Evren İçi Boş Bir Hologram mı?

Kanadalı fizikçiler Evren’in ilk saniyelerinde iki boyutlu bir hologram olduğunu ve içinde yaşadığımız 3B uzayın sonradan ortaya çıktığını düşünüyor. Evren’in büyük patlamadan sonra hologram olduğunu düşünmelerinin sebebi ise yerçekimi dışındaki 3 fizik kuvvetinin 2B yassı uzayda bile düzgün çalışması.

Holografik evren
Öncelikle korkmayın: Kesinlikle holografik evrende yaşayan ve kendini üç boyutlu sanan yassı hayaletler değilsiniz. Fizikçiler bugünkü Evren’in üç boyutlu olduğuna eminler. Sadece bütün Evren’i tek bir denklemle açıklayan her şeyin teorisini geliştirmek için 4 fizik kuvvetini birleştirmeye çalışıyorlar.

Bugüne dek kuantum fiziği ve süpersicim teorisinden yola çıkarak elektromanyetik kuvvet, güçlü nükleer kuvvet ve zayıf nükleer kuvveti tek formülde birleştirmeyi başardılar. Ancak, kuantum fiziğindeki üç kuvvet ile görelilik teorisinde geçen kütleçekim kuvvetini birleştirmeyi başaramadılar.

Evren büyük patlamadan sonraki ilk saniye de sadece iki boyutlu bir hologram olabilir. Büyütmek için tıklayın.


Yerçekimi hologram mı?
Evren içi boş bir hologram mı sorusunu yanıtlamak için geliştirilen holografik evren ilkesi de buradan çıkıyor: Kuantum fiziğini iki boyutlu yassı uzayda tanımlayabiliyoruz ve yerçekimini eklersek uzay üç boyutlu oluyor.

Dolayısıyla bazı fizikçiler Evren’in hayatına iki boyutlu olarak başladığını ve sonradan 3B olduğunu düşünüyor. Özellikle süpersicim teorisini geliştiren fizikçiler holografik evren fikrini çok seviyor; çünkü yerçekimini iki boyutlu uzaydan kuantum fiziğiyle türetebiliyorlar.

Peki Evren’in sinema perdesine projeksiyon makinesiyle yansıtılan iki boyutlu bir film olabileceği fikri nereden çıktı? Yoksa Can Yücel’in Hamlet çevirisinde dediği gibi, “Bir ihtimal daha var ki o da içi boş hologram olmak mı dersiniz?” Merak uyandıran bu heyecanlı soruların cevabını hemen görelim.

22 yıllık serüven
Fizikçiler 1995 yılından beri Evren’in eskiden bir hologram olabileceğini düşünüyorlar. Bu teorik yassı evrende fizik yasalarına iki boyut yetiyordu; ama o sırada yaşasaydınız kendinizi üç boyutlu sanacaktınız.

Tıpkı bugünkü yassı hologramların derinlik yanılsaması yaratarak göze 3B gelmesi gibi, siz de kendinizi üç boyutlu sanan yassı bir canlı olacaktınız.

Yoksa içi boş bir hologram mısınız?


Nereden çıktı?
20 yıl önce, sicim teorisini geliştiren fizikçilerden biri olan Leonard Susskind, kara deliğe düşen astronota ne olacağını merak ediyordu. Kara deliklerin birkaç ilginç özelliği vardı: İçine düşen dışarı çıkamıyordu ve kara deliklerin içinde ne olduğunu göremiyorduk.

Bu yüzden kara deliğe düşen astronota ne olacağını da bilmiyorduk. Belki ölecekti, belki kara deliğin içinde yaşamaya devam edecekti. En azından kara deliğin merkezindeki sonsuz yerçekimine sahip tekilliğe ulaşıp parçalanana kadar yaşayabilecekti.

Kara delikler gezegenleri yuttukça büyüyor, ama içinde sakladıkları bilginin entropisi kara deliğin çapının küpüyle; yani hacmiyle değil de çapının karesiyle, yani olay ufkunun yüzey alanıyla artıyor. Bu nedenle Leonard Susskind üç boyutlu uzay ve yerçekiminin aslında iki boyutlu bir uzayın holografik projeksiyonu olabileceğini düşünüyor.



Kara delik entropisi
Terim sizi ürkütmesin. Bu konuyu diğer yazılarda anlattığım için burada es geçeceğim. Sadece şuna dikkatinizi çekmek istiyorum. Kara deliğin yuttuğu cisimlerin bilgisi kara deliğin içinde kalıyor.

Üstelik dışarıdan kara deliğe 90 kilogram demir, 90 kiloluk bir politikacı veya 90 kilo kitap da atsak hepsi dışarıya aynı radyasyonu veriyor. Ayrıca kara delik, çevresindeki gezegenleri ve astronotları yuttukça büyüyüp genişliyor. Bu sırada kütlesi de artırıyor; ama biz bir kara delik hakkında sadece şu üç şeyi bilebiliyoruz:

Kütlesi, çapı ve kendi çevresinde dönüyorsa, elektrik yükü. Kısacası kara delikler yuttukları cisimlerin bilgisini ya yok ediyor ya da dışarıdan bakınca göremeyeceğimiz şekilde gizliyor (nitekim ışık bile kara delikten kaçamıyor).

Kara deliklerin yok ettiği veya sakladığı bilginin ölçüsüne entropi diyoruz. Konumuz açısından bunu bilmek yeterli; ama holografik evren ilkesi de burada ortaya çıkıyor ve macera daha yeni başlıyor:

Hangisi gerçek?



Olay ufku
Kara deliğin dışarıdan bakınca görülen siyah yuvarlağına (aslında siyah küre) olay ufku diyoruz. Bu noktada fizikçi Leonard Susskind dedi ki “Madem kara deliğin içini göremiyorum ve madem kara delik bilgiyi saklıyor; yani entropiye çeviriyor, o zaman ben de kara delik entropisini olay ufkuna bakarak ölçeyim. Ne de olsa olay ufkunu görebiliyorum.”

Büyük sürpriz
Leonard Susskind olay ufkundaki entropiyi ölçünce çok ilginç bir şey keşfetti. Kara deliklerin üç boyutlu olduğunu biliyordu; kara deliklerin tıpkı bir top gibi içi ve dışı vardı.

Ancak, kara delik çevredeki astronotları yutup büyüdükçe üç boyutlu bir küre olarak genişlemesine rağmen, sakladığı bilginin ölçüsü olan entropi olay ufkunda sadece iki boyutlu olarak artıyordu! Kısacası kara deliğin entropisi 2B olay ufkunun yüzey alanına eşitti.

Leonard Susskind.



Alın size holografik ilke
Susskind bunu fark edince yerçekimini kuantum fiziğiyle birleştirmeye çalıştı ve üç boyutlu uzayı iki boyuttan türetebileceğini düşündü: Evren’i kütleçekim kuvvetinin değil de sadece kuantum fiziğindeki diğer üç kuvvetin var olduğu 2B boyutlu uzaydan projeksiyon yoluyla türetmek istedi.

Daha sonra fizikçiler bundan yola çıkarak üç boyutlu uzayın 2B boyutlu gerçek uzayın holografik bir yansıması olduğu fikrini geliştirdiler. Böylece holografik evren ilkesi ortaya çıktı ve 20 yıldır bilim insanları kendine şu soruyu soruyor: Evren içi boş bir hologram mı? Bunu nasıl kanıtlayabiliriz?

Sağda, kara delik entropisi kara deliğin hacmine değil, yüzey alanına eşittir. Solda, fizikçiler bundan yola çıkarak üç boyutlu uzayı iki boyutlu uzaydan çıkarmak istiyor. Şimdilik bunu 3B uzayda yapamadılar. İki boyuttan sonra gelen diğer boyutları ve yerçekimini sadece 5 boyutlu özel bir matematik uzayında türetebildiler. Resimde Evren 5 boyutlu kürenin 4 boyutlu yüzeyidir; çünkü uzay-zaman birlikte 4 boyut ediyor. Büyütmek için tıklayın.


Haydi görelim
Kanada, Ontario’daki Waterloo Üniversitesi’nden Niayesh Afshordi, Evren’in bir hologram olduğunu kanıtlamak çok zor diyor: “Ben ve meslektaşlarım holografik evren ilkesini savunuyoruz ve bu da yerçekimi ile şişme modeline dayanan standart büyük patlama teorisinden çok daha farklı bir kuram.”

“Ancak bir sorun var: Biz de Evren’in büyük patlama ile oluştuğunu kabul ediyoruz. Bu yüzden bugünkü evrene bakınca holografik evren mi doğru, yoksa şişme modeli mi doğru bilemiyoruz. İşte bunu kanıtlamak için bilgisayar simülasyonu yapmaya karar verdik.”

Belki de Evren ilk anlarında bir Matrix dünyasıydı.



Kozmik artalan ışınımı
Afshordi ve arkadaşları büyük patlamadan sonra uzayda yayılan ilk ışık olan ve aslında Evren’in doğum anından hemen sonrasını resmeden kozmik mikrodalga artalan ışınımı haritasını aldılar. Ardından, ileride oluşacak galaksilerin nüvesi olan kabarcıkları içeren bu haritayı bilgisayara yüklediler.

Daha sonra bilgisayarda üç boyutlu değil de iki boyutlu bir evren modeli çalıştırdılar ve büyük patlamadan hemen sonra oluşan iki boyutlu hayali evrenin haritasını, gerçek evrene ait kozmik haritayla karşılaştırdılar ve iki modelin birbirine tıpatıp uyduğunu gördüler: 2B evrenin haritası ile 3B evrenin haritası aynıydı.

Afshordi.



Öyleyse evren hologram mı?
Fizikçiler, iki haritanın, Evren’in gökyüzünde sadece 10 derecelik bir alanı kaplayacak kadar küçük olduğu eski zamanlarda birbirine tıpatıp uyduğunu fark ettiler.

Bu da günümüzde 90 milyar ışık yılı çapında olan gözlemlenebilir evrenin sadece birkaç milyon ışık yılı çapında olduğu eski zamanlarda, yani yaklaşık 14 milyar yıl önce bir hologram olabileceğini gösteriyordu.

Bu yüzden, Kanadalı fizikçikler Evren’in büyük patlamadan sonraki ilk saniye içinde iki boyutlu bir hologram olabileceğini düşünüyor. Peki doğru mu?

Henüz kanıtlayamadık
Bunun bir bilgisayar simülasyonu olduğunu unutmayalım. Neyse ki holografik evren ilkesini astronomik gözlemler yoluyla kanıtlayabiliriz; çünkü hem holografik evren modeli hem de klasik şişme modeli test edebileceğimiz öngörülerde bulunuyor.

Afshordi önümüzdeki 5 yılda kullanmaya başlayacağımız yeni ve güçlü teleskoplarla holografik evren ilkesini test edebileceğimizi düşünüyor. Böylece Evren’in eskiden ve kısa bir süre için kredi kartlarındaki hologramlar gibi 3B izlenimi veren yassı bir uzay parçasından oluşup oluşmadığını anlayacağız.

Şişme modelinden farkı nedir?
Klasik büyük patlama teorisinin çözüm getiremediği bazı sorunları çözmek için geliştirilen şişme modeli Evren’in nasıl oluştuğunu açıklamaya çalışıyor. Bu konuda oldukça başarı olduğunu da inkar edemeyiz. Ancak şişme modelinin de sorunları var.

Örneğin, Evren’in büyük patlamadan sonraki ilk saniye içinde çok kısa bir süre için ışıktan trilyonlarca kat hızlı genişlediğini ve adeta balon gibi şiştiğini kabul etmemiz gerekiyor. Peki bu nasıl oluyor? Fizikçiler bunun şişme alanı denilen özel bir enerji alanı sayesinde olduğunu düşünüyor.

Bazı fizikçiler de bugün Evren’in gittikçe hızlanarak genişlemesinden sorumlu olan karanlık enerjinin, şişme alanının bir kalıntısı veya türevi olduğunu düşünüyor. Oysa şişme alanının neden ve nasıl ortaya çıktığını bilmiyoruz. Evren’in ışıktan hızlı genişlemesi için gereken muazzam enerjinin nereden geldiğini de bilmiyoruz.

Holografik evren yanıtlıyor
Holografik evren modeli, Evren’in ilk saniye içinde 2B boyutlu bir hologram olduğunu söylüyor ve üç boyutlu uzayla yerçekiminin daha sonra ortaya çıktığını öne sürüyor. Buna göre Evren’in ışıktan hızlı şişmesinin sebebi eskiden bir hologram olması.

Nasıl ki projeksiyon makinesi küçücük bir film karesini sinema perdesine metrelerce genişleterek yansıtıyor, Evren de önce holografik olarak genişledi ve genişledikçe soğudu. Böylece üç boyutlu uzay ve kütleçekim kuvveti ortaya çıktı.

İçimizde holografik evren ilkesini yanlış yorumlayıp evrenin gözümüze üstün varlıklar tarafından yansıtılan bir simülasyon olduğunu düşünenler var. Bunların internette videoları bulunuyor. Ancak, bu yazıda biz felsefede solipsizme varan böyle bir öznel idealizmden söz etmiyoruz. Holografik evren bu değil.



Kuantum kütleçekim
Evren büyük patlamadan hemen sonra bir atomdan daha küçüktü. Bu sırada yerçekimi sonsuza yakın şiddette olmalıydı.

Öte yandan, mikroskobik cisimlerin kuantum fiziğine tabi olduğunu biliyoruz. Öyleyse normalde astronomik ölçeklerde yıldızları birbirine bağlayan yerçekimini büyük patlama sırasından kuantum fiziğiyle tanımlamak gerekiyor.

Ayrıca kara deliklerin merkezindeki tekillikte de yerçekimi şiddetinin sonsuza yaklaştığını biliyoruz. Kara delikleri anlamak için de tekillikteki yerçekimini kuantum fiziğiyle tanımlamak gerekiyor.

Bize kuantum kütleçekim lazım
Ancak, bugüne dek işe yarar bir kuantum kütleçekim kuramı geliştiremedik; çünkü formüllerde sonsuz enerji çıkıyor ve denklemler hata veriyor. Niayesh Afshordi bu yüzden Evren’in ilk başlarda bir hologram olabileceğini düşünüyor.

Yerçekimi ve üç boyutlu uzay sonradan ortaya çıktıysa yerçekimi Evren’in atom boyunda olduğu ilk anlarda yoktu. Bu yüzden yerçekimini mikroskobik ölçekte kuantum fiziğiyle tanımlamaya da gerek yok.

Buna göre, yapmamız gereken tek şey üç boyutlu uzayın iki boyutlu holografik evrenden nasıl ortaya çıktığını formüllerle göstermek. Böylece kütleçekim kuvveti de kendiliğinden ortaya çıkacak. Açıkçası 20 yıldır bunu kusursuz bir şekilde yapıyoruz. Geriye kanıtlamak kalıyor.

Son kararın
Afshordi kısaca, “Bugün bir hologramda yaşamıyorsunuz; ama Evren büyük patlamadan hemen sonra bir hologram olarak genişlemiş olabilir” diyor.

Biz de beş yıl içinde yapacağımız teleskop gözlemleriyle bu teoriyi test edebileceğiz ve Evren hologramsa tüm fizik yasalarını tek denklemde açıklayan her şeyin teorisini bulabileceğiz. Birlikte görelim.

khosann.com