ER = EPR: Basitliği Aldatmasın!


Dila Altındiş

Bilim çevrelerinin bugünlerde hararetle tartıştığı yeni bir eşitlik, kuramsal fiziğin yıllardır çözülemeyen en inatçı problemlerinden biri için umut ışığı yaktı.

Evreni kendi başlarına kusursuz bir biçimde açıklayan ama aralarında matematiksel bağıntı kurulamayan iki büyük fizik kuramı, genel görelilik ve kuantum mekaniği arasındaki bağlantının solucan delikleri adı verilen uzay-zaman tünelleriyle sağlanabileceği ileri sürüldü.

Stanford Üniversitesi’nden kuramsal fizikçi Leonard Susskind’in geliştirdiği denklem, bu denli inatçı bir problem için çözüm olamayacak kadar basit görünüyor: ER = EPR. Buradaki “P”nin 1 olması gerektiğini düşüneceksiniz ama eşitlikteki harfler rakamları değil, kuramsal fiziğin önde gelen figürlerinden bazılarının isimlerini simgeliyor. “E”, hemen tahmin edilebileceği gibi Einstein; “P” ve “R” ise, ona en şaşırtıcı keşiflerinde eşlik eden iki çalışma arkadaşı, Nathan Rosen ve Boris Podolsky’ye karşılık geliyor.

Tünelin ucundaki ışık

Böylece eşitliğin sol tarafı Einstein ile Rosen’ın 1935’te Einstein-Rosen Köprüleri olarak da bilinen uzay-zaman tünelleri, popüler adıyla solucan deliklerini tanımladıkları ünlü çalışmasına göndermede bulunuyor. Denklemin sağ tarafı ise aynı yıl bu kez Einstein, Rosen ve Podolsky’nin kuantım dolanıklığı konusunda birlikte gerçekleştirdikleri bir başka keşfe işaret ediyor. Yani eşitlik, bir bütün olarak, Einstein’ın genel görelilik kuramıyla kuantum mekaniğini nihayet bağdaştıran olası bir yolu ifade ediyor: uzay-zaman tünelleri!

İlk kez Einstein’ın genel görelilik kuramı içinde önerilen solucan deliklerini, evrenin iki ayrı nokta arasındaki tüneller gibi düşünmek mümkün. Kuram, şayet bu deliklerin bir tarafından düşerseniz, isterseniz “evrenin öbür ucu” olsun, neredeyse anında diğer tarafında belireceğinizi söylüyor. Ama solucan delikleri sadece evrenin bir başka “mekân”ına çıkan kapılar değil, aynı zamanda evrendeki iki ‘zaman’ arasındaki geçişleri de sağlıyor.

Kuantum dolanıklığı ise iki ayrı parçacığın, esas olarak tek bir varoluşu “paylaşarak” karşı konulamaz bir bağlantı halinde etkileşimde bulunabilecekleri durumu niteliyor. Yani parçacıklardan birinin başına gelen bir şey, aralarındaki uzaklık kaç ışık yılı olura olsun, doğrudan ve anında diğerini de etkiliyor.

Bir araya gelemeyiz!

Kendi içlerinde şaşırtıcı derecede tutarlı hipotezlerle geleneksel gerçeklik kavramına meydan okuyarak doğayı bu kadar kusursuz biçimde açıklayabilen bu iki kuramın, matematiksel olarak bir araya gelme konusuna neden bu kadar direndikleri ise bu güne kadar bir türlü açıklanamadı. Eninde sonunda birbirlerine uyum gösterip “her şeyin kuramı” haline geleceklerine herkes inansa da, doğa bu izdivacın sırrını bugüne kadar kendine saklamıştı.

İşte ER=EPR eşitliği, bu bağlantının anahtarının solucan delikleri adı da verilen uzay zaman tünellerinde bulunabileceği iddiasında. Eşitliği geliştiren Susskind, bu iddiasını ellerine dolanık parçaçık çiftlerinden birini alarak evrenin zıt yönlerine doğru süpersonik jetlerle yoculuğa çıkan varsayımsal bir Alice-Bob senaryosuyla anlatıyor.

Alice ve Bob yolculuklarının bir aşamasında ellerindeki bu parçacıkları öyle büyük bir güçle parçalıyor ki, iki ayrı kara delik oluşuyor. Susskind’e göre sonuç, evrenin iki ayrı ucunda aralarındaki dev solucan deliğiyle birbirine bağlanan iki ayrı dolanık kara delik olacaktır. Bu parçacıklar başlangıçta dolanık olduğundan Alice ve Bob iki dolanık kara delik yaratmış olur.

Susskind’e göre, bu parçacıkların yapıldığı malzeme, yani kuantum alanları da dolanık olabilir: “Kuantum alan teorisinin uzay boşluğunda, uzayın ayrışık bölgelerindeki kuantum alanları dolanıktır” diye yazıyor çalışmasında. “Yani ER=EPR denklemi doğruysa, bir solucan deliği bu iki dolanık, dolayısıyla da solucan deliği geometrisiyle açıklanabilir iki kara deliği birbirine bağlayacaktır.” Kuramsal olarak, solucan delikleri uzay zaman geometrisinin Einstein’ın kütleçekim denklemleriyle ifade edilen bükülmeleri olduğundan, kuantum dolanıklığıyla tanımlanmaları, kütleçekimi kuramıyla kuantum mekaniği arasındaki bağlantıyı sağlayabilir.

“ER=EPR eşitliği bence kesin” diye yazıyor Suskind çalışmasında, “ve kuantum mekaniğini temellerinden sarsacak çok büyük bir olay bu. Eğer haklıysam, kuantum mekaniği ve kütleçekimi arasında bugüne kadar hayal ettiğim(iz)den çok daha sıkı bir bağ var!”

KAYNAKLAR

  • 1. https://arxiv.org/pdf/1604.02589v2.pdf
  • 2. https://www.sciencenews.org/blog/context/new-einstein-equation-wormholes-kuantum-gravity