Bilgi Kaybı Paradoksu ilk kez 1976 yılında ünlü fizikçi Stephen Hawking’in yayınladığı bir makalede ele alınır. Bu “paradoks”a göre Einstein’ın genel göreliliği ile kuantum mekaniğinin en temel yasası birbiriyle çelişir. Şöyle açıklayalım: Genel göreliliğe göre kara deliklerin içine düşen her şey -bilgi de dahil olmak üzere- tekilliğe (kara deliğin merkezinde, hacmin sıfıra, yoğunluğun sonsuza yaklaştığı düşünülen nokta) gider ama kara delik yok olduğunda – tamamen buharlaştığında- bilgi kaybolmuş olur. Kuantum mekaniğinde ise bilgi korunmak zorundadır.
Kuantum Fiziğinde Bilginin Korunması
Kuantum fiziğine göre “bilgi”, bir sistemin kuantum durumunu tanımlar yani bir parçacığın konumu, momentumu, spin’i, enerji düzeyi, dolaşıklık durumu gibi özelliklerinin matematiksel tam karşılığı olarak tanımlanır ve sistemin başlangıç halini belirler. Bu bilgi sayesinde bir sistemin geçmişte veya gelecekte belirli bir zamanda nasıl davranacağını öngörebiliriz. Başlangıç bilgisi, gelecekteki bilginin içinde şifreli şekilde mevcuttur. Buna kuantum fiziğinde bilginin korunumu denir, tıpkı diğer simetriler ve korunum yasaları gibi. Örnek vermek gerekirse zamanın sürekliliği enerjinin korunumunu, uzay simetrisi ise momentumun korunumunu gerektirir.
Kara Deliklerin Buharlaşması
Kuantum Mekaniğine göre bütün uzay, hatta boşluk bile, karşıt özelliklere sahip parçacık çiftleriyle doludur. Bu çiftler sürekli olarak maddeleşir, ayrılır ve tekrar bir araya gelerek birbirlerini yok ederler. Bu parçacıklar sanal parçacık olarak adlandırılırlar, çünkü gerçek parçacıkların aksine dedektörde doğrudan gözlemlenemezler.
Stephen Hawking, 1970’lerde kara deliklerin yakınındaki sanal parçacıkların kuantum mekaniğine göre nasıl davrandığını araştırıyordu. Bilindiği üzere, bir kara deliğin olay ufkunu (kara deliğin etrafındaki, içinden geçildiğinde hiçbir bilginin dışarı çıkamadığı hayali sınır) geçen hiçbir şey dışarı geri çıkamaz -yani olay ufkunda hareket tek yönlüdür- Hawking’in çalışmasına göre, olay ufkunun hemen dışında ortaya çıkan sanal parçacık çiftlerinden biri olay ufkunun içine düşüp diğeri dışarıda kaldığında, dışarıdaki parçacık sanal olmaktan çıkıp gerçek bir parçacığa dönüşür ve Hawking Radyasyonu denen bir ışıma yapar (Yani Hawking’in deyimiyle kara delikler aslında o kadar da kara değiller). Dışarıdaki parçacığın enerjisi yoktan var olmaz. İçeri düşen parçacık, kara deliğin kütlesinden enerji çeker. Bunu takip eden süreçte kara delik zamanla kütle kaybeder ve sonunda tamamen buharlaşır.
Sonuç olarak tamamen buharlaşan kara delikteki bütün o bilgi kaybolmuş gibi görünür, bu da kuantum mekaniğine göre geçersizdir. İşte paradoks burada başlar. Hawking, paradoksu ortaya attıktan sonra pek çok bilim insanı henüz hiçbirinin doğruluğu kanıtlanmamış çözüm önerileri sundu. Bunlar arasında bilginin olay ufkunda kodlanarak saklandığı, Hawking radyasyonunun bilgi taşıdığı, sanal parçacıklar arasında bir tür mikroskobik solucan deliği bağlantısı bulunduğu, kara deliğin olay ufkunda bir tür enerji duvarı taşıdığı gibi yaklaşımlar mevcut.
Yazar: Hayrunisa Özkarabulut
Kaynakça: Kara Delikler, Stephen Hawking