Görelilik Kuramı

Albert Einstein (1879-1955), yirminci yüzyılın en büyüklerindendi. O, sağduyuya dayanan köhne inançlarımıza, insan aklının en kapsamlı saldırısını yöneltti. Bize, uzaklığın ve zamanın göreli olduğunu gösterdi. Işığın, paket paket yayıldığını, yani kuantum denen enerji paketçiklerinin varlığını gösterdi. Bizi düşsel yerlere bilimsel gezilere çıkardı. Kimi zaman Güneş’ e götürdü bizi, kimi zaman asansörde tehlikeli deneylerin kobayı yaptı . Ama onun büyük öngörüleri doğrulandı. O, ‘önce deney ve gözlem, sonra kuram’ diyen eski bilimsel çalışma yöntemine’ son ve büyük darbeyi indirdi. Önce hesap yaptı, tahminde bulundu. Deney arkadan geldi. Ve deney, Einstein’i destekledi. Ne büyük bir onur: O, gerçek bir deha idi.

Özel görelilik, iki temel önermeye dayanır:

1. Hareket görelidir.

2. Evrendeki en yüksek ve mutlak hız, ışığın hızıdır.

Bizler, gündelik yaşamda, düşük hızlar dünyasında yaşarız. Einstein,bizi yüksek hızlar dünyasına götürür. Işık ışınına bindirir ve gezdirir. O zaman anlarız ki yüksek hızlarda zaman “yavaşlar” ve de uzunluklar “kısalır”. Böylece uzayın ve zamanın mutlak olmadığını öğreniriz. Işık,enerjinin bir biçimidir,hem en yüksek hızlı foton akımı olmanın yanı sıra elektromanyetik dalgadır da. Zaman konusunda ünlü ikizler paradoksunu göreceğiz. Özel göreliliğin doğa,uzay ve zaman kavramlarımızda yarattığı büyük dönüşümü öğreneceğiz.Genel görelilik, uzay-zamandan oluşan dört boyutlu bir evren modelini sunar.

Genel görelilik, her şeyden önce bir çekim kuramıdır;ama uzayın eğriliğinden ileri gelen bir çekim…Uzay,zamanı da içine alan bir dört boyutludur ve yoğun kütle tarafından bükülmüş,eğrilmiştir. Kuantum etkilerinin belirsizliği, çok küçük ölçeklerde anlamlıdır; genel görelilik ise çok büyük ölçeklerdeki uzay-zaman yapısıyla ilgilidir. Işığın doğrusal yolla yayılmadığını,Güneş gibi büyük kütleli yıldızların çevresinden geçerken büküldüğünü göreceğiz. Genel görelilik,1970lerden itibaren bilimin gündeminde ilk sıralara tırmandı. Evrenimiz genişliyor;bunu genel görelilik öngörebiliyor. Büyük Patlama ve karadelikler kuramları genel görelilik temelli kuramlardır. Hawking,genel görelilikle ilgili olarak şöyle der: “Einstein’ın çok sayıda deneyle uyum gösteren görelilik kuramı, zaman ve uzayın birbiriyle ayrılmaz biçimde bağlı olduğunu kanıtlar. Uzay, zaman olmaksızın bükülemez. Bu nedenle zamanın bir şekli vardır.”

(Ceviz Kabuğundaki Evren,s:33)

Genel göreliliğin 1970′lerde bilim dünyasında yeniden doğuşu ve Evrenin evrimi konusu,bazı insanların bu kurama yönelik felsefi eleştirilerini artırmasına da yol açtı.

Aklın İsyanı adlı kitabın yazarları aynen şöyle yazıyorlar: “Elde ettiği başarılara rağmen,genel görelilik teorisinin yanlış olma olasılığı halen vardır. Özel göreliliğin tersine,genel görelilik için gerçekleştirilen deneysel testlerin sayısı çok değildir. Bugüne dek,teori ile gözlenen olgular arasında herhangi bir ihtilaf bulunmamış olsa da,nihai bir kanıt henüz yoktur.”(Alan Woods-Ted Grant, Aklın İsyanı,Tarih Bilinci yay(Ocak 2001),Çev:Ömer Gemici-Ufuk Demirsoy, s: 172) Burada hem doğa yasalarıyla hem de Genel Görelilikle ilgili yanlışlar dile getiriliyor. Bilimde “nihai kanıt” diye bir şey yoktur. Bu konuyu Bilimin kesinsizliği dosyasında ayrıntısıyla tartışacağım. Genel görelilik,girdiği her testten başarıyla geçmiş bir kuramdır. O konuda kuşkusu olan bilim insanları değil, orada kendi “inançları”nı bulamayanlardır.

Einstein’in genel göreliliği, klasik teori olarak isimlendirilen bir şeydir; yani belirsizlik ilkesini kapsamaz. Bu nedenle genel göreliliği, belirsizlik ilkesiyle bileştiren yeni bir kuram bulunması gerekir. Çoğu durumda, bu yeni kuramla klasik genel görelilik arasındaki fark çok küçük olacaktır. Bunun nedeni, daha önce belirtildiği gibi, kuantum etkilerinin kestirimde bulunduğu belirsizliğin yalnızca çok küçük ölçeklerde olması, genel göreliliğin ise çok büyük ölçeklerde uzay-zaman yapısıyla ilgilenmesidir. Ancak Penrose ve benim kanıtladığımız tekillik teoremleri uzay zamanın çok küçük ölçeklerde son derece eğrilmiş olacağını gösteriyor. O zaman belirsizlik ilkesinin etkileri çok önemli olacaktır ve bazı dikkate değer sonuçlara işaret eder görünmektedir.

Einstein’in kuantum mekaniği ve belisizlik ilkesi ile problemlerinin bir kısmı, onun, bir sistemin belirli bir geçmişi olduğu şeklinde sağduyuya dayanan düşünceyi kullanmasından ileri gelmektedir. Bir parçacık ya bir yerdedir ya da başka bir yerde. Yarısı bir yerde, yarısı diğer yerde olamaz. Benzer şekilde astronotların Ay’a ayak basması gibi bir olay ya olmuştur ya olmamıştır. Yarı olmuş olamaz. Bu insanın biraz ölü veya biraz hamile olmaması gibidir. Ya öylesiniz ya da değilsiniz. Fakat eğer bir sistemin belirli t ek bir geçmişi varsa belirsizlik ilkesi parçacıkların bir defada iki yerde olması veya astronotların yalnızca yarı Ay’da olmaları gibi her türlü paradoksa yol açar.

(S. Hawking, Kara Delikler Ve Bebek Evrenler S: 81-82)

Uzay teleskopu Hubble, Dünya’ dan 593 kilometre ötelerde uzayı bizim için gözetliyor.

Kütle Çekimi Nedir?

Newton’ un dehası, kütle çekim yasalarını bulmaya yetti. İki madde, birbirlerini kütleleriyle doğru, aralarındaki uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak çeker. Einstein, bunlarda düzeltmeler yapılmasını sağladı. İlginçtir çok eski zamanlardan bu yana tanınan yer çekimi (daha genel olarak her kütlenin birbirini şu ya da bu kuvvetle çekmesi) insanoğlunun hâlâ açıklayamadığı bir olgu olarak duruyor. Cisimlerin yere doğru düşmesini nasıl açıklayabiliriz?

İki açık uçlu boruyu, aynı doğrultuda yan yana koyalım. Borular içinde aynı anda bir patlama tepkimesi gerçekleştirelim. Oluşan gazlar her borunun uçlarından dışarıya doğru püskürür. Bu durumda borular, nasıl hareket eder? Borular birbirini çeker. Bunu nasıl açıklayabiliriz? Patlamayla birlikte borular arasında bir yüksek basınç bölgesi oluşur, buna bağlı olarak bölgeye gaz akışı azalır. Boruların karşıt uçlarındaki püskürmelerin tepmeleri sonucu borular birbirine doğru itilir. Tıpkı bir silah namlusundan çıkan merminin yarattığı geri tepme gibi.

Şimdi bütün yönlerde graviton denen mermiler atan iki cisim düşünelim. “Bütün yönlerde” açıklamasına dikkat ediniz. Çünkü kütle çekim yasası, küre yüzeyinin her noktasından çıkan her doğrultuda etkilidir. Öte yandan kütlesel çekim, iki cismin merkezini birleştiren doğrultuda en yüksektir. Çünkü kütlesel çekim, uzaklığa bağlıdır. Ters yönlerde dışarı atılan gravitonların geri tepmesi iki cismi birbirine doğru yaklaştırır.

Eğer bu anlattığımız model doğruysa gravitonlar, yani kütle çekim alanının kuantumları bir kütleye ve enerjiye sahip olmalı; yani graviton salan her cisim, kütle ve enerji kaybetmelidir. Bu konuda ilk olarak Prof. D. İvanenko bir şeyler söyledi. Çarpışan iki graviton nasıl bir sonuç verir? Belki de elektron ve pozitron gibi bir parçacık ve anti-parçacık çifti oluşturabilir. Bu varsayıma göre bu parçacık çiftleri bir yerlerde buluşarak gravitonlara da dönüşebilir. Ama bu iki dönüşüm çok büyük enerjilerle olabilir. Bu nedenle bu dönüşüm olasılığı pek zayıftır. Peki bir cisim, kendiliğinden gravitonlar yayıyor olmasın? Evet bu daha olası. Her bir graviton, bulunduğu parçacık kütlesinden bir kısmını alıp götürür. Gravitonların enerjileri bilinirse, bir parçacığın yarıya kadar küçülmesi için geçecek zaman hesaplanabilir. Bir başka deyişle maddenin kütlesel çekim alanına bozunması sırasındaki yarı-ömrü hesaplanabilir. Böyle hesaplar yapılmış milyarlarca yıl değerleri elde edilmiştir.

Diğer hesaplar, gravitonun kütlesini 5x 10-66 gram ve enerejisini 5×10-45 erg değerinde vermektedir. Bir protonun kütlesel çekim alanına bozulması yarı-ömrü 10 milyar dolayındadır. Gravitonun yoğunluğu ile protonunki aynı sayılırsa gravitonun yarıçapı 2×10-27 santimetre kadardır. Protonun yarıçapı 1.5×10 -13 santimetre olduğundan proton yanında graviton, Dünya üzerindeki bir toz zerresi gibidir.

Özel görecelik kuramının sonuçları arasında hiç bir fiziksel etkinin ışıktan daha hızlı yayılamayacağı saptaması vardır. Işık, Dünya’ dan Ay’ a gitmek için bir saniye, Güneş’ e gitmek için sekiz dakika, bir galaksiden diğerine gitmek için milyonlarca yıl kastetmektedir. Böyle olunca kütle çekim kuvveti denen şey nedir? Dünya’ nın Ay üzerinde yaptığı etki, ışık hızıyla yayılıyorsa kuvveti belirleyen uzaklık, etkinin çıkış anında Dünya’ yı Ay’ dan ayıran uzaklık mıdır; yoksa etkinin Ay’ a varış anıdaki uzaklık mıdır?

Her şey bir yana bu etki nedir?

Özel görelilik kuramı, ışığın hızını, birbirine göre düzgün bir hareketle yer değiştiren bir gözlemciler takımı için aynı olduğunu kabul etmişti. Gözlemcinin hareketindeki herhangi bir ivme, önsel olarak gözlemcinin evreni tanıma biçimine etki yapabilir. Bu ivme acaba nasıl işe karışacaktır? Bu soruyu yanıtlamak için, yalnızca mantığa dayanmak gerekir. Çünkü bu türlü etkileri deneysel biçimde açığa çıkarmak çok güçtür. Einstein soruna en kestirme yönden yaklaştı. Sonsuz sayıda olanaklar içinde bir ivmenin etkisinin ne olabileceğini araştırmak yerine o asıl ivme yokluğunun nasıl belirtilebileceğini aramaya koyuldu. Ama olanaklı gözlemcilerden bir tanesinin hangisi olduğunu belirtecek güçte miyiz? Yeryüzünde bulunan bir gözlemci kuşkusuz işimize yaramaz, çünkü Dünya’ nın Güneş’ e göre hareketi ivmelidir. Güneş’ in de Samanyolu galaksisine, onun da öteki galaksilere göre ivmeli hareketi vardır.

Görelilik Doğarken Ölmek: Ne Yazık!

Einstein, Zürich Teknik Üniversitesine girdiğinde Hermann Minkowski gibi büyük bir matematikçi o üniversitede ders veriyordu. Einstein, onun derslerini sıkıcı buluyordu gerçi ; ama kendisi matematik özünü Minkowski’ den aldı.

Uzayın iki noktası arasındaki uzaklık dendiğinde zihnimizde canlanan ilk şey, Öklid uzayı için geçerli tanımdır. Öklid uzayı ve bu uzay için geçerli olan uzaklık tanımı, aynı zamanda günlük deneyimlerimizin ve sağ duyumuzun bizi tereddütsüz kabul etmeye zorladığı, bize son derece “doğal” gelen kavramlardır. Hatta bu kavramlar bizim için o kadar ” doğal” dır ki, fiziğin daha farklı özellikleri olan ve daha farklı bir uzaklık temelinde yeniden inşa edilmesi düşüncesini belirli bir direnç göstermeden kabul edemeyiz. Oysa özel görelilik kuramı tam da böyle bir gerçekliği bize sunmaktadır. Sağ duyunun yeterli olmadığını, en azından Güneş’ in Dünya etrafında değil, Dünya’nın Güneş etrafında döndüğünü biliyoruz. Öklid uzayı, homojen, izotrop ve düz bir uzaydır. Özel görelilik kuramının ortaya atılmasından üç yıl sonra, 1908′de, H. Minkowski, uzay ve zamanın yanyana konduğu değil, kaynaşıp bir bütün oluşturduğu bir yapı ortaya koydu. Ve o Minkowski ki, ölüm döşeğinde “Rölativite (görelilik) doğarken ölmek. Ne yazık ! ” diyecekti.

Zamanın bağımsız bir değişken olarak uzay eksenlerinin yanında ayrı bir eksenle gösterilmeye başlamasının tarihi, Galile’ ye kadar uzanır. Bilindiği gibi zamanın uzaydan farklı bir karakteri vardır. Uzayın noktaları aynı anda hep birlikte varolurken, zamanın noktaları birbirinin ardı sıra vardır. Yani uzayın noktaları arasında bir “eşanlı bitişiklik” ilişkisi, zamanın noktaları arasında ise bir “ardışıklık” ilişkisi vardır. Zamanın bu özelliği göz önünde bulundurulduğu sürece bir doğruyla gösterilmesinin sakıncası yoktur. Fakat zamanın bu özelliğinin unutulması ve zamana kendini temsil etmekte kullanılan bir uzay doğrunun özelliklerinin atfedilmesi tehlikesi her zaman vardır.( Bilim ve Mühendislik s: 127-128) Zamanın uzayla kaynaştırılması zamanın uzaysallaştırılması anlamına gelemez; zaman mutlaklığını kaybetse de, zamanın temelinde yer alan ardışıklık ilişkisinin kendisi mutlak karakterini korur.

Einstein’ den önce evren, genellikle, sonsuz bir uzay denizinde yüzen madde adası olarak düşünülürdü. Uzay, bitimsizdi. Oysa Newton yasası, maddenin düzenli olarak dağıldığı sınırsız bir evreni yasaklıyordu; çünkü evren sınırsız olursa, sonsuza dek uzanan madde kütlelerinin toplam çekim gücü de sonsuz olacaktı. Bundan başka, insanın güçsüz gözüne, Samanyolu’ nun ötesinde uzay ışıkları gittikçe seyrekleşiyor, dipsiz boşluğun uzak sınırlarında tek tük dağılmış deniz fenerleri gibi görünüyordu. Fakat evreni bir madde adası gibi düşünmek de zorluklar çıkarıyordu. Böyle bir evrenin içindeki madde miktarı uzayın sonsuzluğuna oranla o kadar küçük kalıyordu ki, galaksilerin hareketini yöneten dinamik yasaları bu maddeyi bulut damlacıkları gibi dağıtır, evren bomboş kalırdı.

Uzay

Uzay nedir? Uzay, boşluk mudur? Uzay nasıl eğrilebilir? Uzayın eğriliği ile kastedilen nedir?

Einstein, evrenin geometrisinde yanıldığımızı anladı. Örneğin iki paralel ışığın uzayda hiç kesişmeden gideceğini sanırız. Çünkü Öklid geometrisinin sonsuz düzleminde paralel çizgiler kesişmez. Doğrunun iki nokta arasındaki en küçük uzaklık olduğunu söyleriz.

Bir zamanlar insanoğlu, Dünya’ nın düz olduğunu düşünürdü. Bugün Dünya’ nın yuvarlak olduğunu biliyoruz. İzmir ile New York arasındaki uzaklık düz bir yol değil, bir çember yayıdır. Dünya söz konusu edildiğinde bile Öklid geometrisi geçerli değildir. Ekvator’ un iki noktasından Kuzey Kutbu’ na çizilen dev üçgenin iç açıları toplamı 180 derece değildir; daha büyük bir derecedir. Dünya üzerinde dev bir çember çizilse, çevresi ile yarıçapı arasındaki oran klasik değer “pi sayısı”ndan küçük çıkar. Çünkü bu dev çember bir düzlemde değildir. Dünya’ nın yuvarlaklığından kimse şüphe etmez. Fakat insanoğlu bu gerçeği, Dünya’ dan ayrılıp ona uzaktan bakarak bulmamıştır. Bu, Dünya’ da dururken de, kolayca gözlenen olayların uygun matematiksel açıklaması ile rahatça anlaşılabilir. Einstein de astronomik gerçekleri dikkate alarak yeni bir evren modeli ortaya attı.

Öklid geometrisi, bir çekim alanı içinde geçerli değildir. Çekim alanında doğruların, düzlemlerin anlamı olsa bile pek basittir. Işık bile çekim alanı içinden geçerken düz bir çizgi üzerinde gitmez. Çünkü çekim alanının geometrisi, içinde doğru bulunmayan bir geometridir. Işığın çizebileceği en kısa yol bir eğri, ya da alanın geotrik yapısının belirlediği büyük bir çemberdir. Bir çekim alanının yapısını düşen cismin kütlesi ve hızı belirler. Bir bütün olarak evrenin geometrik yapısına biçim veren de evrende bulunan maddelerin toplamı olmalıdır.Evrende her madde toplanmasına karşılık uzay-zaman sürekliliğinde bir biçim bozulması vardır. Her gök cismi, her galaksi uzay-zamanda, bölgesel bozukluklar meydana getirir; denizdeki adaların çevresinde görülen çalkantılar gibi. Madde toplanması ne kadar yoğun olursa, bunun sonucu olan uzay-zaman eğrilmesi o kadar büyük olur. Sonuç olarak tüm uzay-zaman süreklisi bir bütün eğridir. Evrendeki hesaplanamaz madde kütlelerinin oluşturduğu biçim bozukluklarının yerleşmesi, sürekliliğin büyük bir kozmik eğri halinde kendi üzerine kapanmasına yol açar. Bu nedenle Einstein evreni Öklid’ inkinden ayrıdır ve sonsuz değildir.Yerde sürünen bir solucan Dünya’ yı düz ve sonsuz görür. Bunun gibi yerdeki bir insana bir ışın düz çizgi üzerinde sonsuza gidiyormuş gibi görünebilir. Einstein evreninde doğrular yoktur; yalnız büyük çemberler vardır. Uzay sonsuz değildir, fakat sınırsızdır.

(Evren ve Einstein s: 110-115)

Einstein evreninde yüz milyonlarca ateş halinde yıldızı ve hesaplanamayacak ölçüde seyrek gaz, soğuk demir, taş ve kozmik toz sistemlerini tutan milyarlarca galaksiyi içine alacak büyüklüktedir. Bu evrende, saniyede 300 bin kilometre hızla uzayda yola çıkan bir Güneş ışını, büyük bir kozmik çember çizecek ve 200 milyar yıldan biraz sonra kaynağına dönecektir.

( Evren ve Einstein s:117)

Bununla birlikte Einstein, kendi evren bilimini geliştirirken, yıllarca sonra açıklanan astronomi olayını bilmiyordu. Yıldızların ve galaksilerin hareketlerini rasgele sayıyordu. Einstein, evreni durgun saydı. Oysa evren genişliyordu. Bütün galaksiler, sistemli olarak bizimkinden uzaklaşıyor. Bu sonuç o kadar önemlidir ki, bunun nasıl ortaya konulabildiğini göstermek yararlı olacaktır.

Oldukça yakın galaksilerin uzaklığının belirtilebilmesi onların içinde iyi bilinen çeşitli örnek yıldızların tanınması yolu ile olur. Bu yıldızlar için değişme devrelerinin, onların kendi öz aydınlatma miktarı ile belli olduğu bilinmektedir. Bu uzaklıkların, elverişli bir şekilde bulunabildiğini söylememize olanak sağlayan başka yöntemler de vardır ki, bunların sonuçları, oldukça iyi sayılabilecek derecede diğer yöntemlerin sonuçları ile çakışırlar.

Galaksilerin hızlarını, bunların görünür ışıktaki ışımalarını çözümleyerek de belirlemek olanaklıdır.

Şimdi herkes, evren ve zamanın kendisinin, büyük patlamada bir başlangıcı olduğunu düşünüyor. Ve Hawking, sitemini şöyle dile getiriyor: “Bu , birkaç değişik kararsız taneciğin keşfinden çok daha önemli olmakla birlikte, Nobel Ödülleri ile değerlendirilebilmiş bir buluş değildir” (s: 28)

İki karadelik çarpışır ve birleşirse, sonunda ortaya çıkan karadeliğin alanı, baştaki karadeliklerin alanlarının toplamından daha büyüktür. Bu durum, termodinamiğin ikinci yasasına göre, entropinin davranışına çok benzemektedir. Entropi, hiç azalmaz ve tüm sistemin entropisi, onu oluşturan parçaların entropileri toplamından büyüktür. Bir karadeliğin kütlesindeki değişme, onun olay ufkunun alanı da değişmeye, açısal momentumundaki değişmeye ve elektrik yükündeki değişmeye bağlıdır. Bir karadeliğin uzay ufkunun her yerinde yüzey gravitesi aynıdır. Bu benzerlikten cesaret alan Bekenstein 1972′ de olay ufku alanının belli bir katının karadeliğin entropisi olduğunu ileri sürdü. “Lakin bu teklif tutarlı değildi. Eğer karadelikler, olay ufkuyla orantılı bir entropiye sahip olsalardı, yüzey gravitesiyle de orantılı, sıfırdan farklı bir sıcaklıkları olurdu. Karadeliğin, kendi sıcaklığından daha düşük sıcaklıktaki bir termal ışınımla temasta olduğunu düşünelim. Karadelik, ışınımın bir kısmını yutarken dışarıya birşey gönderemeyecektir. Zira klasik kurama göre, karadelikten bir şey çıkamaz.Bu durumda, alçak sıcaklıktaki termal ışınımdan, yüksek sıcaklıktaki karadeliğe ısı iletilmiş olacaktır. Bu ise, genelleştirilmiş ikinci yasaya aykırıdır. Çünkü termal ışınımdan entropi kaybı, karadelik entropisindeki artmadan daha büyük olurdu. Lakin, bundan sonraki konuşmamda göreceğimiz gibi, karadeliklerin, tama da termal özellikte bir ışınım yaydıkları keşfedilince, tutarlılık yeniden sağlandı. Bu sırf bir tesadüf veya bir yaklaşım sonucu olamayacak kadar güzel bir sonuçtur. Böylece karadeliklerin gerçekten bir iç gravitasyonal entropisi olduğu anlaşılıyor. Göstereceğimiz gibi bu, bir karadeliğin basit olmayan topoljisi ile ilgildir. İç entropinin anlamı, graviteni çoğunlukla kuantum kuramıyla ilgili olanın dışında, ek bir belirsizlik düzeyi ortaya çıkarmasıdır. Bu nedenle, “Tanrı zar atmaz” dediğinde, Einstein yanılıyordu. karadelikler dikkate alındığında, Tanrının zar atmakla kalmayıp, bazan zarları görülemeyecek yerlere de atarak bizi şaşırttığı görülmektedir.” (Uzay ve Zamanın Doğası s: 34-35 )

Gravitenin hiç olmazsa normal durumlarda, daima çekici olduğunu gördük. Eğer gravite elektrodinamikteki gibi bazen çekici, bazen de itici olsaydı, on üzeri kırk kere(10 40) daha zayıf olduğu için onu hiç fark edemezdik. Ancak, gravitenin daima aynı işareti taşıması nedeniyle, bizimle Dünya gibi iki makroskobik cismin taneciklerinin arasındaki gravitasyonal kuvvetler, bizim hissedeceğimiz ölçüde bir kuvvet toplamına yol açar. Gravitenin çekici olması, onun evrendeki maddeyi yıldız ve galaksi gibi cisimler oluşturmak üzere bir araya getirecek şekilde davranacağı manasına gelir. Daha fazla sıkışmaya karşı madde, yıldızlarda termal basınç ile galaksilerde de iç hareketler ve dönmelerle bir süre direnir. Ama en sonunda ısı veya açısal momentum dışarı taşınacak ve cisim büzülmeye başlayacaktır. Eğer kütle, Güneş’ in kütlesinin bir buçuk katından küçükse, elektron veya nötronların dejenerasyon basıncı nedenle büzülme durabilir. Cisim de buna göre bir beyaz cüce veya bir nötron yıldızı haline yerleşir. Fakat, kütle bu limitten büyükse, büzülmeyi durdurabilecek bir şey yoktur. Belirli bir kritik büyüklüğe kadar küçülünce, onun yüzeyindeki gravitasyonal alan o kadar kuvvetli olacaktır ki, ışık konileri içeri doğru kıvrılacaktır. Bunun size dört boyutlu bir resmini çizmek isterdim. Fakat, hükümet tasarrufları. Cambridge Üniversitesini ancak iki boyutlu ekranlarla yetinmeye zorluyor. Bu nedenle zamanı düşey doğrultuda üç uzay doğrultusunun ikisini perspektif olarak gösterdim.

“Uzay-zamanın, içinden sonsuza kaçmanın mümkün olmadığı bölgesine karadelik denir. Bunun sınırı olay ufku adını alır. Olay ufku, sonsuza kaçamayan ışık ışınlarının oluşturduğu bir boş yüzeydir. Saçsızlık teoremleri, bir cisim karadelik oluşturacak şekilde çökerken büyük miktarda enformasyonun kaybolduğunu gösteriyor. Daha önceleri, bu enformasyon kaybı önem taşımıyordu. Çünkü Çökmekte olan bir cisimle ilgili bilgilerin karadelik içinde kaldığı düşünülüyordu. karadelik dışında bulunan bir gözlemci için çöken cismin nasıl bir şey olduğunu belirlemek çık zordur. Ama klasik kuramda bu ilke olarak olanaklı görülüyordu. Gözlemci, çökmekte olan cismi gerçekte hiç gözden kaybetmeyecektir. Buna rağmen o yavaşlayacak ve olay ufkuna yaklaştıkça daha da kararacaktır. Fakat gözlemci hala onun hangi maddeden yapıldığını ve kütlesinin nasıl dağıldığını görebilecektir. Kuantum kuramı bunun hepsini değiştirmiştir. Önce, çöken cisim olay ufkunu geçmeden önce sadece sınırlı bir miktarda foton gönderecektir. Bunlar, çöken cisim hakkında tüm bilgiyi taşımaya yetmeyecektir. Bunun anlamı, kuantum kuramına göre, dışarıdaki bir gözlemci için, çöken cismin durumunu ölçmenin mümkün olmadığıdır. Bunun çok önemli olmadığı, çünkü dışardaki bir kişi ölçemese de enformasyonun hala karadelik içinde olduğu düşünülebilir. Fakat işte burada, kuantum kuramının ikinci etkisi ortaya çıkıyor. Göstereceğim gibi, kuantum kuramı karadelikleri ışıtır ve kütle kaybettirir. En sonunda bunlar tamamen yok olurken, içlerindeki tüm enformasyonu da birlikte götürürler. Bu enformasyonun gerçekten de kaybolduğu ve başka bir şekilde geri gelemeyeceği lehinde argümanlar vereceğim. Göstereceğim gibi, bu enformasyon kaybı, fiziğe, kuantum mekaniği ile ilgili olanın dışında ve onun üzerinde, yeni belirsizlik düzeyi katmaktadır.”

1973 yılında bu olayı ilk defa incelediğim zaman, çökme sırasında bir emisyon patlaması olacağını, fakat ondan sonra tanecik yaratılmasının duracağını ve geride gerçekten siyah bir kara cisim kalacağını bulmayı umuyordum. Fakat büyü şaşkınlıkla, çökme sırasındaki bir patlamadan sonra geriye, sabit hızda bir tanecik yaratımı ve emisyon kaldığını buldum.(s:56) Bir süredir, kuvvetli bir elektrik alanında pozitif ve negatif elektrik yükü taşıyan tanecik çifti yaratıldığı bilinmektedir.(s:67) Karadelikler, elektrik yükü de taşıyabildiği için, bunların da çift yaratılabileceği düşünülebilir. Lakin bunun miktarı, elekton-pozitron çiftleri ile karşılaştırıldığında çok küçük bulunacaktır. Zira, kütle bölü yük oranı on üzeri yirmi defa daha büyüktür. Bu şu demekti: karadelik çiftleri oluşturmak üzere önemli bir ihtimal belirmesinden çok daha önce, herhangi bir elektrik alanı, elektron-pozitron çiftleri yaratımı ile nötralize olacaktır. Bunun yanında, magnetik yüklü karadelik çözümleri de vardır. Magnetik yüklü tanecik olmadığı için, böyle karadelikler, gravitasyonel çökme ile yaratılamazlar. Fakat bunların, kuvvetli bir magnetik alanda çiftler şeklinde yaratılabileceği düşünülebilir. Bu durumda adi tanecikler magnetik yük taşımadığı için, adi tanecik oluşması ile arada bir rekabet yoktur. “Bu nedenle, magnetik yüktlü bir karadelik çifti yaratabilecek kadar büyük bir ihtimal olabilmesi için, magnetik alan yeter derecede kuvvetli olabilir.”