Tüm evren bir kara delik olacak mı?
Kara delik, "ağırlığı" artmaya devam ederken hacmini neredeyse sabit tutabilen inanılmaz bir gök cisimidir. Yorulmak bilmeyen araştırmalardan sonra, fizikçiler gizemi keşfetmiş olabilirler. Kara deliğin sürekli büyümesinin karmaşıklıktaki sürekli artıştan kaynaklandığına inanıyorlar. Bu görüş doğrulanmadı, ancak kara deliğin içindeki çekim kuvvetinin özellikleri hakkında yeni düşünmeyi tetikledi.
Süper kütleli kara delik sanatsal konsept haritası
Kara delikler görünmez gizemli gök cisimleridir. Dışarıdan bakıldığında kara deliğin hacmi sabit kalıyor gibi görünüyor. Ama içeride kara delik büyümeye devam ediyor. Bu nasıl mümkün olabilir? Stanford Üniversitesi profesörü Leonard Suskander, kara deliklerin bu önemli gizemini çözebilecek bir çözüm önerdi.
Susskind 78 yaşında ve sicim teorisinde, holografik prensiplerde ve diğer önemli fiziksel teorilerde öncüdür. Son zamanlarda yayınlanan bir dizi makale ve konuşmada Suskander ve meslektaşları varsayımlarını açıkladılar. Kara deliğin sürekli büyümesinin karmaşıklıktaki sürekli artıştan kaynaklandığına inanıyorlar. Bu görüş doğrulanmadı, ancak kara deliğin içindeki çekim kuvvetinin özellikleri hakkında yeni düşünmeyi tetikledi.
Dönmeyen bir kara deliğin olası görünümü
Kara delik, şaşırtıcı çekim kuvvetine sahip küresel bir alandır, ışık bile kaçamaz. Bilim adamları, Einstein'ın genel görelilik denkleminin çözümü olarak kara deliklerin varlığını ilk olarak bir asır önce keşfettiler. Bundan sonra bilim adamları bir dizi kara delik keşfettiler. Kara delikler genellikle yerçekimi etkisi altında içe doğru çöken ölü yıldızlardan oluşur. Einstein'ın teorisi, yerçekimini zamanın ve uzayın (evrenin dört boyutlu yapısı) çarpıtmasıyla eşitler. Kara deliklerin olağanüstü çekim kuvvetleri vardır ve uzay-zaman yapısının eğriliği kritik noktaya, yani kara deliğin merkezinde sonsuz yoğunluğa sahip "tekillik" e yaklaşır.
Genel göreliliğe göre, yerçekimi etkisi altında içe doğru çöküş asla durmaz. Öyle olsa bile, dışarıdan bakıldığında, kara deliğin hacmi sabit kalıyor gibi görünüyor ve sadece içine yeni madde düştüğünde, iç hacim merkeze doğru genişlerken iç hacim artmaya devam ederken biraz genişleyecektir.
Chandra X-ray teleskopu tarafından alınan Cygnus X-1, ilk güçlü kara delik adayıdır.
Bir kara deliğin iç büyümesinin anlaşılmasını kolaylaştırmak için, bir kara deliği iki boyutlu bir düzlemden (uzay-zamanın yapısını temsil eden) aşağıya doğru uzanan bir huni olarak hayal edebilirsiniz. Bu huni gittikçe derinleşiyor ve düşen malzeme dipteki gizemli tekilliğe asla ulaşamayacak. Gerçek dünyada, bir kara delik, üç uzamsal yönden içe doğru uzanan bir "huni" dir. Kara deliği çevreleyen küresel sınır, geri dönüşü olmayan bir nokta olan "olay ufku" olarak adlandırılır.
En azından 1970'lerden beri fizikçiler kara deliklerin, evrendeki diğer her şey gibi bir tür kuantum sistemi olması gerektiğine inanıyorlar. Einstein'ın teorisi tarafından tanımlanan kara deliğin içindeki uzay-zaman çarpıtması, toplu bir kütlesel graviton durumu olabilir. Bu durumda, bilinen tüm kara delik özellikleri bu kuantum sisteminin özelliklerine kadar izlenebilir.
Bilgisayar simülasyonu, Samanyolu'nun merkezi kara deliğine düşen gaz bulutu
1972'de İsrailli fizikçi Jacob Bekenstein, olay ufkunun alanının kara delik entropisiyle orantılı olduğuna dikkat çekti. Entropi, bir kara delikteki tüm parçacıkların toplam olası mikroskobik düzenlemesidir veya modern teorisyenlerin dediği gibi, entropi bir kara deliğin bilgi depolama kapasitesidir. Bekenstein'ın görüşleri Stephen Hawking'e ilham verdi. İki yıl sonra Hawking, kara deliğin bir sıcaklığa sahip olduğunu ve ısı yayarak kara deliğin yavaşça buharlaşmasına neden olacağını fark etti. Teorisi, çok tartışılan "kara delik bilgi paradoksu" na yol açtı. Kuantum mekaniği, evrenin geçmişle ilgili tüm bilgileri koruduğuna inanıyor. Kara deliğe düşen madde sonsuza kadar merkezi tekilliğe doğru hareket ediyor gibi görünüyor Bu konudaki bilgiler de buharlaşacak mı?
Bir kara deliğin yüzey alanı ile bilgi miktarı arasındaki ilişki, kuantum-yerçekimi araştırmacılarını on yıllardır meşgul ediyor. Kuantum mekaniğinin hangi yönü kara deliklerin artan iç kapasitesine karşılık gelir? Susskind, "Sebep ne olursa olsun, ben dahil hiç kimse bu sorunu uzun yıllardır gerçekten düşünmedi. Kara deliklerin artan iç kapasitesi bu mekanizmayı takip ediyor. Bu, kara delik fiziğinin en büyük gizemi olmalı. Bir."
Büyük Macellan Bulutu'nun önündeki kara deliğin bilgisayar simülasyonu
Son yıllarda, kuantum hesaplamanın yükselişiyle birlikte fizikçiler, bilgi işleme yeteneklerini inceleyerek kara delikler gibi fiziksel sistemler hakkında daha fazla bilgi edindiler. Bu tür araştırmalar onları kuantum bilgisayarlar olarak ele alıyor. Bu perspektiften, Susskind ve meslektaşları, kara delik karmaşıklığının iç kapasitesinin genişlemesinin ardındaki kuantum özellikleri için aday buldular. Kara deliklerin karmaşıklığının gelişmeye devam ettiğine ve kara deliğin oluştuğu zamanki kuantum durumunu geri yüklemek için çok sayıda hesaplama gerektirdiğine inanıyorlar. Kara deliklerin oluşumundan sonra, iç parçacıklar birbirleriyle etkileşime girdikçe, başlangıç durumları hakkındaki bilgiler giderek daha karmaşık hale gelir ve karmaşıklıklarının artmaya devam etmesine neden olur.
Kara delik holografik modelinin yardımıyla, Susskind ve meslektaşları, kara deliklerin karmaşıklığının ve kapasitesinin aynı oranda arttığını buldular ve bu, birinin bir "neden" ve diğerinin bir "sonuç" olabileceğini gösterdi. Susskind ve diğerlerinin araştırmalarına göre kara deliklerin karmaşıklığı, fiziğin izin verdiği en hızlı hızda büyüyebilir.
Samanyolu'nun merkezinde süper kütleli bir kara delik var
California Institute of Technology'de teorik fizikçi olan John Preskill, kara delikleri incelemek için kuantum bilgi teorisini de kullanıyor. Susskind'in ilginç bir fikir bulduğunu söyledi. "Hesaplamalı karmaşıklık harika bir fikirdir, genellikle sadece bilgisayar bilimcileri bu perspektiften başlarlar ve fizikçilerin" sihirli çantasında "değil. Genel göreliliği anlayan insanlar için, doğal olarak onu kara deliklerle ilişkilendirirler. İç kapasite büyümesine tekabül ediyor. "
Araştırmacılar, Susskind'in enstitüsünün sahip olabileceği etki hakkında düşünüyorlar. Stanford Üniversitesi teorisyeni Alan Wall şunları söyledi: "Öne sürdükleri bakış açısı heyecan verici olsa da, yine de bir hipotezdir ve doğru olmayabilir." En büyük zorluklardan biri, kuantumu belirlemeden önce bir kara deliğin karmaşıklığının nasıl tanımlanacağıdır. Etkileşimin karmaşıklığı uzay kapasitesini nasıl oluşturur?
Erboğa A, içinde gizlenen devasa bir kara delik var
Princeton Institute for Advanced Study'de kara delik uzmanı olan Douglas Stamford, sıradan bir kuantum sistemi için karmaşıklığın duruma karşılık geldiğini söyledi. Kara delikler için karmaşıklık, olay ufkunun dışındaki hacme karşılık gelir. Karmaşıklık bir kara deliğin uzay kapasitesini belirliyorsa, Suskander'in vizyonu evren anlayışımız açısından büyük önem taşır.
Stamford şunları söyledi: "Kara deliğin sadece iç kısmı zamanla değil, aynı zamanda evrende de büyüyor. Bu bizim için çok ilginç bir soruyu gündeme getiriyor - uzaydaki kozmolojik artış, karmaşıklıktaki bir miktar artışla mı ilişkili? Evrenin evrimi karmaşıklığın evrimi ile mi ilişkili? Bu soruların yanıtlarını bilmiyorum. "
