13,8 milyar yılda çok yol kat ettik; ama Evreni etkileyici şekilde anlamamıza rağmen, hala çözülmemiş birkaç ip var. Birincisi, genel görelilik, çok büyük fiziği ve kuantum mekaniği, çok küçük fiziği arasında sık sık atıfta bulunulan bir kopukluk vardır. Sonra bir parçacığın gerçek bilgisinin bir kara deliğe düşmesinden sonra sorunlu bir kaderi var. Şimdi, temel fiziğin yeni bir yorumu, cüretkar bir iddiada bulunarak bu bilmecelerin her ikisini de çözmeye çalışır: belirli ölçeklerde, mekan ve zaman yoktur.
Söz konusu olmayan bir şeyle başlayalım. Einstein’ın özel görelilik kuramı sayesinde, ışık hızının tüm gözlemciler için sabit olduğu konusunda hemfikiriz. Ayrıca, bir foton değilseniz, ışık hızına yaklaşmanın bazı korkak kurallarla geldiğini kabul edebiliriz - yani sizi izleyen herkesin uzunluğunuzu sıkıştırdığını ve saatinizin yavaşladığını göreceksiniz.
Ancak zamanın yavaşlaması, genel görelilik ile tanımlanan yerçekimi açısından güçlü nesnelerin yakınında da meydana gelir. Eğer Samanyolu'nun merkezinde görme görürseniz ve süper kütleli karadeliğin olay ufkuna (dönüşü daha uğursuz olarak bilinir) çok yaklaşmak için üzücü bir karar verirseniz, gözlemleyen herkes saatinizin yavaşladığını da göreceksiniz. Aslında, olay ufkuna doğru hareketinizin sonsuz zaman miktarı; yani, şimdi travmatize olmuş arkadaşınızın bakış açısıyla, aslında olay ufkunu asla geçemezsiniz. Bununla birlikte, yakında bu kara deliğin muazzam yerçekimi tarafından büyülenecek olan bu görünmez engeli aştığınızda zamanın ilerlemesinde hiçbir fark hissetmeyeceksiniz.
Peki kim “doğru”? Görelilik, her gözlemcinin bakış açısının eşit derecede geçerli olduğunu belirler; ama bu durumda ikiniz de haklı olamazsınız. Ölümünüzü bir kara deliğin kalbinde mi görüyorsunuz yoksa değil mi? (Not: Bu kesinlikle bir paradoks değil, sezgisel olarak biraz yapışkan hissediyor.)
Ve ek, daha büyük bir sorun var. Bir karadeliğin olay ufkunun, hem karadeliğin buharlaşmasına hem de bir zamanlar içinde tutulan tüm maddenin ve enerjinin yok edilmesine yol açacak bir tür kaçan enerji olan Hawking radyasyonuna yol açtığı düşünülmektedir. Bu kavramın kara delik fizikçileri başlarını kaşıyor. Çünkü fizik yasalarına göre, bir parçacık ya da sistem (kuantum dalga fonksiyonu) hakkındaki bütün bilgiler korunmalıdır. Sadece yok olamaz.
Neden bu tuhaf paradokslar? Çünkü tekilliğin genel görelilikle buluştuğu belirsiz alanda kara delikler vardır - her şeyin zor teorisi için verimli, ancak kullanılmamış zemin.
İki ilginç ancak tartışmalı konsept girin: iki kat özel görelilik ve yerçekiminin gökkuşağı.
Işık hızı özel görelilikte evrensel olarak kabul edilmiş bir sabit olduğu gibi, Planck enerjisi de iki kat göreceli görelilikteki (DSR) enerjidir. DSR'de bu değer (1,22 x 1019 GeV), bir parçacığın Evrenimizde sahip olabileceği maksimum enerjidir (ve böylece maksimum kütle).
DSR’nin maksimum enerji değerinin iki önemli sonucu minimum zaman ve alan birimidir. Yani, boş alanda veya bir kara deliğin yakınında hareket ediyor veya hareketsiz olursanız olun, klasik uzayın Planck uzunluğundan (1.6 x 10) daha kısa mesafelerde parçalandığını kabul edersiniz.-35 m) ve klasik zaman, Planck zamanından (5.4 x 10) daha kısa anlarda bozulur-44 sn).
Başka bir deyişle, uzay-zaman ayrıktır. Bölünemez (yok olmasına rağmen küçük) birimlerde bulunur. Kuantum aşağıda, klasik yukarıda. Resme genel görelilik ekleyin ve yerçekimi teorisini elde edin.
Fizikçiler Ahmed Farag Ali, Mir Faizal ve Barun Majumder, bu teorilerin yukarıda bahsedilen kara delik bilmecelerini - hem tartışmalı spagettifikasyonunuzu hem de bilgi paradoksunu - açıklamak için kullanılabileceğine inanıyorlar. Nasıl? DSR ve yerçekiminin gökkuşağı rengine göre, 1,6 x 10'dan küçük bölgelerde-35 m ve bazen 5.4 x 10'dan daha kısa-44 sn… Bildiğimiz gibi Evren basitçe mevcut değildir.
Faizal ve Majumder ile birlikte geçen ay yayınlanan bu konuda bir makale yazan Ali, “Yerçekiminin gökkuşağında, belirli bir minimum uzunluğun altında yer yoktur ve belirli bir minimum zaman aralığının altında zaman yoktur” dedi. . “Yani, uzayda var olan ve bir zamanda meydana gelen tüm nesneler, [Planck ölçeğiyle ilişkili olan] bu uzunluk ve zaman aralığının altında mevcut değildir.”
Neyse ki bizim için bildiğimiz her parçacık ve dolayısıyla ürettiğimiz her parçacık Planck uzunluğundan çok daha büyüktür ve Planck zamanından çok daha uzun süre dayanır. Yani - vay! - sen ve ben ve gördüğümüz ve bildiğimiz her şey var olabilir. (Sadece fazla derinlemesine araştırma yapmayın.)
Ancak karadeliğin olay ufku farklı bir hikaye. Sonuçta, olay ufku parçacıklardan oluşmuyor. Saf uzay zamanıdır. Ali ve meslektaşlarına göre, eğer onu çok kısa bir süre ya da mesafe ölçeğinde gözlemleyebilseydiniz, anlam sahibi olmayacaktı. Hiç bir dönüş noktası olmazdı. Onların görüşüne göre, paradoks sadece uzay zamanını sürekli olarak ele aldığınızda ortaya çıkar - minimum uzunluk ve zaman birimi olmadan.
“Bilgi paradoksu olay ufkunun varlığına bağlı olduğundan ve belirli bir uzunluk ve zaman aralığının altında tüm nesneler gibi bir olay ufku olmadığından, yerçekiminin gökkuşağında mutlak bir bilgi paradoksu yoktur. Etkili bir ufkun olmaması, kara delikten çıkmayı kesinlikle durduracak hiçbir şeyin olmadığı anlamına geliyor ”diye belirtti Ali.
Mutlak olay ufku yok, bilgi paradoksu yok.
Peki ya kara delik içindeki spagettifikasyonunuz? Yine, durumunuzu analiz etmek için seçtiğiniz ölçeğe bağlıdır. Yerçekiminin gökkuşağında, uzay-zaman ayrıktır; bu nedenle matematik, hem sizin (hem de kader içi mahkum) ve gözlemcinizin ölümünüze sınırlı bir süre içinde şahit olacağını ortaya koymaktadır. Ancak, uzay-zamanın sürekli olarak tanımlandığı mevcut genel görelilik formülasyonunda, paradoks ortaya çıkar. İçsel olmayan, iyi düşer; bu arada, gözlemci olay ufkunun boş geçişini asla görmez.
Ali, “Bu makaleden çıkarılan en önemli ders, mekan ve zamanın sadece belirli bir ölçeğin ötesinde var olmasıdır. “Bu ölçeğin altında yer ve zaman yok. Dolayısıyla, bu ölçeğin altındaki boşlukta ve zamanda var olan parçacıkları, maddeyi veya karadelikler de dahil olmak üzere herhangi bir nesneyi tanımlamak anlamsızdır. Böylece, kendimizi hem alanın hem de zamanın var olduğu ölçeklerle sınırlı tuttuğumuz sürece, mantıklı fiziksel cevaplar alırız. Ancak, uzayın ve zamanın var olduğu ölçeklerin altında olan uzunluk ve zaman aralıklarında sorular sormaya çalıştığımızda, sonuçta paradokslar ve problemler elde ediyoruz. ”
Özetle: eğer uzay-keyfi keyfi olarak küçük ölçeklerde devam ederse, paradokslar kalır. Bununla birlikte, yerçekiminin gökkuşağı doğruysa ve Planck uzunluğu ve Planck zamanı temelde var olan en küçük alan ve zaman birimiyse, en azından matematiksel olarak konuşuyoruz. Ne yazık ki, Planck ölçekleri, büyük ölçüde modern parçacık çarpıştırıcılarımızın araştırması için çok küçük. Yani, en azından şimdilik, bu çalışma bir başka tamamen teorik sonuç sağlıyor.
Makale, Europhysics Letters'ın 23 Ocak sayısında yayınlandı. Kağıdın ön baskısı burada mevcuttur.
