Fizikçi ve evrenbilimci Stephen Hawking 14 Mart’ta, Albert Einstein’ın 139. doğum gününde aramızdan ayrıldı. Teorik fiziğin problemleri hakkında arkadaşlarıyla lades tutuşan veya iddialara girmeyi seven Hawking, henüz 20’li yaşlarındayken Azrail ile giriştiği iddialaşmayı 76 yaşında kaybetti ve artık anılarda ve bilim tarihinde sonsuza dek yaşayacak.

Stephan Hawking, 1965’te Cambridge Üniversitesi’nden doktorasını almış, benim doktora tezimi yazdığım 1970’li yıllarda, kuantum kuramı ve genel görelilik kuramını birleştirerek karadeliklerin zaman içinde karadelik olarak kalamayacaklarını ve bir dönem sonra buharlaşacaklarını öngörmüştü. İlk iddialaşması da karadelikler üzerine olmuştu. Karadelik Bilgi Açmazı olarak bilinen paradoksa göre her şeyi yutan karadelikler, buharlaştıklarında, yuttukları maddeye ait bilgiyi geri verecekler midir? California Teknoloji Enstitüsü’nden John Preskill ile 1991’de giriştiği, “karadelikler, üzerlerine düşen maddenin içerdiği bilgiyi de geri vermez” iddiasını kaybettiğini, 2004’te açıklayacaktı. Ancak 2012’de, başka bir grup fizikçi (Joseph Polchinski ve arkadaşları) durumu tekrar Hawking lehine değiştirecekti. Ancak şu anda, daha başka öneriler de var ve karadeliklerin yaydığı Hawking ışımasının, karadeliğe düşen bilgiyi de geri vermeyeceği, çözülmemiş bir paradoks olarak fizikçilerin gündeminde durmaya devam ediyor.

Mini Karadelikler Kuramı

Ben doktora çalışmalarım sırasında karşılaştığım Hawking ışıması üzerine tezimde bazı çıkarımlarda bulunmuştum. Şimdi onu kısaca özetleyeceğim: O sıralarda (1970’ler) üzerinde çalıştığım tezimde, NASA’nın SAS-2 gama ışınları uydusu gözlemlerine dayalı bazı problemler üzerinde kafa yoruyordum ve bu problemlerden biri olan Evrensel Kozmik Gamma Işınları Artalan (KGA) Işıması’nın kökeni üzerinde çalışıyordum. Bu ışımanın göz önüne aldığım olası kaynakları üzerinde düşünürken, Dr. Hawking’in karadelik buharlaşmalarının da bu türden bir art alan oluşturabileceği iddiası, yeni bir olası kuram olarak gündeme geldi. Bu kuramında, Hawking, kütlesi 1.000 trilyon ton (10 üssü 15 ton) ve daha küçük olan ve Evren’in ilk dönemlerinde yaratılmış olacağını söylediği mini karadeliklerin, Evren’in bu döneminde ve önceki dönemlerinde buharlaşmalarını gama ışını yayarak tamamlayacaklarını ve bunların yeni gözlenen KGA ışımasını oluşturabileceği kanısındaydı. Bilinmeyen parametrelerin çokluğu ve bu ilk uydu gama ışın ölçümlerin kabalığı nedeniyle Hawking’in kuramını da gözlemlerle uyumlu duruma getirmek olası görünüyordu. ODTÜ Fizik Bölümü Öğretim Üyesi Prof. Hakkı Ögelman, onun doktora öğrencisi olarak ben ve diğer araştırıcı ve teknisyen arkadaşlarımız, o dönemde, ilk dünyanın ilk kıvılcım odalı gama ışınları uydusu olan SAS- 2’nin 1970 - 1972 yılları arasında aldığı verileri çözümleme çabasındaydık.

Stephan Hawking: Karadeliklerle Konuşan Adam 1

Voyager 1 ve 2 üzerine monte edilen altın kaplama plakette, Dünya’nın Samanyolu içindeki konumu, sol alttaki yıldız şeklindeki çizimde 14 atarcaya göre göreli uzaklıkları cinsinden gösteriliyor. Sol üstteki şekil, plakanın altında korunan bir CD’ye işaret ediyor, diğer şekiller de bu CD’nin nasıl “okunacağını” görsel olarak açıklıyor. Sözkonusu CD, yeryüzündeki hayat, insanlar, bitkiler ve hayvanlar hakkında bilgiler yanında, dünyanın çeşitli ülkelerinden müzik ve çeşitli dillerde uzaylıları selamlama sözleri içeriyor. Türkçe selam metni, “sabah-ı şerifler hayırlı olsun, uzaylı dostlarımız” şeklinde.

Zamanın Kısa Tarihi

Daha sonra Hawking’in fikirleriyle, Türkçeye Zamanın Kısa Tarihi adıyla çevrilen A Brief History of Time kitabı sırasında tekrar karşılaştım. Kendi akademik çalışmalarım sırasında konularımızın farklılaşması yüzünden sadece uzaktan takip etmekle yetindiğim Hawking, bir süre sonra popüler bilim kitapları yoluyla bulgularını ve genel olarak evrenbilim konularını herkesin anlayabileceği şekilde yazma çabalarına girişti. Bu konuda da çok başarılı oldu. Sözkonusu kitap dünyada kırkın üzerinde dile çevrilerek on milyonun üzerinde satış rakamına ulaşmıştı. Bu kitabında Hawking, Tanrı’nın aklını okumak olarak yorumladığı, kozmolojinin sorunlarını ve herkesin aklındaki, Evren’in başı ve sonu, karadeliklerin doğası ve rolü, uzayda ve zamanda yolculuk gibi en merak uyandıran konuları herkesin anlayacağı şekilde sunmakta büyük ustalık gösterdi. Daha sonra aynı kitabın, Zamanın Daha Kısa Tarihi adıyla daha da kısaltılmış sürümü çıktı. Türkçeye çevrilen diğer popüler kitapları da oldu. Fakat zevkle okuduğum popüler kitaplarından öğrendiğim, öğrencilerime ve dinleyicilerime aktarmaktan büyük zevk aldığım nokta Hawking’in teknik olarak da açıklığa kavuşturduğu zamanda yolculuk konusudur.

Uydu Navigasyon Sistemleri ve Zamanda Yolculuk

Hawking’e göre zamanda ileriye yolculuk mümkündür ancak geriye gitmek olası değildir. İleri gitmeyi mümkün kılan fiziksel süreçse zamanın akışının yoğun yerçekimi altında yavaşlıyor olmasıdır. Bizler bu etkiyi her an kullanmaktayız, şöyle ki: Yeryüzünde hepimize büyük kolaylıklar sağlayan GPS (küresel konumlama) sistemleri, pratik navigasyon uygulamasıyla artık yaşamımızın vazgeçilmezleri arasında. Yolumuzu çok doğru olarak bulmamızı sağlayan küresel konumlama uyduları (yaklaşık 20 bin kilometre yukarda dolaşan 15 kadar uydu), yeryüzünde onları gören cihazların (navigasyon sistemleri ve bu tür hesapların da içine entegre edilmiş olduğu akıllı cep telefonları), yeryüzü koordinatlarını 1 metreden daha hassas olarak hesaplamalarına olanak vermektedir. Buysa bizlerin istediğimiz konuma veya adrese (hiç bilmediğimiz mekânlarda, yoğun ormanlarda, çöllerde veya buz diyarlarında, çok karmaşık kentlerde) kolayca ulaşmamızı sağlamaktadır. Bu hesapların doğru yapılabilmesi, uyduların yüksekliğinde ve yeryüzünde, farklı hızlarda akan zamanın (Einstein’ın Genel Görelilik Kuramı uyarınca) doğru şekilde hesaplanabilmesine dayanır. Yeryüzünde zaman, uydulara göre, saat başına mikrosaniyeler mertebesinde daha yavaş akar. Bu düzeltmenin yapılmaması durumunda birkaç gün sonra hatalar birikerek, hesapların yanlış çıkmasına ve doğru konumların hesaplamamasına neden olur.

Aynı etkiye dayanarak, dünyadakinden çok çok yoğun kütle-çekimi alanına sahip olan bir karadeliğin çevresinde, fakat tehlikeli geri dönülmezlik bölgesi “olay ufku”ndan yeterince uzakta ve teorik olarak mümkün bir yörüngede, yoğun bir yerçekimi alanında dolaşan bir uzay aracındaki astronotların, örneğin 1 yıl yaşamaları süresinde, yeryüzünde, zaman (çok daha düşük yerçekimi nedeniyle) çok daha hızlı akacaktır. Astronotlarımız dünyaya geri döndüklerinde, dünyadaki takvimlerin çok daha ilerde olduğunu, mesela on yıl ilerlediğini göreceklerdir.

Stephan Hawking: Karadeliklerle Konuşan Adam 2

Gama ışınlarında gökyüzü... Yatay olarak görülen sarı (en şiddetli) ve kırmızı (şiddetli) Samanyolu düzlemi ışıması dışında onlarca parlak noktasal gama ışın kaynakları gözlenmişti. Bunlar dışında kalan en koyu mavi bölgeler, evrenin tamamından gelen ve Hawking’in buharlaşan mini karadelikler kuramıyla açıklamaya çalıştığı çok daha zayıf ışımalardır. Bu tüm gökyüzü haritası, SAS-2 uydu deneyinden sonra fırlatılan EGRET gama ışınları uydusu tarafından (Magma yazarı Mehmet Emin Özel’in de katkılarıyla) 1990’larda elde edildi.

Yıldıza Ani Vuruş Projesi

Hawking’in son konularından biri, güneşe en yakın yıldız olan Alfa Erboğa - Yakın (Cen Proxima) yıldızına gönderilecek bir mini uzay aracının olabilirliği ve yapılabilirliği çalışmalarıydı. (Bu konuda bir haber, derginizin Ekim 2016 sayısında, s. 16 - 17’de, Yıldıza Ani Vuruş başlığıyla yayımlanmıştı.)

Yapılan hesaplar, bir kredi kartında büyük olmayan (1 gramdan daha hafif) bir entegre devreler yongasından oluşacak “değerli yük” taşıyacak uzay aracı, lazerlerle hızlandırılacak devasa yelkenleriyle hızlandırılacaktır. Atımlı lazer itmeleriyle bir ay gibi bir sürede bu uzay yelkenlilerini saniyede 60 bin kilometre (ışık hızının yüzde 20’si ) hıza ulaştırmak olası görünmektedir. Hawking’in de onay verdiği projenin hesaplarına göre bu türden bir uzay aracı filosu, yaklaşık 20 yılda 4 ışıkyılı (40 trilyon kilometre) uzaklığındaki bu yıldıza (ve projenin ilanından sonra varlığı keşfedilen ve o yıldız çevresinde döndüğü kanıtlanan dünya-benzeri gezegen yakınlarına) ulaşacak ve oradan çektiği görüntüleri ve diğer ölçümleri ışık hızıyla (radyo dalgaları şeklinde) bize geri gönderecektir. Verilerin dünyaya ulaşması da tekrar 4 yıl alacaktır. Yani projenin başlamasından 24 yıl sonra (bir insan ömrü içinde), en yakın yıldızımızın ve çevresindeki gezegenin görüntüleri dünyamızla paylaşılabilecektir. Hawking’den başka, bilimsel konulara fon ayırmakla ünlü Rus milyarder Yuri Milner, Dyson Küresi kavramının yaratıcısı Prof. Freeman Dyson; Carl Sagan’ın eşi ve Cosmos dizisinin yapımcısı Ann Druyan; Harvard’da Astronomi Bölüm Başkanı Prof. Avi Loeb; kadın astronot Prof. Mae Johnson ve NASA Ames Uzay Araştırma Merkezi eski müdürü Prof. Pete Worden gibi tanımış birçok fizikçi, astrofizikçi yıldıza vuruş projesine destek vermektedir. İlk olarak sözkonusu mikro-yonganın ve hızlandırmayı gerçekleştirecek lazer sistemlerinin tasarım çalışmalarına başlanmıştır. Bu lazer sisteminin tamamlandığında alacağı şekli ve uzay aracının görüntüsü, dergimizin adı geçen sayısında gösterilmişti.

Stephan Hawking: Karadeliklerle Konuşan Adam 3

Hawking, daha çocukken matematiğe yöneldi. Okuduğu Oxford kolejinde matematik bölümü olmadığı için fizik öğrenimi gördü.

“Uzaylılarla Temas Etmeyin!”

Hawking, uzaylılarla temas ve uzaya yerleşme konularında da yankı uyandıran uyarı ve görüşleriyle tanınır. Ona göre uzaya, onlara yerimizi bildirecek yayınlar yapmamamız gerektiğini, uzaylıların iyi-niyetli olup olmadıklarını bilemeyeceğimizi söylemiştir. Onların bize, bizim Amerikan Kızılderililerine veya Afrikalı siyah kölelere yaptığımıza benzer şekillerde davranabileceklerini belirtmiş, özellikle de uzaya haberleşme amaçlı sinyal göndermenin karşısında olduğunu ifade etmiştir. Bilindiği gibi ilk kez 1974 yılında yeryüzündeki yaşam ve insanlık hakkında bilgiler içeren bir radyo mesajı çekilmişti. Daha sonra, Voyager 1 ve 2 ile Pioneer 10 ve 11 uzay araçlarına milyonlarca yıl dayanacak görsel plakalar eklenmiş; bunların üzerlerinde, Samanyolu içinde, Güneş’in ve dünyamızın konumu, dakik ışımalar yapan radyo atarcalarına göre gösterilmişti.


*Mehmet Emin Özel, Fatih Sultan Mehmet Vakıf Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İstanbul