Yerçekiminin, evrenin en güçlü görünen kuvveti olmasına rağmen, aslında uzayın yüzeyinde saklanan daha küçük bir yapıya indirgenebileceği fikri, son on yılda fizik dünyasında en çığır açan öneriden biri haline geldi. Bu iddia, Tsinghua Üniversitesi’nde görev yapan teorik fizikçi Bartek Czech’in, beyin taramasına benzeterek açıkladığı “holografik prensip”in temelinde yatar: bir kutunun içinde ne kadar madde varsa, o kutuyu kaplayan yüzeyin üzerine düşen boyanın miktarıyla aynı olduğu iddia edilir. Bu, mantık ve geometrinin kategorik kurallarını sorgulayan, kare metre ile küp metre arasındaki farkı silmeye davet eden bir tezatlık barındırır.
İddianın kökeni, 1970’lerde Jacob Bekenstein ve Stephen Hawking’in kara deliklerin “entropisini” hesaplamasına dayanır. Bu hesaplamada, kara deliğe eklenen parçacıkların entropinin hacmiyle değil, yüzey alanıyla orantılı olarak arttığı ortaya çıktı. 1990’larda Stanford Üniversitesi’nden Leonard Susskind, bu bulguyu bir adım öteye taşıyarak kara deliğin kendisinin bir hologram olduğunu, içindeki her şeyin dışarıdan gözlemlenebileceğini savundu. Susskind, bu fikri ilk duyduğunda “biraz çılgınca” bulduğunu, ancak “olan olası alternatifler arasında en az çılgın olanıydı” şeklinde değerlendirdiğini söyledi.
Yüzeyden İçeriye Yolculuk
Czech, bu prensibin gücünü beyin taramasına benzeterek açıklıyor. Bilgisayarlı tomografi, organın içine bakmadan, yüzlerce veya binlerce kesit görüntüsünden yararlanarak organın üç boyutlu yapısını yeniden oluşturur. Holografi ise bu işlemi bir adım öteye taşıyarak, beynin yüzeyini fotoğraf çekerek bile üç boyutlu tüm katlama, damar ve nöronu yeniden inşa edebileceğimizi ima eder.
Kütle, yükün yerini alır. Her zaman pozitiftir ve negatif kütlenin olmadığı bilinir. Bu yüzden kutunun yüzeyindeki uzay-zamanın bükülmesinden yola çıkarak, kutunun içindeki tek gerçek düzenlemeyi her zaman çıkarabiliriz. Sezgisel olarak, holografili bu şekilde anlamlı kılan şey buydu.
Laurent Freidel, Waterloo’daki Perimeter Institute for Theoretical Physics’te kuantum yerçekimini inceleyen fizikçi
Bu açıklamayı yapan Freidel’e göre, elektrik yüküyle çalışan diğer kuvvetlerle karşılaştırıldığında fark nettir. Bir kutu içindeki elektrik yükleri, oluştukları alanı da dış yüzeyden geçirebilir; ancak pozitif yükler negatif yükleri nötrleyebildiği için, yüzeyden tek başına hangi yük düzeninin alanı yarattığını söylemek imkânsızdır. Kütlele çalışan yerçekiminde ise durum farklıdır: kütle her zaman pozitiftir ve uzay-zamanı bükerek yüzeydeki eğriliği her zaman ortaya koyar.
İki Karşıt Görüş
Yine de holografili, yalnızca kara delik entropisiyle açıklamak yeterli değildir. Gerçek bir test, 1990’larda ortaya konan ve yerçekimi ile kuantum mekaniğini birleştiren AdS/CFT eşleştirmesidir. Bu eşleştirmede, eğrilik özelliği olan, sonsuz uzayın sınırlı bir küre içinde gösterilebileceği varsayılan bir evren incelenir. Bu geometriye anti-de Sitter (AdS) uzayı denir.
Küre içinde, elektron ve atomlarla dolu, maddeye tepki veren bir evren vardır. Kürenin yüzeyi ise kendi başına bir evrendir: burada kuantum parçacıkları bulunur, ancak yüzey serttir ve parçacıklara tepki veremez; dolayısıyla burada yerçekimi yoktur. Yüzey dünyası, fizik kurallarının yakınlaşıldıkça veya uzaklaşıldıkça değişmediği, konformal alan teorisi (CFT) adı verilen bir kuantum teorisinin egemen olduğu bir dünyadır.
AdS/CFT eşleştirmesinin kesin mesajı şudur: en azından bu özel küre içinde, yerçekiminin kuralları ile kuantum mekaniğinin kuralları aslında aynı oyunu gizlice anlatmaktadır. İki teori arasındaki efsanevi düşmanlık notwithstanding, birbirine dolanmışlardır. Biri, diğerinden doğar.
Brian Swingle, Brandeis Üniversitesi’nde fizikçi
Boyle, bu eşleştirmenin sıradan bir açıklamasının bilinmediğini, hâla muhtelif şaşkınlık uyandırdığını vurgularken, Swingle ise iki teorianın aslında birbirine bağlı olduğunu, birbirinden doğduklarını belirtti.
İddianın gerçek dünyaya ne kadar yansıdığı konusunda fizikçiler arasında görüş ayrılığı vardır. Şüpheci görüşe göre, evrenin bir küre gibi değil, tam tersine dışa doğru bükülen bir uzayda yaşadığımız söylenebilir. Evrenin hızlanan genişlemesi, uzayın geriye doğru bükülmediğini gösterir; bu yüzden hologramın projeksiyonuna izin verecek bir sınır yüzeyi yoktur.
Küre derininde yaşayan bir karıncı, eğriliği kolayca algılayamaz ve dolayısıyla anti-de Sitter ile de Sitter uzayı arasındaki farkı da ayırt edemez. Belki de bir uzayda doğru olan şey, diğerinde de büyük oranda geçerlidir.
Latham Boyle, Edinburgh Üniversitesi’ndeki Higgs Center for Theoretical Physics’te fizikçi
Yazar, hem iki görüşün de geçerliliği olduğunu hem de holografi taraftarlarının tarafına eğildiğini belirtiyor. Kara delikler, tüm uzay türlerinin holografik olabileceğine dair ilginç ama dolaylı kanıt sağlarken, AdS/CFT eşleştirmesi, fizikçilerin en iyi anladığı anti-de Sitter uzayının holografik olduğunu temelde garanti altına alır.
Gerçeklik Ne Anlama Geliyor?
Çoğu fizikçi, uzayın holografik doğası ile “ontoloji” — yani gerçekliğin büyük harfli, mutlak doğruluğu — arasındaki bağlantıyı spekülasyonla tartışmaktan kaçınır. Susskind, bu soruya cevap vermeye çalışmadığını, bunun “kendi yetki seviyesinin ötesinde” olduğunu söyledi.
Yazar, daha sezgisel bir yaklaşım arayıp, fizikçilerin holografinin gerçekliğe anlamını nasıl etkileyebileceğini sorduğunda, Pennsylvania Üniversitesi’nden Vijay Balasubramanian, kısa bir olasılık menüsü sundu. Evrenin yalnızca tek bir doğaya sahip olması durumunda — Balasubramanian, birden fazla eşdeğer doğa olabileceğini de mümkün görüyor — üç seçenek ortaya çıkar: kuantum yüzeyi gerçek olan şeydir, yerçekimsel hacim gerçek olan şeydir ya da başka bir şeydir.
İlk yorum, yani yüzeyin gerçek olduğu görüşü, AdS/CFT’yi inceleyen fizikçiler arasında en yaygın olanıdır. Deneyimlediğimiz uzayın, su kadar yanıltıcı olabileceğini şüph
