Hologram evren I

Gülgün Türkoğlu #gulguntp

Bundan tam dört yıl önce, dünyanın en prestijli bilimsel dergilerinden birisi olan Nature dergisinde, bir grup fizikçinin, evrenimizin tamamının aslında dev bir hologram olduğu yönünde bulgulara ulaştıklarını gösteren çalışmaları yayımlandı. Bu yılın ocak ayında ise İngiliz, Kanadalı ve İtalyan bilim insanlarından oluşan bir grubun yine aynı yönde sonuçlara ulaştıklarını gösteren bir başka makale Physical Review Letters dergisinde yayımlandı.

Heyecanla okuyup, sosyal medyada üst üste paylaştığımız bu çalışmalar, hızlı tüketim çağının eğilimlerine uygun bir şekilde tüketilerek arşivlerde yerlerini aldı bile. Belki de yapılması “en yerinde” olan davranış gaflet bölgesine geri dönüş olduğu için, hızla bu açıklamaları unuttuk, zirâ pazardan limon almamızın, çocuğumuzun başını okşamamızın, büyük bir zevkle seyrettiğimiz gün batımının, aslında yansıtılmış bir hologram olduğu gerçeği insanın üzerinde soğuk bir duş etkisi yaratıyor.

Kuantum fiziğinde gösterildiği gibi, çok yüzeysel bir tanımlama ile: Eğer bir insanın atomlar arası boşlukları alınabilecek olsaydı, yetişkin bir insan ufak bir tuz kristali boyutuna inerdi, eğer dünyadaki tüm insanların atomlar arası boşlukları alınabilseydi, yedi milyar insan, toplamda orta boy bir elma boyutlarına inerdi. Uzun yıllar önce yapılan bu açıklama, kuşkusuz ki, hologram evren ile yakından ilintili.

Hologram evren ile ilgili bilimsel açıklamaların, bizler için bir anlam ifade edebilmesi için başvurabileceğimiz en yakın olanak, holografik metotla oluşturulmuş fotoğraflar olsa gerek. Hemen hepimizin kredi kartlarında kullanılan hologramlar da bu teknik ile oluşturulmuştur.

Hologram herhangi bir nesnenin lazer fotoğrafıdır. Holografi normal fotoğraf tekniğinden bazı farklılıklarla ayrılır. Her ışık dalgasının üç özelliği vardır: Dalga yüksekliğiyle tanımlanan şiddeti, dalga boyu uzunluğuyla tanımlanan rengi ve doğrultusu. Gümüşlü levha üzerine çekilen ve siyah beyaz fotoğraflarda, ışıktaki şiddet değişiklikleri kaydedilirken, renkli fotoğraflarda dalga boyu değişiklikleri de kaydedilir. Hologramdaysa, ışığın şiddetiyle birlikte, ışık dalgalarının doğrultusu da kaydedilerek bir cismi üç boyutlu görmemiz sağlanır. Bu, tek renk hologramlar için geçerli olsa da renkli hologramlar için ışığın her üç özelliği de kaydedilir.

Üç boyutlu bir görüntü elde edebilmek için, cisimden (kaynaktan) yayılan ışığın fotoğrafını çekmek gerekmektedir. Işığın hareket eden ve bu sırada çeşitli tepe ve çukur noktaları oluşturan dalgaları bir an için dondurulup fotoğraflanabilirse, ışığı yansıtan cismin üç boyutlu özelliklerini taşıyan dalga örneği yeniden oluşturulabilir. Bu noktadan hareket edilerek, cisimden yansıyan lazer dalgalarından üç boyutlu bir görüntü elde edebilmek için, kaynaktan yayılan ışığın fotoğrafını çekmek gerekir. Bu noktadan hareket edilerek, cisimden yansıyan lazer dalgalarının genlikleri ve fazları kaydedilip hologram elde edilebilir.

Bu yazıda asıl amacım konunun bilimsel arka tasarına değinmek, “Hologram evren” açıklamasına gelinceye kadar bilimsel olarak ne gibi basamaklardan geçildiğini, kendi okumalarımın sınırları ölçüsünde paylaşmak.

Fransız fizikçi Alain Aspect ve ekibinin 1982 yılında yürüttükleri bir çalışma, 20'nci yy’nin en önemli deneylerinden birisidir. Aspect, atom altı çiftler oluşturan partiküllerin, aralarındaki uzaklıktan bağımsız olarak, anında haberleşebildiklerini göstermiştir. Aradaki mesafe binlerce kilometre de olsa iki atom altı parçacık belli bir çift oluşturduğunda, biri diğerinin ne yapmakta olduğunu her an “bilebilir.” Kuantum kuramına göre, parçacıkların spin (fırıl) diye adlandırılan bir özelliği vardır. Bir parçacığın spinini belirlediğimiz an, kardeş parçacık ne kadar uzakta olursa olsun, anında ters yönde ve aynı hızla kendi ekseni etrafında dönmeye başlayacaktır.

Bu sonuç, Einstein’ın, ışık hızından daha hızlı ilerleyen bir haberleşmenin olamayacağı yönündeki teorisini ihlâl eden bir sonuçtur. Işık hızını aşan hareket, zaman bariyerinin aşılması demektir. Bu durum fizikçiler arasında hararetli tartışmalara neden olmuştur. Londra Üniversitesi fizikçilerinden David Bohm, Aspect’in bulgularının ışığında, her ne kadar evren dokunulabilir bir gerçeklik olarak algılansa da, evrende nesnel gerçeklik olamayacağını, evrenin aslında dev bir hologram olduğunu savlar.

Evrenin bir hologram olabileceği ilk olarak, Stanford Üniversitesi, Teorik Fizik profesörlerinden Leonard Susskind ve Nobelli Teorik Fizikçi Gerard’t Hooft tarafından ileri sürülmüştür. Bu iki fizikçinin dikkate çekici fikri, ünlü İngiliz bilim insanı Stephen Hawking ve İsrailli Jacob Bekenstein’ın kara delikler üzerinde yaptıkları çığır açan çalışmaya dayanmaktadır.

“Hawking radyasyonu”, İngiliz fizikçi Stephen Hawking'in kara deliklerin termal özelliklerini açıklayan önemli teorik bir buluşudur. Normâlde yoğun bir kütle-çekimsel alanın sonucu olarak kara deliklerin, etrafındaki tüm madde ve enerjiyi yuttuğu düşünülür. Fakat bu teoride, bunun tam olarak geçerli olmadığı ortaya konulmuştur. Hawking, kara deliklerin tamamen kara olmadıklarını fakat radyasyon yaydıklarını, bu salınım neticesinde kara deliklerin buharlaşarak nihayetinde yok olduklarını göstermiştir.

Bir kara delik yok olduğunda, kendi üzerine çökerek kara deliğin oluşmasına neden olan yıldıza ait tüm bilgiler de kaybolur ki, bu bilginin yok edilemeyeceği prensibi ile çelişir. Bu çelişki “Bilgi Paradoksu” olarak anılır. Bekenstein’ın çalışması bu paradoksun çözümüne yönelik önemli bir ipucu edinilmesini sağlamıştır. Bekenstein, bir kara delikteki enformasyon miktarının sanıldığı gibi kara deliğin hacmiyle değil, kara deliğin olay ufku denilen sınır alanıyla orantılı olduğunu bulmuştur. Olay ufku, ışık ve maddenin artık kaçamadığı bölgeyi sınırlayan kuşaktır.

Teorisyenler olay ufkundaki mikroskobik, dairesel kuantum dalgalarının, kara deliğin içindeki bilginin şifrelerini taşıyor olabileceğini böylece, kara delik yok olurken, taşıdığı bilgiyi gizemli bir şekilde kaybetmediğini göstermişlerdir. Bu durum bizleri çok önemli bir fiziksel anlayışa götürür: Öncül bir yıldızın taşıdığı 3D bilgi, oluşmasına neden olduğu kara deliğin 2D olay ufkunda şifrelenmiştir.

Susskind ve Hooft bu görüşü, kozmosun da bir olay ufku olduğuna dayandırarak, evren ölçeğine taşımışlardır; evrenin 13.7 milyar yıllık yaşamında henüz bize ulaşmayan ışığın olduğu ufuk. Princeton İleri Araştırmalar Enstitüsü’nden “Sicim Kuramcısı” olan Juan Maldacena, bu görüşün doğru bir yönde ilerlediğini bildirmiştir. Maldacena Sicim Kuramı'na da yeni bir tanım getirerek, holografideki soyut kavramların, matematik yoluyla somut ve kesin hale getirilebildiği varsayımsal bir evren öneriminde bulunmuştur.

“Dokuz ayrı boyutu ve onuncu olarak da zaman boyutunun olduğu ve matematiksel olarak çapraşık bir dünya olan sicim dünyası salt bir hologram olabilir.” der Maldecena.

Haftaya devam edecek…