Qara dəliklər kainatın ən sirli obyektlərindəndir. Onlar o qədər güclü cazibəyə malikdirlər ki, işıq belə onların cazibəsindən qaça bilmir. Lakin 1974-cü ildə məşhur britaniyalı fizik Stefan Havkinq qara dəliklərin tam “qara” olmadığını göstərdi. Onun kəşfi fizika dünyasında inqilabi dəyişiklik yaratdı və eyni zamanda çox ciddi bir problemi-Havkinq paradoksunu ortaya çıxardı.
Qara dəliklər yalnız astronomiyanın deyil, bütün müasir fizikanın ən maraqlı və müəmmalı mövzularından biridir. Onlar zaman və məkanın strukturunu o qədər dəyişirlər ki, Albert Einşteynin ''Ümumi Nisbilik Nəzəriyyəsi'' belə bu bölgələrdə öz hədlərinə çatır. Qara dəliyin daxilində zaman dayanır, məkan isə inanılmaz dərəcədə bükülür. Bu cür ekstremal şəraitlərdə kainatın qanunlarını başa düşmək çox çətindir, çünki burada həm nisbilik, həm də kvant fizikasının tətbiq edilməsi tələb olunur – lakin bu iki nəzəriyyə bir-birinə zidd fikirlər irəli sürür.
1974-cü ildə Stefan Havkinq bu sirli obyektlər haqqında inqilabi fikir irəli sürdü. O zamana qədər qara dəliklər, klassik fizikaya əsasən, hər şeyi udan və heç nə buraxmayan obyektlər kimi qəbul olunurdu. Amma Havkinq göstərdi ki, kvant mexanikasının prinsiplərinə əsaslanaraq, qara dəliklərdə baş verən proseslər nəticəsində onlar enerji – yəni radiasiya yayırlar. Bu proses hadisə üfüqündə baş verən virtual hissəcik-antihissəcik cütlərinin yaranması və ayrılması nəticəsində mümkündür.Əgər bu proses uzun müddət davam edərsə, qara dəlik getdikcə enerji itirir, kiçilir və nəhayət buxarlanaraq yox olur.
Burada isə fizikanın fundamental prinsiplərindən biri pozulmuş olur: informasiya qorunması qanunu.Məsələn, əgər bir kitab, bir insan və ya bir raket qara dəliyə düşürsə, onların strukturu, hissəcikləri və kvant vəziyyətləri ilə bağlı böyük həcmdə informasiya həmin qara dəliyin daxilində “yox olur”. Əgər bu qara dəlik sonradan buxarlanırsa və geridə heç nə qalmırsa – bu zaman həmin informasiya həmişəlik itmiş olur. Amma bu, kvant mexanikası ilə tamamilə ziddiyyət təşkil edir, çünki orada informasiya heç vaxt yox olmur – bu, bir növ “qanun pozuntusu” hesab edilir.
Məhz bu səbəbdən Havkinq paradoksu yalnız nəzəri mübahisə deyil – o, fizikanın gələcək inkişafını və bütün kainatın necə işlədiyini anlamaqda həlledici ola bilər. Bu paradoks göstərir ki, hazırda istifadə etdiyimiz nəzəriyyələr (kvant mexanikası və ümumi nisbilik) çox güclü olsa da, hələ tam uyğunlaşdırıla bilməyib.
Bu tədqiqatlar bizi ''Theory of Everything'' adlanan, bütün təbiət qanunlarını izah edən vahid bir nəzəriyyənin yaradılmasına doğru aparır. Hawking paradoksu isə bu yolda atılan mühüm addımlardan biridir.
Havkinq Radiasiyası nədir?
Stephen Havqinqn hesablamalarına görə, kvant effektləri səbəbindən qara dəliklər əslində zəif radiasiya yayır və bu proses nəticəsində zamanla enerji itirərək buxarlanır. Bu radiasiyaya Hawking radiasiyası deyilir.1974-cü ildə Stefan Havkinqin tərəfindən irəli sürülən Hawking radiasiyası ideyası, qara dəliklərə dair əvvəlki bütün təsəvvürləri kökündən dəyişdi. Klassik fizika baxımından, qara dəliklər cazibə qüvvəsi o qədər güclü olan obyektlərdir ki, heç bir şey – hətta işıq belə – onların cazibə sahəsindən qaça bilməz. Bu səbəbdən qara dəliklər həmişə “uducu”, bir növ “ölü” obyektlər kimi qəbul olunurdu. Lakin Havkinqin kvant sahə nəzəriyyəsinə əsaslanan hesablamaları, bu obyektlərin əslində radiasiya yayaraq enerji itirdiyini göstərdi.
Kvant fizikasına görə, boşluq tam mənada “boş” deyil. Kvant vakuumunda virtual hissəcik və antihissəcik cütləri davamlı olaraq əmələ gəlir və çox qısa zaman ərzində bir-birilə qarşılaşıb yox olurlar. Bu, Haizenberqin ''qeyri-müəyyənlik prinsipi'' ilə izah olunur: müəyyən zaman aralığında enerji qeyri-müəyyən ola bilər, bu da hissəciklərin ani olaraq yaranmasına imkan verir.
Lakin qara dəliyin hadisə üfüqü yaxınlığında vəziyyət fərqlidir. Burada yaranan hissəcik-antihissəcik cütündən biri təsadüfən qara dəliyin daxilinə düşə, digəri isə kənarda qalaraq “real” hissəcik kimi müşahidə oluna bilər. Bu prosesin baş verməsi üçün kənarda qalan hissəciyin kifayət qədər enerji qazanaraq reallığa keçməsi lazımdır. Bu zaman qara dəlik həmin hissəciyə enerji “vermiş” olur – nəticədə qara dəlik kütlə itirir.Bu enerji itkisi Havkinq radiasiyası adlanan fenomenin əsasını təşkil edir. Bu radiasiya termal xarakter daşıyır və qara dəliyin səth temperaturu ilə bağlıdır.
Paradoks haradan yaranır?
Kvant fizikasının ən maraqlı və eyni zamanda ən təəccüblü anlayışlarından biri odur ki, “boşluq” – yəni heç bir maddə və ya enerji olmayan sahə – əslində tam mənada boş deyil. Bu boşluq, kvant sahə nəzəriyyəsinə görə, daim enerji ilə “qaynayan” və virtual hissəcik-antihissəcik cütlərinin əmələ gəlib yox olduğu aktiv bir mühitdir. Bu cütlər çox qısa zaman ərzində yaranır və eyni anda bir-birilə toqquşaraq yox olurlar.
Bu fenomenin kökündə Heisenberg-in Qeyri-müəyyənlik Prinsipi dayanır. Bu prinsipə görə, enerji və zaman kimi fiziki kəmiyyətlər arasında qeyri-müəyyənlik mövcuddur: müəyyən qədər zaman ərzində sistemin enerjisi tam dəqiq bilinə bilməz. Bu qeyri-müəyyənlik qısa müddətli enerji “borcuna” icazə verir və nəticədə hissəciklər ani olaraq mövcud ola bilər. Onlar gerçək deyil, lakin kvant səviyyəsində müəyyən təsirlər yarada biləcək qədər realdırlar – buna görə də onlara virtual hissəciklər deyilir.
Amma qara dəliyin hadisə üfüqü- yəni, cazibə qüvvəsinin o qədər güclü olduğu sərhəd nöqtə ki, oradan heç bir şey geri dönə bilməz- yaxınlığında bu proses tamamilə fərqli şəkildə inkişaf edə bilər. Hadisə üfüqündə yaranan virtual hissəcik-antihissəcik cütündən biri təsadüfən qara dəliyin daxilinə düşərsə, digəri xilas ola bilər. Bu hissəcik qara dəliyin cazibəsindən qaçaraq real hissəcik kimi müşahidə edilə bilər. Beləliklə, o, artıq virtual deyil, real bir enerji daşıyıcısı olur.
Lakin bu prosesdə mühüm bir enerji balansı pozulur. Əgər bir hissəciyin “reallaşması” baş veribsə, onun var olması üçün haradansa enerji alınmalıdır. Bu enerji isə qara dəliyin özündən gəlir – yəni, qara dəlik həmin hissəciyin yaranması üçün öz daxili enerjisindən (başqa sözlə, kütləsindən) bir hissə itirmiş olur. Bu, Einstein-in məşhur E = mc² tənliyinə əsaslanır: enerji və kütlə bir-birinə çevrilə bilir. Beləliklə, hissəciklər formalaşdıqca qara dəlik kütlə itirir və zəifləyir.
Bu zəif, lakin davamlı enerji itkisi prosesi Hawking radiasiyası adlanır. Bu radiasiya termal xarakter daşıyır, yəni qara dəlik sanki istilik yayır. Burada qara dəliyin temperaturu onun kütləsi ilə tərs mütənasibdir: qara dəlik nə qədər kiçikdirsə, bir o qədər isti olur və bir o qədər sürətli buxarlanır. Əksinə, böyük kütləli qara dəliklər çox zəif radiasiya yayır və bu proses milyardlarla il çəkə bilər.
Paradoksun mümkün izahları
Havkinq paradoksu, qara dəliklərin tam olaraq necə işləyişi və daxilindəki məlumatların necə mühafizə olunması ilə bağlı uzun illərdir fiziklərin üzləşdiyi ən böyük problemlərdən biridir. Bu paradoks, qara dəliklərin daxilinə düşən hər hansı bir məlumatın, qara dəlik buxarlanaraq yox olduqdan sonra itməsi məsələsi ilə bağlıdır. Stephen Hawking-in göstərdiyi radiasiya buxarlanması prosesi ilə əlaqəli bu problem, məlumatın saxlanması və onun kainatın fiziki qanunlarına uyğun şəkildə qorunması məsələsini gündəmə gətirir. Alimlər bu problemi həll etmək üçün bir neçə fərziyyə irəli sürmüşlər, hər biri bu mövzuda fərqli yanaşmalar təklif edir.
Bu nəzəriyyəyə görə, qara dəliklərin buxarlanması ilə birlikdə onların içindəki bütün informasiya da Havkinq radiasiyasının tərkibində əks olunur. Başqa sözlə, bu nəzəriyyə, qara dəlikdən çıxan radiasiyanın yalnız enerji deyil, həm də daxil olan məlumatları da daşıdığını irəli sürür. Lakin bu məlumat çox mürəkkəb şəkildə kodlanmış olur və biz hələlik bunu oxumağı və başa düşməyi bacarmırıq. Bu nəzəriyyənin ən böyük çətinliyi, radiasiyanın necə və hansı formada bu məlumatı saxladığını anlamaqdır. Həmçinin, bu nəzəriyyə ilə bağlı ən vacib suallardan biri də odur ki, məlumatın hansı şəkildə “şifrələndiyi” və onun fizik qanunlarına uyğun şəkildə qorunub-qorunmadığı hələ də aydın deyil.
Havkinq nəzəriyyəsi, çoxlu kainatların mövcud olduğunu və bir-biri ilə əlaqəli ola biləcəyini təklif edir. Bəzi nəzəriyyələrə görə, qara dəliklər başqa kainatlara keçid qapısı kimi fəaliyyət göstərir. Yəni, qara dəliklərin daxilinə düşən hər hansı bir obyekt və ya məlumat, başqa bir kainata ötürülür. Bu nəzəriyyəyə görə, qara dəliklər hər birinin özünəməxsus hadisə üfüqü olan bir “portal” rolunu oynayır və onlar məlumatı başqa bir paralel kainata və ya multikainatın digər bir sahəsinə göndərir.
Nəticə
Nəticə olaraq, Havkinq paradoksu həm qara dəliklər, həm də kvant mexanikası ilə bağlı dərindən anlayış tələb edən bir məsələ olaraq, müasir fizikanın ən böyük məsələlərindən biri olaraq qalır. Bu paradoksun cavabının tapılması, bizə yalnız qara dəliklərin və onların yaydığı Havkinq radiasiyasının necə işlədiyini anlamağa kömək etməyəcək, həm də kainatın daha geniş strukturlarını başa düşməyimizə şərait yaradacaq. Fizikanın təməl qanunlarını birləşdirən bir nəzəriyyənin əldə olunması, həm kvant mexanikası, həm də ümumi nisbilik nəzəriyyəsinin birləşdirilməsini mümkün edəcək və bu, öz növbəsində, qravitasiya ilə bağlı daha dərindən anlayış əldə etməyimizə imkan verəcək.
Bu paradoksun həlli həmçinin kosmologiyanın və astrofizikanın əsas suallarına cavab verə bilər, çünki qara dəliklər kainatın ən ekstremal və mürəkkəb obyektlərindən biridir. Bu obyektlərin daha yaxşı başa düşülməsi, yalnız onlar haqqında daha çox məlumat əldə etməyə deyil, həm də kainatın yaranma prosesi və onun təkamülünü daha düzgün şəkildə anlamağa kömək edəcək.
Bundan əlavə, Havkinq paradoksunun cavabını tapmaq, kainatın qaranlıq enerjisi, qara maddə, və kvant qravitasiyası kimi daha az anlaşılan mövzuları da işıqlandırmağa kömək edə bilər. Bu, yalnız astrofizikaya deyil, həm də fundamental fizika sahəsindəki bütün müasir nəzəriyyələrə yeni yanaşmalar gətirə bilər. Təbiət elmlərindəki inqilabi dəyişikliklər və kainatın sirrlərinin açılması, bizim daha geniş və daha dərin kainat anlayışına sahib olmağımıza gətirib çıxaracaq.
Beləliklə, Havkinq paradoksunun həlli, sadəcə olaraq qara dəliklər və onların kvant xüsusiyyətləri ilə bağlı sualları cavablandırmaqla qalmayacaq, həm də bizə kainatın təbiətinə dair daha böyük və dərindən bir anlayış təqdim edəcək. Bu, gələcək nəsil alimlərinə kainatın qanunlarını birləşdirən nəzəriyyənin yaradılması üçün əsaslı bir zəmin hazırlaya bilər.
Madina Mammadova\\EDnews
