Kategoriler
Bilim & İnsan

Solucan deliğine dair merak edilenler

Solucan deliği nedir diye merak etmiş olabilirsiniz. Solucan delikleri, uzay-zamandaki farklı noktaları birleştiren ve bunlar arasındaki yolculuğu normal uzay yolculuğundan daha kısa hale getiren "tüneller" olarak düşünülür. Bir solucan deliği, uzay-zamanın yerçekimi tarafından güçlü şekilde bükülmesiyle oluşur. Solucan deliği Einstein'ın yerçekimi için sunduğu alan denklemlerindeki çözümlerden biridir. Buna dair ilk bulgulara kara delikler için geliştirilen matematiksel çözümler incelenirken rastlandı. Çözümün geometrik yorumuna bakıldığında, bir kara deliğin iki kopyasını birbirine bağlayan "boğaz" benzeri bir yapı ile karşılaşıldı (Einstein-Rosen köprüsü olarak bilinir). Bu boğaz dinamik bir nesnedir ve bağlandığı delikler o kadar hızlı şekilde sıkışır ki aralarındaki bağlantıyı kısaltır.

Solucan deliğinin özellikleri

Teorisyenler o zamandan beri başka solucan deliği çözümleri de buldular; bu çözümlerde solucan deliğinin her iki ağzında birbirinden çeşitli geometri türleri rol oynar. Solucan deliklerinin şaşırtıcı yönü, uzay-zamandaki "kestirmeler" olduklarından zamanda geriye doğru yolculuğa izin vermeleridir! Bu özellik, eğer bir kişi ışıktan daha hızlı seyahat edebiliyorsa geçmişle iletişim kurabileceği anlamına gelir.

Kara delik ve solucan deliği gibi nesneler o kadar yoğundur ki uzay-zamanı bükerler. Solucan deliği, bükülen iki uzay-zaman dokusunun birbirine bağlandığı köprüdür.

Söylemeye gerek yok, ışık hızını aşmak pek olası görünmüyor. Zira zamanda yolculuk büyükbaba paradoksu gibi, geçmişe dönen kişinin babası doğmadan büyükbabasını öldürmesine benzer çeşitli paradoksal durumlara yol açıyor. Şimdi soru şu, gerçekten bir solucan deliği inşa etmek ve onu kullanılabilir bir zaman makinesi haline dönüştürmek mümkün mü?

Solucan deliğinin varlığına dair önerilen ilk konsept 1928'de Hermann Weyl tarafından yapıldı. Teorisinde tek boyutlu tüplerden bahsetti. Solucan deliği terimi 1957'de Amerikalı teorik fizikçi John Archibald Wheeler tarafından icat edildi.

Solucan deliğinden zaman makinesi yapmak

Solucan deliğinin geometrisi gereği bu nesneler oldukça kararsızdır. Yaşadıkları sıkışmayı stabilize etmek için kullanılabilecek tek malzeme negatif enerji yoğunluğuna sahip malzemelerdir. Hiçbir klasik madde bu özellikte değil ancak çeşitli alanlardaki kuantum dalgalanmalarının bu işe yarayabileceği düşünülüyor.

Stephen Hawking uzun yıllar boyu solucan deliklerinin üretilebileceğini ancak zamanda yolculuk için kullanılamayacağını varsaymıştır. Solucan deliğini dengeleyen egzotik madde bulunsa bile, deliğe sokulan parçacığın deliğin dengesini tekrar bozacağını ve kullanımının asla mümkün olmayacağını savundu. Buna Kronoloji Koruma Varsayımı denir.

İLGİLİ:  Kara delikler nasıl keşfediliyor?
solucan deliği: Bükülen uzay-zaman teoride ışıktan daha hızlı yolculuk etmek veya zamanda seyahat etmek için kullanılabilecek solucan delikleri oluşturur.
Bükülen uzay-zaman teoride ışıktan daha hızlı yolculuk etmek veya zamanda seyahat etmek için kullanılabilecek solucan delikleri oluşturur.

Solucan delikleri teorik olarak çok eğlenceliler ve Einstein'ın denklemlerine göre geçerliliği olan çözümlerdir. Yolcunun uzak bir noktaya daha kısa yoldan gitmesini sağlar ancak bu yol topolojik olarak alışılmış yollardan farklıdır. Bununla birlikte deneysel olarak ispatlanmış da değiller. Ancak bilim kurgu yazarları onlara geniş ilgi duyar.

Tıpkı elmadaki solucanların açtığı gerçek tüneller gibi solucan deliği uzay-zaman boyunca uzanan tünel benzeri bir bağlantıdır. Şu anda yalnızca genel görelilik ile türetilmiş teorik yapılardır. Ancak teorik fizikçiler solucan deliklerinin olduğu uzay-zamanların sergileyeceği alışılmadık matematiksel özellikler üzerinde çalışmaya devam eder. Bu tür tuhaf geometrilerin incelenmesi genel görelilik teorisinin sınırlarını anlamaya ve kuantum yerçekimi ile ilgili daha iyi içgörü sağlamaya yardımcı olacak.

Gökyüzündeki solucan deliğini görmek

Rus gökbilimciler solucan deliğinin bazı çok parlak galaksilerin merkezinde olabileceklerini öne sürer. Bir solucan deliğinin bir tarafından çıkan madde içine düşen madde ile çarpışırsa ne olur? Hesaplamalar, çarpışmanın, teleskopla gözlenmeye çalışılan muhteşem gama ışınları yayacağını gösteriyor.

Böyle bir ışıma daha önce dışarıdan görülemeyeceği düşünülen bir solucan deliğini ve kara deliğini ayırt etmeye yarayabilir. Ancak kara delikler hem daha az gama ışını üretip hem de jet şeklinde fırlatırken, solucan deliğinin ışıması dev bir küre halini alıyor. Bu çalışmada ele alınan solucan deliği türü içinden geçilebilirdir ancak yolculuk hiç de hoş olmayacaktır. Aktif bir galaksinin merkezine çok yakın olması gerektiğinden yüksek sıcaklığı her şeyi kavurur. Bu durum galaksinin merkezinden uzak olan diğer solucan delikleri için geçerli değil.

kara delik görüntüsü
Bir kara deliğin görüntüsü. (Event Horizon Telescope/Wikipedia, CC BY-SA)

Tüm galaksilerin merkezinde solucan deliği olabileceği fikri yeni değil. Samanyolu'nun kalbindeki süper kütleli kara deliği ele alalım. Bu keşif 2020'de Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü. Bilimciler, kara deliğin yakınındaki yıldızların yörüngelerini titizlikle takip ederek ilgili kara deliği keşfettiler. Ancak yakın tarihli bir makale bu kütleçekim kuvvetinin kara delik yerine bir solucan deliğinden gelebileceğini de öne sürmüştür.

Kara deliğin aksine, solucan deliği, açıldığı diğer taraftaki nesnelerden gelen çekim kuvvetini sızdırabiliyor. Bu ürkütücü yerçekimi hareketi, galaksinin merkezine yakın yıldızların hareketlerinde küçük değişikliğe neden oluyor. Ekipmanların hassasiyeti daha da arttıkça yakın gelecekte bir solucan deliğini ve kara deliği keşfetmek kolaylaşabilir.

Yakın zamanlı bir başka çalışma gökyüzündeki bazı tuhaf "radyo çemberlerine" işaret eder. Bu çemberler gariptir çünkü büyüklerdir ve herhangi bir görünür nesneyle ilişkilendirilemediler. Bu nedenle solucan deliğinden gelme olasılıkları olduğu belirtilir.

Solucan deliğinde seyahat etmek

Peki solucan deliğinin topolojik olarak farklı olduğu söylenirken kastedilen nedir? Karınca bir elmanın bir yanından diğerine gitmek isterse başlangıç ​​noktasını varış noktasına bağlayan yüzeydeki olası yollardan birini izler. Ancak bu yolların hepsi topolojik olarak birbirinin aynısıdır: Başlangıç ​​ve bitiş noktaları arasına gerilmiş bir ip sadece yüzey boyunca kaydırılarak başka bir yolun üzerine getirilebilir. Şimdi karıncanın elmadaki solucan deliğinden geçtiğini hayal edin. Solucan deliğindeki böyle bir ip yüzey boyunca bu kadar kolay kaydırılıp başka bir yolun üzerine getirilemez.

İLGİLİ:  Yıldızlar ne kadar yaşar? Bir yıldızın ömrü

Bilim kurgu amacıyla solucan deliğinin genellikle daima uzaydaki bir kestirmeyi temsil ettiği varsayılır ve normalde ışık yılı mesafedeki yolların hızlıca aşılmasını sağlar. Bununla birlikte, teorik fizik açısından bir solucan deliğinin daima mesafeleri kısaltan bir yapı olması daima şart değildir. Solucan deliği aslında normal yoldan daha uzun, kıvrımlı bir hat da olabilir.

Bununla birlikte solucan deliğinde seyahat etmek de sanıldığı kadar kolay değil. Einstein'ın kara delik denklemlerine ait olduğundan, bir uzay gemisi ya da ışık parçası daha içinden geçmeden çöküp daralmış olur ve seyahat etmesi imkansız hale gelir. Ek olarak, çökmekte olan bir yıldızdan doğan kara deliklerin hiçbiri solucan deliği olmaz.

Egzotik madde

Peki "geçilebilir" solucan delikleri yok mu? Bu solucan delikleri, en azından bir sinyal veya nesnenin (uzay gemisi) geçmesine izin verecek kadar uzun süre açık kalanlardır. Bilim adamları bir solucan deliğinin açık kalması için gerekli genel özellikleri incelemeye başlayınca genel görelilikteki bu tür solucan deliği çözümlerine dair ilgi arttı. Yapılan araştırmalar eğer solucan deliği statikse ve zamanla değişmiyorsa o zaman "egzotik" madde içermesi gerektiğini gösteriyor. Böyle bir madde hem negatif enerji yoğunluklu hem de büyük oranda negatif basınçlı (veya gerilimli) olacaktır—boyutu taşıdığı enerji yoğunluğundan fazladır. Bu tür maddelere "egzotik" deniyor çünkü neredeyse bilinen hiçbir türden maddeye benzemiyor.

Fizikçilerin ve kimyacıların aşina olduğu tüm madde formları her zaman pozitif enerji yoğunluğuna (veya eşdeğer pozitif kütleye) ve büyüklük açısından enerji yoğunluğundan daha az basınca ve gerilime sahiptir. Örneğin uzatılmış bir lastik banttaki yoğunluk, gerilimden 1014 veya 100 milyar kat daha fazladır. Teorik fiziğe göre kuantum alan teorisindeki vakumlar "egzotik" maddenin olası bir kaynağı olabilir.

Solucan deliğine dair yapılan araştırmalar, Planck uzunluğu (yaklaşık 10-33 santimetre) olarak bilinen kuantum yerçekimi ile ilişkili uzunluktan çok daha büyük bir solucan deliğini kuantum etkisi ile açmanın zor olduğunu gösterir. Solucan deliği bundan çok daha büyük olmazsa o zaman uzay gemilerini taşımakta yararsız olur. Aynı zamanda deliğin kuantum yerçekiminin kontrolünde olması gerekir.

İLGİLİ:  900 milyon yıl önce nötron yıldızını yutan kara deliğin sinyali alındı

Solucan deliği türleri

L.H. Ford, T.A. Roman, Brett E. Taylor, William A. Hiscock, Paul R. Anderson ve diğer isimlerin solucan deliğindeki niceliksel alanların analizine dair yaptığı çalışmalar kuantum alanının böylesine makroskopik bir solucan deliği açmanın olası olmadığını gösteriyor. Öte yandan, David Hochberg, A.D. Popov ve Sergey V. Sushkov gibileri, niceliksel skaler alan için sunulan tahmini ifadelerden yola çıkarak bir solucan deliği çözümü bulduklarını söylerler. Ancak çalışmalarında kuantum yerçekimine dair bilinmeyen varsayımlar olduğunu da belirtirler.

Henüz kimse ne solucan deliğini görüntüleyebildi ne de gerçekten var olduklarından emin. Ancak hesaplamalar solucan deliğinin varlığını o kadar kolay şekilde gösterir ki birçok fizikçi evrende var olduklarından eminler. Fizikçilerin ilgisini çeken iki ana solucan deliği türü var: Lorentz solucan deliği (genel görelilik) ve Öklid solucan deliği (parçacık fiziği).

Lorentz solucan deliği

Lorentzian veya Lorentz solucan deliği temelde uzay ve zamandaki kestirmelerdir. Çoğunlukla Einstein'ın yerçekiminde uzman olanlar tarafından inceleniyor ve eğer gerçek hayatta bir tane görürsek Uzay Yolu: Derin Uzay Dokuz'daki solucan deliğini andırırdı diyebiliriz.

Onlarca yıldır yapılan çalışmalar Lorentz solucan deliğinin var olmadığına dair bir kanıt bulmadı. Kötü haberse bu nesnelerin çok garip olması: Eğer varlarsa, açık kalmaları ve çökmemeleri için büyük miktarda negatif kütle gerekiyor (negatif kütle antimadde değildir, evrendeki enerjinin boşluktaki alışılmış enerjiden daha az olduğu bölgelerdir). Laboratuvar ortamında az miktarda negatif enerji elde edilebiliyor (Casimir etkisi). Ancak teknoloji, makul büyüklükte bir Lorentz solucan deliğini açık tutmak için gereken büyük miktarda enerjiyi üretmeye hazır değil. Tabii, çok fazla miktarda negatif enerjiyi tek bir yerde toplamamızı zorlaştıran derin ilkesel sorunlar da var.

Lorentz solucan delikleri gerçekse bunları birer zaman makinesine dönüştürmek nispeten kolay görünüyor. Bu durum Stephen Hawking'in Kronoloji Koruma Varsayımı'nı yayınlamasına neden olmuştur. Bu varsayıma göre her ne kadar klasik fizik zaman yolculuğunu olanaklı kılsa da kuantum etkileri buna engel oluyor.

Öklid solucan deliği

Öklid solucan delikleri daha da tuhaftır: "hayali zamanda" yaşarlar ve mekaniksel sanal kuantum süreçleridir. Öklid solucan delikleri en çok parçacık fizikçilerinin (kuantum alan teorisyenleri) ilgisini çekiyor. Bu solucan deliklerini klasik yerçekim alanı ile yorumlayamazsınız. Maalesef en temel özelliklerini dahi takdir etmek için çok fazla kuantum fiziği bilmeniz gerekiyor.

Kapak görseli: 123rf.com / ktsdesign

Yazar Burcu Kara

Genellikle modern tarih, yakın tarih ve popüler bilim üstüne içerikler üretiyor. Özel ilgi alanları arasında Kuzey Afrika ve Güney Amerika'nın sömürge tarihi ve Avrupa'daki eski monarşiler yer alıyor.