Bir Hologramda mı Yaşıyoruz?
25 Şubat 2018 Bilim Teknoloji Hayat Doğa

Bir Hologramda mı Yaşıyoruz?


Twitter'da Paylaş
0

Bilgi kara deliğin içine girmez, yüzey alanında kalır. Bu nedenle, üç boyutlu evrenimizdeki üç boyutlu obje olan kara delik, iki boyutlu yüzeyiyle tamamen açıklanabilir. İşte hologramlar da bu şekilde çalışır.
Paul Sutter Teorik fizikçiler 1990’ların sonunda teorik fizikte görünüşte iki alakasız konu olarak görülen kavramlar arasında şaşırtıcı bir bağlantı buldular. Bu bağlantı neredeyse gizemli bir şekilde teknik ama yerçekimi ve hatta evren anlayışımız için etkili sonuçlar doğurabilir. Bu bağlantıyı açıklamak için öncelikle kara delikten başlamamız lazım. Araştırmacıların ulaştığı bilgilere göre küçük bir bilgi parçacığı kara deliğe girdiğinde kara deliğin yüzey alanı belirgin bir şekilde artıyor. İçine giren enerji ya da maddeyle birlikte genişleyen kara delik, ilk duyuşta kulağa pek de ilgi çekici gelmiyor ama burada dikkat çeken mesele hacim değil, yüzey alanı. Yani hacim artmıyor. Bunun yerine, yüzey alanı içine giren her bir parçayla genişliyor ve bu evrendeki başka hiçbir objede böyle gerçekleşmiyor. Evrendeki tüm objeler bilgi parçacığını “tükettiğinde” hacim olarak bir birim, yüzey alanı olarak ise sadece kesir olarak genişler. Ama kara deliklere baktığımızda durum bunun tam tersidir. Yani bilgi kara deliğin içine girmez, yüzey alanında kalır. Bu nedenle, üç boyutlu evrenimizdeki üç boyutlu obje olan kara delik, iki boyutlu yüzeyiyle tamamen açıklanabilir. İşte hologramlar da bu şekilde çalışır.

Kara hologram

Hologram, daha az boyuta sahip olmasına rağmen orijinal sistemdeki tüm bilgiyi içerebilen bir sistem temsilidir. Örneğin biz üç boyutlu olarak yaşıyoruz. Bir selfie çektiğimizde ise kamera yüzümüzün iki boyutlu gösterimini kaydediyor. Yani bütün bilgiyi elde edemiyor. Siz de daha sonra bu fotoğrafa baktığınızda, onu ne yöne döndürürseniz döndürün kafanızın arkasını göremiyorsunuz. Bir hologramı kaydetmekse bu bilgilerin hepsini koruyor. İki boyutlu bir gösterim olsa bile yine de onu üç boyutlu görebilirsiniz. Kara deliği hologram olarak tanımlamak, kara delik bilgisi paradoksu olarak adlandırılan ve maddenin kara delik tarafından emildikten sonra bilginin nereye gittiğine yönelik olan soruya da bir sonuç üretebilir. Ama bu başka bir yazının konusu. Bir hologram olarak kara delik kavramı tüm evrene doğru yapacağımız büyük atlayışta aklınızda tutmanız için iyi bir örnek olacaktır.

Sınırda yaşamak

Yazının başında söz ettiğim ve görünüşte birbiriyle ilgisiz olan iki fizik branşı da holografik tekniklerin farklı bir uygulanış şekli. Bu ikili, AdS-CFT adıyla bilinmeye başladı. AdS’nin açılımı “anti-de Sitter”, Einstein’ın tamamen boş bir evreni negatif uzamsal eğrilikle açıkladığı izafiyet (görecelilik) teorisinin özel bir çözümü. Bu teorideki evren son derece sıkıcı: İçinde ne madde ne de enerji var ve paralel çizgiler geometri nedeniyle bir noktada birbirinden ayrışıyor. Bu teori içinde yaşadığımız evreni açıklamasa da yine de bir çeşit evren özelliği taşıyor. Bu sıkıcı evren modeli teoricilerin ihtiyaç duyduğu bağlantıları sağlamak için gerekli matematiksel niteliklere sahip. Bu benzerliğin öte tarafında ise konformal alan teorisi olarak adlandırılan sistem var. Teorik fizik, alan teorileriyle dolu. Bu teoriler bilim insanlarının kuantum çivilerini çakmak için kullandıkları çekiçler. Elektromanyetizm, kuvvetli nükleer güç ve zayıf nükleer güç tüm alan-teorisi tanımlamalarına sahip ve geçtiğimiz yarım yüzyılda bunları kullanmak konusunda çok pratik yaptık. Şimdiyse garip tanımlamalara sahibiz. Ve bu bağlantının niçin bu kadar önemli olduğunu anlamanın zamanı geldi. Örneğin kuantum yerçekimi gibi çok zor bir problemi, evrendeki tüm temel güçleri ve parçacıkları titreşen küçük sicimler olarak açıklamaya çalışan sicim teorisini kullanarak çözmeye çalışıyorsunuz. Bu o kadar zor bir problem ki, aslında yıllardır uğraşılmasına rağmen kimse hâlâ bir çözüm bulabilmiş değil. AdS-CFT uyumu ise bizi bu baş ağrısı dünyasından kurtulmak için kullanabileceğimiz bir holografik tekniğin olduğunu söylüyor. AdS-CFT, üç boyutlu evrenimizdeki kuantum yerçekimini çözmek yerine, evrenin sınırında yer alan benzer bir probleme yönelmemize imkân veriyor. Nedir bu problem? A) Sadece iki boyut. B) Yerçekimi yok. Bu doğru: Yerçekimi de yok sınır da. Çatlaması neredeyse imkânsız olan sicim teorisi matematiğinin yerini birkaç delicesine zor olan alan teorisi denklemi aldı. Burada kendi problemlerinizin cevaplarını bulabilirsiniz ve bu çözümü normal üç boyutlu evrene getirip tahminlerde bulunabilirsiniz. Sinir bozucu yerçekimi de ayağınıza dolanmaz.

O kadar da kolay değil

Bu kulağa harika geliyor değil mi? Yerçekimsel hilelerle sıvışarak doğayı kandırmak… Üstelik böylelikle kuantum yerçekimini de harika bir yolla “çözmüş” olursunuz. Ama maalesef gerçekte böyle kolay değil, birkaç engel var. Birincisi, biz anti-de Sitter evreninde yaşamıyoruz. Evrenimiz maddeyle, radyasyonla ve kara enerjiyle dolu ve geometri kadar mükemmel. Evrenimizde de çalışacak olan benzer bir uyuşma var mı? Muhtemelen ve teoriciler de bunu bulmak için çok çaba sarf ediyor. İkincisi, AdS-CFT uyuşması için düşünülen “sınır” aslında kozmolojik ufuk. Yani gözlemlenebilir evrenimizdeki görüş limitimiz. Bu iyi olabilirdi ama biz sürekli büyüyen bir evrenle birlikte dinamik bir mekân-zamanda yaşıyoruz ve bu sınır sürekli değişiyor. Mevcut teorilerle bunu açıklamak biraz zor. Son olarak da anti-de Sitter olarak tanımlanan bu evrenden konformal alan teorilerin uygulandığı daha basit bir sınır modeline atladığınızda ortaya çıkan yeni denklemler ancak teoride çözülebilir olur. Elbette çözmeye kalktığımızda da son derece fantastik, zararlı, korkutucu ve kalp kırıcı şekilde zor olurlar. Yani, yerçekimini kısa devre yaptırmanız onu tamamen bitirdiğiniz anlamına gelmiyor.  

Hologramda yaşamak

Yani, biz bir hologramda mı yaşıyoruz? AdS-CFT bağlantısının, kuantum yerçekimininin üstesinden gelebileceği kanıtlansa, zorluklarla uğraşmanın bir yolunu bulup bu tekniği yaşadığımız evrenle ilgili hale getirsek bile tüm bunlar bir hologramda yaşadığımız anlamına gelmez. “AdS-Cft yerçekimsel problemleri çözmek için işe yarar yöntemler sağlıyor”dan “üç boyuttaki yerçekimli evrenimiz bir illüzyon ve biz aslında yerçekimsiz ve iki boyutlu bir sınırda yaşıyoruz”a atlamak bir hata olur. Matematiksel bir buluş her ne kadar kullanışlı olursa olsun gerçeğin temel doğası hakkındaki görüşlerimizi belirleyemez. Eğer holografik prensipler sorunları çözmede işe yarar olsaydı da bu, bir hologramda yaşadığımız anlamına gelmeyecekti. Eğer bir hologramda yaşıyor olsaydık bile aradaki farkı söyleyemezdik.

Çeviren: Deniz Saldıran

(Space.com)


Twitter'da Paylaş
0

YORUMLAR


İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR