Holografik Evren : İki Boyutlu Bir Evrende mi Yaşıyoruz?

Günümüz fizik dünyasında Holografik Evren görüşünü savunan birçok fizikçi mevcut. Bu teori, özünde her ne kadar üç boyutlu bir evrende yaşıyor gibi görünsek de, evrenimiz aslında iki boyutlu olabilir.

Holografik evren modeline göre: Uzaktaki iki boyutlu bir yüzey, dünyamızı tam olarak tanımlamak için gereken tüm verileri içerir – ve bir hologramda olduğu gibi, bu verilerin üç boyutta görünmesi öngörülmüştür. Kullandığımız televizyon, bilgisayar ve akıllı telefon ekranlarındaki karakterler gibi, derinliği varmış gibi görünen düz bir yüzeyde yaşıyor olabilir.

Bu düşünce elbetteki sahip olduğumuz üç boyutlu evren algısı çerçevesinde kulağa saçma gelebilir. Lakin fizikçiler yaptıkları hesaplamalarda bu öngörünün doğru olduğunu varsaydıklarında, kara deliklerin yapısını ve kütle çekimi ile kuantum mekaniğinin uzlaştırılması gibi bir çok büyük fizik problemini çözmeyi çok daha basit hale getiriyorlar. Kısacası, fizik yasaları, üç boyuttan ziyade iki boyutta yazıldığında daha anlamlı görünüyor.

Teorinin fikir babası olan Leonard Susskind, bu fikri artık pek çok fizikçinin uçuk bir teori olarak görmediğini; aksine Fizik problemlerini çözmek için kullanılan günlük bir araç haline geldiğini vurguluyor.

Holografik Evren teorisi her ne kadar matematiksel hesaplamalarda işliyor olsa da, elimizdeki bulgular birer matematiksel kanıt sayılamaz. Evrenimizin iki boyutlu bir hologram olduğuna dair bir kanıt olmamakla birlikte bu konuyla alakalı üzerinde düşünülmesi gereken önermelerdir. Aslında fizikçilerin tamamı bu teoriyi deneysel olarak test etmemizin mümkün olduğuna da inanmıyor.

Evrenin bir hologram olabileceği fikri nereden geldi?

Fikir başlangıçta kara deliklerle ilgili bir çift paradokstan ortaya çıktı.

1) Kara delik bilgi kaybı sorunu

1974’te Stephen Hawking , uzun zamandır düşünülenin aksine kara deliklerin aslında zamanla az miktarda radyasyon yaydığını keşvetti. Sonunda, bu enerji olay ufkundan uzaklaştıkça, kara delik tamamen kaybolmalıdır.

Ancak Holografik Evren fikir, kara delik bilgi paradoksuna sebep oldu. Zira sahip olduğumuz fizik kanunları fiziksel bilginin yok edilemeyeceği söylüyordu: Tüm parçacıklar ya orijinal biçimlerini korurlar ya da değişirlerse, bu değişiklik diğer parçacıkları etkiler, böylece ilk parçacık kümesinin orijinal durumu sonunda çıkarılabilir.

Örneklendirecek olursak, bir parçalayıcıdan beslenen bir belge yığınını düşünün. Küçücük parçalara ayrılmış olsalar da, kağıt parçaları üzerinde bulunan bilgiler hala var. Küçücük parçalara ayrılmış, ancak ortadan kaybolmamış ve yeterli zaman verildiğinde, orijinal olarak üzerlerinde ne yazdığını bilmeniz için belgeler yeniden birleştirilebilir. Özünde, aynı şeyin parçacıklar için de geçerli olduğu düşünülüyordu.

Ancak bir sorun vardı: Bir kara delik kaybolursa, o zaman içine emilmiş olabilecek herhangi bir nesnede bulunan bilgiler de görünüşte yok olur.

90’ların ortalarında Suskind ve Gerard ‘t Hooft bu soruna bir çözüm getirdiler:  ”Bir madde bir kara deliğe çekildiğinde, olay ufkunda kodlanmış bir tür 2 boyutlu iz bırakır. Daha sonra radyasyon kara deliği terk ettiğinde, bu verilerin izini alır. Bu şekilde, bilgiler gerçekten yok edilmez.”

Ve hesaplamaları, bir kara deliğin yalnızca 2 boyutlu yüzeyinde, içindeki 3 boyutlu görünen nesneleri tamamen tanımlamak için yeterli bilgiyi depolayabileceğinizi gösterdi.

Susskind, yeni öerilerini : “İkimizin de bağımsız olarak düşündüğü analoji, bir hologramınkiydi – tüm bilgileri uzayın üç boyutlu bir bölgesinde kodlayabilen iki boyutlu bir film parçası.” olarak ifade etmiştir.

Entropi sorunu: Bir karadelikteki entropi miktarını, yani parçacıkları arasındaki düzensizlik ve rastgelelik miktarını hesaplamayla ilgili bir sorun da vardı. 70’lerde Jajob Bekenstein , entropilerinin sınırlandığını ve sınırın bir kara deliğin olay ufkunun 2 boyutlu alanıyla orantılı olduğunu hesaplamıştı.

Holografik Evren modeli üzerinde çalışan Arjantinli fizikçi Juan Maldacena , “Sıradan madde sistemleri için entropi alanla değil hacimle orantılıdır” diyor . Sonunda, o ve diğerleri bunun da 3 boyutlu bir nesneye – bir kara delik – benzeyen şeyin sadece iki boyut kullanılarak en iyi şekilde anlaşılabileceği fikrine işaret ettiğini gördüler.

Bu fikir kara deliklerden tüm evrene nasıl gitti?

Bunların hiçbiri kara deliklerin hologram olduğunun kanıtı değildi. Ancak Susskind, fizikçilerin erken dönemde, tüm evrene yalnızca üç boyutlu görünen iki boyutlu bir nesne olarak bakmanın teorik fizikteki bazı daha derin sorunları çözmeye yardımcı olabileceğini fark ettiklerini söylüyor . Yine Susskind’e göre: ”Matematik, bir kara delik, bir gezegen veya tüm bir evren hakkında konuşuyor olsanız da iyi çalışır.”

1998’de Maldacena,  varsayımsal bir evrenin bir hologram olabileceğinigösterdi. Onun özel varsayımsal evreni, Anti-de Sitter Uzayı (her şeyi basitleştirmek için, düz olduğuna inanılan evrenimizin aksine, çok büyük mesafeler boyunca kavisli bir şekle sahiptir) denilen yerdeydi :

Dahası, bu evreni iki boyutlu olarak inceleyerek, giderek daha popüler hale gelen sicim teorisi fikrini – evrenin temel yapı taşlarının parçacıklar yerine tek boyutlu sicimler olduğu geniş bir çerçeveyi – birbiriyle uyumlu hale getirmenin bir yolunu buldu. 

Ve daha da önemlisi, bunu yaparak, fizikteki son derece önemli iki farklı kavramı tek bir teorik çerçeve altında birleştirdi. Maldacena, “Holografik ilke, yerçekimi teorisini parçacık fiziği teorilerine bağladı” diyor.

Bu iki temel fikri tek bir tutarlı teoride birleştirmek, fiziğin kutsal kâselerinden biri olmaya devam ediyor. Dolayısıyla, bu varsayımsal evrende bunu mümkün kılan holografik ilke çok önemliydi.

Elbette tüm bunlar, bizim gerçek evrenimizin -bu tuhaf varsayımsal evrenin değil- bir hologram olduğunu söylemekten oldukça farklıdır.

Fakat evrenimiz aslında bir hologram olabilir mi – yoksa bu fikir sadece varsayımsal olanlar için mi geçerli?

Bu hala aktif bir tartışma konusu. Ancak, geçtiğimiz Mayıs ayında Avusturyalı ve Hintli fizikçilerin yüksek profilli bir makalesi de dahil olmak üzere, holografik ilkenin evrenimiz için de işe yarayabileceğini öne süren bazı yeni teorik çalışmalar var .

Maldacena gibi, onlar da kuantum fiziğinin farklı alanları ve yerçekimi teorisi arasında bir benzerlik bulmak için ilkeyi kullanmaya çalıştılar. Evrenimizde, bu iki teori tipik olarak uyumlu değildir: Herhangi bir parçacığın davranışına ilişkin farklı sonuçları tahmin ederler.

Ancak yeni makalede fizikçiler, bu teorilerin dolanıklığın derecesini nasıl tahmin edeceğini hesapladılar – iki küçük parçacığın durumlarının bağıntılı hale gelebildiği ve bir parçacıktaki değişikliğin diğerini etkileyebileceği tuhaf kuantum fenomeni-. Düz bir evrenin belirli bir modelini bir hologram olarak görerek, gerçekten de her iki teorinin sonuçlarının eşleşmesini sağlayabileceklerini buldular.

Yine de, bu bizim evrenimize Maldacena’nın çalıştığından biraz daha yakın olsa da, yalnızca belirli bir düz uzay tipiydi ve hesaplamaları zamanı hesaba katmıyordu – sadece diğer üç uzamsal boyut. Dahası, bu doğrudan evrenimiz için geçerli olsaydı bile, sadece bunun bir hologram olabileceğinin mümkün olduğunu gösterirdi . Sert bir kanıt olmazdı.

Diyelim ki evrenin bir hologram olduğunu kanıtladık. Bu benim günlük hayatım için ne anlama gelirdi?

Katı bir anlamda, çok az şey ifade eder. Tüm hayatın boyunca birlikte yaşadığın aynı fizik yasaları tamamen aynı kalacak gibi görünüyor. Eviniz, köpeğiniz, arabanız ve bedeniniz her zaman olduğu gibi üç boyutlu nesneler olarak görünmeye devam edecektir.

Ancak daha derin bir anlamda, bu keşif varlığımızda köklü bir devrim yaratacaktır.

Evrenin, maddenin tek bir noktasından ani ve şiddetli bir genişlemeyle 13,8 milyar yıl önce oluşmuş olmasının günlük yaşamınız için pek bir önemi yok. Ancak Big Bang’in keşfi, evrenin tarihi ve kozmos içindeki yerimiz hakkındaki mevcut anlayışımız için bir araçtır.

Aynı şekilde, kuantum mekaniğinin tuhaf prensipleri -iki uzak parçacığın bir şekilde birbirini etkilediği dolanıklık gibi- günlük yaşamınızı da gerçekten değiştirmez. Atomları göremezsiniz ve bunu yaparken onları fark etmezsiniz. Ancak bu ilkeler, bize evrenin temel doğası hakkında tamamen beklenmedik bir şey söyleyen başka bir temel gerçektir.

Holografik Evren modelini kanıtlamak da hemen hemen aynı olurdu. Normal hayatlarımızı yaşarken, muhtemelen bir hologramda yaşadığımız tuhaf, mantık dışı gerçek hakkında fazla düşünmeyeceğiz. Ancak keşif, şimdiye kadar yaptığınız her eylemi belirleyen fizik yasalarını tam olarak anlamak için önemli bir adım olacaktır.

Yavuz Yılmaz