Kara delik bilgi paradoksu, modern fiziğin bilmecelerinden biridir. Bu paradoks, Albert Einstein’ın genel görelilik kuramıyla Stephen Hawking’in kuantum fiziği yorumları arasındaki çatışmadan doğar.
Bir sahnenin tersine çevrilmiş hâlini izlediğimizde gülmemizin nedeni bunun saçma görünmesidir. Çünkü geçmişle geleceği kolayca ayırt ederiz ve olayların hep geçmişten geleceğe doğru aktığını görürüz. Ancak bu açık gerçek —zamanın oku dediğimiz olgu— fizikçiler için hâlâ bir bilmecedir. Çünkü fizik yasaları zamana karşı simetriktir; ister ileriye ister geriye işletin, aynı şekilde çalışırlar.
Kara Delik Bilgi Paradoksu Nedir?
Bu tabloya yeni bir boyut, kara deliklerin içinden gelir. Yaklaşık elli yıl önce Stephen Hawking, genel görelilik kuramının öngördüğü bu gizemli cisimlerle ilgili çarpıcı bir keşif yaptı. Hawking, kara deliklerin fiziğin zaman simetrisini bozduğunu, bilgiyi yok ederek olayların tersine çevrilmesini teorik olarak bile imkânsız kıldığını fark etti.
Bu duruma, “kara delik bilgi paradoksu” denir. Paradoks, genel görelilik ile kuantum fiziği arasındaki derin uyumsuzluğu açığa çıkarır. Ayrıca bu iki büyük kuramı birleştirme çabalarının önünde önemli bir engel oluşturur.
Genel göreliliğe göre, kara deliğin merkezinde fizik yasalarının çöktüğü bir nokta yani tekillik vardır. Uzay-zamanın bu sonsuz eğriliğe sahip sınırında madde yok olur. Daha da önemlisi, o maddeyle birlikte içerdiği bilgi de kaybolur.
Bu durum, zamanın yönü konusundaki anlayışa doğrudan bir meydan okumadır. Örneğin bir ansiklopediyi düşünelim: biri kara deliğe, diğeri bir fırına atılsın. Fırına atılan ansiklopedinin yanarak yok olduğunu görürüz.
Fakat eğer her molekülün ve yayılan her fotonun durumunu tam olarak bilebilseydik, teorik olarak ansiklopedideki bilgiyi yeniden oluşturmak mümkün olurdu. Kara delikte ise durum tamamen farklıdır. Bilgi kaybı mutlak ve geri döndürülemez görünür.
Bu bilmecenin boyutu 1974’ün başında daha da büyüdü. Stephen Hawking, bir konferansta kara deliklerin aslında tamamen “kara” olmadığını açıkladı. Hawking’e göre, olay ufku çevresinde vakumdan kendiliğinden ortaya çıkan kuantum parçacıkları, kara delikten dışarı radyasyon olarak yayılıyordu. Bu sürece bugün “Hawking Radyasyonu” diyoruz. Bu olay, en sonunda kara deliklerin buharlaşmasına neden olur.
Kara Delik Bilgi Paradoksu İçin Çözüm Önerileri
Bu fikir bilim dünyasında büyük yankı uyandırdı. Ancak hemen şu soru gündeme geldi: Eğer kara delik zamanla buharlaşıp tamamen yok oluyorsa, içine düşen maddeye ve onunla birlikte taşınan tüm bilgiye ne olur?
Hawking bu sonuca kuantum mekaniğinin yasalarını kullanarak ulaştı. Bu yasalar zamana karşı simetriktir. Yani teorik olarak, Hawking radyasyonundaki tüm bilgiyi toplarsak, sistemi başlangıç hâline kadar geri izleyebilmemiz gerekir.
Ancak Hawking’in hesaplamaları bunun mümkün olmadığını gösterdi. Çünkü kara delikten yayılan radyasyon tamamen “termal” yani rastgeleydi. İçine düşen maddenin özelliklerine dair hiçbir bilgi taşımıyordu.
İşte bu durum, kara delik bilgi paradoksunun temelini oluşturur. Kuantum mekaniğine göre bilgi asla yok olamaz. Her süreç, yeterli veriyle geriye doğru izlenir. Oysa genel görelilik, kara delikler aracılığıyla bilginin geri dönülmez biçimde kaybolduğunu öne sürer. Bu iki kuramın birbirine zıt bu sonuçları, modern fiziğin en büyük çatışmalarından birini doğurur.
Son yıllarda bu paradoksun çözüldüğüne dair iddialar ortaya atıldı. Yine de bu konuda kesin bir sonuca varmak güç. Çünkü bu uzun hikâyedeki her gelişme, evrenin en temel düzeyde nasıl işlediğini anlamamızı kökten etkileyecek yeni sürprizler barındırıyor.
İyi haber şu ki, kara delik bilgi paradoksunun temelinde önemli bir ilerleme var. Bilim insanları uzun süre kara delik bilgi paradoksunu çözerken sadece kara deliğin dışına, yani dışarı yayılan Hawking radyasyonuna bakmanın yeterli olduğunu sanıyordu. Çünkü içeride olanları göremiyoruz.
Ama yeni araştırmalar, bu yaklaşımın hatalı olduğunu gösterdi. Kara deliğin içi ile dışarı yayılan radyasyon arasında aslında sürekli bir bilgi alışverişi var. Kara delik yavaş yavaş buharlaştıkça, iç kısmında kalan bilgiler dışarı çıkan radyasyonla kuantum düzeyinde birbirine bağlanıyor.
Yani bilgi ya içeridedir ya dışarıdadır demek yanlış. Gerçekte, bilgi hem içeride hem de dışarıda, birbirine dolanmış durumdadır. Bu yüzden artık kara deliğin içini tamamen göz ardı ederek paradoksu çözmek mümkün değil.
Sonuç Olarak
Ancak ne yazık ki hâlâ bilginin tam olarak nereye gittiğini, nasıl aktarıldığını ya da kara delikten çıkıp çıkmadığını bilmiyoruz. Teorisyenler bu konuda kullanılan yöntemlerin geçerliliği ve doğruluğu üzerine bile hemfikir değil. Henüz bu bilginin buharlaşan bir kara delik tarafından nasıl kodlanabileceğine dair tutarlı bir model veya ölçüm yöntemi geliştirilmiş değil.
Kara delik bilgi paradoksu, önümüzdeki yıllarda da sık sık gündeme geleceğe benziyor. Ancak en temel soru —“bilgi nereye gidiyor?”— bugün hâlâ ilk günkü kadar yanıtsız.
Kaynaklar ve İleri Okumalar:
- Here’s Stephen Hawking’s Incredible Solution to His Black Hole Information Paradox. Yayınlanma tarihi: 14 Mart 2018; Yayınlandığı yer: Bağlantı: Here’s Stephen Hawking’s Incredible Solution to His Black Hole Information Paradox/
- Why the black hole information paradox still hasn’t been solved. Kaynak site: Big Think. Yayınlanma tarihi: 10 Ekim 2024. Bağlantı: Why the black hole information paradox still hasn’t been solved
Matematiksel
