“Hiç”liğin Kararsızlığında Bir “Kara Delik” Sendromu
3 Ocak 2020 Bilim Teknoloji

“Hiç”liğin Kararsızlığında Bir “Kara Delik” Sendromu


Twitter'da Paylaş
0

“Hiçlik kararsızdır; kütlesi olan parçacıklar, gerçekten de hiçbir bedeli olmaksızın, boş uzayda (bizler gibi) sebepsizce ortaya çıkabilirler.”

Kuantum mekaniğinin özünde, politikacıların düsturu olan bir davranış biçimi vardır: “Kimsenin gözü görmüyorsa, her şey mubahtır!” Kirli siyasetçilerin bu aymazlığı, kuantum mekaniğine ise sanal parçacıkların varlığının hediyesidir. Fiziksel bütün sistemler (sanal parçacıklar sayesinde) anlık da olsa, aslında ölçülebilir olsalar mümkün olmayacak hâller de dahil olmak üzere, olası bütün durumlar arasında varlıklarını sürdürür. Bu kuantum dalgalanmaları, atomaltı dünyası hakkında yadsınamaz bir gerçeği yüzümüze çarpar: Hiçlik kararsızdır. Hiçlik, bir anlığına bile olsa her zaman bir şey üretebilir. 

Ama işte asıl sorun da burada! Enerjinin korunumu yasası bize, kuantum sistemlerinin ancak ölçülemeyecek kadar kısa bir süre zarfında kararsız davranışlar gösterebileceğini söyler. Bir sistemin dalgalandığı hâl, boş uzaydan az da olsa enerji alınmasını gerektiriyorsa, sistem bu enerjiyi, ölçüm yapan birinin saptayamayacağı kadar kısa bir süre içinde geri vermek zorundadır. Sonuçta, kuantum dalgalanmalarının ürettiği bu “bir şey”in gelip geçici ve hatta anlamsız olduğunu savunabilirsiniz, ama bu varoluş da ölçümlerimizle ilişkili koşullara tabidir. 

Örneğin, elektrik yüklü bir nesneden çıkan manyetik alanın varlığı tartışmaya kapalıdır. Statik elektrik kuvvetini saçınızda hissedebilir ya da serbestçe uçuşan bir balonun duvara yapışmasında gözlemleyebilirsiniz; ne var ki kuantum elektromanyetizma kuramı, statik alanın, alanı yaratan yüklü parçacıkların esasen toplam enerjisi sıfır olan sanal fotonlar salmasından kaynaklandığını ileri sürer. Bu sanal parçacıklar, enerjileri sıfır olduğu için, kaybolmaksızın evrenin her tarafına yayılabilir. Birçoğunun süperpozisyonundan kaynaklanan alan da o kadar gerçektir ki hissedilebilir. Kütleli parçacıklar, gerçekten de hiçbir bedeli olmaksızın boş uzayda ortaya çıkabilir.

Elektrik yüklü iki levhayı birbirine yaklaştırdığınızda, aralarındaki elektrik alanı yeterince güçlenirse, gerçek bir parçacık-karşıt parçacık çiftinin boşlukta belirivermesi enerjik olarak elverişli hale gelir. Negatif yüklü parçacık pozitif yüklü levhaya, pozitif yüklü parçacık da negatif yüklü levhaya doğru yönelir. Hâl böyleyken, levhaların her birinin ve dolayısıyla aralarındaki elektrik alanının net elektrik yükünün azalması yüzünden enerjide meydana gelen azalmanın, iki parçacığın durgun kütlesiyle ilişkili enerjiden daha büyük olması mümkündür. Elbette ki böyle bir koşulun gerçekten mümkün olabilmesi için alanın gücünün muazzam olması gerekir.

Farklı bir türden güçlü alanların yukarıda betimlediğime benzer bir fenomenin ortaya çıkmasını mümkün kılabileceği muazzam bir yer vardır aslında, ama bu kez sebep başka bir güç, kütleçekimidir. Bunun fark edilmesi, zaten 1974'te Stephen Hawking'e fizikçiler arasında şöhret kazandıran şeydir. Hawking en azından kuantum mekaniğine dayalı değerlendirmelere gidilmediğinde, kendilerinden hiçbir şeyin kaçamadığı kara deliklerin, aslında fiziksel parçacıklar salmasının mümkün olabileceğini göstermişti. Bu fenomeni anlamaya çalışmanın birçok farklı yolu var, ama bunlardan biri yukarıda bahsettiğim elektrik alanlarıyla ilgili durumla çarpıcı bir benzerlik taşımakta. 

Kara deliklerin merkezinin dışındaki olay ufkunun “köprüden önceki son çıkış” olduğunu elbette ki biliyoruz (makaleyi buraya kadar okuduysanız bu konuda bilgi sahibi olduğunuzu varsayıyorum). Bir olay ufkunun içinden, hiçbir nesne ya da enerji kaçamaz, çünkü kaçış hızının ışık hızını aşması gerekir. Dolayısıyla, bu bölgenin içinde salınan ışık bile olay ufkunun dışına çıkamayacaktır. Şu soruyu sormanın tam zamanı: Peki, o zaman kara deliğin buharlaşıp yok olması nasıl mümkün olabilir?

Şöyle: Şimdi, bir parçacık-karşıt parçacık çiftinin olay ufkunun hemen dışında boş uzayda bu bölgedeki kuantum dalgalanmaları yüzünden ortaya çıktığını düşünelim. Parçacıklardan biri olay ufkunun içine düşerse, bu düşme yüzünden geri kalan parçacığın durgun kütlesinin iki katını aşacak miktarda kütleçekim enerjisi kaybetmesi mümkündür. Bu, eşi olan parçacığın sonsuzluğa uçacağı ve enerji korunumu yasasını ihlal etmeksizin gözlemlenebilir olacağı anlamına gelir. Işıyan parçacıkla ilişkili toplam pozitif enerji, eşi olan parçacığın kara deliğin içine düştüğünde yaşadığı enerji kaybının telafi ettiğinden daha fazladır. Dolayısıyla kara delik (gerekli benzeri fiziksel koşullar sağlandığında) parçacık ışıyabilir. Ne var ki durum çok daha ilginçtir, çünkü kara deliğin içine düşen parçacığın kaybettiği enerji, durağan kütlesiyle ilişkili pozitif enerjiden daha büyüktür. Bunun sonucunda, parçacık kara deliğe düştüğünde, parçacıkla birlikte kara deliğin net sisteminin enerjisi, aslında parçacık içeri düşmeden öncekinden az olur! (Tartıya fazladan bir elma koyduğunuzda toplam ağırlığın düşmesi gibi bir durum, ama fiziksel olarak inanın ki bir gerçek!) Parçacığın içine düşmesinden sonra kara delik, kaçan ışımış parçacığın taşıdığı enerjiye denk bir miktarda hafiflemek zorundadır. 

Nihayetinde bir kara delik, (tartıya yeterli miktarda elma koyarsanız) tümüyle ışıyıp ortadan kalkabilir. Ama fiziğin, bugün elverdiği koşullarda net bir kararlama yapamıyoruz, çünkü kara delik buharlaşmasının son aşamalarında çok küçük ölçeklerdeki mesafelerle ilgilenen bir fiziğe başvurmamız gerekmekte. Bu ölçeklerde tamamlanmış bir Kuantum Kütleçekim Kuramı’na ihtiyacımız var. Kütleçekimin, tam anlamıyla bir kuantum mekaniği kuramı olarak ele alınması gerekmektedir, ancak bugünkü genel görelilik kavrayışımız (tek başına) nihai cevabı vermek için maalesef yeterli değil.

Kusura bakma Albert…

Kaynak Kişi: Prof. Lawrence M. Krauss (ASU lectures), A Universe from Nothing (Atria Books)


Twitter'da Paylaş
0

YORUMLAR


İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR