Bilgi yok olur mu?
Nasıl oluyor da kuantum mekaniği kuralları uyarınca, bilgi yok edilemezken kara deliğin bilgi içeriği yok oluyor?
Evrende tüm fiziksel sistemler; her yıldız, her hücre, her varlık bilgi temelinde çalışır. Her parçacık bir bilgisayarın mantık kapısı gibi bilgi işler, bilgi kaydeder.
Dolayısıyla bilgi, fiziksel sistemler ve süreçlerde çok önemli bir parametre. Burada "bilgi", bir parçacığın hızı, konumu, spini ve enerjisi gibi ölçülebilen tüm fiziksel etkileşimlerin karşılığı olarak tanımlı.
Bilim insanları evrenin bilgi depolama yerleri olarak kara delikleri işaret ediyorlar. Bu gizemli oluşumlar olağanüstü çekim güçleri ile çevrelerindeki tüm nesneleri içlerine çekerler; gazı, yıldızları, tozu ve maddesel ne varsa her şeyi yutarak büyürler. Bir kara delik içinde sıcaklık 100 milyar dereceye kadar ulaşır; atomlar parçalanır, elektronlar ezilir ve geride maddenin kuantum bilgisi kalır.
Ancak 1974 yılında Stephen Hawking, bir hesaplama yaparak bir kara deliğin aslında çok yavaş da olsa ışıma yaptığını gösterdi. Hawking'e göre kara delik yavaş yavaş kütlesini kaybediyor ve sonunda buharlaşarak yok oluyor.
Hawking'in iddiası farklı yöntemlerle kontrol edildi ve hesaplarının temel geçerliliği kanıtlandı.
O zaman bilgi de yok olacak demekti.
Oysa kuantum mekaniği kuralları uyarınca, bilgi yok edilemez.
Dolayısıyla bilim dünyası kendini yıllarca sürecek tartışmaların ve oldukça sıkıcı bir paradoksun içinde buldu.
Evrenin belleği kara delikler
Biliyorsunuz, kara delikler bir anlamda dev yıldızların cesetleridir. Güneş kütlesinin 25 katı veya çok daha büyük kütleli yıldızlar, yakıtları tükendiğinde kendi üzerlerine çökerek kara delikleri oluştururlar. Kara deliklerin çekim gücü öylesine büyüktür ki, onun çekim alanından ışık bile kaçamaz.
Bir kara deliğin uzay dokusu ile arasındaki sınıra "olay ufku" deniyor. Bu sınırı belirleyici kılan şey, olay ufkunun iç tarafındaki kütlesel çekimin büyüklüğüdür. Dolayısıyla burada tekillik hakimdir; yani fizik yasaları burada çalışmaz ve zaman durmuştur.
Madde kara deliğe düştüğünde, olay ufku bu bilgiyi kodlar. Kara delik ve olay ufku birlikte büyür, böylece yüzey alanı, kara deliğin başlangıcından bu yana düşen tüm maddenin kuantum bilgisini kapsayacak bir boyuta ulaşır.
Bu anlamda kara delikler evrenin sıkıştırılmış bilgi depolama yerleri gibidir.
Hawking, kara deliklerin bu küçülme hikayesini anlatırken "sanal parçacıklar"ı adresliyor.
Kuantum Kuramı'na göre boş uzay kuantum parçacıkları ile dolu. Burası vakum dalgalanmalarının olduğu sürekli aktif bir okyanusa benzer.
'Sanal parçacıklar', bu dalgalanmaların bir ürünü olarak madde - antimadde parçacık çiftlerinden oluşuyor. Bu çiftler arasındaki tek fark yükleri; tüm diğer özellikleri aynı; uzay boşluğunda çok hızlı oluşuyor ve çok hızlı bir şekilde birleşerek yok oluyorlar. Ani ve hızlı yanıp sönen ağustos böcekleri ışıltıları gibi uzayı doldururlar.
Bu süreç, "sanal geçişler" olarak adlandırılır.
Hawking radyasyonu
Soru şu: Eğer bir sanal parçacık çifti bir kara deliğin yakınında, yani olay ufkuna yakın bir yerde oluşursa ne olur?
Hawking, kara deliğin olağanüstü çekim gücünün parçacık ile karşıt parçacığı birbirinden ayırmayı başarabileceğini söylüyor. Birbirinden ayrılan çiftlerden biri kurtulurken diğeri kara delik tarafından yakalandığında deliğin bir kor gibi parlayarak radyasyon yayacağını ileri sürüyor.
Bu olaya Hawking ışınımı ya da Hawking radyasyonu denilmekte.
Kara delikler ortadan kaybolana kadar Hawking ışıması devam ediyor. Yeterince zaman verilirse, delik buharlaşarak hiçliğe dönüşecek.
Bu süreç ne kadar zamanda sonlanır derseniz, trilyonlarca yıl sürebileceği öngörülüyor.
Kara delik bilgi paradoksu
Teknolojik sınırlamalar nedeniyle bizler için Hawking ışınımını uzayda gözlemlemek oldukça zor.
Bilim insanı Jeff Steinhauer ve ekibi, bu olayı laboratuvarda ölçümleyen ilk kişiler oldular.
Buraya kadar sorun yok görünüyor. Sorun kara deliğin bilgi içeriğine ne olduğu.
"Kara delik bilgi paradoksu" da burada karşımıza çıkıyor.
Nasıl oluyor da kuantum mekaniği kuralları uyarınca, bilgi yok edilemezken kara deliğin bilgi içeriği yok oluyor?
Paradoks henüz tam olarak çözüme ulaşmış görünmüyor ama bilginin yok olmayacağını da biliyoruz.
Hatırlayalım; Kopernik devrimi, bizlerin uzaya ve zamana farklı bir gözle bakmasını sağlamış ve uzay-zaman kavramının farklı bir anlayışla ilişkilendirilmesinin yolunu açmıştı.
Şimdilerde, bir relativistik oluşum olan kara delikler ile kuantum kuramına tabi kuantum parçacıklarını devrimsel bir bakışla ilişkilendirilme çabasına tanıklık ediyoruz.
Yani bir tarafta relativite, yani geometri; diğer tarafta kuantum mekanik, yani matematik.
Onları birleştirmek bilim insanlarının en büyük hayali: TOE (Theory of Everything) yani "Her Şeyin Teorisi". Amaç evreni tek bir matematik denklemle açıklayabilmek.
Bu hayal, yakın gelecekte doğa anlayışımıza çok farklı bir boyut getirecek ve belki de insanı en büyük sorusunun yanıtına götürecektir!
Güneç Kıyak
Kaynakça
https://www.livescience.com/65683-sonic-black-hole-spews-hawking-radiation.html
https://www.bbc.com/turkce/multimedya/2013/09/130917_vid_hawking_belgesel
https://www.scientificamerican.com/article/information-in-the-holographic-univ/
https://www.illustris-project.org/
https://www.space.com/black-hole-information-paradox-mystery.html