Nedir bu Kara Delikler? – Enformasyon Paradoksu

Önceki yazıda kara deliklere dair temel kavramların üzerinde durduğumuz bir giriş yapmıştık;

https://cangurses.wordpress.com/2017/09/23/nedir-bu-kara-delikler/

Kara delik nedir; nasıl ve neden oluşur; olay ufku nedir vb. kavramları kısaca anlatmaya çalıştım…

Bu yazıda biraz daha komplike konular üzerinde duracağız… Hatta üzerinde duracağımız konulardan bazıları halen açık problemler olacak. O yüzden sonlara doğru anlaşılması zor gelirse şaşılacak bir durum yok; dünyada kimsenin tam olarak anlamadığı bir konuyu konuştuğumuzdan!..

……..

Öncelikle eğitim/sınav sistemi ve etrafında dönen konularla ilgili bunca gelişmenin yaşandığı bu günlerde bu haftanın konusunun kara delikler olması tesadüfen de olsa manidar :).. Arasaydım da daha iyi bir metafor bulmakta zorlanabilirdim.

……..

Şimdi, kara deliklerle ilgili bir kaç konuyu ayrı ayrı ele alacağım. Hepsi ara ara işimize yarayacak.

Önce kara deliğe düşen birinin kendi deneyimi ile dışarıdan birinin gözlemi arasındaki farkı inceleyelim. Alttaki imajda A ve B gözlemcisi bir uzay aracının içinde giderken A bir anda araçtan atılıyor, B ise araçla beraber gitmeye devam ediyor.

kd7.png

Bu bir zaman-pozisyon grafiği; ortadaki çizgi ışık hızını (c) temsil ediyor. Roketimiz o yüzden ancak asimptot şeklinde yaklaşabiliyor bu hıza.

Şimdi her iki gözlemci açısından duruma bakalım. A gözlemcisi roketten atıldıktan sonra, tam atılma anındaki sabit hızla siyah çizgi yönünde hareketine devam eder…

Ve yolculuğu boyunca, B’yi hep görebilir çünkü B’den gönderilen ışık (mavi ile) hep A’nın çizgisini kesecek şekildedir. A gözlemcisi, B’nin pozisyonunu her zaman gözleyebilir…

Fakat dikkat edilirse, aynı şey B için geçerli değildir. B gözlemcisi A’ya baktığında, A’dan gelen ışık (kırmızı ile) grafikte sarı ile gösterilen noktaya dek B’ye ulaşır ancak sonrasında B, A gözlemcisinden gelen hiç bir ışığı gözleyemez. Dikkat ederseniz A’dan giden ışığın B’ye ulaşması için çizmemiz gereken çizgilerin hepsinin eğimi, ışık hızı çizgisinden fazla olmak zorunda ki bu da ışık hızından daha yüksek hız anlamına geldiğinden imkansız olacaktır.

Not: hemen ara bir not olarak belirteyim, hem kırmızı hem de mavi çizgilerin A’dan B’ye B’den A’ya gönderilen ışığı temsil ettiğini; dolayısıyla  x-t grafiğindeki eğimlerinin asla ışık çizgisinin eğiminden fazla olamayacağı aklınızda bulunsun. O yüzden dikkat ederseniz kırmızı çizgiler ışık çizgisine paralel; maviler de onunla 90 dereceye tamamlayan cinsten (yani ters yönde ama eşit)

Dolayısıyla grafikte sarı ile gösterilen noktaya kadar B’nin A’yı gözlemlemesinden bir sorun yok ama sonrası için var. Fakat ufak bir nüans daha mevcut:

Dikkat edilirse A gözlemcisi sarı noktaya gelene dek, A’dan B’ye gönderilen ışık, neredeyse ışık hızına yaklaşan B’ye gitmek için hep daha çok mesafe almak zorunda. Öyle ki A sarı noktaya çok yaklaştığında, bunun B gözlemcisindeki algısı A’nın hep daha da yavaşladığı yönünde olacak… Ve sarı noktayı aslında hiç geçemediğini gözleyecektir!

………

Bu örneği verdim çünkü bahsettiğim şey tam olarak kara deliğe düşen bir gözlemciyle ona bakan ikinci bir gözlemcinin yaşadığı durumun aynısı!

kd8

A gözlemcisi kara deliğe doğru hızla giderken, kesikli çizgiyle gösterdiğim ‘olay ufkuna’ kadar, B gözlemcisi onu ilerliyor olarak görür… Ancak olay ufkuna yaklaştıkça A’nın git gide daha yavaş hareket ettiğini gözlemler ve onun referans noktasında A asla olay ufkunu geçmez… Halbuki A gözlemcisi çoktan olay ufkunu geçmiş ve kara deliğin inanılmaz çekim gücünde eğer o zamana dek parçalanıp ölmediyse tekillikte kaybolmuştur bile.

Not: Bir önceki örnekte B cismi ışık hızına yakın ivmelenirken bu örnekte duruyor, iki örnek nasıl benzeşir?! diyebilirsiniz… Güzel soru olur, ilk örnekte B’nin ışık hızına ivmelenerek yaklaşmasının etkisini kara delik örneğinde, kara deliğin etrafındaki uzay zamanı bükmesi sonucunda A’nın yaşadığı etkiyle kıyaslayabiliriz.

Böylelikle kara deliklerle ilgili ilk ilginç gözlemimizle karşı karşıyayız.

Ancak daha enteresan şeyler var bu gök cisimleri hakkında:

Örneğin:

kd9.png

Formüllerin ispatlarına girmeyeceğim çünkü argumanın kendisi daha önemli. Öncelikle kara delik entropisinin olay ufkunun yüzey alanı ile ilişkili olmasının çok önemli bir sonucu var:

Kara deliğe eklenen bir birim enerji, entropinin artmasına ve yüzey alanının genişlemesine sebep oluyor.

Kuantum fiziği, kara deliği sadece entropi ve sıcaklık sahibi olmasına değil başka ilginç durumlara da yol açıyor. Örneğin, kuantum fiziği evrende sürekli parçacık-antiparçacık ikililerinin oluştuğu ve bunların birbirlerini de anında yok ettiğini öngörür… Şimdi tam olay ufkunun dışında da parçacık – antiparçacık ikilileri oluştuğunu düşünelim; yalnız bu ikililer normaldeki gibi birbirini yok edemeden biri kara deliğin içine çekilecek diğeri de ışıma şeklinde olay ufkunun yüzeyinden yayılacaktır.

Hawking Işıması adı verilen bu etkinin yarattığı çok ilginç bir paradoks mevcut:

Hawking ışıması, olay ufkunun yüzey alanından enerji götürdükçe, olay ufkunun gittikçe küçülmesine ve bazı küçük boyuttaki kara deliklerin en sonunda yok olmasına yol açabilir!..

Bu durumda elimizde kuantum etkilerinin yarattığı yüzey ışıması sonucu buharlaşmış bir kara delik sorunsalı olur…

kd10.png

Bu bir sorunsal çünkü temel soru şu:

Peki o zamana dek kara deliğin yuttuğu her şeye ne olur?!

Enformasyon Paradoksu adı verilen bu ikilem, özetle kara deliğin o zamana kadar yuttuğu her şeyin bilgisinin bir anda kaybolmasını, fiziğin temel kuralları dahilinde nasıl açıklayabileceğimiz üzerine…

  • Kara delik dediğimiz oluşumu, klasik bir teori olan Genel Relativite ile bulduk.
  • Kara deliğin sınırı diyebileceğimiz Olay Ufku etrafında, Kuantum Fiziğinden kaynaklı bazı ışımalar olabileceğini keşfettik (Hawking Işıması)
  • ‘Yüzeydeki’ bu ışımaların kara deliğin olay ufkunu gittikçe daraltacağını ve sonunda kara deliğin buharlaşıp uçabileceğini gördük.
  • Peki kara deliğin o zamana yuttuğu şeylerin bilgisi nereye kayboldu?!

Evrende hiçbir bilginin, aynı enerji gibi, kaybolmadığını düşünürsek bu paradokstan nasıl çıkarız?!

…….

İşte kara delikler, ortaya koydukları bu zor sorular sayesinde Genel Görelilik ile Kuantum Fiziğinin tam kesişimindeki en önemli objeler… Bu iki teoriyi sağlıklı bir şekilde birleştirecek her kuramın bu paradoksları da doğal olarak çözmesi gerektiğinden bir barometre görevi görüyorlar.

Sonraki yazının konusu işte bu Enformasyon Paradoksu ekseninde olacak.

 

 

Reklamlar

Empatinin İzafiyeti Üzerine

Bugün yabancı bir makalede empati üzerine söylenmiş bir söz gördüm… Tüm gün aklımdaydı:

“Empathy is a clock that ticks in the consciousness of others…”

Empati, bir başkasının bilincinde/farkındalığında çalışan bir saattir

Müthiş bir laf…

Hazır İzafiyet Kuramı üzerine uzunca bir yazı dizisini de bitirmişken sabah sabah düşündürdü biraz… Sözün sahibi empatinin göreliliği bağlamında söylemiş…

Empatinin ne kadar göreceli bir kavram olduğunu, zamanın göreliliği üzerinden anlatmayı dahiyane buldum…

Kasıt böyle mi bilmiyorum ama bana düşündürdükleri şöyle:

Özel görelilik kuramı, bize göre çok hızlı cisimler için zamanın daralacağını, mesafelerin küçüleceğini belirtir… 

GR15

Şimdi yukarıdaki küpü ‘karşınızdakinin bakış açısı’ olarak; animasyonda altta sürekli artan hızı da fikir olarak sizden farkı olarak düşünün.

Herkesin kendi içsel saati, sizin bakış açınız ile bir başkasının size bakış açısı arasındaki (Fizik tabiriyle referans noktasının) uzaklaşma hızı ile belirlenir!..

Uzaklaşma hızının fazlalığı, aynı fizikte olduğu gibi, karşı tarafın içsel saatinde bir yavaşlama; içsel saatte yavaşlama da düşük farkındalığı… Dar görüşlülüğü getirir.

Dolayısıyla empatinin belirleyici unsuru, sizin bakış açınıza göre herhangi bir hızda sizden uzaklaşan bir başka bakış açısının değişen içsel saatidir… Ve o saat hep yavaşlar; karşıdakinin farkındalığını azalmış görürürüz. O artık ‘size göre’ dar görüşlüdür… Aynı animasyonda daralan küp gibi.

Gerçekten de bu böyledir; bakış açısı birbirinden hızla uzaklaşan insanlar nadiren diğerinin farkındalığının arttığı, daha gelişmiş biri haline geldiğini düşünür!..

İşin komik tarafı sizin hakkında bunu düşündüğünüz insanın da sizin hakkınızda tam olarak aynını düşünmesidir… O da kendi noktasından sizin içsel saatinizi yavaşlıyor olarak görür… Düşük bilinç sahibi olan sizsinizdir.

Birbirinden hızla uzaklaşan iki insanın da bir diğerini dar görüşlü olarak görmesinin dayanılmaz hafifliği!..

olarak özetleyebiliriz.

Ve bu durumun yaşanmayacağı; içsel saatlerin senkron olduğu tek ihtimal her iki bakış açısının da birbirine göre aynı hızda hareket ettiği (veya durduğu andır)…

İçsel saati senkron olan insanların birbirine empati göstermesi daha kolaydır.

Tabii tüm bu makaleden kasıt bunlar mıydı?! Bilmiyorum… Ama bana düşündürdükleri bunlar:

https://www.brainpickings.org/2017/09/04/alan-burdick-why-time-flies-empathy/