• Mart 10, 2022

Matematiksel keşif evrenin sırlarına ışık tutabilir

Matematiksel keşif evrenin sırlarına ışık tutabilir

Matematiksel keşif evrenin sırlarına ışık tutabilir. İsveç Chalmers Teknoloji Üniversitesi ve MIT ile ABD’li araştırmacılar tarafından yazılan yeni bir makale, kuantum yerçekimini anlamadaki zorluklara ışık tutan sonuçlar sunuyor.

Einstein’ın yerçekimi teorisi kuantum mekaniği ile bize kara delikler ve evrenin doğuşu gibi konular hakkında derin bilgiler verebilecek bir meydan okumadır. Modern teorik fizikte en büyük zorluk, tüm doğa yasalarını tek bir çerçeve içinde tanımlayabilen bir “birleşik teori” bulmaktır. Einstein’ın evreni büyük ölçekte tanımlayan genel görelilik teorisini ve onu tanımlayan kuantum mekaniğini birleştiren dünyamız atom düzeyinde. Böyle bir “kuantum yerçekimi” teorisi, doğanın hem makroskobik hem de mikroskobik bir tanımını içerecektir.

Chalmers Teknoloji Üniversitesi Matematik Bilimleri Bölümü’nde Profesör olan Daniel Persson konuyu, “Doğa yasalarını ve bunların yazıldığı dilin matematik olduğunu anlamaya çalışıyoruz. Fizikteki sorulara cevap aradığımızda, matematikte de sıklıkla yeni keşiflere yönlendiriliriz. Bu etkileşim, deney yapmanın son derece zor olduğu kuantum yerçekimi arayışında özellikle belirgindir” şeklinde açıklıyor

Bu tür bir birleşik açıklama gerektiren bir örnek de kara deliklerdir. Yeterince ağır bir yıldız kendi çekim kuvveti altında genişlediğinde ve çöktüğünde bir kara delik oluşur, böylece tüm kütlesi son derece küçük bir hacimde yoğunlaşır. Kara deliklerin kuantum mekaniksel tanımı henüz emekleme aşamasındadır, ancak olağanüstü ileri matematik içerir.

Kuantum yerçekimi için basitleştirilmiş bir model

Yine Chalmers Teknoloji Üniversitesi’nde Matematik Profesörü olan Robert Berman, “Zorluk, yerçekiminin nasıl bir fenomen olarak ortaya çıktığını tanımlamaktır. Tıpkı bir sıvının akışı gibi günlük fenomenlerin bireysel damlacıkların kaotik hareketlerinden ortaya çıkması gibi, biz de kuantum mekanik sistemden kütle çekiminin nasıl ortaya çıktığını mikroskobik düzeyde açıklamak istiyoruz” diyor.

Yakın zamanda Nature Communications dergisinde yayınlanan bir makalede, Daniel Persson ve Robert Berman, ABD’deki MIT’den Tristan Collins ile birlikte, kuantum yerçekimi için ‘holografik ilke’ olarak adlandırılan basitleştirilmiş bir modelde, yerçekiminin özel bir kuantum mekanik sistemden nasıl ortaya çıktığını gösterdiler.

Robert Berman çalışmayı, “Daha önce araştırdığım matematik tekniklerini kullanarak, holografik ilkeyle yerçekiminin nasıl ortaya çıktığına dair bir açıklamayı daha önce yapılmış olandan daha kesin bir şekilde formüle etmeyi başardık” diye açıklıyor.

Karanlık enerji dalgaları

Yeni makale ayrıca gizemli karanlık enerjiye yeni bir bakış açısı sunuyor. Einstein’ın genel görelilik kuramında yerçekimi geometrik bir fenomen olarak tanımlanır. Yeni yapılmış bir yatağın bir insanın ağırlığı altında kıvrılması gibi, ağır nesneler de evrenin geometrik şeklini bükebilir. Fakat Einstein’ın teorisine göre, boş uzay bile yani evrenin vakum hali zengin bir geometrik yapıya sahiptir. Yakınlaştırıp bu boşluğa mikroskobik düzeyde bakabilseydiniz, karanlık enerji olarak bilinen kuantum mekaniksel dalgalanmaları veya dalgalanmaları görürdünüz. Daha geniş bir perspektiften bakıldığında, evrenin hızlandırılmış genişlemesinden sorumlu olan, bu gizemli enerji biçimidir.

Bu yeni çalışma, bu mikroskobik kuantum mekaniksel dalgalanmaların nasıl ve neden ortaya çıktığına ve Einstein’ın yerçekimi teorisi ile kuantum mekaniği arasındaki ilişkiye dair yeni anlayışlara yol açabilir, bu bilim insanlarının onlarca yıldır gözünden kaçmış bir şey.

Prof. Daniel Persson, “Bu sonuçlar, kara deliklerin mikroskobik tanımı gibi holografik ilkenin diğer yönlerini test etme olasılığını açıyor. Ayrıca gelecekte bu yeni bağlantıları matematikte yeni bir çığır açmak için kullanabilmeyi umuyoruz” diyor.