Stephen Hawking'in yakın tarihli bir makalesi, Nature News'in bile kara delik olmadığını beyan etmesine yol açan oldukça heyecan yarattı. Daha önceki bir yazıda yazdığım gibi, Hawking'in iddia ettiği şey bu değildi. Ancak şimdi Hawking’in karadelikler hakkındaki iddiasının yanlış olduğu açıktır, çünkü ele almaya çalıştığı paradoks her şeye rağmen bir paradoks değildir.
Her şey kara delikler için güvenlik duvarı paradoksu olarak bilinir. Karadeliğin temel özelliği olay ufkudur. Bir karadeliğin olay ufku temel olarak bir karadeliğe yaklaşırken geri dönüşü olmayan noktadır. Einstein’ın genel görelilik teorisinde, olay ufku, uzay ve zamanın yerçekimi tarafından o kadar çarpılacağı ve asla kaçamayacağınız yerdir. Olay ufkunu geçin ve sonsuza kadar tuzağa düştünüz.
Bir olay ufkunun bu tek yönlü doğası, yerçekimi fiziğini anlamak için uzun zamandır bir meydan okuma olmuştur. Örneğin, bir kara delik olay ufku termodinamiğin yasalarını ihlal ediyor gibi görünmektedir. Termodinamiğin prensiplerinden biri, hiçbir şeyin mutlak sıfır sıcaklığına sahip olmamasıdır. Çok soğuk şeyler bile biraz ısı yayar, ancak bir kara delik ışığı yakalarsa, herhangi bir ısı vermez. Yani bir karadeliğin sıcaklığı sıfır olacaktır, bu mümkün olmamalıdır.
Daha sonra 1974'te Stephen Hawking, kara deliklerin kuantum mekaniği nedeniyle ışık yaydığını gösterdi. Kuantum teorisinde, bir nesne hakkında bilinebilecek sınırlar vardır. Örneğin, bir nesnenin kesin enerjisini bilemezsiniz. Bu belirsizlik nedeniyle, bir sistemin enerjisi ortalama sabit kaldığı sürece kendiliğinden dalgalanabilir. Hawking'in gösterdiği şey, bir kara delik parçacığının olay ufkunun yakınında görünebilir, burada bir parçacık olay ufkunun içinde sıkışır (kara delik kütlesini biraz azaltır), diğeri radyasyon olarak kaçabilir ( karadeliğin enerjisi).
Hawking radyasyonu kara deliklerle ilgili bir sorunu çözerken, güvenlik duvarı paradoksu olarak bilinen başka bir sorun yarattı. Kuantum parçacıkları çiftler halinde göründüğünde, birbirine dolanır, yani kuantum bir şekilde bağlanırlar. Bir parçacık kara delik tarafından yakalanır ve diğeri kaçarsa, çiftin dolaşmış doğası bozulur. Kuantum mekaniğinde parçacık çiftinin saf halde göründüğünü ve olay ufkunun bu durumu kırmış gibi göründüğünü söyleyebiliriz.
Geçen yıl Hawking radyasyonunun saf bir durumda olması durumunda, ya termodinamiğin gerektirdiği şekilde yayamayacağı ya da olay ufkunun yüzeyinin yakınında yüksek enerjili parçacıkların bir güvenlik duvarını oluşturacağı gösterilmiştir. Buna genellikle güvenlik duvarı paradoksu denir, çünkü genel göreliliğe göre, bir kara deliğin olay ufkuna yakınsanız, olağandışı bir şey fark etmemeniz gerekir. Genel görelilik temel fikri (denklik ilkesi), olay ufkunun yakınına serbestçe düşerseniz, yüksek enerjili parçacıkların şiddetli bir güvenlik duvarı olmaması gerektiğini gerektirir. Hawking makalesinde karadeliklerin olay ufkuna sahip olmadığını önererek bu paradoksa bir çözüm önerdi. Bunun yerine termodinamiğe uymak için güvenlik duvarı gerektirmeyen görünür ufuklara sahipler. Dolayısıyla popüler basında “artık kara delik yok” bildirgesi.
Ancak güvenlik duvarı paradoksu sadece Hawking radyasyonunun saf durumda olması durumunda ortaya çıkar ve Sabine Hossenfelder tarafından geçen ay yayınlanan bir makale Hawking radyasyonunun saf durumda olmadığını göstermektedir. Hossenfelder makalesinde, bir çift dolaşmış parçacıktan ziyade Hawking radyasyonunun iki çift dolaşmış parçacıktan kaynaklandığını gösteriyor. Bir dolaşmış çift kara delik tarafından hapsolurken, diğer dolaşmış çift kaçar. Süreç Hawking’in orijinal teklifine benziyor, ancak Hawking parçacıkları saf durumda değil.
Yani çelişki yok. Kara delikler termodinamiğe uygun şekilde yayılabilir ve olay ufkunun yakınındaki bölgede, genel göreliliğin gerektirdiği gibi bir güvenlik duvarı yoktur. Hawking’in önerisi, var olmayan bir soruna bir çözümdür.
Burada sunduğum durum hakkında kabaca bir genel bakış. Daha incelikli yönlerden bazılarına göz attım. Daha ayrıntılı (ve son derece net) bir genel bakış için Ethan Seigel’in blogunda Starts With a Bang! Ayrıca Sabine Hossenfelder’in, kendisi hakkında konuştuğu Back Reaction adlı bloğundaki yazıyı da inceleyin.
