Kara delikle ilgili çalışmasıyla Nobel Fizik Ödülü'nü alan Penrose'un 56 yıl öncesine uzanan öyküsü

Bu yıl Nobel fizik mükafatını, İngiliz bilim insanı Roger Penrose, Reinhard Genzel ve Andrea Ghez ile paylaştı.

Müellif ve gazeteci Patchen Barss, Roger Penrose’un hayat kıssasını yazdığı bir kitap üzerinde çalışıyor.

Brass, Penrose’un Nobel mükafatını almasını sağlayan çalışmayı nasıl geliştirdiğini BBC için kaleme aldı.

ARKADAŞ ZİYARETİYLE GELEN BİR AYDINLANMA

Roger Penrose, 1964 yılının sonbaharında ABD’de yaşayan İngiliz kozmolog arkadaşı Ivor Robinson’ın ziyareti sırasında üzerinde uğraştığı çalışmayla ilgili bir aydınlanma yaşadı.

İkili sokakta yürürken karşıdan karşıya geçecekleri birkaç saniyelik bir anda Penrose, kuasarların 2,5 milyar ışık yılı öncesinde uzayın dışındaki güçlü dönüşlerine dair bir sorunun yanıtını kavradı.

Kuasar, yüksek bir güçle parlayan, kimi araştırmalarda galaksi olarak betimlenen gök cisimlerine verilen isim.

Penrose tam o anda yerçekimsel çöküntünün nasıl oluştuğunu ve bütün bir galaksinin nasıl daha derine ve merkeze yanlışsız çekildiğini düşündü.

Bu tam olarak artistik buz pateni yaparken dönen biri üzere olmalıydı; kolları vücuduna yakın, büzüldükçe daha süratli dönen…

Penrose’un bu aydınlanması, 56 yıl sonra Nobel mükafatını alacağı teorisini geliştirmesini sağlayacaktı.

TEKİLLİK SORUNU

Penrose, Albert Einstein’ın 1915’te ortaya çıkardığı genel görecelik teorisini çalışan çok sayıda fizikçi üzere 1960’larda tekillik problemine baş yoruyordu.

1950’li yıllardaki algı, Einstein’ın teorisinin genel olarak başarılı olduğu, lakin birtakım varsayımlarının mümkünlük dışı ve test edilemez olduğuna yönelikti.

Hesaplamaları, teorik olarak yerçekimsel çöküşün sonsuz ağır küçük bir bölgenin oluşmasını sağlayacağını, bunun da ışığın bile kaçamayacağı bir tekillik yaratacağını gösteriyordu.

Bunlara kara delik ismi verildi.

Lakin böylesi bir tekillik içinde ne bildiğimiz fiziğin ne de Einstein’in görecelik teorisinin kurallarının işlememesi gerekiyordu.

Bu yüzden matematiksel görececilere nazaran tekillikler araştırmak için göz kamaştıran bir mevzuydu.

Birçok fizikçi ise kainatın böylesi bölgeleri içermek için fazla sistemli olduğu görüşündeydi.

Tekillikler varolsa bile onları gözlemlemenin bir yolu olmayacağını düşünüyorlardı.

Penrose, uzun bir mühlet bu konuya büyük bir kuşkuyla yaklaşıldığını, nesnenin çöküp dönse bile akabinde tekrar etrafına hakikat süratli bir formda uzanacağının düşünüldüğünü söylüyor.

RUSLARIN ARAŞTIRMASIYLA ÇELİŞEN BAKIŞ AÇISI

1950’li yıllarda radyo astronomisiyle uğraşanlar ise çok parlak, çok uzak ve küçük yeni kozmik nesneler buldu.

Kuasar ismi verilen bu nesneler çok küçük bir alanda çok fazla güç harcıyordu.

İmkansız gözükse bile bu yeni müşahedeler, tekilliğe gerçek çöken kuasarların eski galaksiler olduğunu ortaya koydu.

Bu da bilim dünyasının, tekilliklerin gerçeğe sanıldığından daha mı yakın olduğunu sorgulamasına yol açtı.

Birçok bilim insanı tekilliklerin oluşmasına yol açacak özel durumları araştırmaya çalışırken o vakitler Londra’daki Birkbeck College’da çalışan Penrose farklı bir hal takındı.

Birkbeck’teki uzun tahtasında daha genel tahliller, prensipler ve temel matematik yapıları bulmaya çalıştı.

1963’te ise Isaac Khalatnikov öncülüğünde bir küme Rus teorist, tekilliklerin bizim fizikî evrenimizin bir modülü olamayacağına dair bilim dünyasının genel görüşüne paralel bir çalışma yayımladı.

Kainatta toz bulutlarının ya da yıldızların tekillik noktasına ulaşamadan tekrar genişlediklerini ortaya attılar.

Kuasarlar için öbür bir açıklamanın olması gerektiğini lisana getirdiler.

Penrose ise kullandıkları formüllerin bu sonuca varmalarını sağlamayacağını düşünerek bu teoriye kuşkuyla yaklaştı.

1964 yılında arkadaşının ziyaretine kadar ise bu yaklaşımı çürütecek bir teori ortaya atamadı.

KARA DELİĞİN OLUŞUM VE KOZMOSTAKİ MİLYARLARCA TEKİLLİK

Penrose’un arkadaşının ziyaretinin akabinde geliştirdiği teorisine nazaran o derece güç, hareket ve büzülme hareketleri öylesine ağır bir ısı yaratacaktı ki radyasyonun her ışık dalgası ve her taraf boyunca dışarı patlamasına sebep olacaktı.

Küçüldükçe ve hızlandıkça daha ağır bir formda parlayacaktı.

Penrose, çöküşün engellenmeden devam edeceğini öngördü.

Ağırlaşan merkezin dışında nesne, galaksimizdeki bütün yıldızlardan daha güçlü bir halde ışıldayacaktı.

İçinde ise ışık uzayzamanda her tarafa hakikat birbirine yakınsayarak dramatik açılarda bükülecekti.

Sonunda o denli bir noktaya gelecekti ki geri dönüş olmayacaktı, ışık, uzay ve vakit bir noktaya dönüşerek kara deliği oluşturacaklardı.

Penrose böylelikle tekilliğin özel durumları gerektirmediğini, evrenimizde tekilliklerin imkansız olmadığını, hatta karşı konulamaz olduğunu ortaya koydu.

Kozmosta milyarlarca tekillik olmalıydı.

TEORİSİ BİLİM DÜNYASINI KIZDIRDI

Penrose iki ay içinde bu teorisiyle ilgili konuşmalar yapmaya başladı.

18 Ocak 1965’te hususla ilgili olarak Physical Review Letters isimli mecmuada yazdığı bilimsel bir makale yayımladı.

Lakin Penrose Tekillik Teoremi tartışıldı, çürütüldü, tenkitlerle karşılaştı.

Bu konu, o yılın sonunda düzenlenen bir konferansta hararetli bir tartışmaya dönüştü.

Lakin kısa bir müddet sonra Rusların makalesindeki hesaplamalarda kusurlar olduğunu ortaya çıktı, artık tezleri geçerli değildi.

1965 yılının sonlarında Penrose’un teoremi dünya çapında ilgi görmeye başladı.

Buluşu kozmolojide bir çığır açmış, cihanın temelinde yer alan büyük bir gerçeği açığa çıkarmıştı.

Tekillikler yavaş yavaş kamuoyunun da karşısına kara delikler olarak çıkmaya başladı; bunu birinci kere ABD’li bilim gazetecisi Ann Ewing kaleme aldı.

HAWKİNG İLE BİR ARADA ÇALIŞTILAR

Stephen Hawking de teorilerini Penrose’un teorimi üzerinde inşa etmeye başladı; öncesinde ikili tekillikler üzerinde birlikte çalışmıştı.

Tekillikler, kainatın tabiatı, tarihi ve geleceği ile ilgili her teorinin temelini oluşturdu.

Deneyselciler galaksimizin merkezinde yer alan üstündev kara delik üzere öbür tekillikler de keşfetti. Bu çalışma, Penrose ile bu yıl bir arada Nobel Fizik Ödülü’nü alan Reinhard Genzel ve Andrea Ghez’in araştırmasıydı.

Penrose daha sonra Büyük Patlama’ya alternatif olarak Konformal Döngüsel Kozmoloji Teorisini geliştirdi.

2019 yılında ise bir kara deliğin birinci kere fotoğrafı çekilerek Einstein ve Penrose’un bir vakitler tartışılan teorilerinin birinci kez görsel bir ispatı ortaya çıkarılmış oldu.

89 yaşındaki Penrose, Nobel Fizik Ödülü’nü almaktan dolayı büyük bir onur duyduğunu ve çok sevindiğini söylese de tek bir şikayeti var: Daima çalan telefonlarından şu an üzerinde çalıştığı üç bilimsel makalesini yazmakta zorluk çekiyor.

Cumhuriyet