Geçtiğimiz hafta Stephen Hawking ve çalışma arkadaşları tarafından "Kara Deliklerdeki Yumuşak Saçlar" şeklinde ilginç bir başlık taşıyan ve kara delik enformasyon paradoksunu konu alan bir makale yayımlandı. Bu başlığın konuyla ne gibi bir ilgisi bulunduğunu anlayabilmek için kısa bir özet geçelim.

Kara delik enformasyon çelişkisi oldukça can sıkıcı bir problemdir. Kara deliğe düşerken enformasyona ne olacağını sorduğumuzda karşı karşıya kaldığımız bir bilmecedir. Herhangi bir biçimde varlığını sürdürür mü, yoksa bütünüyle kaybedilir mi? Bir kuantum durumunu yöneten olasılıksal enformasyonun silinip gitmemesini gerektiren kuantum fiziği yasaları uyarınca varlığını sürdürmesini umuyoruz; fakat durum öyle değilmiş gibi görünüyor. Einstein'ın görelilik kuramına kulak verdiğimizde, maddeye ilişkin bilginin kara delikler tarafından yok edileceğini duyuyoruz. Enformasyonun kara deliğin içinde bozulmadan kalabileceğini hayal etmek gerçekten güç. Ona ulaşmanın kavranabilir bir yolu olmadığını da akılda tutmak gerek. Acaba ölmekte olan bir kara delikten geriye kalan enkazda bulunabilir mi? Ya da Hawking Işınımı sayesinde içerideki bilgiye erişebilir miyiz?

Hawking 1970'li yıllarda şu düşünceyi ortaya attı: Kuantum mekaniğine göre boş uzayda sanal parçacıklar (Heisenberg Belirsizlik İlkesi'nce izinli kısa bir zaman aralığı için yokluktan varlığa geçerek beliren, hemen ardından da birbirlerini yok eden parçacık çiftleri) kaynaşmakta olduğunu biliyoruz. Peki eğer bu sanal çiftler tam olay ufkunda belirecek olursa ve biri kara deliğin dışındayken diğeri içinde kalacak olursa ne olur? Parçacıklardan biri kara delik tarafından yutulurken, diğeri uzaya kaçar elbette. İşte bu firariler Hawking Işınımı olarak adlandırılır ve kara deliğin zamanla kütle kaybederek buharlaşmasına yol açar. Hawking'in hesaplamalarına göre, buharlaşan bir kara delikten geriye kalan tek şey olan bu ışınım, kara deliğin nasıl oluştuğu ve neler yuttuğuna ilişkin yararlı bilgi içermez. Dolayısıyla kara delik silinip gittiğinde, enformasyon sonsuza dek kaybedilmiş olur. İşte çelişki buradadır; çünkü kuantum mekaniği enformasyonun asla kaybolmayacağını söyler.



Devam etmeden önce enformasyon çelişkisi sorununu daha faklı bir biçimde ortaya koymaya çalışalım. Eğer bir şimdi varsa, bir geçmiş var mıdır? Şayet enformasyon kesinlikle kaybolmuşsa, tarihçesi olmayan birşey tasavvur edebiliriz. Şimdi bir anlığına durup, tarihin düzenli olarak öğütüldüğü bir evren düşünelim. Tıpkı Stephen King'in "Umacılar" öyküsündeki geçmişi yiyen umacılar gibi. Hawking bu probleme bir çözüm bulabilmiş değil. Ancak yeni makale, yanıta ilerleyen yolda atılmış bir deneme adımı olarak görülebilir. Başlıktaki "saç" sözcüğü elbette bildiğimiz anlamdaki saçları kastetmiyor. 1973 yılı civarında fizikçi John Wheeler şöyle bir ifade kullanmıştı: "Kara deliklerin saçı olmaz." Bunun temelinde yatan ise 1967’de Werner Israel tarafından ileri sürülen Saçsızlık Varsayımı idi.

Saçsızlık teoremine göre kara delikler keldir; yani ayırt edici dışsal bir özellikleri bulunmaz. Dışarıdan sadece 3 parametre ile karakterize edilebilirler: Kütle, elektriksel yük ve açısal momentum. Bundan başka da hiçbir şey yoktur. Eğer aynı kütleye, yüke ve momentuma sahip iki kara deliğiniz olsa ve bunlardan biri tümüyle antimadde içerirken, diğeri de tümüyle madde içeriyor olsa, yine de özdeş olurlardı.

İşte bu yeni makalede Hawking, kara deliklere saç vermiş oluyor. Bu saçlar yani özellikler, bir kara deliğin olay ufku çevresindeki uzay-zamanda varolabilecek ufak şekil bozuklukları olup, kendilerini "süper öteleme (İng. super translation)" şeklinde gösteriyorlar. Düşünce şu: Yüklü bir parçacık kara deliğin eşiğini geçerken, taşıdığı enformasyon sıyrılır ve dışarda kalır. Süper öteleme, bu enformasyonun uzay-zaman dokusunda yarattığı minik titreşimle ortaya çıkar; tıpkı içeri giren maddenin 2-boyutlu holografik bir damgası gibi. Hawking, enformasyonun kara deliğin içinde değil ama tam da olay ufkunda bu şekilde depolandığını vurguluyor.

Süper ötelemeleri "yumuşak" parçacıklar, yani sıfır enerjili parçacıklar olarak görmek de mümkün. Hawking ve makale yazarlarından Andrew Strominger yumuşak gravitonlar ve fotonlar ile ilgileniyor. Bu parçacıklar, kara deliğe düşen yüklü parçacıklar olarak belirip enformasyon taşıyor ama enerjileri olmuyor.

Hawking, kara deliklerin saçlarının olup olmadığının kanıtlanabilir olduğunu belirtiyor ve varolmaları halinde kendisine Nobel ödülü kazandırabileceğini ekliyor. Makale her ne kadar kesin çözümler sunamamış olsa da, çok ilginç bir çalışma olduğuna kuşku yok. İleride yapılacak araştırmalarla daha net yanıtlara ulaşmak mümkün olabilir.