Özel görelilik. Albert Einstein ilk kez 1905'te önerdiğinden beri uzay kâşifleri, fütüristler ve bilim kurgu yazarlarının sıkıntısıydı. Bir gün yıldızlararası bir tür olmayı hayal eden bizler için bu bilimsel gerçek ıslak bir battaniye gibidir. Neyse ki, bir gün Işıktan Daha Hızlı (FTL) seyahatin hala mümkün olabileceğini gösteren birkaç teorik kavram var.
Popüler bir örnek, bir solucan deliği fikridir: uzay zamanındaki yıldızlararası uzay yolculuğunu sağlayacak iki uzak noktayı birbirine bağlayan spekülatif bir yapı. Son zamanlarda, Ivy League bilim insanlarından oluşan bir ekip, “geçilebilir solucan deliklerinin” gerçekte nasıl bir gerçeklik olabileceğini gösteren bir çalışma yürüttü. Kötü haber, sonuçlarının bu solucan deliklerinin tam olarak kısayol olmadığını ve “uzun yoldan gitmenin” kozmik eşdeğeri olabileceğini gösteriyor!
Başlangıçta, solucan delikleri teorisi, Einstein'ın Genel Görelilik Teorisi'nin (GR) alan denklemlerine olası bir çözüm olarak önerildi. Einstein'ın teoriyi 1915'te yayınlamasından kısa bir süre sonra, Alman fizikçiler Karl Schwarzschild sadece kara deliklerin varlığını değil, onları birbirine bağlayan koridorları da öngören olası bir çözüm buldu.
Ne yazık ki, Schwarzschild, iki kara deliği birbirine bağlayan herhangi bir solucan deliğinin, bir şeyden bir uçtan diğer uca geçmesi için çok hızlı bir şekilde çökeceğini buldu. Tersine çevrilebilir olmalarının tek yolu, negatif enerji yoğunluğuna sahip egzotik maddenin varlığı ile dengelenmeleri olabilir. Harvard Üniversitesi'nden Thomas D. Cabot Fizik Profesörü Daniel Jafferis farklı bir tutum aldı.
Analizini Colorado, Denver'daki Amerikan Fizik Derneği'nin 2019 Nisan toplantısında açıkladığı gibi:
“Geçilebilir solucan deliği konfigürasyonları olasılığı uzun zamandır büyülenme kaynağı oldu. Egzotik bir madde içermeyen UV uyumlu bir yerçekimi teorisinde tutarlı olan ilk örnekleri açıklayacağım. Konfigürasyon, solucan deliğinin iki ucu arasında doğrudan bir bağlantı içerir. Ayrıca yerçekimindeki kuantum bilgileri, kara delik bilgi paradoksu ve onun kuantum ışınlanma ile ilişkisi üzerine tartışacağım. ”
Bu çalışmanın amaçları için Jafferis, 1935'te Einstein ve Nathan Rosen tarafından yapılan çalışmaları inceledi. Schwarszchild ve GR'ye çözüm arayan diğer bilim adamlarının çalışmalarını genişletmek isteyen, teorik olarak madde ve nesnelerin aralarından geçmesine izin verebilecek uzay zamanı (“Einstein-Rosen köprüleri” veya “solucan delikleri” olarak bilinir).
2013'te bu teori, teorik fizikçiler Leonard Susskind ve Juan Maldacena tarafından GR ve “kuantum dolanması” için olası bir çözüm olarak kullanıldı. ER = EPR varsayımı olarak bilinen bu teori, solucan deliklerinin, milyarlarca ışık yılıyla ayrılmış olsalar bile, temel bir parçacıklar durumunun bir partnerinki ile karışabileceğini göstermektedir.
Jafferis, solucan deliklerinin aslında hafif parçacıklar (yani fotonlar) tarafından geçilebileceğini varsayarak teorisini geliştirdi. Bunu test etmek için Jafferis, Ping Gao ve Aron Wall (Harvard lisansüstü öğrencisi ve Stanford Üniversitesi araştırma bilimcisi) yardımıyla bir analiz yaptı.
Buldukları şey, bir solucan deliğini geçmek için teorik olarak mümkün olan köknar ışığının mümkün olmasına rağmen, onların tam olarak olmasını umduğumuz kozmik kısayol değillerdi. Jafferis'in bir AIP basın açıklamasında açıkladığı gibi, “Bu solucan deliklerinden geçmek doğrudan gitmekten daha uzun sürer, bu nedenle uzay yolculuğu için çok yararlı değildir.”
Temel olarak, analizlerinin sonuçları karadelikler arasındaki doğrudan bağlantının solucan deliği bağlantısından daha kısa olduğunu göstermiştir. Bu, bir gün yıldızlararası (ve galaksiler arası) seyahat beklentisiyle heyecanlanan insanlara kesinlikle kötü bir haber gibi görünse de, iyi haber şu ki, bu teori kuantum mekaniği alanına yeni bir bakış açısı getiriyor.
Jafferis, “Bu çalışmanın gerçek ithalatı, kara delik bilgi problemi ve yerçekimi ile kuantum mekaniği arasındaki bağlantılar ile ilişkilidir” dedi. Bahsettiği “sorun”, Karadelik Bilgilendirme Paradoksu olarak bilinir, bu da astrofizikçilerin 1975'ten beri mücadele ettiği bir şeydir, Stephen Hawking'in karadeliklerin bir sıcaklık ve yavaşça sızıntı radyasyonu olduğunu keşfetmesi (yani Hawking radyasyonu).
Bu paradoks, kara deliklerin bunlara geçen bilgileri nasıl koruyabildiğiyle ilgilidir. Yüzeylerine biriken herhangi bir madde tekillik noktasına kadar sıkıştırılmış olsa da, maddenin sıkıştığı andaki kuantum durumu zaman genişlemesi sayesinde korunur (zaman içinde donar).
Ancak karadelikler radyasyon şeklinde kütleyi kaybeder ve sonunda buharlaşırsa, bu bilgi sonunda kaybolacaktır. Işığın bir kara delikten geçebileceği bir teori geliştirerek, bu çalışma bu paradoksu çözmenin bir yolunu temsil edebilir. Kütle enerjisi kaybını temsil eden kara deliklerden gelen radyasyondan ziyade, Hawking Radyasyonunun aslında uzay zamanının başka bir bölgesinden gelmesi olabilir.
Ayrıca, yerçekimini kuantum mekaniği ile birleştiren bir teori geliştirmeye çalışan bilim insanlarına da yardımcı olabilir (diğer bir deyişle kuantum yerçekimi veya bir “Her Şeyin Teorisi”). Bunun nedeni, Jafferis'in, geçilebilir karadeliklerin varlığını varsaymak için kuantum alan teorisi araçlarını kullanması, böylece egzotik parçacıklara ve negatif kütleye (kuantum yerçekimi ile tutarsız görünen) olan ihtiyacı ortadan kaldırmasıdır. Jafferis'in açıkladığı gibi:
“Aksi takdirde ufukta bulunabilecek nedensel bir sonda, bir uzay aralığındaki bir gözlemcinin deneyimine bir pencere, dışarıdan erişilebilen bir pencere verir. Bize gösterge / yerçekimi yazışmaları, kuantum yerçekimi ve hatta belki de kuantum mekaniğini formüle etmenin yeni bir yolu hakkında derin şeyler öğreteceğini düşünüyorum. ”
Her zaman olduğu gibi, teorik fizikteki atılımlar, bir eliyle veren ve diğer eliyle alan iki ucu keskin bir kılıç olabilir. Dolayısıyla, bu çalışma FTL seyahati rüyasında daha fazla soğuk su atmış olsa da, Evrenin bazı derin gizemlerinin kilidini açmamıza yardımcı olabilir. Kim bilir? Belki bu bilgilerin bir kısmı Özel Görelilik olarak bilinen bu engelin etrafında bir yol bulmamıza izin verecektir!
