir