Kuantum Kütleçekim için Ölçek Değişmezliği Yaklaşımı

Kuantum kütleçekimin başlıca dertlerinden biri, fiziksel anlamı olmayan sonsuzluklar üretmesidir. Bunun nedeni, kuantum mekaniği uyarınca en küçük ölçeklerde doğru ölçüm yapabilmek için yüksek enerji ..
Görsel Telif:

Kuantum kütleçekimin başlıca dertlerinden biri, fiziksel anlamı olmayan sonsuzluklar üretmesidir. Bunun nedeni, kuantum mekaniği uyarınca en küçük ölçeklerde doğru ölçüm yapabilmek için yüksek enerji gerekmesidir. Ölçek iyice küçüldüğünde, ölçüme ait enerji yoğunluğu da o kadar büyür ki, bir kara deliğin oluşmasına yol açar. Bu da elbette sağlıklı bir ölçüm yapılamayacağı anlamına gelir.

Bu tür sonsuzluklar sinir bozucudur. Hem matematiksel hem de fiziksel açıdan onlarla uğraşmak zordur. Fizikçiler sonsuzluklarla başa çıkmak için renormalizasyona başvurur. Bunu özetlemek gerekirse, kuramcılar uzayzamanın sonsuz biçimde bölünebilir olmadığını varsayar. Minimum bir ölçek belirlemişlerdir: Planck ölçeği. Planck ölçeği boyutundan daha küçük hiç bir şey olamaz. Bu sınırlandırma enerji yoğunluklarının asla kara delik oluşturacak denli yükselmeyeceğini garanti eder.

Bu aynı zamanda uzayzamanın dokusunun sürekli olmadığı, kumsalın kum taneciklerinden oluşması gibi tanecikli bir yapısı olduğu, yani matematikçilerin deyimiyle “sayılabilir” olduğu anlamına gelir. Dolayısıyla her bir ayrık uzayzaman hacim yapıtaşına bir sayı atamak mümkündür. Öyleyse uzayzaman sayılamayan şeylerden bütünüyle farklıdır. Örneğin, istediğiniz kadar küçük parçalara ayırabileceğiniz doğrulardan ya da fiziğin temel yapıtaşlarını oluşturan alanlardaki serbestlik derecelerinden daha başkadır. Bunların sayılamaz oldukları (sonsuz biçimde bölünebilir oldukları) matematiksel olarak kanıtlanmıştır.

Şekil dinamiği

Evrenin ayrık yapıda olması yararlıdır ama acaba doğru mudur? Evren gerçekten de temel yapısı bakımından ayrık birimlerden mi oluşur? Hollanda’da bulunan Radboud Üniversitesi’nden Sean Gryb “şekil dinamiği” adı verilen bir kütleçekim formülasyonundan beliren farklı bir yaklaşım öne sürüyor. Bu düşünceye göre, uzayzaman düzgün ve sayılamaz bir yapıya sahip. Yeni kuramın temelinde ölçek değişmezliği kavramı bulunuyor. Ölçek değişmezliği, bir nesnenin ya da bir yasanın gözlemlendiği ölçekten bağımsız olarak hep aynı özelliklere sahip olmasıdır.

kuantum-kutlecekim-icin-olcek-degismezligi-yaklasimi-bilimfili-com

Şu anki fizik yasalarında bu özellik genelde yoktur. Örneğin kuantum mekaniği sadece en küçük ölçeklerde kendini gösterirken, kütleçekim en büyük ölçeklerde gözlemlenir. Evrenin ölçek değişmezliğine sahip bir tanımının hem kuantum kuramını hem de kütleçekimi kapsaması beklenir. “Şekil dinamiği tam olarak bunu yapıyor,” diyor Gyrb. Bu formülasyonda fiziksel nesnelerin sıradan özelliklerinin çoğu görmezden gelinirken, nesnelerin arasındaki ilişki ele alınıyor; aralarındaki açı ve dolayısıyla oluşan şekil gibi. Şekil dinamiği adı da buradan geliyor zaten.

Bu yaklaşım doğrudan ölçek değişmezliği olan bir tabloya götürüyor. Açılar ölçek değişmezliğine sahiptir (hangi ölçekte bakarsanız bakın, açılar aynı kalır). Yeni düşünce evreni, nesneler arasındaki ilişkinin bir dizi anlık görüntüsü olarak tanımlıyor. Sonuçta tamamen uzaysal olan bir ölçek değişmezliği görülüyor. Ama bu çok daha önemli bir kavram olan “uzayzaman ölçek değişmezliği”nden çok farklı. Gryb’in çalışmasındaki ipuçlarından biri, matematiksel simetri fikirlerini kullanarak, uzaysal ölçek değişmezliğinin uzayzaman ölçek değişmezliğine döndürülebileceği. Gryb tam olarak bunun, tüm eylemsiz gözlemciler için fizik yasalarının aynı ve ışık hızının sonlu ve değişmez olduğu, kapalı ve genişleyen bir evrende nasıl işleyeceğini gösteriyor. Eğer bu son iki koşul size tanıdık geliyorsa, nedeni Einstein’ın özel görelilik kuramını türetirken kullandığı postülalar olmaları olabilir. Gryb’in formülasyonu da buna denk. “Einstein’ın özel görelilik kuramındaki gözlemciler, ölçek değişmezliği olan bir uzaydaki gözlemciler olarak yorumlanabilir,” diyor. Bu da daha geniş kapsamlı bir kuram olasılığını gündeme getiriyor; tıpkı özel göreliliğin genel göreliliğe götürüşü gibi.

Gryb, düz uzayzaman parçalarını birleştirerek eğimli uzayzaman modelleri yaratmanın nasıl mümkün olabileceğini tanımlıyor ve buna benzer bir işlemin şekil dinamiğinde gerçekleştirilebilirliğini tartışıyor. Henüz kimse bunu üç uzay ve bir zaman boyutunu kapsayan modeller için başarabilmiş değil. Ancak şekil dinamiği yolun başında ve Gryb’in yanı sıra başka fizikçiler de konu üzerinde sıkı çalışıyor Kuantum kütleçekimini ölçek değişmezliği açısından ele alarak, yeni mekanizmalar sağlanabileceği umuluyor.


Referans: http://arxiv.org/abs/1501.02671


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 isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv