Astro Merkez
Solucan delikleri
Negatif Enerji, Wormhole’lar (solucan delikleri) ve Warp Drive’lar (eğri yolları veya sürüşleri, istikametleri 
)
Yazan Lawrence H. Ford ve Thomas A. Roman
“Scientific American” (Bilimsel Amerikalı) Ocak 2000
Wormhole’ların ve Warp drive’ların inşasında çok değişik bir enerji formuna ihtiyaç vardır.
Ne yazık ki, fizik kuralları negatif enerjiyi yaratırken aynı zamanda kendi sınırlarını da çizmiştir.
Eğer wormhole’lar varsa, bunlar küresel şekilde ortaya çıkarlar. Evrenin çok uzaktaki diğer bölümüne açılırlar. Buna göre Newyork Time Square’daki biri tek bir adımla Sahara çölüne gidebilir. Buna karşın böyle bir wormhole fizik kurallarını altüst edememiştir. Bunun için negatif enerjinin gerçekdışı gücüne ihtiyaç vardır.
Uzayda bir bölge hiçbirşeyden daha az bir şey barındırabilir mi? Çoğunuz “hayır” diyeceksiniz. Bir kısmınız “o bölgede ne varsa radyasyon dahil yok ederim sadece boşluk kalır” diyeceksiniz. Fakat kuantum fiziğinin bununla ilgili gerçek yetenekleri var ve açıklanabilirliği yok. Uzayda bir yerde hiçbirşeyden daha az şey olabilir. Her ünitedeki hacim ve yoğunluk 0’ın altında olabilir.
Olayın saçma olduğunu söylemeye gerek yoktur. Einstein’in yerçekimi yani genel izafiyet teorisine göre madde ve enerji warplarının varlığı uzay ve zamanın geometrik tanımlamasını oluşturur.[ Çetin Bal: Bir nevi madde ve enerji uzay/zaman geometrisinin kaynağıdır.Daha anlaşılır bir dille zaman ve mekan diye ayrı ayrı kaplardan bahsedemeyiz.Zaman ve mekan kendi başına soyut şeyler gibi düşünülemez.Zaman ve mekan maddenin ve enerji warplarının varoluşuyla izafi hale gelirler.]Yerçekiminden anladığımız normal, pozitif enerjiyle veya kütleyle uzay/zaman'ın saptırılması. Uzay/zamanın eğrilmesiyle tüp geçitler gibi fenomenlerin gerçekleşmesi mümkündür. Wormhole’lar başka bir boyutta sanki tünel gibi açılırlar. Warp drive’lar ise ışık hızından daha hızlıdırlar. Zaman makineleri ise geçmişe gitmeye olanak sağlarlar. Negatif enerjiler sürekli çalışan zaman makineleri yapımında kullanılabilirler. Ya da kara deliklerin yokedilmesinde de kullanılabilirler.
Fizikçiler için bunlar alarm zillerinin kollara ayrılmasıdır(???). zaman yolculuğunun geri dönük potansiyel paradoxları vardır. Mesela geçmişe gidip babanızın tohumlarını atmadan dedenizi öldürmeniz ne gibi sorunlara yol açar. Burada çok önemli bir soru devreye giriyor; fizik kuralları negatif enerjiye kendi sınırlarını koyuyor mu? Biz ve diğerleri, büyük ve süreli negatif enerjiye zorla tabii kısıtlamalar gidilmesinin, inşa edilen wormhole’lerin ve warp drive’ların düzgün çalışmamasına sebep olacağını farkettik.
Double (çift, iki, benzer, eş, iki misli, kıvırmak) Negatif
Bu konuyla ilgili daha ileri gitmeden önce okuyuculara negatif enerjinin ne olmadığını anlatmamız gerekir. Pozitif enerjisi olan anti maddelerle karıştırılmamalıdır. Elektron ve anti zerrecikleri (antiparticle) pozitif elektonlarla çarpıştıklarında yok oluyorlar. Son çarpımlarda pozitif enerji taşıyan gamma ışınları ortaya çıkıyor. Anti zerrecikler negatif enerjiden oluşuyorsa, böyle bir etkileşim sıfırın nihai enerjisinde meydana gelir. Ayrıca negatif enerjiyi evrenin sabitliğinde ve kainatın bilinen modellerinde bulunan enerjiyle karıştırmamak gerekir. (Lawrence M. Krauss’un Scientific American’daki Cosmological Antigravity’i okuyun. ) Böyle bir direşim negatif basıncı simgeler, fakat pozitif enerji olarak. (bazı yazarlar bunu egzotik madde olarak söylerler. Fakat biz ona negatif enerji yoğunluğu diyoruz.)
Negatif enerji tamamen de bir fantezi değildir. Bazı oluşumları laboratuvar ortamında üretilebilmektedir. Herhangi bir elektriğin enerji yoğunluğuna, manyetik veya diğer rastgele iniş çıkış (manyetiksel) alanlarına ihtiyaç duyan Heisenberg’in belirsizlik ilkelerinden ortaya çıkarmaktadırlar. Hatta enerji yoğunluğu 0 ortalama düzeyinde ve boşlukta inip çıkar. Bu yüzden kuantum boşluğu klasik anlamında hiçbir zaman boş kalamaz. Bu sanal parçacıkların içte ve dışta kendiliğinden kabacıklar çıkardığı bulanık denizdir. (bak: Philip Yam: Sıfır Noktasındaki Enerjinin Serüveni(scientific american) 1997) Kuantum teorisinde sıfır enerji mevhumu tüm bu dalgalanmalarla birlikte vakuma karşılık gelir.Biri bu dalgalanmaları daha aza indirmeyi -düşürmeyi- başarabilirse bu vakum normalden daha az yani sıfır enerjisinin altında bir enerjiye sahip olacaktır.
Uzayın değişik noktalarında ışık dalgaları, pozitif veya sıfır enerji yoğunluğuna sahip olur. Sıkıştırılmış vaziyetteki enerji yoğunluğu, zamanda belirli bir anda aynı noktada pozitif hale gelebilir. Bunu karşılayabilmek için uçtaki pozitif yoğunluk mutlaka yükselmelidir.
Örnek: kuantumu inceleyen araştırmacılar, boşluk dalgalanmalarını engelleyip gizleyen yıkıcı özel alanları yarattılar. Bu bildik sıkışmış boşluklar negatif enerjiyle ilişkilidir. Yani pozitif ve negatif enerjinin yer değiştirmesiyle ilgilidir. Sıkışmış boşluk başka bir noktada pozitif enerji değerinde negatif enerji üretir. tipik bir deneyde laser ışık demeti doğrusal olmayan optiksel materyaller üzerinden geçer. [see "Squeezed Light," by Richart E. Slusher and Bernard Yurke; SCIENTIFIC AMERICAN, May 1988]. Şiddetli lazer ışıkları, nicem (kuanta) ve foton (photon) ışıklarına neden olmaktadır. Bu fotonlar boşluk dalgalanmalarını positif ve negatif alanlara yönlendirirken gizleyebilir ve daha iyi hale getirebilir.
Negatif enerjiyi yaratmadaki diğer method uzayda geometrik sınırlar meydana getirir. 1948’de Alman fizikçi Hendrik B.G. Casimir, birbirlerine bağlı olan boşluk dalgalanmalarını değiştiren şarjsız iki adet paralel metal plakayı buldu. Plakalar arasındaki enerji yoğunluğu negtif olarak ölçüldü. Plakalar, birbiri arasındaki dalgalanmayı azalttı. Bu durum plakaları birbirine çeken negatif enerji ve basınç meydana getirdi. Dar boşluklar, daha fazla negatif enerji ve basınç, ve de daha güçlü çekici güç. Casimir’in elde ettiği bulgular son zamanlarda Los Alamos Ulusal Laboratuvarı’ndan Steve K. Lamorreaux, California Üniversitesi’den Umar Mahideen ve meslektaşı Anustiree Roy tarafından da incelemeye alınmıştır. Buna benzer şekilde 1970lerde Poul C. W. Davies and Stephen A. Fulling, Londra Üniversitesindeki King kolejinde camların hareket etmesi gibi sınırların hareket etmesinin de negatif enerjinin değişmesini sağlayabileceğini bulmuşlardı. Casimir’in bulguları ve sıkıştırma halleriyle ilgili olarak araştırmacılar negatif enerjinin sadece dolaylı sonuçları ölçebilmişlerdir.
Direkt sonuçları bulmak aslında gerçekten de zordur fakat atomal döngüyü kullanarak bulunması da muhtemeldir. Bunu savunanlar da British home office’den Peter O. Grove, Oxford üniversitesinden Adran C. Ottewill ve bizin gruptan biri (Ford).
Yerçekimi ve Çekimsizliksizlik (levity)
Negatif enerjinin konsepti modern fiziğin değişik dallarında ortaya çıkmaktadır. Kara deliklerle bağlantısı olan gizemli objeler vardır, bunların yerçekimsel alanları o kadar kuvvetlidir ki bundan kurtulmak mümkün değildir (ufuk olayı). 1974’de Cambridge Üniversitesi’nden Stephen W. Hawking, ünlü kehanetinde karadeliklerin radyasyon göndererek-yayarak- buharlaşabileceğinden (ya da yok olacağını) bahseder. (bak. "The Quantum Mechanics of Black Holes," by Stephen W. Hawking; SCIENTIFIC AMERICAN, January 1977]. Karadelikler kütleleriyle ters orantılı olarak enerji yayarlar. Buna karşın sadece kara deliklerin atomdan küçük olanlarının buharlaşma (yok olma) oranları büyüktür. Bu da kara delik kurallarının termodinamik kurallarıyla bir bağıntı oluşturmasına sebep olur. Hawking’in enerji yayılması, kara deliklerin termal çevreleriyle dengeye gelmesine olanak tanır.
İlk bakışta, buharlaşma (yok olma) çelişkili gibi gözüküyor. Ufuk tek yönlü yol gibidir. Enerji sadece içine doğru akar. O zaman nasıl oluyor da oluyor, kara delikler dışarıya enerji yayabiliyorlar. Çünkü enerji, pozitif enerjinin oluşumu sırasında korunmalıdır, Hawking’in enerji yayılması negatif enerjinin kara delikten içeriye doğru yayılmasına eşlik eder. Burada negatif enerji deliğin yanındaki boşluk dalgalanmalarını bozan aşırı uzay zamanı eğriliğinden oluşmaktadır. Bu yönde, termodinamikle kara deliğin bütünleşme yoğunluğunun negatif enerjiye ihtiyacı vardır. Negatif enerjinin göründüğü uzay zamanının eğrilmiş bölgeleri sadece kara delikler değildir. Solucan delikleri de vardır (worm hole) . Uzayda herhangi bir bölge veya zamandan diğer bir bölge veya zamana açılan tünel varsayımlarıdır. Fizikçiler wormhole’ların içe ve dışa (kara deliğin diğer tarafı) kabarıp sadece çok kısa mesafelerde var olduğunu düşünürlerdi. [see "Quantum Gravity, by Bryce S. DeWitt; SCIENTIFIC AMERICAN, December 1983].
1960ların başlarında Robert Fuller ve John A. Wheeler adlı fizikçiler, büyük wormhole’ların kendi yerçekimleri tarafından çok hızlı bir şekilde çökertileceğini, ve ışığın bile bu wormhole’ler üzerinden zaman yolculuğunu gerçekleştirecek yeterli zamanı bulamayacağı nı belirtmişlerdi. Fakat 1980lerin sonlarına doğru bazı araştırmacılar özellikle Michael S. Morris ve Kip S. Thorne (Kaliforniya teknoloji enstitüsü ) Matt Visse (Vaşington üniversitesi) başka bir şey buldular. Belirli wormhole’lar insan veya uzay gemisi için yeterli büyüklükte olabilir. Herhangi biri wormhole’ün dünyadaki ağzından içeri girip biraz yürüdükten sonra öteki ağzından (tarafından) Andromeda galaksisine geçebilir. Buradaki önemli nokta, wormhole’ların negatif enerjiye ihtiyaç duymasıdır. Çünkü negatif enerji yerçekimsel açıdan iticidir. Bu sayede wormhole’un çökmesini engeller.
Wormhole’un geçilebilir olması için sinyalleri (en düşük boşlukta) ışın olarak sağlaması gerekir. Işınlar wormhole’un ağzına girerek orada bir noktada birleşir. Fakat öteki ağızdan birleşik halinden ayrılarak çıkması gerekir. Bunun için negatif enerji gerekir. Sıradan bir cismin yerçekimsel alanı tarafından ortaya çıkarılan uzayın eğriliği bir noktada toplayan lens görevi görürken, negatif enerji de uzaklaştıran (ayıran) lens görevi görüyor.
Işık dalgaları, uzayın farklı yerlerinde genellikle pozitif veya sıfır enerji yoğunluğundadırlar. Fakat bilindiği gibi sıkışık haldeyken belli bir andaki enerji yoğunluğu bazı yerlerde negatif olabilir. bunu telafi etmek için uç noktadaki pozitif enerjiyi arttırmak gerekir.
Dilithium’a İhtiyaç Yok
Böyle bir uzay/zaman bükülmesi bir başka bilim kurgu olayının varlığına olanak sağlıyor: Işıktan hızlı seyahat etmek. 1994’de Miquel Alcubierre Moya Cardiff’teki Wales üniversitesinde Einstein’in “warp drive” la ilgili pek çok özelliği ortaya çıkaracak olan denkleminin çözümünü buldu. Bu bir yıldızgemisini(starship) kendi dışındaki bir gözlemciye göre göreceli olarak çok yüksek değişken hızlara taşıyabilen bir uzay/zaman baloncuğunu tanımlar. Hesaplamalar gösteriyor ki negatif enerjiye ihtiyaç vardır. Warp drive Einstein’in izafiyet teorisini çürütebilir. Fakat özel izafiyet’e göre aynı yönde ışıktan önde gitmek mümkün değildir. Zaman eğriliği meydana geldiğinde başka bir yoldan veya kestirmeden giderek ışığı geçmek mümkündür. Balonun önünde uzay zamanının küçülmesi balonun arkasında da genişlemesi kestirme yol yaratır.
Uzay zamanı balonu, modern fizikteki “warp drive”a bilim kurguda daha yakındır. Bu, bir uzay gemisini istenen hızda taşıyabilir. Uzay zamanı balonun ön kısmında durarak, hedefe olan uzaklığın azalmasını sağlıyor. Ve başlangıçtan da uzaklaşıyor. Gemi hala uzayda göreli olarak duruyor. mürettebat ise hızlanmayı hıssetmiyor. Negatif enerji’ye (mavi) balonun yan taraflarında ihtiyaç duyuluyor.
Astronomik Araştırma Merkezi’nden (St. Petersburg yakınındaki Pulkovo) Sergei V. Krasnikof’un ortaya çıkardığı Alcubierre’nin orijinal modelindeki bir problem, eğrilik balonunun içi, önde bulunan ağızla kopukluk yaşamaktadır. Uzay gemisi kaptanı içeride balonu kumanda edemez, açamaz veya kapayamaz. Bunu harici kişilerin önceden kurması gerekir. Bu sorunu çözmek için Krasnikov, dünya ile uzak yıldızları birbirine bağlayan uzay zamanında bir çeşit tüp(tünel) olan “süperlüminal metro (altgeçit)” fikrini ileri sürmüştür. Bu tüpte tek yönlü seyahat mümkündür. Işık hızının altında seyreden bir yolculuk boyunca böyle bir tüpü gemi mürettebatı yapabilir. Dönüş yolculuğu da warp hızı üzerinden olur. Warp (eğrilik) balonları gibi bu alt geçit de negatif enerji doludur. Tufts Üniversitesi’nden Ken D. Olum ve Visser, Oxford’dan Bruce Bassett ve Uluslararası Gelişme Çalışmaları Okulu’ndan Stefano Liberti’nin çalışmaları gösteriyor ki her ne olursa olsun ışık hızından daha hızlı giden bir şeyin negatif enerjiye ihtiyacı vardır.
Wormhole’ların ve warp drive’ların yapılmasıyla zaman yolculuğu gerçekleşebilir. Bu iş araştırmacıların hızına bağlıdır. Dünyada yaşayan biri uzay gemisiyle ışık hızına yakın bir hızla yolculuk ederse, döndüğünde o zaman zarfında dünyada kalan bir kişiden daha az yaşlanmış olacaktır. eğer yolcu ışık hızından daha hızlı bir şekilde yolculuk ederse ve bunu bir de wormhole ya da warp bubble (warp eğriliğinden doğan warp baloncuğu - eğri uzay/zaman kavisi-) gibi kısa yollar üzerinden gerçekleştirirse, dünyaya kendisi dünyayı terketmeden önce dönecektir. Caltech’den Morris Thorne ve Ulvi Yurtsever, 1988de wormhole zaman makinesi planladılar. Bu fikirleri son on yıldaki araştırma ve çalışmalardan daha çok yol kaydetti.
1992’de Hawking, zaman makinesi yapımında son nokta olarak uzay zamanının negatif enerjiye ihtiyacı olduğunu ispatladı. Negatif enerji o kadar değişik bir enerjidir ki bazı fizik kurallarına uymaz.
Işıktan hızlı giden bir geminin içinden bakıldığında yıldızlar kayar gibi gözükür.
Geminin hızı arttıkça geminin ön kısmının rengi maviye döner. Geminin arka kısmı ise kırmızı bir hal alır ve sanki yokmuş gibi gözükür. Yıldızların ışıkları geminin altına veya üstüne etkilenmemiş olarak gelir.
Negatif enerji o kadar değişik bir enerjidir ki bazı fizik kurallarına uymaz. Negatif ve pozitif enerjinin boş uzayda yaratılmalarından önceki ve sonraki eş değerlerinin toplam enerjisi 0’dır. Bu yüzden enerjinin muhafaza edilmesi (ya da saklanması) belli bir kural dahilindedir. Fakat gerçekte dünyada enerjinin muhafazası bazı fenomenlere göre henüz mümkün değildir. Kırılan bir cam tekrar onarılamaz ve ısı kendiliğinden soğuktan sıcağa geçemez. Böyle sonuçlar termodinamiğin ikinci kuralı tarafından yasaklanmıştır. Genel ilkeler doğrultusunda sistemin düzensiz derecesi (yani entropi) enerji girişi olmadan kendiliğinden azalamaz. Bu yüzden içindeki soğuk havayı sıcak olarak dışarı pompalayan buzdolapları’nın harici enerji kaynağına ihtiyacı vardır. Benzer şekilde ikinci kanun, ısının tam dönüşümünü yasaklar. Negatif enerji potansiyel olarak ikinci kanunla çakışır. Negatif enerjiden gitmeye hazır ışın yaratan bir egzotik lazer düşünün. Enerji korumasının bir cihaz tarafından yapılacak pozitif enerjinin sağlam akışına ihtiyacı vardır.
Görünen o ki hiç tükenmeyen bir enerji ile tükenmeyen - hareket makinası yapılabilir. O suretle de ikinci kanun çiğnenmiş olur. Eğer ışın demeti bir bardak suda kullanılıyor olsaydı, pozitif enerjiyi güce dönüştüren buzdolabı motoru suyu harici bir güce gerek olmadan soğuturdu. Bu tür sorunlar negatif enerjiden dolayı kaynaklanmıyor. Ama negatif ve pozitif enerjinin sınırlandırılmamış şekilde ayırılmasından kaynaklanıyor.
Kontrol altına tutulmayan negatif enerji ayrıca kara delikler için etkileyici sonuçlar doğurabiliyor. Bir kara delik formları sönmüş yıldızlar yüzünden çökünce, yerçekimsel gücün en güçlü olduğu bölgede genel izafiyet teorisi, formun tekilliğini (singularity= kara delik gibi yerlerdeki yoğunluğun sonsuz olduğu noktalar.) önceden gösterir. Bu noktada genel izafiyet teorisi ve fiziğin bilinen bütün kuralları bir sonraki adımın veya olacakların ne olacağı hakkında bir şey söyleyemez. Bu yetersizliklikler, doğanın önemli başarısızlığının günümüz matematiğindeki betimlemesidir. Tekillik “event horizon”’un (karadelik olay ufkunun) içinde çok uzun zaman saklı kalabilir ama zararı sınırlıdır. Doğanın tanımında ufkun dışındaki heryer doğaldır. Bu sebepten Oxford’dan Roger Penrose kozmik sansür hipotezini ortaya atmıştır. ''Olay ufku'' tarafından korunmayan çıplak tekillikler olamaz.
Kara deliklerin bazı çeşitlerindeki –ki bunlara extrem kara delikler denir – ve hatta enerji yüklenmesinde veya dönmesindeki en ufak bir artış ya da kütlesindeki bir azalış ilke olarak ufku yok eder ve deliği de çıplak eşsizliğe döndürür. Kara deliklerin enerjilerini değiştirmeye kakışmak ya da döndürmeye çalışmak başarısızlığın normal sonuçlarıdır. Bir olasılıkla negatif enerji yerine ışının parlamasını sağlayarak ve enerjisini ve dönüşünü değiştirmeden kütlesini azaltmaya çalışmak kozmik sansürün çökmesine neden olur.
Bir ihtimal hareket eden ayna kullanılarak ışın yaratılabilir. İlke olarak ekstrem bir kara delikde heyecan veren bir değişiklik için negatif enerjinin çok küçük bir değerine ihtiyaç vardır. Bu yüzden gözle görülebilecek etkiler için negatif enerji kullanılabilir.
AYRI ve EŞİT DEĞİL
Maalesef (ki belki de değil, bu sizin bakış açınıza kalmış) kuantum teorisi negatif enerjinin varlığını kabul etmesine karşın, buna ek olarak “kuantum eşitsizliği” denen süresine ve büyüklüğüne bağlı güçlü sınırlamalar koymuştur. Bu eşitsizlikler ilk olarak 1978’de Ford tarafından ortaya atılmıştır. Son 10 yıldan fazla bir süredir biz ve diğerleri tarafından çalışmalar yapılmaktadır. Buna Cornell’den Eanna F. Flanagon ve Tufts’dan Michael J. Pfenning, York’dan Christopher J. Fewster ve Simon P. Eveson, Singapur Ulusal Üniversitesin’den de Edward Teo dahildir.
Eşitsizlikler belirsizlik ilkeleriyle örtüşen benzerlikler taşımaktadır. Negatif enerji ışınlarının isteğe bağlı olarak uzun zaman şiddetli olamayacağını söylerler. Negatif enerjinin izin verilen büyüklüğü ters olarak kendi zamansal veya Uzaysal genişliğine bağlıdır. Negatif enerjinin yüksek atışları (nabız gibi.vb) kısa bir süre için durabilir, düşük atışları ise uzun zaman durabilir. Ayrıca negatif enerjinin önceki atışlarının, pozitif enerjinin güçlü atışları tarafından devam ettirilmesi gerekir. Negatif enerjinin en büyük atışı (ya da nabzı) negatif enerjininkiyle hemen hemen aynı olmalıdır. Bu sınırlamalar negatif enerjinin oluşumu detaylarından bağımsızdır.
Negatif enerji ödünç olarak verilen enerji olarak algılanabilir. Borç olarak negatif para geri ödenmiş olmalıdır, negatif enerji de enerji açığıdır. Aşağıda da anlatacağımız gibi, bu benzerlikler böyle sonsuza kadar gider.
Negatif enerjinin atışları kuantum teorisinin 3 koşulu altındadır. Birinci koşul, uzun olan atış sonuncudur, güçsüz olanı ise “a,b” olmalıdır. İkinci koşul, pozitif enerjinin atışı uygun olmalıdır ve takip etmelidir. Pozitif atışın büyüklüğü ilk negatif atışı geçmelidir. Üçüncü koşul, iki atış arasındaki en uzun zaman aralığı ve pozitif olanının en büyüğü, quantum dahilinde olmalıdır.
Casimir’in bulgularında, plakalar arasındaki negatif enerjinin yoğunluğu devamlı suretle belirsiz olabilir, ama büyük negatif enerji yoğunluklarının çok küçük plaka ayrışmalarına ihtiyaç duyar. Negatif enerjinin en yüksek yoğunluğu plaka ayrışmasının 4. gücüyle orantılıdır. Negatif enerjinin atış olarak yoğunluğu zamanla sınırlıdır, negatif Casimir enerji yoğunluğu birbirine çok yakın plakaların arasındaki kadar olmalıdır. Kuantum eşitsizliğine göre, o aralıktaki enerji yoğunluğu Casimirinkinden daha fazla negatif enerji yaratabilir. Ama geçici olarak tabiki. Enerjinin yoğunluğuna birden fazla basınç uygulamak Casimirin değerinin altına çeker.
Wormhole ve warp drive’lar için yapılan çalışmalarda, kuantum eşitsizliği böyle yapıların, mikroskopik ebatların altında olması gerektiğini söyler. Ya da makroskpiklerse (yani büyüklerse) o zaman negatif enerji çok çok ince gruplar halinde sınırlandırılmalıdır.
1996’da mikroskopik ebatların altındaki wormholelerin boğaz yarıçaplarının 10-32 metreden daha fazla olamayacağını bulduk. Bu 10-35 olan “planck” (ölçü birimi) uzunluğundan sadece çok az bir incelik daha kalındır. Çok küçük değerlerin bile çok büyük anlamları vardır. Wormhole’ların çeşitli makroskopik boyutlarda olabileceğini bulduk. Ama negatif enerjiyi kısıtlamanın değeri boğazın çevresinde ultra ince gruplarla olur. Mesela: boğaz yarıçapı 1 metre olan modelin grup olabilmesi için ihtiyacı olan negatif enerjinin 10-21 metreden daha ince olmaması kaydıyla protonun milyonda biri ebadında olması gerekir. Visser, bir wormhole’ün böyle büyük negatif enerjiye sahip olması için 10 milyar yıldızın bir senedeki toplam değerine eşdeğer bir büyüklükte enerjiye ihtiyacı olması gerektiğini söylüyor. Aynı model için, olabildiği en ince negatif enerji grubu, boğaz yarıçapının kök zinciriyle orantılı olmalıdır. Hatta eğer boğaz yarıçapı bir ışık yılı ebadına yükselirse, negatif enerji protonun yarıçapından daha küçük bir ebatta kalmayı devam ettirmelidir. Ve de boğazın büyüklüğüyle doğrusal şekilde büyümelidir.
Görülen o ki wormhole mühendislerinin yüzlerinden yıldıkları okunuyor. Negatif enerjinin devasa değerlerini sınırlandırıp çok küçük değerler elde edecek bir mekanizmaya ihtiyaçları var. Kozmik diziler (şerit) olarak bilinen bazı kozmolojik teoriler, uzun ve dar sıralarda çok geniş enerji yoğunlukları içerirler. Bilinen bütün fizik sonuçlarına göre kozmik dizi modellerinin pozitif enerjileri vardır.
Tufts’dan bizimle çalışan Pfenning ve Allen Everett tarafından bulunan bulgularda warp drive’lar daha fazla dar yapıdadırlar. Alcubierre’nin modelinde, bir warp balonu (ya da kabarcığı) 10 ışık hızı hızla hareket ederken duvar inceliğinde olup 10-32 metreyi geçmemelidir. (star trek: yeni nesil’de warp faktor 2 deniyor.) Yıldız gemisini 200 metre saracak balonun büyüklüğünün evrenin 10 milyar katı kütlesine eşit negatif enerjiye ihtiyacı vardır. Benzer sınırlama Krasnikov’un süperluminal altgeçidine de uygulanmıştır. Alubierre’nin modelinin modifikasyonu son zamanlarda Belçika’daki Louvin üniversitesi’nden Chris Van Den Broeck tarafından yapılıyordu. Daha az bir negatif enerjiye ihtiyaç vardır. Ama boynu 10-32 metre olan uzaygemisi uzay/zamanına yerleştirmek de çok kolay değildir. Tüm bu sonuçlar kuantum etkilerinin oluşturduğu wormhole’ların ve warp drive’ların olası olduğunu gösteriyor.
Cosmic Flashing and Quantum Interest
Kuantum eşitsizlikleri ikinci kanunun çiğnenmesini engelliyor. Eğer sıcak bir cismi soğutmak için negatif enerjinin atışı kullanılırsa, ardından hemen pozitif enerjinin yüksek atışı devreye girer ve cismi tekrar ısıtır. Negatif enerjinin düşük atışı (nabızı) pozitif olan benzerinden uzun zaman ayrı kalabilir. Fakat etkileri normal termal dalgalanmalardan ayırt edilemez. Pozitif enerjiden negatif enerji almaya veya parçalamaya çalışmak başarısızlıkla sonuçlanır. Bir ihtimal, kapaklı bir kutuyla enerji ışınlarını durdurmak mümkün olabilir. Kapağı kapayarak pozitif enerji gelişini dengelemeden önce bir miktar negatif enerji atışı yakalamak mümkün olabilir. Fakat kapağı kapama işleminin çok fazla tekrarlanması negatif enerjinin etkilerini yok eden enerji dalgalanmaları yaratır.
Negatif enerjiyi kuantum kurallarını hiçe sayarak yönetmeye kalkmak kesin olarak hayal kırıklığıyla sonuçlanır. Bilim adamları negatif enerji atışını, pozitif enerji atışından ayırmaya çalışıyorlar. Atışların kutuya yaklaşması olarak (a) bilim adamları negatif enerjiyi içeri girdikten sonra kapağını kapatarak izole etmeye çalışıyorlar (b). Kapağı kapama hareketi kutuda (c) ikinci bir pozitif enerji atışı yaratıyor.
Kozmik sansürün ihlallerindeki benzer sınırlamalar, (enerjiyle) Dolu kara deliklere enjekte edilmiş bir atışlık negatif enerji, beraberinde tekilliği(singülarite) getirerek geçici olarak ufku yok edebilir. Ama bu atışı, “kozmik patlama” olarak adlandırdığımız çıplak olan tekilliği (karadelik gibi yerlerde yoğunluğun sonsuz olduğu yerler) kara deliğe döndüren pozitif enerji atışı hemen ardından takip etmelidir. Kozmik patlamayı (ya da parlamayı) in iyi şekilde gözlemlemek için çıplak tekilliği mümkün olduğunca uzun tutarak negatif ve pozitif enerji arasındaki zaman ayrılığını maximize etmek gerekir. Fakat kuantum eşitsizliğine bağlı olarak negatif enerji atışının büyüklüğü çok küçük olabilir. negatif enerji atışından dolayı kara deliğin kütlesindeki değişim, belirsizlik ilkesinin doğal sonucu olan deliğin kütlesindeki normal kuantum dalgalanmaları tarafından yıkanacaktır (washed out). Böylece çıplak tekilliğin görüntüsü net görülmez. Böylece uzaktaki araştırmacılar kozmik sansürün şiddete maruz kaldığının doğruluğunu kanıtlayamazlar.
Son zamanlarda biz, Victoria Üniversitesi’nden Frans Pretorius ve Fewster ve Teo kuantum eşitsizliklerinin negatif enerji üzerinde pürüzsüz ve güçlü sınırlar oluşturduğunu gördük. Kendisinden önceki negatif atışı mutlak olarak takip eden pozitif atış, negatif atışınkinden daha fazlasını yapmalıdır. Bu fazla değerin karşılığı atışlar arasındaki zaman aralığıyla beraber yükselir. Bu yüzden negatif ve pozitif atışlar birbirlerini kesinlikle bozamazlar (ya da yok edemezler, ya da eşitleyemezler). Pozitif enerji her zaman kuantumla ilgili olarak bilinen etkilere egemen olmak zorundadır. Negatif enerji ödünç verilen enerji olarak düşünülürse, faiziyle beraber geri ödenmelidir. Ödüncü geri ödeme süresi uzun olduğunda veya ödüncün değeri fazla olduğunda faizi de yüksek olur tabiki. Bundan başka, ödünç fazla olursa süresi de maximum olur. Doğa zeki ve kurnaz bir bankacıdır ve her zaman borçların ödenmesini ister.
Negatif enerjinin konsepti fiziğin bir çok dalıyla ilgilidir: yerçekimi, kuantum teorisi, termodinamik. Bütün bunlar doğa kanunlarının parçasını oluşturur. Bir taraftan: negatif enerji kara deliklerle termodinamiğin arasını bulmak için gereklidir. Diğer taraftan ise kuantum fiziği termodinamiğin ikinci kanununa aykırı olan negatif enerjinin sınırsız yapısını engeller. Amma velakin bu sınırlamalar kuantum yerçekimi gibi bazı teorilerin altını çizerek önemini vurgular. Doğanın daha çok sürprizi olduğuna hiç kuşku yoktur.
Yazarlar
Lawrance H. Ford ve Thomas A. Roman negatif enerji üzerinde 10 seneden fazladır birlikte çalışmaktadırlar. Ford, (Ph. D.) filozofi doktorasını 1974 Princeton Üniversitesi’nde kara delik fiziği bulanlardan biri olan John Wheeler’in yardımcısı olarak çalışırken aldı. Şimdi Tufts Üniversitesi’nde fizik profesörlüğü yapıyor, izafiyet ve kuantum teorisi üzerinde çalışmalar yapıyor. Diğer uğraşı da New England’a uzun yürüyüş yaparak ormanda yaban mantarları toplamaktır. Roman ise filozofi doktorasını 1981’de Syracuse Üniversitesi’nde Albert Einstein’le beraber, Birleşik Alan Teorileri üzerinde çalışmalar yapan Peter Bergmann’ın altında çalışırken aldı. Roman son 10 yıldır sık sık Tufts Kozmoloji Enstitüsü’nü ziyaret etmektedir. Şimdi ise Central Connecticut Eyalet Üniversitesi’nde fizik profesörlüğü yapmaktadır. İlgi alanı negatif enerjiyle kuantum teorisinin yerçekimini (kuantum kütleçekimi) birlikte inceleme işi. Bu arada vahşi mantarlarla ilgilenmekten de kaçıyor.
Daha fazla bilgi için:
*** Kara delikler ve zaman eğrileri: Einstein’ın ahlak dışı mirası...
BLACK HOLES AND TIME WARPS: EINSTEIN'S OUTRAGEOUS LEGACY. Kip S. Thorne. W. W. Norton, 1994.
*** Lorentzian solucan delikleri: Einstein’dan Hawking’e... Amerikan fizik enstitüsü yayınları
LORENTZIAN WORMHOLES: FROM EINSTEIN TO HAWKING. Mall Visser. American Institute of Physics Press, 1996.
*** Kuantum alan teorileri geçilebilir solucan delikleri geometrisini zorluyor.
QUANTUM FIELD THEORY CONSTRAINS TRAVERSABLE WORMHOLE GEOMETRIES.
L. H. Ford and T. A. Roman in Physical Review D, Vol.53, No.10, sayfa 5496-5507; Mayıs 15, 1996. at xxx.lanl.gov/abslgr-qc/95 10071 internet adresinde bulabilirsiniz.
*** Eğrilik sürücüsü’nün fizik dışı doğası...
THE UNPHYSICAL NATURE OF WARP DRIVE.
M. J. Pfenning and L. H. Ford in Klasik ve kuantum yerçekimi, Vol.14, No.7, sayfa 1743-1751; July 1997. xxx.lanI.gov/abslgr-qc/9702026 internet adresinde bulabilirsiniz.
*** paradoks kayboldu
PARADOXLOST.
Paul Davies in New Scientist; Vol 157, No.2126, page 26; March 21, 1998.
*** zaman makineleri: fizikte, metafizikte ve bilimkurgu’da zaman yolculuğu
TIME MACHINES: TIME TRAVEL IN PHYSICS, METAPHYSICS, AND SCIENCE FICTION. Paul J. Nahin. AlP Press, Springer-Verlag, 1999 ikinci baskı
*** Konjektürel kuantum
THE QUANTUM INTHREST CONJECTURE.
L. H. Ford and T. A. Roman in P14'sical Review V, Vol 60, No.10, Article No.104018(8 pages); November 15, 1999. Available at xxx.lanl.gov/absigrqc/9901074 on the World wide web
kaynak: www.zamandayolculuk.com/cetinbal
