Fizik Kuralları Kara Deliklerde Çöküyor mu?
Bu yılın başlarında yeni bir araştırma, modern fiziğin en rahatsız edici yönlerinden biri olan kara deliklerin kalbinde “tekilliklerin” var olduğu fikrine potansiyel bir çözüm önerdi.
Tekillik fikri, kara delikler ilk kez Albert Einstein’ın 1916’da yayınlanan magnum opus yerçekimi teorisi genel göreliliğin çözümlerinden ortaya çıktığından beri var olmuştur. Kütlenin sonsuz derecede yoğunlaştığı noktayı temsil eder – o kadar yoğunlaşmıştır ki yarattığı uzay-zaman eğriliği (uzay ve zamanın dört boyutlu birleşimi) de sonsuz hale gelir.
Bu biraz endişe vericiydi ve öyle de kalmaya devam ediyor, çünkü fizik yasalarının çöküşünü temsil ediyor. Merkezi tekillikleri sayesinde kara delikler fizik yasalarına, hatta onları ilk tanımlayan teori olan genel göreliliğe bile uymazlar. Bu, merkezi tekilliği kırarak ortadan kaldırmak için çok çalışan birçok fizikçinin kabul edemeyeceği bir paradoks.
Bunlardan biri de İngiltere’deki Durham Üniversitesi’nde araştırmacı olan Robie Hennigar.
“Tekillik bir kara deliğin en gizemli ve sorunlu kısmıdır. Uzay ve zaman kavramlarımızın tam anlamıyla anlamını yitirdiği yerdir,” diyor Hennigar Mart ayında Space.com’a verdiği demeçte. “Eğer kara deliklerin tekillikleri yoksa, o zaman çok daha sıradanlar demektir.”
Kara delikler tekillik çözümleri için hareketsiz kalmayacak
Şubat ayında yayınlanan bir çalışmada, Hennigar ve meslektaşları, genel göreliliğin Einstein alan denklemlerini değiştiren etkili bir teori kullandılar, böylece uzay-zaman yüksek derecede kavisli olduğunda yerçekimi farklı davranıyor. Bu, merkezi tekilliğin yerine kara deliğin çekirdeğinde bulunan oldukça eğrilmiş statik bir bölgeyi koyuyor.
Ne yazık ki bu yerçekimi tarifi, Space.com’a ekibin teorisiyle ilgili üç ana sorunu olduğunu söyleyen New Haven Üniversitesi’nden Polonyalı teorik fizikçi Nikodem Poplawski de dahil olmak üzere pek çok bilim insanının hoşuna gitmiyor.
Poplawski, “İlk olarak, ekip beş boyutun varlığını varsayıyor, oysa deneyler ve gözlemler dört boyutlu bir uzay-zamanda yaşadığımızı gösteriyor” dedi. Tekillikleri açıklayabilecek diğer pek çok teori de ekstra boyutlara dayanırken (sicim teorisi en az 11 boyuta ihtiyaç duyar!), bu tür ekstra boyutlara dair hiçbir kanıt henüz ortaya çıkmamıştır.
“İkinci olarak, ekibin modelinde bir kara deliğin içi statiktir,” diye devam eden Poplawski, yerçekimsel alan denklemlerinin bir kara deliğin dış sınırı olan olay ufkundaki uzay-zamanın statik olamayacağını öngördüğünü açıkladı.
“Poplawski sözlerine şöyle devam etti: ”Üçüncü olarak, modelleri tekilliği ortadan kaldırmak amacıyla alan denklemlerine geçici olarak sonsuz sayıda terim ekliyor. “Bu, sağlam bir fiziksel motivasyondan yoksundur ve yalnızca ekstra boyutlara sahip bir kütleçekim teorisinin matematiksel bir araştırmasıdır.”
Tekilliği kırma teorisi, bu sorunu çözmek için genel görelilik ile kuantum fiziğini, atom altı seviyelerde evrene dair en iyi teorimizi birleştirme yoluna giden ve birleştirici bir “kuantum yerçekimi” teorisi üretmeye çalışan diğer birçok girişimden farklıdır. Ancak bu, söz konusu teorilerin tekillik bulmacasını yanıtlamaya daha yakın olduğu anlamına gelmiyor.
En çok tercih edilen birleştirme teorilerinden biri, yukarıda bahsedilen, nokta benzeri parçacıkları titreşen sicimlerle değiştiren sicim teorisidir.
Poplawski, “Sicim teorisiyle ilgili sorun, deneysel kanıt bulunmayan ekstra boyutlar gerektirmesidir” dedi. “Ayrıca, sicim teorisinin birçok biçimi var, bu yüzden onu yanlışlamak imkansız olacaktır. Bir başka sorun da sicim teorisinin birçok formunun, deneysel kanıt bulunmayan süpersimetrik parçacıkların varlığını gerektirmesidir. Sonuç olarak sicim teorisi fiziksel bir teori değildir.”
Poplawski, kara delik tekilliklerini klasik fizik çerçevesinde ortadan kaldırma girişimlerinin de başarısız olduğunu ya da olacağını, çünkü bunların tamamen matematiksel olduğunu ve “derin fiziksel motivasyon” olarak tanımladığı şeyden yoksun olduğunu sözlerine ekledi. Elbette bu, tekillik kırma ekibinin yaptığı gibi fikirleri keşfetmenin bir değeri olmadığı anlamına gelmiyor.
Poplawski, “Bu gibi fikirleri keşfetmenin matematiksel bir değeri olabilir,” dedi. “Bazen fizikçiler yeni matematiksel teknikler icat eder ya da fiziğin diğer dallarında kullanılabilecek denklemlere çözümler bulurlar.”
Peki Poplawski insanlığın bir kara deliğin içinde ne olduğunu keşfedebileceğini ve fiziği alt üst eden tekillikler defterini sonsuza dek kapatabileceğini düşünüyor mu? Evet, ama bir uyarı ile.
Poplawski, 2010 yılından bu yana üzerinde çalıştığı bir hipoteze atıfta bulunarak, “İnsanlığın bir kara deliğin kalbinde neyin yattığını ancak her kara delik yeni bir evren yaratırsa ve bizim evrenimiz de buna uygun olarak bir kara delikte yaratılmışsa keşfedeceğine inanıyorum” dedi.
“Poplawski sözlerine şöyle devam etti: ”Eğer evrenimiz bir kara delikte yaratıldıysa, erken genişlemesi kozmik mikrodalga arka plan radyasyonuyla ve muhtemelen gelecekte evrenin daha erken zamanlarını araştırabilecek nötrinolar veya kütleçekim dalgalarıyla test edilebilir. “Aksi takdirde, bir kara deliğin içinde ne olduğunu deneysel olarak anlayamayız.”
Bu gizemin temeline inmek inanılmaz derecede zor olabilir, ancak bu denemememiz gerektiği anlamına gelmiyor. Poplawski, genel görelilik teorisinden ortaya çıkan ve çözülmesi büyük azim isteyen fiziğin bir başka yönünü örnek gösterdi: uzay-zamanda “yerçekimsel dalgalar” adı verilen küçük dalgalanmalar.
Poplawski, “Einstein’ın genel görelilik denklemlerinden yola çıkarak öngördüğü yerçekimi dalgalarının Dünya’da tespit edilmesi 100 yıl sürdü” dedi. “Bu nedenle kara deliklerde ne olduğunu bulmamız onlarca yıl alabilir.”
Kaynak: https://www.space.com