Yeni bir uzay geminiz var ve beş yıllık bir galaksi turuna başlamak istiyorsunuz. Ancak bir sorun var: Uzay çok büyük ve hayal edilebilecek en yüksek hızlarda bile gitmek istediğiniz yerlere ulaşmanız mümkün değil. O zaman bir solucan deliği inşa etmenin zamanı geldi.
Solucan delikleri uzay-zamanı birbirine bağlayan, iki uzak nokta arasındaki kestirmeler olarak bilinmektedir. Yani bir solucan deliği sizi istediğiniz uzaklıktaki noktalara kolayca ulaşmanız sağlayacaktır. Bir dağın iki karşı tarafında iki kasaba hayal edin. Bu kasabalardaki insanlar muhtemelen birbirlerini ziyaret etmek için dağın etrafını dolaşmak zorunda kalır. Ancak oraya daha hızlı ulaşmak isterlerse, doğrudan dağın içinden geçen bir tünel kazabilirler. Solucan deliğinin arkasındaki fikir budur.
Bilim insanlarına göre aynı evrenin iki uzak noktası arasında bir solucan deliği oluşabileceği gibi, farklı iki evrendeki noktaları birbirine bağlayan bir solucan deliği oluşması da mümkündür. Ancak tek bir sorun var ki bunu başarmak inanılmaz derecede zordur. Solucan delikleri deneysel olarak gözlemlenmiş değillerdir. Ancak yine de yaklaşık 100 yıldır varlıkları bilim camiasında konuşulmakta ve bilim kurgu filmlerine ilham vermektedir.
Araştırmacılar evrenimizde hiçbir zaman bir solucan deliği bulamazken, bilim insanları önemli fizik denklemlerinin çözümlerinde sıklıkla solucan deliklerinin tanımlandığını görüyor. En belirgin olanı, Einstein’ın uzay-zaman ve genel görelilik teorisinin ardındaki denklemlerin çözümlerinin solucan deliklerini içermesidir. Bu teori evrenin şeklini ve yıldızların, gezegenlerin ve diğer nesnelerin evrende nasıl hareket ettiğini açıklar.
Einstein’ın teorisi birçok kez test edildiğinden ve her seferinde doğru çıktığı görüldüğünden, bazı bilim insanları solucan deliklerinin evrenin dışında bir yerde var olduğunu düşünüyor. Bu nedenle şimdi düşünce deneyimize devam edelim. Uzay yolculuğumuz için bir solucan deliği nasıl inşa edeceğiz?
Solucan Deliği İnşa Etmek İçin Seçenek #1: Einstein-Rosen Köprüsü
Albert Einstein’ın genel görelilik teorisi, uzay ve zaman gibi fizikteki temel kavramlar hakkındaki düşüncelerimizi derinden değiştirdi. Ancak ardından bazı soru işaretleri de bıraktı. Kara delikler ve solucan delikleri, uzay-zamanın yapısının yerçekimi tarafından kuvvetli bir şekilde bükülmesi durumunda ortaya çıkan, Einstein’ın denklemlerine özel çözüm türleridir.
Örneğin, madde aşırı derecede yoğun olduğunda, uzay-zamanın dokusu o kadar kavisli hale gelir ki sonucunda ışık bile kaçamaz. Bu bir kara deliktir. Bir karadelik her şeyin içine gireceği ancak sonsuza kadar kapana kısılacağı olay ufkunu da oluşturur. Ancak bir teoriye göre olay ufkunun diğer tarafı yine bizim evrenimiz gibi görünür. Ancak bizim evrenimizin ayna görüntüsü gibidir ve zaman tersine akar. Bizim evrenimizde objeler karadeliğin içine girer ve tersine akan zamanın olduğu bu paralele evrende karadelik bu objeleri dışarı atar. Bunlara da beyaz delik denir.
Genel göreliliğin matematiği, beyaz delik olarak bilinen kara deliğin tam tersini de mümkün kılar. Beyaz deliklerin de merkezinde bir tekillik vardır, ancak olay ufku ters yönde çalışır. Yani birbirine bağlı bir çift kara ve beyaz delik, aynı yerleşik matematik nedeniyle otomatik olarak bir solucan deliği oluşturur. Bunlara Einstein ve işbirlikçisi Nathan Rosen’in anısına Einstein-Rosen Köprüleri adı verilmektedir. Aslına bakarsanız araştırmacılar solucan deliklerini Einstein-Rosen Köprüleri olarak adlandırır.
Bir solunca deliği inşa etmek için geçerli bir yöntem bulduğunuzu düşünüyorsanız bir sorun var. Birincisi, beyaz deliklerin neredeyse kesinlikle mevcut olmadığıdır. Beyaz deliklerle ilgili tek fikir Genel Görelilik Teorisi’nin matematiksel alt yapısından gelmektedir.
Ayrıca Einstein-Rosen Köprüleri asla geçilemez. Bir karadeliğe giren şey ile çıkan şey aynı olamaz. Yani yolda bir yerde zaten ölmüş olursunuz. Ayrıca ölmeseniz bile Einstein-Rosen köprüleri, her iki yönde de yolculuk etmeye imkân vermez. Bu nedenle başka bir yöntemi düşünmemiz gerekiyor.
Solucan Deliği İnşa Etmek İçin Seçenek #2: Morris-Thorne Köprüsü
Einstein-Rosen köprüleri olmasa da her iki yönde de yolculuk edilmesine imkân veren solucan deliklerini belki başka türlü gerçekleştirebiliriz. Ancak bunun için öncelikle biz yok eden olay ufkundan kurtulmamız gerekiyor. Fizikçiler Michael Morris ve Kip Thorne bunun bir yolunu 1988’de keşfettiler.
Genel görelilik matematiğini kullanarak istikrarlı, kullanışlı, içinden geçilebilen bir solucan deliği inşa etmenin bir yolunu buldular. Ancak tek bir sorun var. Böyle bir solucan deliği oluşturmak için bazen “egzotik madde” olarak da adlandırılan negatif maddeye ihtiyacınız var.
Denklemlere dahil edildiğinde negatif madde tüm sorunlarımızı çözecektir. Peki negatif madde nedir? Bu, negatif kütleye sahip olan maddedir. Yani aldığınız elmanın -1 kilogram olması gibi bir anlama gelir. Evrendeki her şey sonucunda pozitif bir kütleye sahiptir ve bunun sonucunda birbirlerine çekilirler. Ancak elimizde negatif bir kütle olursa onunda itilmesi gerekecektir.
Tahmin ettiğiniz gibi Evrenin herhangi bir yerinde şu ana kadar negatif madde örneğine rastlamadık. Ve eğer bunu yapsaydık, fizik hakkında bildiğimiz her şey tamamen altüst olurdu. Negatif madde sadece var olmasıyla bile momentum ve enerji korunumu yasalarını ihlal eder. Bu durumda negatif madde çok zorlayıcı bir fikir başka bir seçeneği daha gözden geçirmeliyiz.
Solucan Deliği İnşa Etmek İçin Seçenek #3: Negatif Enerjiyi Kullanmak
Negatif enerji, özellikle “warp sürüşü” veya “solucan deliği” gibi kavramların konuşulduğu ortamlarda akla gelir. Negatif enerji, adından da anlaşılacağı üzere eksi değerleri olan enerji seviyelerine denir. Tamamen kuramsal olan negatif kütleye sahip egzotik madde aksine negatif enerji çeşitli kuantum durumlarında stabil olmayan şekilde mümkün olabilmektedir. Ve negatif enerjinin en kolay erişilebilen biçimi, bizzat uzay-zamanın boşluğunda bulunur.
Boş uzay her türlü alanla doludur: çevredeki nesnelerin kütlesi tarafından oluşturulan kütleçekimsel alanlar, yıldızlardan ve diğer ışık yayan şeylerden kaynaklanan elektromanyetik alanlar ve hatta görülemeyecek kadar hızlı bir şekilde var olup yok olan atomaltı parçacıkların kuantum titreşimleri yani sanal parçacıklar.
Bu alanlar uzayı enerjiyle doldurur. Yerçekimi ve elektromanyetik kaynaklar ortadan kaldırılsa bile sanal parçacıklar varlığını sürdürecektir. Yani boş uzayın enerjisi vardır. Bu bağlamda, negatif enerjinin anlamı, boş alana göre daha az enerjiye sahip olmaktır. İşte işlerin zorlaştığı yer burası. Hiç kimse boş alandan daha az enerjinin nasıl elde edileceğini bilmiyor. Eğer nasıl yapılacağını bilseydik, bu enerji farkından faydalanabilir ve sınırsız güce sahip olabilirdik.
Her ne kadar bu özelliğe sahip küçük uzay bölgeleri (örneğin, Casimir etkisini sergileyen bir düzenek gibi iki paralel iletken plaka arasındaki boş alan) yaratabilsek de, var olduğu bilinen hiçbir negatif enerji türü yoktur.
Sonuç Olarak
Solucan deliklerinin fiziksel olarak var olup olamayacağı hâlâ hararetle tartışılan bir soru. Evet, Einstein’ın denklemlerinin çözümlerini matematiksel olarak yazabiliriz, ancak matematik ile fizik aynı şey değildir. Matematik size neyin fiziksel olasılık dahilinde olduğunu söyler, ancak Evrenin kendisi kuralları koyar.
Fizikçiler, solucan delikleri inşa etmenin nihai cevabının kuantum yerçekiminin bilinmeyen bölgesinde, kuantum mekaniği ve genel göreliliğin birleşiminde yattığına inanıyorlar. Genel görelilik bize solucan deliklerinin yalnızca doğru koşullara (yani negatif enerjiye) izin verildiğinde var olabileceğini söylüyor. Kuantum mekaniği (kuantum alanları aracılığıyla ifade edildiği şekliyle) bize negatif enerjinin nasıl üretileceğini anlatıyor.
Ancak bu iki yapboz parçasının birbirine nasıl uyduğundan emin değiliz. Kuantum kütleçekimi teorimiz yok. Sonuç olarak şimdilik Andromeda galaksisine bir gezi planlama şansınız yok. Ancak ilerde ne olacağını elbette tahmin edemeyiz.
Kaynaklar ve ileri okumalar
- What are wormholes? An astrophysicist explains these shortcuts through space-time. Yayınlanma tarihi: 22 Ağustos 2022 Kaynak site: Conversation. Bağlantı: What are wormholes? An astrophysicist explains these shortcuts through space-tim
- Wormholes may be lurking in the universe. And new studies are proposing ways of finding them. Yayınlanma tarihi: 13 Ocak 2021. Kaynak site: Conversation. Bağlantı: Wormholes may be lurking in the universe. And new studies are proposing ways of finding them.
- How to build a wormhole in just 3 (nearly impossible) steps. Yayınlanma tarihi: 18 Mayıs 2022 Kaynak site: Arstechnica. Bağlantı: How to build a wormhole in just 3 (nearly impossible) steps
Matematiksel
