Bilgi Yok Edilebilir mi: Kara Delik - Bilgi Paradoksu

1:08Bu sahne size biraz garip gelmiş olabilir. Ama böyle bir şeyin yaşanabilme ihtimali oldukça yüksek. Biz İsim arkadaşlarımızı yalnız bırakalım. Tartışacakları, kafa yoracakları çok şey var ne de olsa. Burada ne olduğunu şöyle izah edeyim size.

1:34fizikçilerin yeri geldiğinde bir nevi medyum olabileceğini biliyor muydunuz? Medyum mu? Bebar kendinde misin dediğinizden eminim. Evet. Medyum. Ama burada astrolojiyi falan unutun. Zaten onunla ilgili de konuşmuştuk. Merak edenler neden burçlara inanmamalısınız? Barnum etkisi bölümümüze uğrayabilir.

1:58Şayet bundan 5 yıl sonra tam olarak nerede olacağınızı öğrenmek istiyorsanız, kuantum fiziği üzerine çalışan bir bilim insanına danışmalısınız. Size çok yüksek bir doğruluk oranıyla 5 yıl sonra nerede olacağınızı söyleyecektir. Ancak sizinle ilgili bazı temel bilgilere de ihtiyacı olacaktır kendisinin. Şu anda tam olarak nerede olduğunuzu ve durumunuzu bilmesi gerekecektir.

2:24Burada ekonomik durumunuz, psikolojiniz ya da eğitiminiz gibi fizik açısından önemsiz bilgilerden bahsetmiyorum elbette. Kuantum durumunuzu kastediyorum. Evet, bir fizikçi kuantum durumunuzu bildiğinde sizin ne zaman nerede olacağınızı tam olarak söyleyebilir. Sihir ya da doğaüstü güçlere de ihtiyacı yok üstelik. Bazı basit yaklaşımları uygulayarak bunu yapabilir.

3:03Tamam, farkındayım. Biraz hızlı bir giriş oldu. Yani her gün bir kuantum fizikçisi beş yıl sonra nerede olacağınızı kolaylıkla söyleyebilir gibi bir iddia duymuyorsunuzdur muhtemelen. Gelin size bunun nasıl mümkün olduğunu anlatayım. İlk olarak burada kuantum fiziğinin belirsizliğinden bahsetmek gerekiyor. E hani hiçbir şey kesin değildi kuantum dünyasında? Hani sadece olasılıklardan bahsedebilirdik? Evet, tüm bunlar doğru ve hala da değişmediler maalesef.

3:34Ancak klasik fizikte olduğu gibi kuantum fiziğinde de belirli bir determinizm yani kesinlik mevcut. Evet, bir parçacığın tam olarak nerede olduğunu bilemeyebiliriz. Ancak ve ancak bir olasılık bulutu içinde olduğunu yani nerelerde olabileceğini söyleyebiliriz. Zaman geçtikçe bu olasılık bulutunun da yeri değişecektir. Fakat bu bulutun tahminen nerede olacağını söyleyebiliriz.

4:01Özetle burada fiziksel bir gerçekten bahsediyoruz aslında. Bir nesnenin, bir sistemin hatta evrenin kuantum durumunu bilmemiz gerekiyor. Yani tüm parçacıkların o andaki konumu, momentumu, spineni ve benzeri tüm bilgileri bilmelisiniz. Ve bu bilgiler elinizde olduğunda sadece geleceği değil geçmişi de tam olarak öğrenebilirsiniz. Evet tam olarak.

4:27Fiziğin de dayandığı temeldir bu zaten. Bu olmasa tüm sistem çöker. İşte o zaman hiçbir şey bilemeyiz. Fakat tüm bu anlattıklarımda çok önemli bir nokta var. Evet, bilgi. Fiziğin dayandığı temel derken bahsettiğimiz şey. Bilgi dediğimiz şey yoktan var ya da vardan yok edilemez.

4:52Bilgi sürekli vardır ve olacaktır. Evrendeki var olan bir bilgi asla kaybolmaz. Kaybolmayacaktır. Kaybolamaz. İşte fizik dünyası da tam olarak bu konuda müthiş bir engele takılmış durumda. Karadilik bilgi paradoksuna. Şimdi... Bilgi derken tam olarak neden bahsediyoruz? Önce onu bir açıklığa kavuşturalım.

5:18Bilginin korunumu yasasından bahsetmek gerekiyor bunun için. Korunum yasaları özellikle fizik için ve aslında evrenin işleyişi için çok önemlidir. Örneğin enerjinin korunumu yasasına göre kapalı sistemlerde enerji sabit kalmak zorundadır. Yani dışarıdaki bir sistemle etkileşime girmediği sürece toplam enerji miktarı değişmez. Sadece fiziksel hal değiştirir. Dönüşüm mümkündür. Kısacası evrende kapalı bir sistem olduğu için içindeki enerji sabit ve değişmezdir.

5:52Bunu bilgiye uyarladığımızda yani bilginin korunumu yasasından bahsettiğimizde ise insanın kafası biraz karışabiliyor. Çünkü çok rahat bir şekilde bilgiyi oluşturabiliyor ve farklı yöntemlerle o bilgiyi yok edebiliyoruz. Ancak… Söz konusu kuantum evreni olunca işler değişiyor. Zira bu evrende mevcut tüm bilgiler ne oluşturulabilir ne de yok edilebilir.

6:18Yani siz bir bilgi ürettiğinizde aslında sadece mevcut bilginin biçimini değiştiriyorsunuz. İşte bu mantıkla bir parçacık ister boş bir kutuda dursun ister karmaşık bir kimyasal reaksiyonun içinde. İsterse de bahsettiğimiz gibi evrenin tamamı olsun bu. İşte bu sisteme dair temel bilgilerin tamamına sahip olduğumuzda yani durumunu bildiğimizde geçmişte nasıl davrandığını ve gelecekte nasıl davranacağını tahmin edebiliriz.

6:47Hatta tam olarak bu bilgi olayını anlayabilmek için biraz sınırları zorlayalım. Mesela elinizde bir kitap var. Literatürde bir sözlük örneği verirler genelde. Biz de geleneği bozmayalım. Kalınca bir sözlük var diyelim elimizde. Ve siz bu sözlüğü yakıyorsunuz. Bir anda kül oluyor. Şimdi bu sözlük içindeki kelimeler, verilen tüm referanslar, örnekler... Ne oldu tüm bu bilgilere? Onlar da gitti değil mi? I ıh.

7:17Gitmediler. Kitaptaki tüm bilgiler hala orada. Küllerin içinde duruyorlar. Evet bu bilgileri tekrar çıkarmak, tekrar bir araya getirmek biraz zor. Ama oradalar hala. Hiçbir yere kaybolmadılar. Yani mantık olarak yandıktan sonra ortaya çıkan atomları toplayıp doğru şekilde düzenlediğiniz zaman bu sözlüğü baştan oluşturabilirsiniz. Kısacası bilgi dediğimiz şey aslında parçacıkların farklı diziliminden ibaret. O kadar.

7:46Daha önceki bölümlerde de bahsettiğimiz gibi kuarklar ve elektronlar değişmez, benzer, aynı tip yapılar. Kuarklar ve elektronlar belli bir düzlemde kaya halini alırken farklı bir şekilde sıraladığınızda ortaya bir geyik çıkabiliyor. Kısacası malzeme aynı ama bilgi farklı. Kaya ve geyik de bilgi dediğim şey işte. Peki bu bilginin korunumu neden bu kadar önemli? Ve bir paradoksla ilişkisi ne?

8:15Elbette buna da cevap arayacağız. Ama şimdi kısa bir ara verelim. Çünkü bu noktaya kadar konuştuğumuz şeyleri şöyle bir zihnimizde toparlamak lazım. Evet, sıra geldi bilginin korunmasının ne kadar önemli olduğu meselesine. Tamam, yakıp kül ettiğimiz bir bilgiyi tekrar bir araya getirebiliyoruz.

8:36Peki, kara deliğin içine düşen bir nesnenin bilgisine ne oluyor? Söz konusu neredeyse sonsuz bir kütle çekimi ise, ki öyle olduğunu biliyoruz, bu durumda bir sorun yok. Yani kara delik içine düşen nesnenin bilgisi, kara deliğin kütle çekim merkezine kadar düşer ve orada kalır. Bu açıdan sorun yok. Sonuçta bilgi hâlâ orada ve yok olmuyor. Sadece biz erişemiyoruz, o kadar.

9:04Fakat… İşte tam bu noktada Stephen Hawking arz-ı endam ediyor. Hawking, 1973'te gerçekleştirdiği Moskova ziyaretinde önemli bir öngörüden haberdar olmuştu. Sovyet bilim insanları Yakov Zeldovich ve Aleksey Starobinsky Hawking'e dönen kara deliklerin parçacık oluşturdu. Ve bu parçacıkları da etrafa püskürttüğünü söylemişti. O da bu öngörüyü göz önüne alıp hesaplamaları yapmıştı. Elde ettiği sonuçsa son derece çarpıcıydı. Zira hesaplamalarına göre sadece dönen değil, sabit kara deliklerde radyasyon üretiyordu. Yani kara deliklerin belirli bir ısısı vardı.

9:49Bugün Hawking radyasyonu olarak adlandırdığımız bu olgu sayesinde kara deliklerin aslında ocakta kaynayan bir su gibi buharlaştığını ve enerjilerini dolayısıyla da kütlelerini kaybettiklerini biliyoruz. Özetle çok ama çok uzun bir zaman sonra bir kara delik buharlaşıp yok olacaktır. Burada vurgulamakta fayda gördüğüm bir şey var. Bir kara deliğin bu şekilde kaybolabilmesi için milyarlarca yıl geçmesi gerekiyor. En azından teori kara deliklerin öldüğü yönünde. Kara delikler de ölüyor. Ve asıl büyük sıkıntı da tam olarak bu noktada karşımıza çıkıyor. Hani bilgi yok edilemezdi ya…

10:31Karadeliğin içine düşen bir uzay gemisini, yıldızları veya herhangi bir şeyi düşünün. Bunların sahip olduğu bilgiye ne oluyor peki? Hayırlı olsun. Nur topu gibi bir paradoksumuz oldu. Karadelik bilgi paradoksu.

10:47Şöyle ki Hawking radyasyonu esasında termal bir ışıma. Yani bilgi taşımıyor. Tamamen rastgele gerçekleşiyor. Ve içinde ne bulunursa bulunsun tüm kara delikler benzer bir ışımayla buharlaşıyor. Yani Hawking radyasyonu dediğimiz ışıma ya da kütle kaybı diyebileceğimiz olay tamamen kara deliğin kütlesi, dönüşü ve yükü ile alakalı. Başka hiçbir özelliği yok.

11:12O nedenle tüm kara delikler saydığım bu özellikler dışında tamamen aynı. İçinde bulunan parçacıkların bilgisi Hawking radyasyonunda bulunmuyor ve bu ışıma ya da buharlaşmayla gün gelecek ve kara delik ölecek. Bilgiler yok. Yani belki de varlar.

11:34Biliyorum, çıkmaz yol gibi gözüküyor. Ama merak etmeyin. Bilim dünyası için de öyle. Neredeyse 50 yıldır bu paradoksu çözmeye çalışıyor bilim insanları. Fakat tam olarak bir çözümüne ulaşabilmiş değiller. Vaz mı geçtik peki? Elbette hayır. Birçok farklı teori mevcut bu konuda. Dilerseniz içlerinden en çok ses getirenler üzerine konuşup bir beyin fırtınası yapalım.

11:59Şimdi önümüzdeki en büyük problem şu. Karadeliklerin varlığını çok önceden beri biliyorduk. Einstein'ın genel görellilik kuramı bize bu tahmini sağlıyordu. Karadelikler uzay zamanda sonsuza doğru giden bükülmeler en nihayetinde. Ancak Hawking radyasyonunu açıklamaya çalışırken kuantum mekaniğini kullanmaya çalışıyoruz. Klasik fizikle kurulu bir temelde kuantum mekaniğinden bir ev inşa etmeye uğraşıyoruz.

12:27Fakat genel görellilikle kuantum fiziğinin hiç de iyi anlaşmadığını biliyoruz. İşte Hawking radyasyonunu açıklayabilmek için evreni en iyi izah eden bu iki devrimsel yasanın birleşmesi gerekiyor. Yani kara deliklerde bilgi kayboluyor mu kaybolmuyor mu bize ne demeden önce şu senaryoya bakmamız gerekiyor. Kara delik içinde artık ne varsa, neleri yuttuysa ve geri vermiyorsa hiçbir önemi yok.

12:54Bir gün öldüğünü, tüm enerjisini Hawking radyasyonu ile attığını düşünelim ve içindeki tüm bilgilerin de kaybolduğunu varsayalım. Dolayısıyla bilginin korunumu yasasının da çöp olduğunu kabul etmiş olacağız. Bu ne demek biliyor musunuz? Bildiğimiz tüm yasaları yok saymamız, her şeyi ama her şeyi baştan yazmamız gerekebilir demek. Bilgiyi, hareketi, hepsini yeniden yazmalıyız.

13:21Tarihte birkaç kez yaptık bunu. Ama bu kadar ilerlemişken yeniden başlamak, bu oldukça can sıkıcı gibi duyulsa da bir o kadar da rahatlatıcı bir bulgu olurdu. Belki de insanlık için gereken sıçramayı da bu sayede yapabiliriz. Ya da bilgi aslında kaybolmuyor diyelim. Yani kara delikten çıkan bu ışıma içinde aslında bilgi de mevcut. Bu durumda bilginin korunumu yasası da bozulmamış olur.

13:48Ancak buradaki sıkıntı da şu. 50 yıla yakın süredir denenmedik matematik kalmadı. Buna yakın bir açıklama bile getiremedik. Stephen Hawking'in kendisi de dahil. Ya göremediğimiz, kaçırdığımız bir şeyler var ya da elimizdeki matematik yeterli değil. Yine bir şeyleri baştan yazmamız gerekebilir kısacası. Başka bir yaklaşım da şu. Madem elimizde sağlam bir açıklama yok, istediğimiz kadar kurgu yapabiliriz değil mi? E yapalım öyleyse.

14:18Belki de bilgiyi kaybediyoruzdur. İçinde bulunduğumuz evren yavaş yavaş kara delikler tarafından yok ediliyordur. Ve tüm bu bilgileri bizden aldıklarını başka bir yere, başka bir evrene ya da başka bir zamana gönderiyorlardır. Yani kara delikler bir tünel vazifesi görüyordur. İşte buradan sonrası sizin hayal gücünüze kalmış.

14:43Ve yine az önce söylediğim gibi kara delikleri araştırmaya devam ettikçe daha neler neler öğreneceğimizi dahi bilmiyoruz. Bu süreçte belki de yepyeni bir fiziğe ihtiyacımız olacak. Dolayısıyla da yeni Einstein'lara, yeni Newton'lara, yeni Hawking'lere çok çok ihtiyacımız var. Sözün özü anlayacağınız daha çok işimiz var. Kendine güvenenleri bekliyoruz.