Kara delikler enerji kaynağı olarak kullanılabilir

Rotasyonlu doğal karadeliklerin (Kerr*) uzay zamanı döndürdükleri bir ergosferi yani "iş küresi" var. Yani enerji üretebildikleri uzun zamandır biliniyor.

Misal:

New study looks at how to harness energy from a black hole (room.eu.com)

Karadelikler popüler kanının aksine kozmik süpürgelerden ziyade yerçekimsel çalışan doğal parçacık hızlandırıcılar veya kuvvet katlayıcılar. Evrendeki en parlak ve enerjetik fenomenler olan yığılma diskleri ve astrofizik jetlerinden bu anlaşılabilir. Bu anlamda prensipte karadeliklerle her türlü yüksek enerji fiziği oyunu oynanabilir. Karadeliklerden bomba da yapılabilir, santral de yapılabilir, çeşitli rölativistik veya parçacık hızlandırıcı deneyler de. Bu anlamda karadeliklerin potansiyelinin - genelde yaşam için çok düşmanca aşırı kuvvetlerin hakim olduğu ortamlar olsa da - herhangi bir sınırı yok.

Daha da güzeli evrendeki diğer her türden fenomene nazarla neredeyse ölümsüz olmaları. Geçerli modellerin gösterdiği üzere tüm evren entropik bir çorbada çoktan karanlığa gömüldüğünde bile karadelikler bu çorbanın belirli bölgelerini kaynatmaya akıl almaz derecede uzun süreler boyunca Hawking radyasyonuyla tamamen buharlaşana kadar devam edecekler. Ama tüm bunlar ilk paragrafta düşmanca kelimesiyle ima ettiğim gibi kağıt üzerinde harika!

Interstellar severlere kötü haber, bir karadeliğe düşmek, değil düşmek, ne yaptığını bilmeden yakınına gitmek asla ama asla tavsiye edilmez. Korkunç bir ölüm sizi bekler. Şanslıysanız yığılma diski sizi anında kızartır. Daha az şanslıysanız kızaracak kadar bile yaklaşamadan ciddi bir radyasyon zehirlenmesi ile yüzleşirsiniz. Yığılma diski yoksa bile radyasyon zehirlenmesi karadeliğin hızlandıracağı parçacıklar yüzünden çok muhtemeldir. Zaten bu kadar yüksek dozda radyasyon yiyecek kadar karadeliğin yakınındaysanız yerçekimine karşı koyamayıp olay ufkunu geçip "tekilliğe" yol almaya başlarsınız veya çok çok daha büyük bir ihtimalle çılgınca bir süratle - elinizdeki varsayımsal yüksek teknolojiyle bile - G kuvvetinden ölmeden kaçamayacağınız veya yavaşlayamayacağınız bir yörüngeye girersiniz. Bu arada yığılma diski yoksa o muhtemelen süper masif bir karadelik değil de uzay boşluğunda takılan materyalsiz kalmış bir stellar karadeliktir. Bu da daha küçük kütleli ama daha yüksek gelgit bozulmalı bir karadelik anlamına gelir. Süper masif karadeliğin kızartıcı yığılma diskini atlattım derken bu sefer küçük bir karadeliğin yüksek gelgit bozulması etkisiyle spagettileşirsiniz. Vücudunuzdaki lifler, hücreler, atomlar feci bir acı verecek şekilde uzayıp unufak olarak olay ufkuna çekilir. Kısaca karadelikleri sevin, öğrenin, kullanmanın yollarını teorik olarak bolca düşünün ama pratikte uzak durun ve karadeliklerden pratikte enerji üretilebileceğine fazla inanmayın. Karadelikler gerçek anlamıyla Lovecraftyan kozmik varlıklar olarak insanı biraz aşıyorlar. Olay ufku çapı helyum atomu gibi sıradan bir kuantum varlık boyutunda olan bir karadelik bile maddesel bir ortama girdiği anda yüzlerce hiroşimaya denk enerji saçan bir mini yığılma diski oluşturmaktadır!  

Bonus, karadelikler hakkında daha fazla bilgi için:

https://forum.donanimhaber.com/mesaj/yonlen/157528715

The Wheel of Time'da da böyle olmuştu.  Dark One == Black Hole.

Bir şeyin matematik olarak mümkün olması, fiziken de mümkün olacağı anlamına gelmiyor. Bu tür matematik hesaplarla pek çok fanteziyi mümkünmüş gibi göstermek olası ama sayıların dünyasıyla gerçek dünya her zaman örtüşmüyor. Ayrıca ya çeviride ya da orijinal metinde bir hata var. Kara deliği batarya gibi kullanmanın verimi %25 denmiş, sonra atom bombasından yani nükleer fizyondan 250 kat verimli denmiş ama atom bombasında verim %1 civarındadır. Bu durumda kara delik bataryası atom bombasından 250 kat değil, 25 kat verimli oluyor.

Bu kısmı çok güzel yakalamışsın. Sonuçta doğal karadeliklerde ne olup bittiğini o karadeliklerden gelen verileri analiz ederek bir yere kadar veya parça parça biliyoruz. Halen - doğal - karadelikler hakkında bilmediğimiz veya karanlıkta olan birçok şey var. Sadece "gölgesini" gördüğünü varsaydığımız olay ufukları hakkında değil; yığılma diskleri, jetleri, manyetik alanları vb empirik erişime açık daha dışsal karakteristikleri hakkında da. Haliyle doğal karadeliklere dair bu tarz veriler eksikken ve daha çok araştırma gerekiyorken öbür türlü mevcut matematiksel modellerimizin karadeliklerinden düşünce deneyleri veya simülasyonlar şeklinde bir takım senaryolar yürütmüş oluyoruz; pekala bunlar gerçeği temsil iddiasında olsalar da gerçek olmak veya en azından gerçekte yaşananın eksiksiz bir karşılığı olmak zorunda değiller.

Kara deliklerin olay ufkunun içi bize sonsuza kadar yasak olacak, asla içinde ne olup bittiğini ampirik olarak öğrenmemizin olanağı yok. Sadece olay ufkunun dışını gözleyebiliriz ki, bu gözlemler bile olay ufkundaki aşırı görelilik etkileri ve zaman genleşmesi yüzünden sınırlı kalacaktır. Tüm yapabildiğimiz kara deliklerin içi ile ilgili matematik modeller kurmak ve bu modellerin fiziki realite ile örtüştüğünü ummak. Kara deliklerin içini tek başına genel görelilikle açıklamaya kalktığımızda tekillik gibi tuhaflıklarla karşılaşıyoruz. Oysa tekilliğin fiziki bir şey olması pek mümkün görünmüyor, tekillik fiziki bir realite olmaktan çok, bir matematiksel artifakt gibi duruyor. Kara deliklerin içinde ne olup bittiğini fiziksel gerçekliğe en yakın biçimde tasvir etmenin yolu kuantum kütleçekim kuramından geçiyor ama maalesef ortada böyle bir kuram yok henüz.

Tekilliğin yanında bir de meşhur kuantum bilgi paradoksu var; o da karadeliğin içine dair bir kuantum çözümlemeyi zaruri kılıyor gibi ama maalesef bu kadar kütleçekim dominant bir ortamı - en azından dışardan göründüğü veya "teori olarak artık iflas ettim" dercesine "tekillik" çıkartan rölativistik modellerin ortaya koyduğu kadarıyla kütleçekim dominant olan bir ortamı - aynen dediğin gibi tasvir edecek bir kuantum kütleçekimsel kuram ne yazık ki yok. İnsanlar karadeliklerin "fizik yasalarını kırdığı" ifadesinden gerçekten fiziksel gerçekliği kırdıklarını algılama eğiliminde oluyorlar ama o aslında orada söylenmek istenen gerçeklikle uyumluluğunu belirli sınırlara kadar ortaya koyduğumuz hakim modellerin kırıldığı ve bir çöküntü uzay zaman alanı yaratan "tekillik" olarak anlatılagelen karadeliğin iç yüzünün henüz bilmediğimiz bir modele ve elbette fiziksel gerçekliğin - ekstrem koşullar ve değişik faktörler uyarınca - anlaşılamamış bir yüzüne dayandığı.

Belki de Heisenberg'in kuantum fiziğindeki kurucu nitelikteki belirsizlik prensibi gibi karadeliklerin olay ufku ötesi bünyesine dair bir karadelik belirsizlik prensibi geçerli ama karadelikler hakkında empirik bilgimiz o kadar az ki böyle bir prensibin geçerliliğini veya teorik tıkanmışlığı anlatan tekillik haricinde neye benzeyebileceğini bile açıkça ortaya koymaktan aciziz. Ancak olay ufku mevzusundan kaynaklı olarak içeriği veya kuantum detayları belirsiz bir belirsizlik ilkesine sahibiz. O da verilmiş eşyanın veya olgu grubunun tabiatı uyarınca. Aslında aynen ifade ettiğin gibi: Olay ufkunun içi bize sonsuza kadar yasak. Görünürde karadeliklerle aynı fiziksel özelliklere ve aynı basitliğe sahip temel parçacıklardaki eş zamanda momentum konum bilgisi yasağı gibi. Ama "karadelik yasağı veya belirsizliğinin" olay ufkunun ardında kalan devamı ve detayları? Kuantum parçacıklarla laboratuvarlarda ve parçacık hızlandırıcılarda oynayabiliyoruz ama aynısı karadeliklerle yapma gibi bir şansımız - pratikte - yok. Dünyadaki analog "karadeliklerle" de muhtemelen bu iş bir yere kadar olur. Olay ufkunun ardına erişemediğimiz kadar çok dolaylı empirik yollardan "figure out" etme şansımız da çok sınırlı yani.

Hawking'in karadelik çalışması kuantum fiziği ile karadelik ilişkiselliği eğer bir tatlıysa onu çevreleyen kremasının yüzeyine sadece parmak değdirip tatmayı başardı. Ama tatlının kendisine erişmek veya yemek imkansız. Tatlı ancak hayal edilebilir ve dediğin gibi çok dolaylı yollardan bu tatlı hayalinin gerçek tatlıyı tasvir ettiği umulabilir. Bu dolaylı empirik yollar da bahsettiğimiz gibi oldukça kısıtlı, ve ortada karadeliğin içine anlamlı bir zemin yerleştirecek bir kuantum kütleçekim çerçeve yok. Belki literatürde bir yerlerde böyle bir çerçevenin potansiyel parçaları duruyor da, birisinin veya birilerinin birleştirmesini veya sorunlarını çözmesini bekliyor.

Son olarak da işin en talihsiz kısmı daha çok iki farklı fiziksel domain'e odaklı kuantum ile genel göreliliğin küme kesişiminde karadeliklerin duruyor veya karadeliklerin bu kesişime karşılık düşüyor gibi görünmesi (genel görelilik kuantize edildiğinde normalleştirilememesi ve denklemlerin sonsuzluklar çıkarması / parçacıklardan karadelikler üretmesi, belli ki yanlış)

Bahsettiğim genel göreliliğin kuantum düzeyde normalleştirilememe sorununa kısaca burada değiniliyor, 10:43'ten itibaren:

PBS Space Timeyoutube

Viewers like you help make PBS (Thank you 😃) . Support your local PBS Member Station here: https://to.pbs.org/DonateSPACE Between them, general relativity and quantum mechanics seem to describe all of observable reality. You can further support us on Patreon at https://www.patreon.com/pbsspacetime Get your own Space Time t­-shirt at http://bit.ly/1QlzoBi Tweet at us! @pbsspacetime Facebook: facebook.com/pbsspacetime Email us! pbsspacetime [at] gmail [dot] com Comment on Reddit: http://www.reddit.com/r/pbsspacetime Help translate our videos! https://www.youtube.com/timedtext_cs_... Previous Episode: How Much Information is in the Universe? https://www.youtube.com/watch?v=XxVlGAFX7vA Hosted by Matt O'Dowd Written by Matt O'Dowd Graphics by Luke Maroldi Assistant Editing and Sound Design by Mike Petrow Made by Kornhaber Brown (www.kornhaberbrown.com) The first few decades of the 20th century was a time of miracles for physics. First, Einstein’s relativity utterly changed the way we think about space, time, motion and gravity. Then the quantum revolution of the 20s and 30s overturned all of our intuitions about the subatomic world. Together, general relativity and quantum mechanics have allowed us to explain nearly every fundamental phenomenon observed, and have predicted many unexpected phenomena that have since been verified. And yet the two theories contradict each other in fundamental ways. In the century since that golden era of physics, we’ve been trying to reconcile the two … without success. But today on space-time I’m going to begin our discussion of the great quest for this union – the quest for a theory of quantum gravity, and for a theory of everything. Special thanks to our Patreon Big Bang, Quasar and Hypernova Supporters: Big Bang Anton Lifshits CoolAsCats David Nicklas Fabrice Eap Quasar Dean Fuqua Mark Rosenthal Mayank M. Mehrota Roman Pinchuk Tambe Barsbay Vinnie Falco Hypernova Brent Mullins Chuck Zegar Donal Botkin Edmund Fokschaner John Hofmann Jordan Young Joseph Salomone Matthew O’Connor Ratfeast Thanks to our Patreon Gamma Ray Burst Supporters: Alexander Rodriguez Alexey Eromenko Benoit Pagé-Guitard Brandon Cook Brandon Labonte Daniel Lyons David Crane Deborah Whittaker Fabian Olesen Greg Allen Greg Weiss James Flowers James Hughes JJ Bagnell Jon Folks Kevin Warne Malte Ubl Mark Vasile Nicholas Rose Nick Virtue Scott Gossett Shannan Catalano سلطان الخليفي

https://www.youtube.com/watch?si=vHBT_YHDNQTJkONT&v=YNEBhwimJWs&feature=youtu.be

Kesinlikle ve hiçbir şekilde bir uzman değilim. Ama şimdiye kadar bahsettiklerimiz o bildiğimiz anlamda klasik tekillikli karadeliklerin gerçekten varolan olgulardan ziyade genel göreliliğin ürettiği soyut teorik tuhaflıklar olduğu izlenimini güçlendiriyor. Doğada rölativistik karadeliğe benzeyen ve fotonları dahi hapsedip bilgi alışverişini bloke eden olay ufku benzeri bir hudut sergileyen o entity'lerden kesinlikle var. "Resimleri" bile mevcut. Ama karadelikler veya konuşmamız çerçevesinde belki artık karadeliğimsiler (?) hakkında bilgilerimizin halen oldukça sınırlı olduğunu ve genel göreliliğin bir teori olarak kesinlikle bu konuda gümlediğini düşünüyorum. Teorinin karadeliğin olay ufkuna kadar dışında saat gibi çalışması olay ufkunun ardında da saat gibi çalışacağı - hele hele "tekillik" mevzu bahisse saat gibi çalışacağı - anlamına gelmiyor.

Bunları yazmamın sebebi senin de tekillik fikrinden fazla hoşlanmadığını ve tekilliğin - ne diyelim - genel göreliliğin matematiksel bir günahı veya aşırılığı olduğuna inandığını düşünmem. Genel görelilik dünyasının sayısız gözlemle onaylansa da özünde gerçekliğin kendisine karşılık düşmek zorunda olmayan ideal bir matematiksel veya geometrik dünya tasviri olduğu insanlar tarafından sıklıkla unutuluyor sanki. Non-Öklid bir Platonculuk veya bir Pitagorculuk misali insanların orijinal araştırma düşünceleri üretmesini engelleyebilecek tekillik gibi teorinin kendisinden kaynaklı bir takım konseptsel önyargılar yerleştiriyor sanki. Genel göreliliğin başarısını ve Einstein'dan bu yana açtığı muazzam bilimsel ufukları asla küçümseyecek değilim. Kesinlikle haddim de değildir. Ama hani bu konularda ilave yorumun, fikirlerin, okuduğun bir şey varsa dilersen bir ara paylaşabilirsin. Bir teori sonuçta handikaplara veya zayıflıklara sahip olup kendi konseptsel ve söylem bazlı önyargılarını (bias) insanlara işleyebilir. Belki de benim genel çerçevede kuantum fiziği kaynaklı kendi önyargılarım var. Olabilir.

Çok yerinde tespitler...

Ünlü matematikçi David Hilbert'e atfedilen bir aforizma vardır. Hilbert kısaca matematik sonsuzlukların fiziki gerçekliği olamayacağını söyler.

Geçmiş ve günümüzdeki fizikçilerin ezici çoğunluğu bu görüşe katılır. Bir matematik denklem ya da model (denklemler seti/setleri) sonsuzluklar üretiyorsa, o sonsuzlukların fiziki bir gerçekliğe karşılık geldiğini değil, konu denklemin/modelin o noktada çöktüğünü ya da ele alınan fenomene uygulanamayacağını düşünürler. Hem klasik fizikte hem de Genel Görelilikte böyle denklemler vardır.

Doğal olarak ben de böyle düşünürüm. Einstein'in kütleçekim denklemlerini kullanan Swarzchild, uzayda bir kürenin kütleçekimsel çözümünü veren ünlü Sr = 2GM/C^2 denklemini ve bu denklemin derivasyonlarından oluşan alt denklemlerini üretti. Bu denklemler Swarzchild yarıçapı denen mesafenin altında maddenin sonsuz çöküş kapanına yakalandığını söylüyordu. ilginç olanı, denklemler boş bir küre için bile geçerliydi. Bu denklemlerin sonucu olarak kürenin merkezinde sonsuz yoğunlukta bir kütle çekim alanı ortaya çıkıyordu. O yüzden ve bazı başka nedenlerle (kusursuz simetri gereksinimi vb.) fizikçiler uzun süre kara deliklerin olamayacağını düşündüler ama Penrose kendi gravitasyon modeliyle ortaya çıkınca bunun mümkün olabileceği görüldü ve nihayetinde kara delikler deneysel olarak da gösterildi. Ama hala merkezde bir tekillik var mı bilemiyoruz ve asla bilemeyeceğiz. Modele göre merkezdeki tekillikte kütleçekimi öyle yoğun ki uzay-zamanı sonsuz bir şekilkde büküyor ve bu yüzden kara deliğin merkezinde uzay ve zaman yer değiştiriyor, merkezdeki tekillik uzayda bir nokta olmaktan çıkıp, gelecek zamanda bir ana dönüşüyor. Öyle midir gerçekten?..

Keza sıklıkla Big Bang konusunda da popüler kültürde bu yanılgıya düşülüyor ve Big Bang'in sıfır hacimli ama sonsuz sıcak ve sonsuz yoğun bir tekillikten başladığına dair sağda solda, popüler bilim mecrasında vs. yazılar okuyoruz. Oysa Popüler kültürde Big Bang olarak bilinen L-CDM modeli böyle bir şey söylemiyor.

Fakat...

Fakat Genel Göreliliğin denklemlerini evrenin kendisine uyarlayınca ortaya böyle saçma bir tekillik çıkıyor!

Sonsuz yoğunluk ve sonsuz sıcaklık ne demek? nasıl sıfır hacimde var olabiliyorlar? Burada doğru tutum bu tekilliğe inanmak değil, Genel Görelilik denklemlerinin evrenin kendisine uygulanamayacağı olmalıdır.

Klasik fizikte de böyle anomaliler üreten denklemler var. Matematik sonuç olarak her zaman fiziki gerçeklikle örtüşmeyebiliyor. O yüzden gözlem ve deney olmaksızın sadece matematik modellerle ortaya konulan sonuçlara her zaman ölçülü bir ihtiyatla yaklaşmak gerekir.

Yorumun için çok teşekkür ederim. @Torlak Kemal

Hawking'in öğrencilerinden teorik fizikçi Marika Taylor'ın bu sunumunu ilginç buldum; paylaşayım. Tekillikten kaçınıp bilgi kaybolma paradoksu sorununa parmak basmayı amaçlayan kuantum karadelik yaklaşımları olarak yumak karadelikler ve karadelik adalarının aslında teorik anlamda aynı paranın iki farklı yüzü gibi okunabileceğini ve iki yaklaşımda da karadeliklerin kuantum bilgi depolayan sabit sürücüler gibi davrandıklarını ve karadeliklerle kuantum bilgisayarlar arasında atfettiği ilişki sayesinde karadelik olay ufku araştırmalarının kuantum bilgisayarlar sahasına katkı sağlayabileceğini öne sürüyor. Bu çerçevede karadelikler rölativistik teorideki gibi uzay zaman tekilliklerinden ziyade kütleçekimsel çöküm bazlı kompleks kuantum varlıklara, kuantum bilginin bozulmadan veya yok olmadan transfer edildiği aşırı yoğunlaştırılmış kuantum ajitasyonlara indirgeniyorlar. İddiasına göre karadeliklere bu açıdan bakılması ve karadelik çalışmaları kuantum bilgisayarlardaki veri hatalarının düzeltilmesi hakkında ipuçları verebilir:

The Royal Institutionyoutube

How can black holes help us understand the workings of a quantum computer? The Q&A for this talk is available exclusively for our members: https://youtu.be/vdZ4AIwvqTM Subscribe for regular science videos: http://bit.ly/RiSubscRibe Black holes are believed to be the most efficient quantum computers naturally existing in our universe. Standard computers do not have the capabilities to quickly solve some of the problems and unanswered questions facing researchers, but black holes may be able to provide insight into how quantum computers work and facilitate their development. In this talk, discover how a quantum computer makes use of the quantum states of subatomic particles to both store and process information and explore the long-standing question of what happens if you fall into a black hole, from a new quantum perspective. 00:00 Introduction to the talk 4:36 What is a black hole? 8.34 The Event Horizon 12:55 Evidence and detection of black holes 19:53 Approaching a black hole 22:17 The black hole in Interstellar 25:01 Modern imaging of black holes 27:22 Gravitational waves 38:04 Black holes and quantum theory 46:44 New quantum perspectives 49:04 Black holes as giant hard drives 51:24 Real quantum computers? 55:45 Quantum errors 57:38 Black holes and error correction 59:44 From black holes to quantum computing This lecture was recorded at the Ri on 8 September 2023. Professor Marika Taylor is a Professor of Theoretical Physics and Head of School within Mathematical Sciences at the University of Southampton. She is a member of the Centre for Geometry, Topology, and Applications, Southampton Theory Astrophysics and Gravity (STAG) Research Centre, Applied Mathematics and Theoretical Physics group and the String Theory and Holography group. Join this channel to get access to perks: https://www.youtube.com/channel/UCYeF244yNGuFefuFKqxIAXw/join The Ri is on Twitter: http://twitter.com/ri_science and Facebook: http://www.facebook.com/royalinstitution and TikTok: https://www.tiktok.com/@ri_science Donate to the RI and help us bring you more lectures: https://www.rigb.org/support-us/donate-ri Listen to the Ri podcast: https://podcasters.spotify.com/pod/show/ri-science-podcast Our editorial policy: https://www.rigb.org/editing-ri-talks-and-moderating-comments Subscribe for the latest science videos: http://bit.ly/RiNewsletter Product links on this page may be affiliate links which means it won't cost you any extra but we may earn a small commission if you decide to purchase through the link.

https://www.youtube.com/watch?si=Mnnbm9Ekv9g4l3Th&v=861coSFLOvk&feature=youtu.be

Taylor da aynısı söylüyor; tekillikler hakkında felsefi vs spekülasyonlar yapılabileceğini ve yapıldığını söylüyor ama denklemlerde karşısına çıkan sonsuzluklar ya da tekillikler karşısında bir fizikçinin tutumu budur diyor. Bir fizikçi bu durumda "genel göreliliğin basitçe çalışmadığı" sonucuna varır diyor.

Ama bir yandan Taylor'ın kendisi de - bahsettiğimiz empirik sınır koyan olay ufku yasağını veya belirsizliğini akıllara getirircesine - kendi ekibinin üzerinde çalıştığı tüm bu daha yeni yaklaşımların da son derece spekülatif ve hipotetik fikirler olduğunu itiraf ediyor. Hani teorik sorunlara - kuantum bilgi kaybolma paradoksu ve tekilliğe - parmak bastığı için kuantum bilgisayarlar olarak karadelikler yaklaşımı enerji santrali olarak karadelikler fikrinden bana daha cazip ve ilginç geldi. Ondan dolayı bahsettim. Hawking ve öğrencilerinin karadeliklerin kuantum deşifrelemesini yapması şüphesiz Hawking ve izcileri adına muhtemelen en büyük onur olur. Hawking'in "başlattığı işin tamamlanması" olur:

PBS Space Timeyoutube

Viewers like you help make PBS (Thank you 😃) . Support your local PBS Member Station here: https://to.pbs.org/DonateSPACE It’s the most famous prediction of perhaps the most famous genius of our time ... Stephen Hawking's theory of Hawking Radiation. You can further support us on Patreon at https://www.patreon.com/pbsspacetime Get your own Space Time t­-shirt at http://bit.ly/1QlzoBi Tweet at us! @pbsspacetime Facebook: facebook.com/pbsspacetime Email us! pbsspacetime [at] gmail [dot] com Comment on Reddit: http://www.reddit.com/r/pbsspacetime Help translate our videos! https://www.youtube.com/timedtext_cs_panel?tab=2&c=UC7_gcs09iThXybpVgjHZ_7g Quantum Vacuum Playlist https://www.youtube.com/playlist?list=PLsPUh22kYmNAHB1W2_Ka2F83sObdczwKr Previous Episode: Should Space be Privatized? https://www.youtube.com/watch?v=wJ7d503fN-g Soon after Einstein revealed his great general theory of relativity in 1915, physicists realized that it allowed for the possibility of catastrophic gravitational collapse. In places of extreme density like the dead core of a massive star, space and time could be dragged inwards to create a hole in the universe: a boundary in spacetime called an event horizon that could be entered, but from beyond which nothing could return. Once formed, there was nothing in theory or imagination that could bring material consumed back to the outside universe. These black holes should exist forever – only growing, never shrinking. References: Black Hole Explosions? S. W. Hawking (1974) https://www.nature.com/articles/248030a0 (paywall) Particle Breation by Black Holes S. W. Hawking (1975) https://link.springer.com/article/10.1007%2FBF02345020 (paywall) https://projecteuclid.org/euclid.cmp/1103899181 Hawking Radiation as Tunneling M. K. Parikh & F. Wilczek (2002) https://arxiv.org/abs/hep-th/9907001 Hosted by Matt O'Dowd Written by Matt O'Dowd and Graeme Gossel Produced by Rusty Ward Graphics by Grayson Blackmon Assistant Editing and Sound Design by Mike Petrow and Linda Huang Made by Kornhaber Brown (www.kornhaberbrown.com) Special thanks to our Patreon Big Bang, Quasar and Hypernova Supporters: Big Bang CoolAsCats David Nicklas Faisal Saud Anton Lifshits Joey Redner Quasar Tambe Barsbay Mayank M. Mehrota Mars Yentur Mark Rosenthal Dean Fuqua Roman Pinchuk ColeslawPurdie Hypernova Matthew O’Connor Eugene Lawson Martha Hunt Joseph Salomone Chuck Zegar Craig Peterson Jordan Young Ratfeast John Hofmann Barry Hatfield Edmund Fokschaner Kevin Costello Thanks to our Patreon Gamma Ray Burst Supporters: James Hughes Fabian Olesen Kris Fernet Jane Meyers James Flowers Greg Allen TJMadision Denys Ivanov Nick Virtue Alexey Eromenko Nicholas Rose Scott Gossett Mark Vasile Patrick Murray Sultan Alkhulaifi Alex Seto Michal-Peanut Karmi Erik Stein Daniel Lyons Kevin Warne JJ Bagnell J Rejc Avi Goldfinger John Pettit Florian Stinglmayr Benoit Pagé-Guitard Nathan Leniz Brandon Labonte David Crane Greg Weiss

https://www.youtube.com/watch?si=R8rWKo07D_tOHDNj&v=qPKj0YnKANw&feature=youtu.be

Bir "karadelik" kuantum sabit sürücüyü evrenle bağlantılandırmak, karadelikleri Hawking'in kendi adıyla anılan radyasyonunu ortaya koyduğu çalışmasında başvurduğu kuantum alanların - interaksiyonlarının ve ajitasyonlarının kısaca evreni meydana getirdiği kuantum alanların - sıcak kesişim noktaları (hotspots) gibi okumak mümkün olabilir. Karadeliklerin normal olgular gibi ısı - veya elektrik yükü - sahibi olması da bu anlamda sonsuzluğa açılan uzay zaman delikleri addedildikleri bir yaklaşımdakinin aksine daha anlamlı bir zemine kavuşuyor. Karadeliklerin "fiziki tuhaflığı" - halen çok tuhaf olsalar da - bu şekilde "normalize edilme" potansiyeli taşıyor.

Gerçekten karadelikler erişimimize kapalı kütleçekimsel doğal kuantum bilgisayarlar olabilir mi? Bu çok çok enteresan, gerçekten insanın hayal gücünü sonuna kadar kışkırtan, zihninde daha başka bir yığın spekülasyon tetikleyen bir soru. Tüm bu hipotez ve iddiaların doğrudan veya dolaylı nasıl bir empirik test zeminine oturtulacağı da bilimin bilim kalabilmesi ve ilerleyebilmesi açısından en büyük problemlerden birisi.

Rica ederim.

Evet, karadelikler bir muamma. Haklarında ampirik bilgimiz yok denecek kadar az. Bütün bildiğimiz teleskoplarımızla gözlemlediğimiz 3-5 karadeliğin akresyon diski ve karadeliğin varsa yörüngesinde dolanan gök cisimlerinin hareket ve ışınım dinamiklerine bakıp bazı çıkarımlarda bulunmak.

Ben kozmolojide şunu gözlüyorum: Herhangi bir fenomen hakkında veri edinme imkanı kısıtlıysa, o fenomen hakkında spekülatif çıkarımlarda bulunma eğilimi artıyor ve bilimdeki gri alanı giderek büyütüyor. Bu eğilimi hem doğal hem de biraz tehlikeli buluyorum. Doğal çünkü insan meraklı bir hayvan türü ve öğrenmek istiyor. Yeterli veri olmadığı durumlarda da boşluğu çıkarsama ile doldurmaya çalışıyor. Bunda bir beis yok aslında çünkü bilim hipotezler eliyle yürür. Ancak buradaki sorun bu çıkarsamaların ne kadar hipotez niteliği taşıdığı. Bir hipotezi test edemiyorsan ve görünürde asla test edemeyeceksen o artık bilimsel bir hipotez değil, daha çok spekülasyondur. Tehlikeli çünkü bilimi ve bilimsel bilgiyi tartışılır hale getirme riski taşıyor. Bu nedenle kara delikler hakkında öne sürülen tezleri genellikle belli bir ihtiyat payıyla okurum ve değerlendiririm.

Taylor'un görüşlerini de o çerçevede okudum. Bugün Hawking radyasyonu diye bir şeyden neredeyse kimse şüphe etmiyor ama işin esası kimse bu radyasyonu ölçmüş değil ancak matematik ve fizik denklemleri bize bu radyasyonun kaçınılmaz olduğunu söylüyor. Bunu ölçmenin bir yolu da yok, yılda ortalama 1 foton veya nötrinodan çok daha az bir ışıma intensitesinden söz ediyoruz karadeliğin kütlesine bağlı olarak. Taylor'un tezleri Hawking'in radyasyonu kadar itibar görür mü emin değilim, zaman gösterecek.

Öte yandan, matematik ile realite bazen örtüşmüyor. Hemen aklıma gelen 2 örneği aktarayım. ikisi de klasik fizikten:

F = C/Lamda fotonun frekansını hesaplama formüllerinden biri.

Bu formülde böleni 0 almadıktan sonra her sonuç matematik olarak meşru. Örneğin Lamda = 3x10^8/1x10^-15 aldığımda sonuç 3x10^23 çıkıyor ama realitede bu sonucun bir karşılığı yok çünkü fotonun frekansı hiç bir zaman 10^22 Hertzi aşamıyor. Frekans bu değeri aşarsa foton elektron-pozitron çiftine bozunuyor çünkü doğa fotonun ancak bu limite kadar enerji taşımasına izin veriyor, foton daha yüksek enerjileri taşıyacak kapasiteye sahip değil.

Yine klasik fizikten bir başka örnek: kE= 1/2mv^2 herkesin bildiği kinetik enerji hesaplama formülü. Bu formülü gündelik yaşamımızda olan nesnelere uyguladığımızda her zaman doğru sonuçlar alıyoruz. Bu formulü kuantum parçacıklara uyguladığımızda da doğru sonuçlar alıyoruz ama bir yere kadar! Örneğin CERN'de protonlara 14 TeV mertebesine kadar kinetik enerji yükleniyor. Bu değeri formüle koyduğumuzda formül gerçekdışı sonuçlar üretiyor:

14 TeV x 1,6021766339999Ex10^-19 = 1/2 x 1,67262192369 x 10^-27 x V^2 

V^2 = 14 x 10^9 x 1,6021766339999Ex10^-19 / 0,5 x 1,67262192369 x 10^-27

V^2 = 2,24305x10^-9 / 8,36311x10^-28

V^2 = 2,68207x10^18

V = karekök(2,68207x10^18) = 1.637.703.662 m/s = 1.637.704 km/s

Yani ışık hızından 5,46 kat daha hızlı eğer ayaküstü yaptığım hesap ve metrik dönüşümler doğruysa!

Ama bu sonuç özel ve genel görelilikle çelişiyor!

CERN'deki ölçümler yani ampirik gözlemler de bu formülü değil göreliliği doğruluyor!

Klasik fiziğin en bilinen ve en çok kullanılan denklemlerinden biri rölativistik hızlarda maalesef doğru sonuçlar üretmiyor.

O yüzden saf matematikle ortaya konan sonuçlara ve kuram adaylarına her zaman bir ihtiyat payıyla yaklaşmak gerektiğine inanırım.

Evet aynı matematiği kullanarak fizikçiler nötronu, nötrinoyu ve hatta Higgs bozonunu öngördüler ve haklı çıktılar ama bu her zaman ve her durumda haklı çıkacakları anlamına gelmiyor.

Bilimde hiç bir zaman soğukkanlılığı elden bırakmamak gerek.

Kesinlikle, bilimin sapıtmadan ilerlemesi - buna zaten dem vurduğun gibi zaman ve daha fazla çalışma boyutlarını da eklemek isterim - soğukkanlılığa dayanıyor. @Torlak Kemal

Bence teorik fizikçi Lee Smolin'in Fiziğin Krizi kitabında bilhassa da sicim yaklaşımları gibi test edilebilirlik kaygısını geri plana atarak farazi bir açıklama gücüne ve daha çok salt matematiksel albeniye dayanan çağdaş teorik fizik yaklaşımlarıyla ilgili parmak bastığı kaygılara işaret ediyorsun. Smolin hatta ötesinde bu yaklaşımları fonlatmak için bir sicim-matematik lobisinin yeni bir muhafazakarlığı fizik camiasına yerleştirerek bilimin açmaza sürüklenişini teşvik ettiğini ve akademiye ayrılan kaynakların ciddi bir kısmının sicim kuramları başlığı altında verimsiz araştırma programlarında heba edildiğini iddia ediyor. Tabii Smolin hakkında ne düşünüyorsun, bilmem.

Hatta sen kozmolojinin gri alana kayma eğiliminden dem vurarak Smolin'i de vuruyorsun bence çünkü onun da karadeliklere merkezi rol biçtiği kozmolojik doğal seçme yaklaşımı çok spekülatif. Test edilebilir önermeler sunduğunu iddia ediyor ancak gerçekten gene karadelikler ve çoklu evrenler söz konusu olduğu için böylesi bilinmezliklerin dolaylı yoldan "test edilmesi" ne kadar anlamlıdır? Hani dediğin gibi matematiksel olarak mümkünler veya makuller diye veya matematik kendi formal dünyasında dikte ediyor diye nötron, anti madde, Higgs Bozonu gibi günün birinde somut bir zemine kavuşacakları garanti olacak mı gelecekte? Çoklu evrenler hadi neyse de, karadelikler bahsettiğiniz gibi tam bir kara kutu iken ve karadeliklerin çoklu evrenlerle (varlarsa bile) ilişkisi tamamen muammayken?.

Karadeliklerin "iç" veya "hudut" özelliklerine dair bilgilerimiz de çoklu evrenler kadar spekülatif. Tekillikli karadelik ile kuantum bilgisayar karadelik arasında spekülasyon olup olmama düzeyinde ayrım görmekte zorlanıyorum. Birisi yalnızca varolan bir probleme - bilgi konservasyon problemine - gerçekten parmak basıp en azından kağıt üstünde çözüyor. Tekillik ise yarattığı bilgi konservasyon sorununa rağmen çok itibar gören Einstein'ın alan denklemlerinden - bahsettiğin gibi Schwarzschild'in bunları çözümlemesinden - çıkıyor. Einstein'ın denklemleri şüphesiz güçlü bir delil havuzuna sahip. Astrofizik uygulamalarıyla beraber yeterince masif ve yoğun kütlelerin tekilliğe çökeceğini öngörüyor ama bu bence bir noktada hem teorideki hem de bizdeki betimleme veya hayal gücü kaybından ve sicim yaklaşımlarının ekseriyetinde olduğu gibi matematiği saplantılaştırmamızdan ibaret. Bu konuda bence benzer düşünüyoruz. Ama işin doğası gereği spekülatif sınırdayız. Işığın kaçış hızına ilişkin bir karadelik belirsizlik perdesi, yasağı, erişim kapalılığı vs mevcut. (Hatta bir uzman olmadığım için abartmak istemiyorum ama bilgi konservasyon sorununun tamamen genel görelilikten kaynakladığını ve Schwarzschild'in ve diğerlerinin tekillikle ilgili olarak salt matematik olduğu, fiziksel realite olmadığı sezgisinin doğru olduğunu düşünüyorum, bu konuda spesifik fikrin varsa alabilirim, tekilliğe fiziksel olgudan çok matematik artifakt ve genel göreliliğe de belirli yerlerde çalışmıyor dedin gerçi aynı o bahsettiğimiz şüpheciler gibi ama neyse, konuşmamızı kısaca tekrar ettim sayabilirsin).

Gerçekten profesyonel fizikçilerin fiziksel gerçeklik söz konusu olduğunda tekillikleri yadırgayan tepkileri doğal ve bence Smolin örneğindeki gibi sicim yaklaşımlarını yadırgayan refleksleriyle ortak bir kökene sahip. Ben de yadırgamayla beraber tekilliği çözümleyecek veya bir kuantum sistem lehinde çöpe atacak alternatif yaklaşımlara açığım (en ünlü karadelik kuramcılarından John Wheeler'ın karadelik tekillikleri hakkında böyle bir umudu vardı, tekilliği inanılmaz küçük bir kuantum yapı olarak tahayyül ediyordu, bu kuantum yapı mesela Taylor'ın bahsettiği modellerdeki gibi tünellemeyi veya dolanıklığı andıran bir takım kuantum mekanizmalarla olay ufkuna kadar "genişliyor mudur", muamma). Bir yandan karadelikleri kuantum fiziğine uyarlamakta kullanılabilecek yumak karadelikler gibi sicim yaklaşımları temelli spekülasyonlar - sicim yaklaşımlarının edindiği kötü şöhretteki gibi - her konuda da şeytan veya öcü de olmayabilir, hani belki. Sonuçta zaten şuraya kadar tartıştığımız kadarıyla karadelikler çok spekülatif varlıklar, o da ışığı aslında bilgiyi belirli bir sınırda hapseden doğaları gereği (fakat bazı şeylerin saçma veya yanlış olduğunu söylemek bence baştan mümkün, mesela bilimsel olmak gibi bir kaygısı ve amacı olmayan interstellar olay ufku ardı temsili ve sonrasında yaşanan mesela saçmalık, bunu rahatlıkla söylemek mümkün; benim bildiğim tüm ciddiye alınabilir karadelik yaklaşımları düşen deneysel astronota asla çıkamayacağı bir hapishanede ölümlerden ölüm beğendiriyor, ister yeni yaklaşımlardaki gibi olay ufkunda, isterse klasik yaklaşımlardaki gibi tekillikte - muhtemelen uzay zaman da dahil kuantum bileşenlerine - öğütülsün).

İnsan bilmese de, zihninde tam canlandıramasa da gerçekten büyük bir tanımlama içgüdüsüyle bilinmezliği tanımlamak istiyor. En azından anahtar olabilecek kelimelerle ifade etmek istiyor. Karadelikler kesinlikle bunu teşvik ediyor. Ondan eminim. Ama pekala bu konuda bilgimizin gelişmesinin nasıl olacağını - imkansız koşullara rağmen - zaman, sabır ve daha çok çalışma gösterecektir.

Zaman ayırıp cevap verdiğin, dikkate aldığın için tekrar teşekkür ederim.