Yeni yasa kara delikte termodinamik zamanın tersine aktığına işaret ediyor
Kara deliklerin garip özelliklerinin en ünlüsü içine düşen hiç bir şeyin, ışığın bile bir daha kaçamaması olsa gerek. Daha az bilinen fakat bir o kadar garip olan özellikleri ise kara deliklerin gelecekte olacakları “biliyor” gibi görünmesidir. Bu tuhaf özellik aslında kara deliklerin tanımlanma biçiminden kaynaklanır ve bu nedenle bazı fizikçiler alternatif tanımlar yapmayı denemişlerdir.
Physical Review Letters dergisinde yayımlanan bir makalede, California Üniversitesi Berkeley Kampüsü profesörlerinden Raphael Bousso ve aynı üniversitenin Santa Barbara Kampüsü doktora öğrencilerinden Netta Engelhardt konuyla ilgili çalışmalarından elde ettikleri bulguları paylaştı. Makaleye göre, genel görelilikte yeni bir alan yasası (İng. area law) kara deliklerin “holografik ekranlar” adı verilen bükülmüş geometrik nesneler oldukları yorumuna dayanıyor.
“Kara delik olay ufkunun sözde nihai olan açıklaması, fizikçilerin olay ufkunu tanımlama biçimlerinin bir kalıntısıdır. Olay ufku sonsuz gecikmiş zamana göre tanımlanır, dolayısıyla tanımsal olarak evrenin tüm yazgısını bilir”. Engelhardt şöyle devam ediyor: “Genel görelilikte, kara deliğin olay ufku sonlu zaman içindeki fiziksel bir gözlemci tarafından gözlemlenemez. Ayrıca kara deliklerin sonsuz geleceği bilmesi gibi bir anlayış da yoktur. Bu sadece kara delikleri tanımlamanın işe yarar bir yoludur.”
Engelhardt’ın açıkladığı üzere, holografik ekranların bu denli ilginç olmasının nedenlerinden biri daha yerel özelliklerle tanımlanmaları ve sonsuz geleceğe ilişkin bilgiye ihtiyaç duymamalarıdır. “Holografik ekran benzeri nesneleri ilginç kılan özelliklerden biri bu. Tanımlanış biçimleri itibariyle acayip özelliklerden muzdarip olmuyorlar,” diye açıklıyor.
Fizikçiler yayımladıkları makalede, bir holografik ekranın alanının hangi yönde arttığını söyleyen yeni bir alan yasasında söz ediyor. Bu da ekranın “gelecek holografik ekranı” mı, yoksa “geçmiş holografik ekranı” mı olduğuna bağlı oluyor. Bilimcilerin yaptığı açıklamaya göre bu iki ekran, farklı türdeki kütle çekim alanlarına karşılık geliyorlar.
“Holografik ekranlar bir anlamda güçlü kütle çekim alanlarının yerel sınır bölgeleri oluyor. Gelecek holografik ekranları, maddeyi birbirine çeken kütleçekim alanlarına (örneğin kara delik, büyük çöküş ) karşılık gelirken, geçmiş holografik ekranları ise maddeyi birbirinden uzaklaştıran bölgelere (örneğin büyük patlama, beyaz delik) tekabül ediyor,” diye anlatıyor Engelhardt.
Yeni alan yasası şunu ortaya koyuyor: Bir gelecek holografik ekranı daima bir yönde büyürken, geçmiş holografik ekranının alanı hep diğer yönde artar. Bu yasaya termodinamik perspektiften bakıldığında ve uzayzamanın bir hologram olduğu fikri düşünüldüğünde, bazı merak uyandırıcı yorumlar ortaya çıkıyor. Holografik ilkeye göre, verilen bir alandaki bilgi miktarı ya da entropi, yüzey alanı ile ilişkilidir. Dolayısıyla alanı entropi üzerine konmul bir sınır olarak yorumlayarak, alan yasası termodinamik zamanın (bilimciler bunun matematiksel zamandan farklı olduğunu ekliyor) yönünün anlaşılmasını sağlayabilir.
Gelecek ve geçmiş holografik ekranlarının alanları farklı yönlerde artış gösterdiğinden, bu iki tip ekran için zamanın yönü farklı oluyor. Geçmiş ekranlarında, zaman ileri akıyor. Bizimki gibi genişleyen evrenler, geçmiş holografik ekranlar içeriyor. Biz de doğal olarak termodinamik zamanı ileri akar biçimde algılıyoruz. Gelecek holografik ekranlarında ise tersine zaman geriye doğru akıyor. Bir anlamda, kara deliklerin içinde ve çökmekte olan evrenlerde termodinamik zamanın geriye doğru aktığı gibi tuhaf bir sonuç çıkıyor bu yorumdan.
Araştırmacılar ayrıca makalelerinde bu alan yasasının, Stephen Hawking’in 1971’de kara deliklerin olay ufkunun (dolayısıyla da toplam yüzey alanlarının) asla küçülmediğini ortaya koyuşundan beri genel görelilikte geniş biçimde uygulanabilir ilk yasa olduğunu belirtiyor. Ancak daha sonraları Hawking kara deliklerin, kuantum etkilerinin varlığı durumunda ışınım yayacağını göstermişti. Bu ışınım, kara deliğin olay ufkunun, yüzey alanının ve kütlesinin zamanla azalmasına, sonunda da kara deliğin buharlaşmasına neden olacaktı. Kuantum etkilerinin yokluğu durumunda ise Hawking alan yasası halen geçerlidir.
Yeni alan yasasının kuantum etkilerinin varlığı durumunda geçerli olup olmayacağı da Bousso ve Engelhardt’ın önümüzdeki günlerde üzerine yoğunlaşacakları konu. “Alan yasamız kuantum etkilerinin yokluğu durumunda geçerli oluyor. İleride belli kuantum etkilerinin varlığı durumunda da geçerliliğini koruyacak daha genel bir yasanın ispatını yapmayı umuyoruz,” diyor Engelhardt.
Kaynak:
Phys.org, “New law implies thermodynamic time runs backwards inside black holes” http://phys.org/news/2015-09-law-implies-thermodynamic-black-holes.html
Raphael Bousso and Netta Engelhardt. “A New Area Law in General Relativity.” Physical Review Letters. DOI: 10.1103/PhysRevLett.115.081301 http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.115.081301
BilimFili.com https://bilimfili.com/yeni-yasa-kara-delikte-termodinamik-zamanin-tersine-aktigina-isaret-ediyor
Özgün Çağrı Cankat Kayadelen
