HOLOGRAM, YERÇEKİMİ VE KARADELİKLER BAĞLANTISI

Yerçekimini anlamak istiyorsanız,kara delikleri incelemek akıllıca olur.Nispeten bu kadar küçük bir yerde, bu kadar çok yerçekimininin uygun bir şekilde yoğunlaşmasını hiç bir yerde bulamazsınız.

Bir açıdan,aslında,kara delikler yerçekiminden başka bir şey değiller.Einstein, yerçekiminin uzay zaman bükülmesi, karadeliklerin de büyük uzay zaman çukuru olduğunu göstermiştir. İçine düşen tüm maddeler, geride hiç birşey bırakmayıp,uzay zaman geometrisinde bükülüp hiçliğe doğru homojenleşirler.

Kara delikler daha çok madde yuttuklarından, tabii ki büyürler. Ama, genişleyen karadeliğin hacmi değil, yuttuğu şeyin miktarına göre yüzey alanıdır. Bazı açılardan, kara deliğin olay ufku– içine giren hiç bir objenin geri dönüşü olmadığı sferikal-yuvarlak sınır– kara delik tarafından ne kadar yutulma gerçekleştiğinin kaydını tutar. Daha teknik olarak, 1970’lerde John Archibald Wheeler’ın öğrencisi Jacob Bekenstein’ın gösterdiği üzere; bir kara deliğin yüzey alanı o kara deliğin entropisine dayanmaktadır.

1990’larda, diğer fizikçiler (Jacob Bekenstein ve Leonard Susskind bu görüşü, ortaya koydukları “holografik prensip” ile daha da ileri götürdüler. Holografik prensip: 3 boyutlu hacim içinde olan bilgi onu çevreleyen 2 boyutlu sınır ile tamamen tarif edilebilir. Tıpkı sıradan bir holografik görüntünün 2-Dl’i düz yüzey üzerinde 3-D görüntü göstermesi gibi, doğanın kendisi de uzayın içindeki bir bölge hakkındaki bilgiyi yüzeyinde onu çevreleyerek depolayabilir.

Düşünürseniz, bu o kadar da tamamen çılgınca değil. Bir 3-D uzayda bilgisinin kendi sınırlarında tututalacığının bilindik yolları var. Duvarlarda aynalar olan ve 3-D nesnelerle dolu olan bir oda hayâl edin. 3-D’li odada 2-D’li aynalar üzerinden herşeyi 3-D oluşturabilirsin.

1995 yılında, fizikçi Juan Maldacena, holografik fikri daha da geliştirdi. Özünde, yerçekimi olmadan üç uzaysal boyutta fiziği tarif eden kuantum matematik, yerçekimli bir dört boyutlu uzayı tarif eden matematiğe eşit olabilir. (İki farklı matematiksel tanımlamanın bu gibi eşitliğine “dualite-ikilik” denmekte.)

Maldacena’nın görüşüne göre holografi kuantum fizikle birleşen yerçekimine bir anahtar, bir çözüm yolu olabilir. Fizikçiler on yıllardır, yerçekimini kuantum alan teorisine katmak için bir yol aramaktaydılar. Eğer Maldacena haklıysa, o zaman, görünen o ki ihtiyacınız olan; ekstra bir uzay boyut.(süpersicim teorisinde doğal olarak elde edilen) Eklenen bir boyut dikkate alındığında, yerçekimli uzay-zaman, kuantum alan teorisi tarafından tarif edilen fiziğin kendi sınırlarında oluşmuş oluyor.

Daha sonra bu fikir yeni bir içerikte yeniden ele alındı. Bazı fizikçiler yerçekiminin kuantum dolanıklıkla—Einstein’ı şaşırtan uzak parçacıkların birbiri ile olan garip bağlantısı– ilgili bir şeye sahip olduğunu ortaya attılar ve Maldacena tarafından tanımlanan holografik dualitenin yerçekim-dolanıklık bağlantısı ile bir ilişkisi olduğu gözükmektedir.

British Columbia Üniversitesi’nden Mark Van Raamsdonk 2001 yılında yazdığı yazısında şunları söylüyor: “karşılıklı uyumlu geleneksel kuantum sistemde, yerçekimi resmindeki uzay zamanın açığa çıkması, derinlenemesine kuantum dolanıklılıkla bağlantılıdır… Dolanıklığın kuantum fenomenin doğal olarak klasik uzay zaman geometrisinin oluşması için önemli olduğunun açığa çıkması çok büyüleyici.”

Daha yeni bir çalışma yerçekimi-dolanıklık bağlantısının “tensör”ler adı verilmiş matematiksel araçlarla ilişkilendirmekte. Çoklu parçacıkların nasıl dolanık olduğunu ölçmek için tensör ağlarını kullanarak pek çok parçacığın karmaşık sistemlerdeki dolanıklığını tarfi etmek kolaylaşmakta.

Fizikçiler tensör ağları kullanarak, süperiletkenler gibi daha basit kuantum madde analizini sağlayacak alogritmalar geliştirmekteler. Bu çalışma yıllardır devam etmekte. Tensör ağlarla ilgili daha yeni bir çalışma, holografik prensibin dolanıklığı yerçekimi ile nasıl ilişkilendirdiğine dair görüş sunmakta.

Almanya, Johannes Gutenberg Üniversitesi’nden fizikçi Román Orús şunları yazmakta: “Kıvrılan uzay zaman gibi önemli fiziksel objeler, holografi vasıtasıyla tensör ağ durumlarındaki dolanıklıktan doğal olarak açığa çıkmakta.”

Özellikle, “MERA” adıyla adlandırılan tensör formülasyonu (çok ölçekli dolanıklık renormalizasyonunun ansatzı-tahmin yürüterek hesap yapılması) yerçekimini anlama konusunda umud vaadedici. MERA tensör ağı, Maldacena’nın dualitesinde tartıştığını andıran ekstra boyutsal uzayın bir geometrisini yaratarak, belirli karmaşık kuantum sistemlerindeki dolanıklık kalıplarını tarif eder. Bir başka deyişle, bu, kuantum alan teorisi-yerçekimi dualitesinin gerçek yaşam tasavvurudur.

Orús yazısında şunu söylemekte: “Bu açıdan bakıldığında, birisi, “geometri (ve yerçekimi) kuantum çok-kütleli hallerdeki lokal dolanıklık kalıplarından açığa çıktığı görünüyor”, diyebilir. Dolayısıyla, O, tensor ağ yaklaşımının, Raamsdonk ve diğerlerinin daha önceki çalışmalarında ulaştıkları; “yerçekimsel uzay zaman kuantum dolanıklıktan açığa çıkmakta.” sonucunu desteklediğini belirtmekte.

Orús, bu tensörler, dolanıklık ve yerçekimi arasındaki bağlantının kara deliklerin fiziğini çalışmada ya da çok küçük mesafelerdeki uzay zamanın kuantum doğasını araştırmada yararlı olabileceğini kanıtlamakta olduğunu dile getirmekte.

Tensör ağlarının dolanıklığı uzay zaman geometrisine nasıl bağladığının matematiksel detayları temel günlük tutularak yazılanların çok ötesinde bir şey. Eğer Hilbert uzayı, dolanıklık renormalizasyonu ve üniter-birleştirici ve izmetrik-eşölçekli tensörler hakkındaki tüm bilgileri okumak isterseniz, Harvard’lı fizikçi Brian Swingle’ın 2012’de yazdığı Physical Review D. adı altında yazıdığı çalışmasını okuyabilirsiniz. Ayrıca, Orús da bu konuda çok yeni bir çalışma yayınlamıştır.

O çalışmasında kendisi, tensor ağlarının son zamanlardaki ilerlemenin pek çoğunun 2000’li yılların en sıcak gündem maddesi olan kuantum enformasyon teorisinin gelişimi ile gerçekleştiğini açıklamakta ve şunları yazmakta: “Bugün için, tensör ağları ile yeni bir “kuantum yerçekimi dönemi”nin başladığı belki de söylenebilir. Gelecek kesinlikle çok heyecan verici.”

Çeviren: AylinER
https://www.sciencenews.org/blog/context/holography-entangles-quantum-physics-gravity?utm_source=Society+for+Science+Newsletters&utm_campaign=a33d041d24-Editor_s_picks_week_of_September_8_2014_9_12_2014&utm_medium=email&utm_term=0_a4c415a67f-a33d041d24-104518413