Kara deliklerin, en azından bizim genelde hayal ettiğimiz bir şekilde, var olmadığını iddia eden bir makale yayımlayabilecek kadar gözüpek fizikçiler, muhtemelen deli diye bir kenara atılır. Ancak bu kozmik hesaplamaları yeniden tanımlama çağrısı Stephen Hawking’den gelince, şöyle bir bakmakta fayda var. İnternette yayımlanan bir makalede, İngiltere’deki Cambridge Üniversitesi’nden Hawking ile modern kara delik kuramının yaratıcılarından bir diğeri, her kara deliği çevreleyen ve ardından ışık da dahil hiçbir şeyin kaçamadığı bir bölgenin, yani olay ufku (event horizon) kavramının işini bitiriyor.

Bunun yerine, Hawking’in radikal önerisi, madde ve enerjiyi yalnızca belirli bir süre boyunca hapsedip, bir noktada karman çorman bir halde tekrar serbest bırakan bir “bariz ufuk” (apparent horizon).

Hawking, Nature’a verdiği röportajda “Klasik kuramda kara delikten kaçmanın bir yolu yok,” diyor. Ancak kuantum kuramı “enerji ve bilginin kara delikten kaçmasına olanak sağlıyor.” Fizikçiler sürecin tam bir açıklamasının ancak yerçekiminin doğanın diğer temel kuvvetleriyle[i] birleştirilmesiyle mümkün olabileceğini kabul ediyor. Ancak bu neredeyse yüz yıldır fizikçileri atlatmayı başaran bir hedef. Hawking’e göre “doğru yaklaşım gizemini koruyor.”

Hawking makalesini 22 Ocak 2014’te arXiv ön baskı sunucusunda yayımladı.[ii] Tuhaf bir şekilde ismini “Bilgi Korunumu ve Kara Delikler için Hava Durumu Tahmini” (Information Preservation and Weather Forecasting for Black Holes) koyduğu makalesi henüz hakem heyeti değerlendirmesinden geçmeyi bekliyor. Bu makale, Santa Barbara, Kalifornayi’daki Kavli Kuramsal Fizik Enstitüsü’ndeki bir toplantıda Skype üzerinden yaptığı bir konuşmaya dayanıyor (konuşmanın kaydedilen videosu).

Yangınla Mücadele
Hawking’in yeni çalışması, 2012’de Kavli Enstitüsü’nden fizikçi Joseph Polchinski ve meslektaşları keşfettiğinden beri fizikçilerin sinirini bozan, kara delik ateş duvarı paradoksu olarak bilinen kavramı çözmeye yönelik.

Bir düşünce deneyinde, araştırmacılara şansız bir astronot bir kara deliğe düşerse ne olacağı soruldu. Einstein’ın genel görelilik kuramının basit bir matematiksel sonucu olan olay ufukları, ilk olarak Alman astronom Karl Schwarzchild tarafından 1915 sonlarında, kuram yayınlandıktan bir aydan kısa bir süre içerisinde Einstein’a yazılan bir mektupta öne çıkarıldı. Bu resme göre fizikçilerin uzun zamandır doğruluğunu varsaydığı fikir, astronotun çekiştirilip, spagetti gibi uzayarak, peyderpey içeri çekilmeden ve nihayetinde tekillikte, kara deliğin varsayımsal sonsuz yoğunluktaki merkezinde ezilmeden önce, onu bekleyen korkunç sondan habersiz bir hâlde, olay ufkunu huşu içinde geçtiği fikriydi.

Ancak durumu ayrıntılı bir şekilde inceleyen Polchinski’nin takımı, küçük ölçekteki parçacıkları yöneten kuantum mekaniği kanunlarının, durumu tamamen değiştirdiğine dair hayret verici farkındalığa eriştiler. Dediklerine göre, kuantum teorisi olay ufkunun, astronotu yakıp kavuracak yüksek enerjili bir bölgeye yani bir “ateş duvarına” dönüşeceğini öngörüyordu.

Bu durum endişe vericiydi, çünkü her ne kadar ateş duvarı kuantum kurallarına itaat etse de, Einstein’ın genel görelilik kuramını deliyordu. Bu kurama göre, serbest düşüşte olan biri fizik kurallarını evrenin her yerinde, ister bir kara deliğe düşüyor ister galaksiler arası boşlukta süzülüyor olsun, aynı şekilde görmeliydi. Einstein’a göre olay ufku sıradan bir yer olmalıydı.

 

'Interstellar' (C. Nolan, 2014) filminden “Gargantua” isimli kara deliğin olay ufku tasviri.

‘Interstellar’ (C. Nolan, 2014) filminden “Gargantua” isimli kara deliğin olay ufku tasviri.

Ufkun Ötesi
Şimdi Hawking yeni ve cezbedici derecede basit bir seçenek öneriyor. Kuantum mekaniği ve genel görelilik olduğu gibi kalırken kara deliklerin alev alabilecek bir olay ufku bulunmuyor. İddiasının temeli kara deliklerin etrafında kuantum etkilerinin, kara deliklerin etrafında keskin sınırlı bir yüzeyin var olabilmesi için uzay zamanda fazla hareketli dalgalanmalara neden olduğuna dayanıyor.

Hawking, olay ufkunun yerine “bariz ufuk” adını verdiği, kara delikten kaçmaya çalışan ışık huzmelerinin asılı kalacağı bir yüzey öneriyor. Genel göreliliğe göre, değişmeyen kara delikler için bu iki ufuk özdeş çünkü kara delikten kaçmaya çalışan ışık ancak olay ufkuna kadar ulaşabiliyor ve orada tutuluyor, tıpkı bir koşu bandına mahkûm olmuş gibi. Ancak prensipte bu iki ufuk ayrıştırılabilir. Eğer daha fazla madde kara deliğe çekilirse, olay ufku genişleyip şişecek, bariz ufuktan daha büyük hale gelecektir.

Öte yandan 1970lerde Hawking, kara deliklerin “Hawking Işıması” yayarak yavaşça küçülebileceğini göstermişti. Bu durumda olay ufku, kâğıt üzerinde, bariz ufuktan daha küçük gelecektir. Hawking’in yeni önerisi, bariz ufkun gerçek sınır olduğu. Hawking, “Olay ufkunun olmaması, ışığın sonsuza kaçamayacağı bir kara deliklerin olmadığı anlamına geliyor,” diye yazıyor.

1970lerde Hawking ile beraber çalışmış, Edmonton Kanada’daki Alberta Universitesi’nden fizikçi Don Page, “Hawking’in çizdiği resim makul görünüyor” diyor. “Bir olay ufku yok demek kulağa radikal geliyor olabilir. Ancak bunlar yüksek derecen kuantum koşullar ve olay ufku olarak işaretlenebilecek kesin bir alanın olup olmadığını bir kenara bırakın, uzay zaman hakkında bile anlam karmaşası var.”

Page, Hawking’in olay ufuksuz bir kara deliğin var olabileceği yönündeki önerisini kabul etse de, bunun ateş duvarı paradoksunu çözmek için yeterli olup olmadığına dair şüpheleri var. Süreksiz bir bariz ufkun varlığının, olay ufkunun yarattığı sorunların aynılarını yaratabileceği konusunda uyarıyor.

Olay ufkunun aksine, bariz ufuk zamanla yok olabilir. Page, Hawking’in açtı kapının, “prensip olarak herhangi bir şey bir kara delikten çıkabilir” gibi aşırı bir senaryoya çıktığını belirtiyor. Hawking makalesinde bir bariz ufkun nasıl yok olacağının detayına girmese de, Page, bariz ufuk Kuantum mekaniği ve yerçekiminin etkilerinin birleşeceği belirli bir boyuta küçüldükten sonra, ortadan kaybolmasının makul olduğunu düşünüyor. O noktada, önceden kara deliğin içine sıkışan ne varsa dışarı salınacaktır (Tabi pek de iyi bir biçimde olmayacaktır).

Eğer Hawking haklıysa, kara deliğin merkezinde bir tekillik bile olmayabilir. Onun yerine madde, bariz ufkun ardında geçici bir süreliğine alıkoyulur ve kara deliğin çekimi nedeniyle zamanla içeri çekilir ancak merkezde asla tam olarak parçalanmaz. Bu madde hakkındaki bilgi yok edilmez ancak o kadar karışık bir hale gelir ki, Hawking ışıması sonucu dışarı salındığında oldukça farklı bir formda olur, bu da ilk başta içeri yutulan maddenin bir zamanlar ne olduğunu anlamayı imkânsız hale getirir.

Page, bunun “yaktığınız bir kitabı küllerinden tekrar oluşturmaktan daha zor” olacağını söylüyor. Hawking makalesinde bunu hava durumunu tahmin etmekle kıyaslıyor: teoride bu mümkün ama pratikte hasiyetle yapmak çok zor.

Bununla beraber Polchinski, olay ufukları olmayan kara deliklerin doğada var olduğu konusunda şüpheci. Buna neden olacak vahşi dalgalanmaların evrende çok nadir olduğunu düşünen Polchinski, “Einstein’ın yerçekiminde, kara delik ufku uzayın herhangi bir bölgesinden farklı değil” diyor. “Kendi etrafımızda uzay zaman dalgalanmalarını asla görmüyoruz: büyük ölçekte çok nadir olaylar bunlar.”

Kaliforniya Üniversitesi’nden, Hawking’in eski bir öğrencisi olan teorik fizikçi Raphael Bousso, bu son katkının fizikçilerin ateş duvarlarının var olma olasılığını ne denli “nefret uyandırıcı” bulduğunun altını çizdiğini söylüyor. “Kara deliklerin içinde onlardan kaçılamayacak bir noktanın olmadığı fikri, bazı yönlerden ateş duvarlarının varlığının öne sürülmesinden bile daha radikal ve tartışmalı bir konu. Ancak Hawking’in kara delikler ve bilgi hakkındaki ilk makalelerinden 40 yıl sonra bile bu konuları tartışıyor olmamız, onların devasa önemine dair bir kanıt.”

* Bu yazı, Zeeya Merali’nin nature.com’da yayımlanan makalesinden çevrilmiştir. 

[i] Ç.N. Birlikte doğanın tümünü tanımlayan, fizik kuram ve yasaları çerçevesinde belirlenmiş dört temel etkileşim: Güçlü Kuvvet, Zayıf Kuvvet, Elektromanyetik Kuvvet, Yerçekimi Kuvveti
[ii] Hawking, S. W. Preprint at http://arxiv.org/abs/1401.5761 (2014).