Kuantum Hesaplama ve Hologramlar Bize Bir Kara Deliğin İçinde Ne Olduğunu Söyleyebilir

Kara delikler, fizik anlayışımızın sınırındaki nesnelerdir. Olay ufkunun ötesinde içlerinde neler olup bittiğini göremiyoruz, çünkü muazzam yerçekimleri ışık dahil hiçbir şeyin kaçmasına izin vermiyor. Bu, onların içsel özelliklerinin bir matematiksel model meselesi olup olmadığını bilmediğimiz anlamına gelir ve genellikle gerçekte neler olduğunu bize söylemekte başarısız olabilir.

PRX Quantum dergisinde yayınlanan yeni bir makale, tam da bunu yapmak için gerekli matematiksel yapı iskelesini oluşturmaya, kuantum mekaniği ile yerçekimi teorimiz olan genel görelilik arasındaki mevcut boşluğu doldurmaya çalışıyor. İkisi, şu anki fizik anlayışımızın temelini oluşturuyor ve yine de birlikte çalışmıyor gibi görünüyor, bu nedenle fizikçiler efsanevi kuantum kütleçekim teorisini arıyorlar ve çok önemli bir yaklaşım holografi ilkesinden geçiyor.

Michigan Üniversitesi'nden Enrico Rinaldi yaptığı açıklamada, "Einstein'ın Genel Görelilik teorisinde parçacık yoktur - sadece uzay-zaman vardır. Ve parçacık fiziğinin Standart Modelinde yerçekimi yoktur, sadece parçacıklar vardır. İki farklı teoriyi birleştirmek, fizikte uzun süredir devam eden bir konudur - bu insanların geçen yüzyıldan beri yapmaya çalıştığı bir şey." dedi.

Birçoğu hologramlara, varlıkların izdüşümlerine ve ışıktan yapılmış şeylere aşina olacaktır. Genel holografik fikir, üç boyutlu evrenimizin tüm bilgilerinin iki boyutlu bir yüzey üzerinde kodlanabileceğidir. Bu ilke, yerçekimi teorisi ile parçacıklar teorisi arasında matematiksel bir eşdeğerlik yaratan bir varsayım olan holografik ikilik kavramının temelini oluşturur. Yerçekimi teorisinde matematiksel olarak açıklanan şey, parçacıklar teorisinde de matematiksel olarak açıklanır ve bunun tersi de geçerlidir.

Böylece, kara deliklerin üç boyutlu yerçekimi, üstlerindeki parçacıkların iki boyutlu etkileşimine, düz bir diske çevrilir. Matematiksel bağlantıyı bulmak için araştırmacılar, parçacık teorisinin bir temsili olan kuantum matris modellerini kullanıyorlar.

Holografik ikilik doğruysa ve parçacıkların nasıl davrandığını anlarsak, yerçekiminin nasıl davrandığını da anlamamız gerekir. Böylece doğru modeli bularak nihayet yerçekimi ve kuantum mekaniği arasında bağlantı kurmanın bir yolunu bulabiliriz.

Ancak doğru modeli bulmak kolay olsaydı, çoktan yapılmış olurdu. İşte burada gelişmiş bilgi işlem devreye giriyor. Ekip, olası tüm kuantum matris modelleri arasında temel durumu (mümkün olan en az enerjiye sahip durumu) bulmak için derin öğrenmeyi, karmaşık istatistiksel yöntemleri ve hatta kuantum hesaplama ilkelerini kullanıyor.

Rinaldi, "Bu temel durumun neye benzediğini anlamak gerçekten önemli, çünkü ondan bir şeyler yaratabilirsiniz. Yani bir malzeme için, temel durumu bilmek, örneğin, bir iletken olup olmadığını, bir süper iletken olup olmadığını, gerçekten güçlü olup olmadığını veya zayıf olup olmadığını bilmek gibidir. Ancak tüm olası durumlar arasında bu temel durumu bulmak, oldukça zor bir iş. Bu yüzden bu sayısal yöntemleri kullanıyoruz." dedi.

Yaklaşımlar, temel durum hakkında tam bilgi sağlayabilir ve en az bir kara deliğin tam modelinin oluşturulmasına izin verebilir.

Rinaldi, "Bu matrisler, özel bir kara delik türü için olası bir temsil olduğundan, matrislerin nasıl düzenlendiğini ve özelliklerinin neler olduğunu bilirsek, örneğin bir kara deliğin içeride nasıl göründüğünü bilebiliriz. Bir kara delik için olay ufkunda ne var? Nereden geliyor? Bu soruları yanıtlamak, kuantum yerçekimi teorisini gerçekleştirmeye yönelik bir adım olacaktır.” dedi.

Çok daha fazla çalışma gerekli olacak, ancak bu çalışma, teorik fizikçilerin kuantum yerçekimini holografik ikilik açısından incelerken nelere bakmak isteyebileceklerine dair bir yol haritası sunuyor.

Kaynak:

https://www.iflscience.com/physics/quantum-computing-and-holograms-might-tell-us-whats-inside-a-black-hole/