Dolaşık Parçacıklar Arasında Solucan Delikleri Olabilir

En kısa biçimiyle fikir şu: ER=EPR. Burada ER kısaltması Einstein-Rosen köprülerini, EPR ise Einstein-Podolsky-Rosen paradoksunu simgeliyor. Einstein’ın Genel Görelilik Kuramını açıklamasının üs..
Görsel Telif:

En kısa biçimiyle fikir şu: ER=EPR. Burada ER kısaltması Einstein-Rosen köprülerini, EPR ise Einstein-Podolsky-Rosen paradoksunu simgeliyor. Einstein’ın Genel Görelilik Kuramını açıklamasının üstünden 100 yıl geçse de, fizikçiler evrenin en büyük uyumsuzluk sorunu ile uğraşmaya devam ediyor. Einstein’ın tanımladığı uzay-zaman manzarası Dali’nin tablolarındaki gibi pürüzsüz, dikişsiz, kesintisiz ve geometrikti. Ama bu uzayı dolduran kuantum parçacıklar daha ziyade Georges Seurat’ın fırçasından çıkmış gibi noktasal, ayrık ve olasılıklarla ifade edilir biçimdeydi. Özünde bu iki tanım birbirine karşıt ve uyumsuz. Şimdi ise yeni ve cesur bir fikir, kuantum bağlaşıklıkların (korelasyonların) aslında hem bir Dali manzarası ortaya çıkardığını, hem de resmin yapıldığı tuvali yapılandırdığını öne sürüyor.

En kısa biçimiyle fikir şu: ER=EPR. Burada ER kısaltması Einstein-Rosen köprülerini, EPR ise Einstein-Podolsky-Rosen paradoksunu simgeliyor. Her ikisi de 1935 yılında, Einstein öncülüğünde ortaya konmuş olgular. ER köprüleri, birbirinden çok uzakta bulunan iki kara deliğin bağlantılı olmasını ifade eden solucan deliklerine verilen ad olup, EPR paradoksu da birbirinden çok uzakta bulunan iki kuantum parçacığın arasında eşzamanlı gerçekleşen hayaletimsi etkileşimi belirtiyor. İkisi arasında herhangi bir ilişki olabileceği düşüncesi ise çok yeni.

Eğer ER=EPR ise solucan delikleri ile kuantum dolaşıklık aynı olayın farklı görünüşleri demektir. Bu ilişki tüm uzay-zamanı yapılandırıyor olabilir. Yeni yaklaşımın mimarlarından Stanford‘lu fizikçi Leonard Susskind, kuantum dolaşıklığın bir “uzaysal bağlantılılık” yaratıp parçacıklara dikiş atarak, uzay kumaşını dokuyor olabileceğini söylüyor. Susskind’in çalışma arkadaşı olan Princeton Üniversitesi‘nden Juan Maldacena, bu bağlantılılık olmasaydı tüm uzayın parça parça kalacağını ekliyor. Yani bu durumda uzay-zamanın o sağlam ve güvenilir yapısı, dolaşıklığın hayaletimsi özelliklerinden ortaya çıkmış oluyor. Dahası, ER=EPR olması durumunda kütleçekim ile kuantum mekaniğini uyumlu hâle getirmek de mümkün olabiliyor.

Kara delik savaşları

dolasik-parcaciklar-arasinda-solucan-delikleri-olabilir-bilimfilicom (1)

Telif: Olena Shmahalo/Quanta Magazine

Kuantum dolaşıklığı anımsayalım. İki kuantum parçacık dolaşık duruma geldiklerinde, tek bir varlığın iki parçası olurlar. Birbirlerinden ne kadar uzakta olurlarsa olsunlar, parçacıklardan birinin başına gelen şey ötekini de etkiler. Maldacena buna eldiven örneğini veriyor. Bir sağ el eldivenine rastlarsanız, hemen bilirsiniz ki onun eşi sol el eldivenidir. Bunda hayaletimsi bir durum yok. Kuantum versiyonunda ilginç olan ise eldivenlerin ikisi de aslında hem sağ el hem de sol el (ve ikisi arasındaki tüm olasılıklar) iken, birisi gözlemlendiği anda ya sağ tek ya da sol tek olması ve eşzamanlı olarak diğer parçacığında öbür tek hâline gelmesi.

Kara deliğin olay ufku, artık geriye dönmenin imkansızlaştığı sınırdır. Ufuk, tıpkı bir hologram gibi, içerideki her şeyin kodunu taşır.

Stephen Hawking‘in kara deliklerin buharlaşabilmesi keşfinde dolaşıklık önemli rol oynamıştı. Olay dolaşık parçacık çiftleri ile ilgiliydi. Uzayın her yanında çok kısa (belirsizlik ilkesinin izin verdiği kadar kısa) ömürlü sanal madde-antimadde çiftleri sürekli belirip kaybolur. Buna kuantum çalkalanmaları (fluctations) denir. Hawking, bu çiftlerden biri kara deliğe düşerken diğeri düşmezse, deliğin ışınım yayımlayacağını fark etmişti. Yeterince uzun bir süre sonunda delik buharlaşarak hiçliğe dönüşecekti ki, bu da akla deliğe düşen enformasyona ne olduğu sorusunu getiriyordu.

Kuantum mekaniği yasaları bilginin bütünüyle yok olmasını yasaklar. Öyleyse kara deliğe giren bilgi sadece çok mu değişmişti, yoksa gerçekten kaybedilmiş miydi? Böylece Susskind’in adlandırmasıyla “kara delik savaşları” başlamış oldu. Sonunda Susskind kendisini bile şoka uğratan keşfiyle, deliğe düşen tüm bilginin 2-boyutlu olay ufkuna sıkışacağını anladı. Kara deliğin olay ufku, artık geriye dönmenin imkansızlaştığı sınırdır. Ufuk, tıpkı bir hologram gibi, içerideki her şeyin kodunu taşır. Enformasyon kaybolmamıştır ama değişmiştir ve ulaşamayacağımız bir yerde depolanmıştır. İlerleyen çalışmalarda holografi sadece kara deliklerin anlaşılmasında değil, sınırı ile tanımlanabilen tüm uzay bölgeleri için kullanılmaya başlandı. Son on yıldır da çılgınca görünen “uzayın bir tür hologram olduğu” fikri ciddi bir çalışma alanı durumuna geldi.

Olay ufkunun ötesi

Holografi, kara deliklerin olay ufkunda ve diğer sınır bölgelerde ne olduğu ile ilgilenir. İçeride olup bitenlere ilişkin bir şey söyleyemez. Örneğin kara deliklerde olay ufkunun ötesindeki bilgiye erişmek imkansız olduğu için fizikçilerin orada olup-bitenlerle ilgili deney yapması, fizik yasaları tarafından yasaklanmıştır. Bununla beraber, 2012 yılında Santa Barbara’dan bir grup fizikçinin yayımladığı makalede, kara deliklerin zaten bir iç yapıya sahip olmadıkları, ufkun hemen ardında bir koruma kalkanı (firewall) olduğu öne sürülmüştür.

Santa Barbara’lı fizikçilerin düşüncesi şuydu: Eğer olay ufku, görelilik kuramının öne sürdüğü gibi pürüzsüz ve görünüşte sıradan bir yer ise, kara delikten çıkan parçacıkların kara deliğe düşen parçacıklarla dolaşık olması gerekir. Ama enformasyon kaybolmadığına göre, kara delikten çıkan parçacıkların bir yandan da Hawking radyasyonu içinde saçılmakta olan parçacıklarla da dolaşık olması gerekir. O zaman ortada çok fazla dolaşıklık olur ve bunlardan birinin var olmaması gerekmektedir.

Dolaşıklığın tek eşli olma gerekliliği, iki parçacık arasında olabilmesi nedeniyledir. Aynı anda iki dolaşıklık (yani kuantum çok eşlilik) basitçe mümkün değildir. Çünkü o durumda kara deliklerin boğazındaki pürüzsüz ve sürekli uzay-zaman var olamaz. Ufuktaki dolaşıklıkta meydana gelen bir kırılma, uzayda bir süreksizliğe yol açıp enerjiyi katlar ve bir kalkan (firewall) yaratır.

Bu ve bir kaç başka çalışmadan aldıkları ilhamla konuya eğilmeye devam eden Susskind ve Maldacena, sonunda bir gün Maldacena’nın Susskind’e gönderdiği ER=EPR şifresi ile araştırmalarını sunmaya yaklaşırlar. 2013 tarihli makalelerinde, Santa Barbara fizikçilerinin atladığı bir dolaşıklık türünden söz ederler. Bu dolaşıklık, Susskind’in deyimiyle uzayı tek parça hâlinde tutmaktadır. Olay ufkunun içindeki ve dışındaki uzay bağımsız değildir. Sınırın iki tarafındaki parçacıklar solucan deliği sayesinde bağlantılı olabilirler. ER=EPR dolaşıklığı görünüşteki paradoksun bir nevi çevresinden dolaşmaktadır. Makalede bazılarının “ahtapot resmi” diye dalga geçtiği bir grafik yer almaktadır. Burada çok sayıda solucan deliği içeriden dışarıya doğru çizilmiştir.

Bir diğer deyişle, kara deliğin boğazını düğümleyecek bir dolaşıklığa gerek yoktur. Deliğin hâlâ içinde olan parçacıklar, uzun süre önce giden parçacıklara doğrudan bağlıdır. Ufuktan geçmelerine gerek yoktur; içeridekiler ve dışarıdakiler aynı olarak düşünülebilir. Karmaşık “ahtapot” solucan deliği, kara deliğin içi ile Hawking ışınımıyla çok önceden gitmiş parçacıkları bağlantılı kılmaktadır. Şu anda kimse ER=EPR düşüncesinin işe yarayıp yaramayacağından emin olamıyor. Ne olursa olsun, dolaşık kuantum parçacıklar ile uzay-zamanın pürüzsüzce kıvrık geometrisini denkleştirmek çok büyük bir adım.

 


Kaynak: QuantaMagazine.org  “Wormholes Untangle a Black Hole Paradox” <https://www.quantamagazine.org/20150424-wormholes-entanglement-firewalls-er-epr />


Bu içerik BilimFili.com yazarı tarafından oluşturulmuştur. BilimFili.com`un belirtmiş olduğu “Kullanım İzinleri”ne bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz.

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak istersen
Patreon üzerinden
aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsin.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv