Beykozlu
New member
Geçen yüzyılda bilimdeki en büyük bar kavgası Albert Einstein ve kendisi arasında olmuştur.
Bir yanda 1915’te yerçekimini uzay-zamanın madde ve enerji tarafından bükülmesi olarak tanımlayan genel göreliliği tasarlayan Einstein var. Bu teori, uzay-zamanın bükülebileceğini, genişleyebileceğini, yırtılabileceğini, bir kase Jöle gibi titreyebileceğini ve kara delikler olarak bilinen dipsiz hiçlik çukurlarında kaybolabileceğini öngördü.
Diğer tarafta, 1905’ten başlayarak, kuantum mekaniğinin, dünyaya rastgelelik enjekte eden sezgisel olmayan kuralların temellerini atan Einstein var – Einstein’ın asla kabul etmediği kurallar. Kuantum mekaniğine göre elektron gibi atom altı bir parçacık her yerde ve her yerde olabilir, bir kedi ise gözlemlenene kadar hem canlı hem de ölü olabilir. Tanrı zar atmaz, diye sık sık şikayet ederdi Einstein.
Yerçekimi uzayı yönetir, galaksileri ve aslında tüm evreni şekillendirirken, kuantum mekaniği iç uzayı, atomların ve temel parçacıkların arenasını yönetir. İki alemin uzun süredir birbirleriyle hiçbir ilgisi yokmuş gibi görünüyordu; bu, bilim adamlarını bir kara delik veya evrenin başlangıcı gibi aşırı bir durumda ne olduğunu anlamak için yetersiz bıraktı.
Ancak son on yılda kara deliklerin iç yaşamları üzerine yapılan bir araştırma fırtınası, kozmosun iki görüşü arasında beklenmedik bağlantıları ortaya çıkardı. Üç boyutlu evrenimizin – ve bizim kendimizin – bazı kredi kartlarında ve ehliyetlerde görünen sahteciliğe karşı hayaletimsi görüntüler gibi hologramlar olabileceği ihtimali de dahil olmak üzere, sonuçları akıllara durgunluk veriyor. Kozmosun bu versiyonunda, burada ve orada, neden ve sonuç, içeride ve dışarıda veya belki o zaman ve şimdi arasında hiçbir fark yoktur; ev kedileri boş alanda çağrılabilir. Hepimiz Dr. Strange olabiliriz.
Stanford Üniversitesi’nden Leonard Susskind, 2017’de bir makalesinde, “Yerçekimi ve kuantum mekaniğinin tamamen aynı şey olduğunu söylemek çok güçlü olabilir.” ve bu ikisi de diğeri olmadan bir anlam ifade etmiyor.”
Dr. Susskind ve meslektaşları, bu kavrayışın, yerçekimi ve kuantum mekaniğini – kuantum yerçekimini – birleştiren bir teoriye yol açabileceğini ve belki de evrenin nasıl başladığını açıklayabileceğini umuyor.
Einstein vs Einstein
İki Einstein arasındaki bölünme, 1935’te fizikçinin bir çift bilimsel makalesinde kendisiyle karşı karşıya gelmesiyle dikkatleri üzerine çekti.
Bir makalede, Einstein ve Nathan Rosen, genel göreliliğin (henüz bu adla bilinmeyen) kara deliklerin, uzay-zaman yoluyla, Einstein-Rosen köprüleri – “solucan delikleri” olarak adlandırılan kısayollarla birbirine bağlı çiftler halinde oluşabileceğini öngördüğünü gösterdiler. Bilimkurgu yazarlarının hayallerinde bir kara deliğe atlayıp diğerinden dışarı fırlayabilirsiniz.
Diğer makalede, Einstein, Rosen ve başka bir fizikçi olan Boris Podolsky, görünüşte mantıksal bir tutarsızlığı ortaya koyarak kuantum mekaniğinden halıyı çıkarmaya çalıştılar. Kuantum fiziğinin belirsizlik ilkesine göre, aralarında ışık yılı uzakta olsalar bile, önceden ilişkili bir çift parçacığın ebediyen bağlı olacağına dikkat çektiler. Bir parçacığın bir özelliğinin ölçülmesi – örneğin dönme yönü – eşinin ölçümünü anında etkiler. Bu fotonlar bozuk para olsaydı ve biri tura gelseydi, diğerinin her zaman yazı olduğu anlaşılırdı.
Einstein’a göre bu önerme açıkça gülünçtü ve o bunu “uzaktan ürkütücü bir eylem” olarak reddetti. Ancak bugün fizikçiler buna “dolanıklık” diyor ve laboratuvar deneyleri onun gerçekliğini her gün doğruluyor. Geçen hafta Nobel Fizik Ödülü, yıllar boyunca deneyleri bu “ürkütücü eylem”in gerçekliğini kanıtlamış olan üç fizikçiye verildi.
Cornell Üniversitesi’nden fizikçi N. David Mermin, böyle bir kuantum tuhaflığı “büyüye en yakın şey” olarak nitelendirdi.
New York’taki Lehman Koleji’nde fizik profesörü olan Daniel Kabat’ın açıkladığı gibi, “Bir nesne hakkındaki bilginin – diyelim ki bir bardağın yarısı dolu – bir şekilde nesnenin içinde yer aldığını düşünmeye alışkınız. Dolaşma, bunun doğru olmadığı anlamına gelir. Dolaşık nesneler, kendilerine ait belirli özelliklere sahip bağımsız bir varoluşa sahip değildir. Bunun yerine yalnızca diğer nesnelerle ilişkili olarak var olurlar.”
Dr. Susskind geçenlerde, Einstein’ın 1935 tarihli iki makalenin ortak bir yanı olduğunu muhtemelen asla hayal etmediğini söyledi. Ancak Dr. Susskind ve diğer fizikçiler şimdi solucan delikleri ve ürkütücü eylemin aynı büyünün iki yönü olduğunu ve bu nedenle bir dizi kozmik paradoksu çözmenin anahtarı olduğunu düşünüyorlar.
Karanlıkta Zar Atma
Gökbilimciler için kara delikler, yıldızları tüketebilecek, galaksileri mahvedebilecek ve hatta ışığı bile hapsedebilecek kadar güçlü yerçekimi olan karanlık canavarlardır. Bir kara deliğin kenarında, zaman durmuş gibi görünüyor. Bir kara deliğin merkezinde, madde sonsuz yoğunluğa küçülür ve bilinen fizik yasaları çöker. Ancak bu temel yasaları açıklamaya kararlı fizikçiler için kara delikler, bir Coney Adası gizemleri ve hayal gücüdür.
1974’te kozmolog Stephen Hawking, resme kuantum etkileri eklendiğinde, kendi sürprizine göre, kara deliklerin ne gerçekten kara ne de sonsuz olduğunu gösteren kahramanca bir hesaplama ile bilim dünyasını şaşırttı. Çağlar boyunca, bir kara delik enerji ve atom altı parçacıklar sızdıracak, küçülecek, giderek ısınacak ve sonunda patlayacaktı. Bu süreçte, çağlar boyunca kara deliğe düşen tüm kütle, rastgele bir parçacık ve radyasyon fışkırması olarak dış evrene geri dönecekti.
Bu kulağa iyi haber, bir tür kozmik diriliş gibi gelebilir. Ama bu fizik için potansiyel bir felaketti. Bilimin temel ilkelerinden biri, bilginin asla kaybolmadığını; bilardo topları bilardo masasında her yöne dağılabilir, ancak prensipte, bir kara deliğe düşseler bile, geçmişte nerede olduklarını belirlemek veya gelecekteki konumlarını tahmin etmek için bandı geri sarmak her zaman mümkündür.
Ancak Hawking haklı olsaydı, kara delikten yayılan parçacıklar rastgeleydi, içine düşen şeyin ayrıntılarından arındırılmış anlamsız bir termal gürültü. Bir kedi içeri düşerse, bilgilerinin çoğu – isim, renk, mizaç – kurtarılamaz olurdu. , etkili bir şekilde tarihten kayboldu. Sanki kasanızı açmış ve doğum belgenizin ve pasaportunuzun kaybolduğunu görmüşsünüz gibi olurdu. Hawking’in 1976’da ifade ettiği gibi: “Tanrı sadece zar atmaz, bazen onları görülemeyecek yerlere atar.”
Bildirisi 40 yıllık bir fikir savaşını tetikledi. Sonraki tartışmada Hawking’in en büyük rakibi haline gelen Dr. Susskind, Hawking’in iddiasını ilk duyduğunda, “Bu doğru olamaz,” diye düşündü. “Bundan ne çıkaracağımı bilemedim.”
Kredi… Leonardo Santamaria
Gerçekliği kodlama
Dr. Susskind 1993’te bir gün kampüsteki bir fizik binasında yürürken potansiyel bir çözüm buldu. Orada, koridorda genç bir kadının hologramını gördü.
Bir hologram temelde üç boyutlu bir görüntüdür – bir çaydanlık, bir kedi, Prenses Leia – tamamen ışıktan yapılmıştır. Orijinal (gerçek) nesnenin bir lazerle aydınlatılması ve yansıyan ışığın desenlerinin bir fotoğraf plakasına kaydedilmesiyle oluşturulur. Plaka daha sonra aydınlatıldığında, cismin üç boyutlu bir görüntüsü merkezde görünür hale gelir.
Dr. Susskind, “’Hey, burada bilginin iki farklı şekilde yeniden üretildiği görülüyor,’” diye düşündü. Bir yanda “gerçek gibi görünen” görünen bir nesne var dedi. “Öte yandan, hologramı çevreleyen sinemada kodlanmış aynı bilgi var. Yakından bakıldığında, küçük bir grup çizik ve oldukça karmaşık bir kodlama gibi görünüyor.”
Dr. Susskind, bu sinemadaki doğru çizik kombinasyonlarının her şeyi üç boyutlu hale getirebileceğini fark etti. Sonra düşündü: Ya bir kara delik aslında bir hologramsa ve olay ufku “film” olarak hizmet ediyorsa, içindekini kodluyorsa? “Çılgın bir fikir, harika bir fikir” diye hatırlıyordu.
Atlantik ötesinde, aynı çılgın fikir Hollanda’daki Utrecht Üniversitesi’nde Nobel ödüllü Hollandalı fizikçi Gerardus ‘t Hooft’un aklına gelmişti.
Einstein’ın genel göreliliğine göre, bir kara deliğin veya herhangi bir üç boyutlu uzayın – örneğin oturma odanızın veya tüm evrenin – bilgi içeriği, onu çevreleyen hayali bir yüzey üzerinde kodlanabilecek bitlerin sayısıyla sınırlıydı. Bu boşluk, bir kenarda 10⁻³³ santimetre piksel olarak ölçüldü – Planck uzunluğu olarak bilinen en küçük alan birimi.
Bu kadar küçük piksellerle, bu, santimetre kare başına katrilyonlarca megabayt anlamına geliyordu – muazzam miktarda bilgi, ancak sonsuz bir miktar değil. Herhangi bir bölgeye çok fazla bilgi sıkıştırmaya çalışmak, o bölgenin Princeton lisansüstü öğrencisi ve Hawking’in rakibi Jacob Bekenstein tarafından belirlenen bir sınırı aşmasına ve bir kara deliğe dönüşmesine neden olur.
Dr. ‘t Hooft 1993’te “Nature’ın muhasebe sistemi hakkında bulduğumuz şey bu” diye yazmıştı. “Veriler bir yüzeye yazılabilir ve verilerin yazıldığı kalemin sonlu bir boyutu vardır.”
Çorba-Can Evren
Holograf olarak kozmos fikri, birkaç yıl sonra, 1997’de tam ifadesini buldu. Princeton, NJ’deki İleri Araştırmalar Enstitüsü’nde bir teorisyen olan Juan Maldacena, sicim teorisinden yeni fikirler kullandı – spekülatif “her şeyin teorisi”. tüm evrenin matematiksel bir modelini bir hologram olarak oluşturmak için atom altı parçacıkları titreşen sicimler olarak tasvir eder.
Formülasyonunda, belirli bir hacim hacminde neler olduğuna dair tüm bilgiler, bölge sınırının yüzeyindeki kuantum alanları olarak kodlanmıştır.
Dr. Maldacena’nın evreni genellikle bir çorba konservesi olarak tasvir edilir: Galaksiler, kara delikler, yerçekimi, yıldızlar ve biz de dahil olmak üzere geri kalanlar içerideki çorbadır ve onları açıklayan bilgiler bir etiket gibi dışarıda bulunur. Bunu bir kutudaki yerçekimi olarak düşünün. Kutunun içi ve dışı – “yığın” ve “sınır” – aynı fenomenin tamamlayıcı tanımlarıdır.
Çorbanın yüzeyindeki alanlar bilgiyi korumakla ilgili kuantum kurallarına uyabildiğinden, kutunun içindeki yerçekimi alanları da bilgiyi korumalıdır. Dr. Maldacena 2004 yılında bir konferansta böyle bir resimde “bilgi kaybına yer yok” dedi.
Hawking kabul etti: Yerçekimi sonuçta büyük silgi değildi.
Dr. Susskind bir röportajda “Başka bir deyişle, evren mantıklı” dedi.
Holografik evrene atıfta bulunarak, “Tamamen delilik,” diye ekledi. “Bir laboratuvarda, yeterince gelişmiş bir laboratuvarda, büyük bir kürenin – diyelim ki özel olarak hazırlanmış bir malzemeden içi boş bir kürenin – silikondan ve üzerinde bir tür uygun kuantum alanı yazılı olan başka şeylerden yapıldığını hayal edebilirsiniz. ” O zaman deney yapabilirsiniz, dedi: Küreye dokunun, onunla etkileşime geçin, ardından içindeki varlıklardan cevap bekleyin.
“Öte yandan, o kabuğu açsanız içinde hiçbir şey bulamazsınız” diye ekledi. İçerideki biz varlıklara gelince: “Biz hologramı okumuyoruz, biz hologramız.”
Kredi… Leonardo Santamaria
Solucan delikleri, solucan delikleri her yerde
Bizim gerçek evrenimiz, Dr. Maldacena’nın matematiksel modelinin aksine, hiçbir sınıra, hiçbir dış sınıra sahip değildir. Yine de fizikçiler için onun evreni, yerçekimi ve kuantum mekaniğinin uyumlu olduğuna dair bir ilke kanıtı haline geldi ve gerçek evrenimizin nasıl çalıştığına dair bir dizi ipucu sundu.
Ancak, Dr. Maldacena yakın zamanda, modelinin bilginin bir kara delikten sağlam bir şekilde kaçmayı nasıl başardığını veya Hawking’in 1974’teki hesaplamasının nasıl yanlış gittiğini açıklamadığını belirtti.
Hawking’in Alberta Üniversitesi’nde eski bir öğrencisi olan Don Page, 1990’larda farklı bir yaklaşım benimsedi. Bir kara delik buharlaştığında bilginin korunduğunu varsayalım. Eğer öyleyse, o zaman bir kara delik, Hawking’in düşündüğü kadar rastgele parçacıklar yaymaz. Radyasyon rastgele başlayacaktı, ancak zaman geçtikçe, yayılan parçacıklar daha önce ortaya çıkanlarla giderek daha fazla bağıntılı hale gelecek ve esasen eksik bilgilerdeki boşlukları dolduracaktı. Milyarlarca ve milyarlarca yıl sonra tüm gizli bilgiler ortaya çıkacaktı.
Kuantum terimleriyle, bu açıklama, şimdi kara delikten kaçan herhangi bir parçacığın, daha önce dışarı sızmış olan parçacıklarla karışmasını gerektiriyordu. Ama bu bir sorun sundu. Bu yeni yayılan parçacıklar, zaten kara deliğe düşmüş olan eşleriyle zaten dolanıktı ve parçacıkların yalnızca çiftler halinde dolaşmasını zorunlu kılan kuantum kurallarına aykırıydı. Dr. Page’in bilgi-iletim şeması, ancak kara deliğin içindeki parçacıklar, şu anda dışarıda olan parçacıklarla bir şekilde aynıysa işe yarayabilirdi.
Bu nasıl olabildi? Kara deliğin içi ve dışı, 1935’te Einstein ve Rosen tarafından önerilen uzay ve zaman kısayolları olan solucan delikleriyle birbirine bağlandı.
2012 yılında Dr. Maldacena ve Susskind, iki savaşan Einstein arasında resmi bir ateşkes önerdi. Ürkütücü karışıklık ve solucan deliklerinin aynı olgunun iki yüzü olduğunu öne sürdüler. Belirttikleri gibi, 1935 tarihli bu iki makalenin yazarlarının, birinde Einstein ve Rosen, diğerinde Einstein, Podolsky ve Rosen’in baş harflerini kullanarak: “ER = EPR.”
Bunun anlamı, garip bir anlamda, bir kara deliğin dışının, sadece bir tarafı olan bir Klein şişesi gibi, içiyle aynı olduğudur.
Öncesinde bilgi nasıl iki yerde olabilir? Kuantum fiziğinin çoğu gibi, bu soru, ölçümün nasıl yapıldığına bağlı olarak ışığın bir dalga ya da parçacık olabileceği fikri gibi, akılları karıştırıyor.
Önemli olan şu ki, bir Caltech fizikçisi ve kuantum hesaplama uzmanı olan John Preskill’e göre, bir kara deliğin içi ve dışı solucan delikleriyle birbirine bağlıysa, bilgi içlerinden her iki yönde de içeri veya dışarı akabilir.
Quanta ile 2017’de yaptığı bir röportajda, “Radyasyonunu ‘gıdıklayarak’ ve böylece kara deliğin içine bir mesaj göndererek bu kara deliklerden birinin içini etkileyebilmeliyiz” dedi. Kulağa çılgınca geliyor, diye ekledi.
NYU Abu Dabi’de fizikçi olan Ahmed Almheiri, yakın zamanda bir kara delikten kaçan radyasyonu manipüle ederek o kara deliğin içinde bir kedi yaratabileceğini kaydetti. “Kara delikten yayılan parçacıklarla bir şeyler yapabilirim ve aniden kara deliğin içinde bir kedi belirecek” dedi.
Hepimizin buna alışması gerekiyor, diye ekledi.
Metafiziksel kargaşa 2019’da doruğa ulaştı. O yıl iki grup teorisyen, solucan deliklerinden sızan bilgilerin Dr. Page tarafından tahmin edilen modele uyacağını gösteren ayrıntılı hesaplamalar yaptı. Bir makale, şu anda Berkeley’deki California Üniversitesi’nde bulunan Geoff Penington’a aitti. Diğeri ise MIT’den Netta Engelhardt’a aitti; Santa Cruz’daki California Üniversitesi’nden Don Marolf; Henry Maxfield, şimdi Stanford Üniversitesi’nde; ve Dr. Almheiri. İki grup aynı gün makalelerini yayınladı.
Dr. Penington, “Öyleyse hikayenin son dersi, yerçekimi teoriniz solucan delikleri içeriyorsa, o zaman ortaya çıkan bilgileri alırsınız,” dedi. “Solucan delikleri içermiyorsa, o zaman muhtemelen bilgi gelmiyor demektir.”
Hawking, solucan deliklerini içermiyordu ve biz de solucan deliklerini dahil ediyoruz” diye ekledi.
Herkes bu teoriye imza atmış değil. Birkaç deneyci grubu kuantum bilgisayarlarda kara delikleri ve solucan deliklerini simüle etmeyi umuyor olsa da, parçacık hızlandırıcılar muhtemelen laboratuvarda çalışma için kara delikler üretecek kadar güçlü olmayacağından, bunu test etmek bir zorluktur.
Ve bu fiziğin doğru olduğu ortaya çıksa bile, Dr. Mermin’in büyüsünün önemli bir sınırı var: Ne solucan delikleri ne de karışıklık, bir insan bir yana, ışık hızından daha hızlı bir mesaj iletemez. Zaman yolculuğu için çok fazla. Gariplik ancak, iki bilim adamı gözlemlerini karşılaştırıp eşleştiklerini keşfettiklerinde – Einstein tarafından belirlenen hız sınırına uyan klasik fiziği içeren bir süreç – ortaya çıktıktan sonra ortaya çıkıyor.
Dr. Susskind’in dediği gibi, “O kediyi bir kara delikten ışık hızından daha hızlı attıramazsınız.”
Takviminizi güneş sistemi ile senkronize edin
Bu dünyanın dışında olan bir tutulmayı, meteor yağmurunu, roket fırlatmasını veya başka herhangi bir astronomik ve uzay olayını asla kaçırmayın.
Güneş Sistemini Keşfetmek
Dünya’nın yörüngesinin ötesindeki uzay aracına bir rehber.
Bir yanda 1915’te yerçekimini uzay-zamanın madde ve enerji tarafından bükülmesi olarak tanımlayan genel göreliliği tasarlayan Einstein var. Bu teori, uzay-zamanın bükülebileceğini, genişleyebileceğini, yırtılabileceğini, bir kase Jöle gibi titreyebileceğini ve kara delikler olarak bilinen dipsiz hiçlik çukurlarında kaybolabileceğini öngördü.
Diğer tarafta, 1905’ten başlayarak, kuantum mekaniğinin, dünyaya rastgelelik enjekte eden sezgisel olmayan kuralların temellerini atan Einstein var – Einstein’ın asla kabul etmediği kurallar. Kuantum mekaniğine göre elektron gibi atom altı bir parçacık her yerde ve her yerde olabilir, bir kedi ise gözlemlenene kadar hem canlı hem de ölü olabilir. Tanrı zar atmaz, diye sık sık şikayet ederdi Einstein.
Yerçekimi uzayı yönetir, galaksileri ve aslında tüm evreni şekillendirirken, kuantum mekaniği iç uzayı, atomların ve temel parçacıkların arenasını yönetir. İki alemin uzun süredir birbirleriyle hiçbir ilgisi yokmuş gibi görünüyordu; bu, bilim adamlarını bir kara delik veya evrenin başlangıcı gibi aşırı bir durumda ne olduğunu anlamak için yetersiz bıraktı.
Ancak son on yılda kara deliklerin iç yaşamları üzerine yapılan bir araştırma fırtınası, kozmosun iki görüşü arasında beklenmedik bağlantıları ortaya çıkardı. Üç boyutlu evrenimizin – ve bizim kendimizin – bazı kredi kartlarında ve ehliyetlerde görünen sahteciliğe karşı hayaletimsi görüntüler gibi hologramlar olabileceği ihtimali de dahil olmak üzere, sonuçları akıllara durgunluk veriyor. Kozmosun bu versiyonunda, burada ve orada, neden ve sonuç, içeride ve dışarıda veya belki o zaman ve şimdi arasında hiçbir fark yoktur; ev kedileri boş alanda çağrılabilir. Hepimiz Dr. Strange olabiliriz.
Stanford Üniversitesi’nden Leonard Susskind, 2017’de bir makalesinde, “Yerçekimi ve kuantum mekaniğinin tamamen aynı şey olduğunu söylemek çok güçlü olabilir.” ve bu ikisi de diğeri olmadan bir anlam ifade etmiyor.”
Dr. Susskind ve meslektaşları, bu kavrayışın, yerçekimi ve kuantum mekaniğini – kuantum yerçekimini – birleştiren bir teoriye yol açabileceğini ve belki de evrenin nasıl başladığını açıklayabileceğini umuyor.
Einstein vs Einstein
İki Einstein arasındaki bölünme, 1935’te fizikçinin bir çift bilimsel makalesinde kendisiyle karşı karşıya gelmesiyle dikkatleri üzerine çekti.
Bir makalede, Einstein ve Nathan Rosen, genel göreliliğin (henüz bu adla bilinmeyen) kara deliklerin, uzay-zaman yoluyla, Einstein-Rosen köprüleri – “solucan delikleri” olarak adlandırılan kısayollarla birbirine bağlı çiftler halinde oluşabileceğini öngördüğünü gösterdiler. Bilimkurgu yazarlarının hayallerinde bir kara deliğe atlayıp diğerinden dışarı fırlayabilirsiniz.
Diğer makalede, Einstein, Rosen ve başka bir fizikçi olan Boris Podolsky, görünüşte mantıksal bir tutarsızlığı ortaya koyarak kuantum mekaniğinden halıyı çıkarmaya çalıştılar. Kuantum fiziğinin belirsizlik ilkesine göre, aralarında ışık yılı uzakta olsalar bile, önceden ilişkili bir çift parçacığın ebediyen bağlı olacağına dikkat çektiler. Bir parçacığın bir özelliğinin ölçülmesi – örneğin dönme yönü – eşinin ölçümünü anında etkiler. Bu fotonlar bozuk para olsaydı ve biri tura gelseydi, diğerinin her zaman yazı olduğu anlaşılırdı.
Einstein’a göre bu önerme açıkça gülünçtü ve o bunu “uzaktan ürkütücü bir eylem” olarak reddetti. Ancak bugün fizikçiler buna “dolanıklık” diyor ve laboratuvar deneyleri onun gerçekliğini her gün doğruluyor. Geçen hafta Nobel Fizik Ödülü, yıllar boyunca deneyleri bu “ürkütücü eylem”in gerçekliğini kanıtlamış olan üç fizikçiye verildi.
Cornell Üniversitesi’nden fizikçi N. David Mermin, böyle bir kuantum tuhaflığı “büyüye en yakın şey” olarak nitelendirdi.
New York’taki Lehman Koleji’nde fizik profesörü olan Daniel Kabat’ın açıkladığı gibi, “Bir nesne hakkındaki bilginin – diyelim ki bir bardağın yarısı dolu – bir şekilde nesnenin içinde yer aldığını düşünmeye alışkınız. Dolaşma, bunun doğru olmadığı anlamına gelir. Dolaşık nesneler, kendilerine ait belirli özelliklere sahip bağımsız bir varoluşa sahip değildir. Bunun yerine yalnızca diğer nesnelerle ilişkili olarak var olurlar.”
Dr. Susskind geçenlerde, Einstein’ın 1935 tarihli iki makalenin ortak bir yanı olduğunu muhtemelen asla hayal etmediğini söyledi. Ancak Dr. Susskind ve diğer fizikçiler şimdi solucan delikleri ve ürkütücü eylemin aynı büyünün iki yönü olduğunu ve bu nedenle bir dizi kozmik paradoksu çözmenin anahtarı olduğunu düşünüyorlar.
Karanlıkta Zar Atma
Gökbilimciler için kara delikler, yıldızları tüketebilecek, galaksileri mahvedebilecek ve hatta ışığı bile hapsedebilecek kadar güçlü yerçekimi olan karanlık canavarlardır. Bir kara deliğin kenarında, zaman durmuş gibi görünüyor. Bir kara deliğin merkezinde, madde sonsuz yoğunluğa küçülür ve bilinen fizik yasaları çöker. Ancak bu temel yasaları açıklamaya kararlı fizikçiler için kara delikler, bir Coney Adası gizemleri ve hayal gücüdür.
1974’te kozmolog Stephen Hawking, resme kuantum etkileri eklendiğinde, kendi sürprizine göre, kara deliklerin ne gerçekten kara ne de sonsuz olduğunu gösteren kahramanca bir hesaplama ile bilim dünyasını şaşırttı. Çağlar boyunca, bir kara delik enerji ve atom altı parçacıklar sızdıracak, küçülecek, giderek ısınacak ve sonunda patlayacaktı. Bu süreçte, çağlar boyunca kara deliğe düşen tüm kütle, rastgele bir parçacık ve radyasyon fışkırması olarak dış evrene geri dönecekti.
Bu kulağa iyi haber, bir tür kozmik diriliş gibi gelebilir. Ama bu fizik için potansiyel bir felaketti. Bilimin temel ilkelerinden biri, bilginin asla kaybolmadığını; bilardo topları bilardo masasında her yöne dağılabilir, ancak prensipte, bir kara deliğe düşseler bile, geçmişte nerede olduklarını belirlemek veya gelecekteki konumlarını tahmin etmek için bandı geri sarmak her zaman mümkündür.
Ancak Hawking haklı olsaydı, kara delikten yayılan parçacıklar rastgeleydi, içine düşen şeyin ayrıntılarından arındırılmış anlamsız bir termal gürültü. Bir kedi içeri düşerse, bilgilerinin çoğu – isim, renk, mizaç – kurtarılamaz olurdu. , etkili bir şekilde tarihten kayboldu. Sanki kasanızı açmış ve doğum belgenizin ve pasaportunuzun kaybolduğunu görmüşsünüz gibi olurdu. Hawking’in 1976’da ifade ettiği gibi: “Tanrı sadece zar atmaz, bazen onları görülemeyecek yerlere atar.”
Bildirisi 40 yıllık bir fikir savaşını tetikledi. Sonraki tartışmada Hawking’in en büyük rakibi haline gelen Dr. Susskind, Hawking’in iddiasını ilk duyduğunda, “Bu doğru olamaz,” diye düşündü. “Bundan ne çıkaracağımı bilemedim.”
Kredi… Leonardo Santamaria
Gerçekliği kodlama
Dr. Susskind 1993’te bir gün kampüsteki bir fizik binasında yürürken potansiyel bir çözüm buldu. Orada, koridorda genç bir kadının hologramını gördü.
Bir hologram temelde üç boyutlu bir görüntüdür – bir çaydanlık, bir kedi, Prenses Leia – tamamen ışıktan yapılmıştır. Orijinal (gerçek) nesnenin bir lazerle aydınlatılması ve yansıyan ışığın desenlerinin bir fotoğraf plakasına kaydedilmesiyle oluşturulur. Plaka daha sonra aydınlatıldığında, cismin üç boyutlu bir görüntüsü merkezde görünür hale gelir.
Dr. Susskind, “’Hey, burada bilginin iki farklı şekilde yeniden üretildiği görülüyor,’” diye düşündü. Bir yanda “gerçek gibi görünen” görünen bir nesne var dedi. “Öte yandan, hologramı çevreleyen sinemada kodlanmış aynı bilgi var. Yakından bakıldığında, küçük bir grup çizik ve oldukça karmaşık bir kodlama gibi görünüyor.”
Dr. Susskind, bu sinemadaki doğru çizik kombinasyonlarının her şeyi üç boyutlu hale getirebileceğini fark etti. Sonra düşündü: Ya bir kara delik aslında bir hologramsa ve olay ufku “film” olarak hizmet ediyorsa, içindekini kodluyorsa? “Çılgın bir fikir, harika bir fikir” diye hatırlıyordu.
Atlantik ötesinde, aynı çılgın fikir Hollanda’daki Utrecht Üniversitesi’nde Nobel ödüllü Hollandalı fizikçi Gerardus ‘t Hooft’un aklına gelmişti.
Einstein’ın genel göreliliğine göre, bir kara deliğin veya herhangi bir üç boyutlu uzayın – örneğin oturma odanızın veya tüm evrenin – bilgi içeriği, onu çevreleyen hayali bir yüzey üzerinde kodlanabilecek bitlerin sayısıyla sınırlıydı. Bu boşluk, bir kenarda 10⁻³³ santimetre piksel olarak ölçüldü – Planck uzunluğu olarak bilinen en küçük alan birimi.
Bu kadar küçük piksellerle, bu, santimetre kare başına katrilyonlarca megabayt anlamına geliyordu – muazzam miktarda bilgi, ancak sonsuz bir miktar değil. Herhangi bir bölgeye çok fazla bilgi sıkıştırmaya çalışmak, o bölgenin Princeton lisansüstü öğrencisi ve Hawking’in rakibi Jacob Bekenstein tarafından belirlenen bir sınırı aşmasına ve bir kara deliğe dönüşmesine neden olur.
Dr. ‘t Hooft 1993’te “Nature’ın muhasebe sistemi hakkında bulduğumuz şey bu” diye yazmıştı. “Veriler bir yüzeye yazılabilir ve verilerin yazıldığı kalemin sonlu bir boyutu vardır.”
Çorba-Can Evren
Holograf olarak kozmos fikri, birkaç yıl sonra, 1997’de tam ifadesini buldu. Princeton, NJ’deki İleri Araştırmalar Enstitüsü’nde bir teorisyen olan Juan Maldacena, sicim teorisinden yeni fikirler kullandı – spekülatif “her şeyin teorisi”. tüm evrenin matematiksel bir modelini bir hologram olarak oluşturmak için atom altı parçacıkları titreşen sicimler olarak tasvir eder.
Formülasyonunda, belirli bir hacim hacminde neler olduğuna dair tüm bilgiler, bölge sınırının yüzeyindeki kuantum alanları olarak kodlanmıştır.
Dr. Maldacena’nın evreni genellikle bir çorba konservesi olarak tasvir edilir: Galaksiler, kara delikler, yerçekimi, yıldızlar ve biz de dahil olmak üzere geri kalanlar içerideki çorbadır ve onları açıklayan bilgiler bir etiket gibi dışarıda bulunur. Bunu bir kutudaki yerçekimi olarak düşünün. Kutunun içi ve dışı – “yığın” ve “sınır” – aynı fenomenin tamamlayıcı tanımlarıdır.
Çorbanın yüzeyindeki alanlar bilgiyi korumakla ilgili kuantum kurallarına uyabildiğinden, kutunun içindeki yerçekimi alanları da bilgiyi korumalıdır. Dr. Maldacena 2004 yılında bir konferansta böyle bir resimde “bilgi kaybına yer yok” dedi.
Hawking kabul etti: Yerçekimi sonuçta büyük silgi değildi.
Dr. Susskind bir röportajda “Başka bir deyişle, evren mantıklı” dedi.
Holografik evrene atıfta bulunarak, “Tamamen delilik,” diye ekledi. “Bir laboratuvarda, yeterince gelişmiş bir laboratuvarda, büyük bir kürenin – diyelim ki özel olarak hazırlanmış bir malzemeden içi boş bir kürenin – silikondan ve üzerinde bir tür uygun kuantum alanı yazılı olan başka şeylerden yapıldığını hayal edebilirsiniz. ” O zaman deney yapabilirsiniz, dedi: Küreye dokunun, onunla etkileşime geçin, ardından içindeki varlıklardan cevap bekleyin.
“Öte yandan, o kabuğu açsanız içinde hiçbir şey bulamazsınız” diye ekledi. İçerideki biz varlıklara gelince: “Biz hologramı okumuyoruz, biz hologramız.”
Kredi… Leonardo Santamaria
Solucan delikleri, solucan delikleri her yerde
Bizim gerçek evrenimiz, Dr. Maldacena’nın matematiksel modelinin aksine, hiçbir sınıra, hiçbir dış sınıra sahip değildir. Yine de fizikçiler için onun evreni, yerçekimi ve kuantum mekaniğinin uyumlu olduğuna dair bir ilke kanıtı haline geldi ve gerçek evrenimizin nasıl çalıştığına dair bir dizi ipucu sundu.
Ancak, Dr. Maldacena yakın zamanda, modelinin bilginin bir kara delikten sağlam bir şekilde kaçmayı nasıl başardığını veya Hawking’in 1974’teki hesaplamasının nasıl yanlış gittiğini açıklamadığını belirtti.
Hawking’in Alberta Üniversitesi’nde eski bir öğrencisi olan Don Page, 1990’larda farklı bir yaklaşım benimsedi. Bir kara delik buharlaştığında bilginin korunduğunu varsayalım. Eğer öyleyse, o zaman bir kara delik, Hawking’in düşündüğü kadar rastgele parçacıklar yaymaz. Radyasyon rastgele başlayacaktı, ancak zaman geçtikçe, yayılan parçacıklar daha önce ortaya çıkanlarla giderek daha fazla bağıntılı hale gelecek ve esasen eksik bilgilerdeki boşlukları dolduracaktı. Milyarlarca ve milyarlarca yıl sonra tüm gizli bilgiler ortaya çıkacaktı.
Kuantum terimleriyle, bu açıklama, şimdi kara delikten kaçan herhangi bir parçacığın, daha önce dışarı sızmış olan parçacıklarla karışmasını gerektiriyordu. Ama bu bir sorun sundu. Bu yeni yayılan parçacıklar, zaten kara deliğe düşmüş olan eşleriyle zaten dolanıktı ve parçacıkların yalnızca çiftler halinde dolaşmasını zorunlu kılan kuantum kurallarına aykırıydı. Dr. Page’in bilgi-iletim şeması, ancak kara deliğin içindeki parçacıklar, şu anda dışarıda olan parçacıklarla bir şekilde aynıysa işe yarayabilirdi.
Bu nasıl olabildi? Kara deliğin içi ve dışı, 1935’te Einstein ve Rosen tarafından önerilen uzay ve zaman kısayolları olan solucan delikleriyle birbirine bağlandı.
2012 yılında Dr. Maldacena ve Susskind, iki savaşan Einstein arasında resmi bir ateşkes önerdi. Ürkütücü karışıklık ve solucan deliklerinin aynı olgunun iki yüzü olduğunu öne sürdüler. Belirttikleri gibi, 1935 tarihli bu iki makalenin yazarlarının, birinde Einstein ve Rosen, diğerinde Einstein, Podolsky ve Rosen’in baş harflerini kullanarak: “ER = EPR.”
Bunun anlamı, garip bir anlamda, bir kara deliğin dışının, sadece bir tarafı olan bir Klein şişesi gibi, içiyle aynı olduğudur.
Öncesinde bilgi nasıl iki yerde olabilir? Kuantum fiziğinin çoğu gibi, bu soru, ölçümün nasıl yapıldığına bağlı olarak ışığın bir dalga ya da parçacık olabileceği fikri gibi, akılları karıştırıyor.
Önemli olan şu ki, bir Caltech fizikçisi ve kuantum hesaplama uzmanı olan John Preskill’e göre, bir kara deliğin içi ve dışı solucan delikleriyle birbirine bağlıysa, bilgi içlerinden her iki yönde de içeri veya dışarı akabilir.
Quanta ile 2017’de yaptığı bir röportajda, “Radyasyonunu ‘gıdıklayarak’ ve böylece kara deliğin içine bir mesaj göndererek bu kara deliklerden birinin içini etkileyebilmeliyiz” dedi. Kulağa çılgınca geliyor, diye ekledi.
NYU Abu Dabi’de fizikçi olan Ahmed Almheiri, yakın zamanda bir kara delikten kaçan radyasyonu manipüle ederek o kara deliğin içinde bir kedi yaratabileceğini kaydetti. “Kara delikten yayılan parçacıklarla bir şeyler yapabilirim ve aniden kara deliğin içinde bir kedi belirecek” dedi.
Hepimizin buna alışması gerekiyor, diye ekledi.
Metafiziksel kargaşa 2019’da doruğa ulaştı. O yıl iki grup teorisyen, solucan deliklerinden sızan bilgilerin Dr. Page tarafından tahmin edilen modele uyacağını gösteren ayrıntılı hesaplamalar yaptı. Bir makale, şu anda Berkeley’deki California Üniversitesi’nde bulunan Geoff Penington’a aitti. Diğeri ise MIT’den Netta Engelhardt’a aitti; Santa Cruz’daki California Üniversitesi’nden Don Marolf; Henry Maxfield, şimdi Stanford Üniversitesi’nde; ve Dr. Almheiri. İki grup aynı gün makalelerini yayınladı.
Dr. Penington, “Öyleyse hikayenin son dersi, yerçekimi teoriniz solucan delikleri içeriyorsa, o zaman ortaya çıkan bilgileri alırsınız,” dedi. “Solucan delikleri içermiyorsa, o zaman muhtemelen bilgi gelmiyor demektir.”
Hawking, solucan deliklerini içermiyordu ve biz de solucan deliklerini dahil ediyoruz” diye ekledi.
Herkes bu teoriye imza atmış değil. Birkaç deneyci grubu kuantum bilgisayarlarda kara delikleri ve solucan deliklerini simüle etmeyi umuyor olsa da, parçacık hızlandırıcılar muhtemelen laboratuvarda çalışma için kara delikler üretecek kadar güçlü olmayacağından, bunu test etmek bir zorluktur.
Ve bu fiziğin doğru olduğu ortaya çıksa bile, Dr. Mermin’in büyüsünün önemli bir sınırı var: Ne solucan delikleri ne de karışıklık, bir insan bir yana, ışık hızından daha hızlı bir mesaj iletemez. Zaman yolculuğu için çok fazla. Gariplik ancak, iki bilim adamı gözlemlerini karşılaştırıp eşleştiklerini keşfettiklerinde – Einstein tarafından belirlenen hız sınırına uyan klasik fiziği içeren bir süreç – ortaya çıktıktan sonra ortaya çıkıyor.
Dr. Susskind’in dediği gibi, “O kediyi bir kara delikten ışık hızından daha hızlı attıramazsınız.”
Takviminizi güneş sistemi ile senkronize edin
Bu dünyanın dışında olan bir tutulmayı, meteor yağmurunu, roket fırlatmasını veya başka herhangi bir astronomik ve uzay olayını asla kaçırmayın.
Güneş Sistemini Keşfetmek
Dünya’nın yörüngesinin ötesindeki uzay aracına bir rehber.