Ölü yıldızlar ışıma yapmaz

• Yakın tarihli bir makale, tüm ağır maddelerin Hawking ışıması yaydığını ve ölü yıldızların da sonunda yok olacağını öne sürüyor
• Bu iddia, baryon korunumu ihlalini ima ediyor ve mevcut teorilerle çelişiyor
• Uzmanlar, bu makaledeki hesaplama yöntemini eleştiriyor; gerçekte durağan kütlenin kütleçekim alanı parçacık-karşıparçacık çiftleri üretmez
• On yıllar önce Ashtekar ve Magnon gibi araştırmacılar, durağan uzayzamanın vakumunun kararlı olduğunu titizlikle kanıtladı
• Son dönemde hatalı haberlere dayanan abartılı içerikler çoğalsa da, yerleşik fizik ilkeleri değişmiş değil

---

Ölü yıldızların Hawking ışıması yaptığı iddiası

Yakın zamanda Michael F. Wondrak, Walter D. van Suijlekom ve Heino Falcke adlı üç araştırmacı, yalnızca kara deliklerin değil, tüm ağır maddelerin Hawking ışıması yaydığını öne sürdü.

• Buna göre soğuk ölü yıldızlar bile Hawking ışıması yaparak yavaş yavaş kütle kaybedecek ve sonunda tamamen ortadan kalkacak.
• Bu iddiaya göre evrenin yok oluş zamanı, önceki tahminlerden çok daha erkene çekilebilir.

Bu teori, mevcut baryon korunumu yasasını ihlal ediyor.

• Yıldızları oluşturan proton ve nötronların yok oluş mekanizmasına dair açık bir açıklama yok.
• Araştırmacılar yalnızca yıldızın kütleçekim alanının parçacık-karşıparçacık çiftleri ürettiğini ve bu yüzden yıldızın kütle kaybettiğini savunuyor.

Uzmanların tepkisi

Eğer uzmanlar bu iddiayı geçerli bulsaydı, bu durum kuantum kütleçekimi teorisi alanında devrim niteliğinde bir gelişme olurdu.

• Şimdiye kadar kabul gören görüş, durağan maddenin Hawking ışıması yaymadığı yönündeydi.
• Eğer teori doğru olsaydı, eğri uzayzamandaki kuantum alan teorisinde baryon sayısı korunumunun bozulması kaçınılmaz olacağından fizik için büyük bir sarsıntı anlamına gelirdi.

Ancak gerçekte bu makalelerin fizik camiasında neredeyse hiç etkisi olmadı.

• Antonio Ferreiro, José Navarro-Salas ve Silvia Pla gibi isimlerin makaleleri, kullanılan basitleştirilmiş yaklaşımın ciddi hatalar ürettiğine işaret etti.
• E. T. Akhmedov ve diğerleri de benzer eleştiriler getirdi.

Gerçek uzmanlar, durağan kütlenin kütleçekim alanının parçacık-karşıparçacık çiftlerinin oluşumuna yol açmadığını zaten 1975'ten beri biliyordu.

Medya haberleri ve kamuoyundaki yanlış algı

Wondrak ve arkadaşlarının sunduğu makaleler profesyonel hakem sürecinden geçti, ancak gerçekte ilgili alanın uzmanları tarafından doğrulanmış değildi.

• Tanınmış bir fizik dergisinde yayımlanmış olması, onun otomatik olarak güvenilir olduğu anlamına gelmez.
• Bu iddiayı ele alan haberler, olguları düzgün biçimde doğrulamadan sansasyonel bir dille haber yaptı.

Öne çıkan haber örnekleri

• CBS News: “Evren sanılandan çok daha hızlı yok olacak”
• Space.com, Forbes ve başka birçok medya kuruluşu konuyu öne çıkararak kamudaki kafa karışıklığını büyüttü.
• Yanlış bilgi hızla yayıldığı için doğru olguların aktarılması zorlaştı.

Titiz teorik arka plan

Gerçekte Ashtekar ve Magnon (1975), eğri uzayzamandaki kuantum alan teorisini titizlikle inceledi.

• Durağan bir uzayzamanda, eğer her yerde bir uzayzaman simetrisi (timelike Killing field) varsa, vakum durumunun kararlı olduğunu kanıtladılar.
• Bu koşul altında parçacık-karşıparçacık çiftlerinin doğal olarak ortaya çıkması (kendiliğinden oluşum) gerçekleşmez.

Robert Wald'ın ders kitabında da bu konular ayrıntılı biçimde ele alınır.

• Eğri uzayzamanda enerji kavramının tanımı, vakumun kararlılığı ve parçacık/karşıparçacık ayrımının nasıl titiz biçimde yapıldığı açıklanır.
• Schwarzschild çözümü (yani durağan kara delik) de bir Killing field içerir, ancak olay ufkunda özellikler değiştiği için bu sonuç doğrudan uygulanmaz.

Ashtekar, Magnon ve Wald'ın çalışmalarının ardından, durağan gök cisimlerinin kütleçekim alanının parçacık üretimi olgusunu açıklamadığı görüşü yerleşik kabul haline geldi.

Sonuç ve mevcut durum

• Yıldızların ya da maddenin durağan kütleçekim alanının Hawking ışıması veya parçacık çifti oluşumuna yol açmadığı, onlarca yıldır yerleşik bir bilgidir.
• Son makalede sunulan yaklaşık hesap yöntemi bununla çelişiyor ve hataları da zaten çeşitli yerlerde gösterilmiş durumda.
• Bu mesele, yaklaşık yöntemdeki kusurlar nedeniyle uzun tartışmalar gerektirmiyor.
• Konu 50 yılı aşkın süre önce zaten açıklığa kavuştuğu için buna yeni bir sonuç demek de zor.
• Son makale, mevcut teorinin derinliğini yakalayamayan abartı ve yanlış anlama riski taşıyor.

Kaynaklar

• Abhay Ashtekar, Anne Magnon: Quantum fields in curved space-times (1975)
• Robert Wald: Quantum Field Theory in Curved Spacetime and Black Hole Thermodynamics (1994)
• Valeria Michelle Carrión Álvarez'in doktora tezi (2004) ve diğerleri

Ölü yıldızlar da dahil olmak üzere durağan gök cisimlerinin Hawking ışıması yaymadığı, onlarca yıllık teorik ve deneysel araştırmalarla açık biçimde doğrulanmış durumda.

[GN⁺]

Hacker News görüşleri

• Evrende hâlâ gözden kaçırdığımız bir şey olduğu ve önümüzdeki milyarlarca yılı kapsayan büyük teorilerin bunu içermediği hissi

• Eğer bir kütleçekim potansiyel kuyusunun kaçış hızı ışık hızından büyük değilse, bu durumda Hawking radiation'ın nasıl ortaya çıktığına dair bir soru. Sanal parçacık çiftinin ikisi de hayatta kalıyorsa ve taraflardan biri olay ufkunu geçmediyse, yok olmaları için bir neden olmadığı itirazı

  • Hawking radiation için "çiftin bir parçacığı olay ufkunda hapsolur" açıklamasının gerçekte yalnızca basitleştirilmiş bir benzetme olduğu hatırlatılıyor. Asıl olgunun, olay ufkunda meydana gelen parçacık (veya alan) saçılması olduğu açıklanıyor. Hawking'in kendisinin de bu resmin sadece sezgisel bir benzetme olduğunu ve asla kelimesi kelimesine alınmaması gerektiğini vurguladığı belirtiliyor
  • Bu benzetmenin aslında Hawking radiation'ın nasıl çalıştığını açıklamak için uydurulmuş kurgusal bir örnek olduğu ve bilim gazetecilerini tatmin etmeye yönelik abartılı bir metafordan ibaret olduğu görüşü

• Büyük kütleli gökcisimlerinin neden kütleçekim dalgası yaymadığını basitçe anlamanın bir yolu soruluyor. İvmelenen bir gözlemcinin Unruh etkisi nedeniyle termal ışınım gördüğü söylenirken, bir gezegenin üzerinde duran birinin de kütleçekim nedeniyle ivmelendiği için Unruh ışınımı görüp görmeyeceği ve bunun Hawking radiation ile nasıl ilişkili olduğu merak ediliyor

  • Sıradan bir gözlemci açısından bakıldığında, bir gezegenin üzerinde dururken aslında ivmelenmiyorsunuz; zemin sizi destekliyor, dolayısıyla serbest düşüşte değilseniz gerçek bir ivme yok deniyor

• Birkaç gün önce benzer bir yorum yazdığını keyifle belirtiyor. İlgili makalenin saçma olduğu ve preprint sunucularına bazen hakem değerlendirmesinden geçemeyecek makalelerin de yüklendiği uyarısı yapılıyor. Medyanın bu konuda dikkatli olması gerektiği vurgulanıyor

  • Söz konusu makale PRL'de de yayımlandığı için, kendisi de benzer bir makale yazıp gönderseydi kariyerine katkısı olabileceğine dair bir şaka
  • Makalenin kötü olup olmamasından bağımsız olarak, eleştirel değerlendirmede alıntılanan "şok edici bir keşif haberi varsa bilim muhabiri mutlaka bir uzmana doğrulatmalı" yaklaşımına itiraz ediliyor; böyle bir tutum olsaydı geçmişte uzmanların Dünya'nın düz olduğu ya da Güneş'in Dünya'nın etrafında döndüğü gibi yanlış inançları yaydığı dönemlerde de herkesin bunlara inanmak zorunda kalacağı endişesi dile getiriliyor

• Bu tartışmanın gösterdiği sorunun, asıl yazarların aptal olmasından çok, bilgilerin akademik alanlar arasında bölünmüş ve dağılmış olması olduğu görüşü. Amaç herkesin bilgisini ilerletmekse, bu parçalı bilgi durumunun arzu edilir olmadığı söyleniyor. Akademi içinde ilişkili alanlarda sorunlar yaşandığına dikkat çekiliyor

  • Gerçekten o kadar parçalı olup olmadığı sorgulanıyor. Makalede geçen "global timelike Killing vector" koşulunun kuantum alan kuramında temel düzeyde ele alınan bir şey olduğu, yazarların da tamamen alakasız olmadığı için en azından buna değinmeleri gerektiği söyleniyor. Araştırmacıların kötü niyetli ya da aptal olmadığı, ancak çarpıcı bir sonuca varırken uzmanlarla yeterince konuşmamalarının düşüncesizce olduğu ifade ediliyor
  • Aslında araştırma dünyasının hedefi, makaleleri mümkün olduğunca geniş biçimde ve açık olarak yayımlamak olduğu için bunun gerçek anlamda bir bilgi parçalanması olmadığı düşünülüyor. Ancak çoğu araştırmacının sonuçlarını preprint olarak açıkça yayımlayana kadar sıkı sıkıya saklama eğilimi yüzünden, çalışmalarında zaten ölümcül bir sorun bulunduğunu kimsenin onlara söyleyemediği durumlar sık yaşanıyor. Sonuçta çok sayıda araştırmacı arasında networking, girdi ve geri bildirim yükü gibi insani sınırlar var. Bu tür tanıtım amaçlı basın bültenlerinin doğrulama yapılmadan medyaya çıkması engellenebilir, ama bunun temel sorun olmadığı belirtiliyor
  • Başka bir açıdan, asıl makale yazarları ile popüler bilim gazetecilerinin çoğu zaman nerede hata yapıldığını bilmediği ya da iddialı bir savın neden mantıksız olduğunu anlayamadığı söyleniyor. İki yıl geçmiş olmasına rağmen tartışmanın hâlâ bitmemesinin nedeni olarak bu kronik sorun gösteriliyor
  • Gerçek meselenin bölünmüş uzmanlıktan ziyade, kamuoyunun sansasyonel hikâyelerin yayılması ve tartışılmasını sevmesi olduğu söyleniyor. Uzman itirazlarının eğlenceyi bozduğu için pek dinlenmek istenmediği anlatılıyor. HN'de de ilgili makaleye yönelik karşı argüman içeren yorumlar olduğu, ancak birçok kişinin eğlencelik diye bunları görmezden geldiği aktarılıyor
  • Makalenin içeriğinin "parçalı bilgi" yüzünden ortaya çıkmadığı ve her şeyin arxiv'de herkese açık olduğu belirtiliyor. Sorunun, herkesin kendi uzmanlık alanı dışında hata yapmaya açık olması olduğu söyleniyor. Bilimin özünün, çok sayıda insanın incelemesinden geçmek olduğu ve tartışmanın sonunda sonucun netleşmesinin sistemin işleyişinin bir örneği olduğu, yani sistemin aslında çalıştığı şeklinde olumlu bir bakış sunuluyor. Ancak yeni fikirlerin gazete haberine dönüşmeden önce süzülmesini sağlayacak mekanizmaların yetersiz olduğu kabul ediliyor

• "Eğer baryon sayısının korunumu bozuluyorsa bu gerçekten şok edici" iddiasına karşı, bunun aslında Hawking radiation bağlamında çok önce tartışılmış mantıksal bir sonuç olduğu, geçmişte şok edici bulunmuş olsa da bugün daha doğal karşılandığı düşünülüyor. Makale yazarlarının hesaplarında hata olabilir, ancak blog yazısında çok apaçıkmış gibi sunulan bazı cümlelerin güveni azalttığı hissediliyor. Wikipedia ve MIT'den Daniel Harlow alıntıları üzerinden, kara delik buharlaşması ile baryon sayısının korunumu arasındaki uyumsuzluk ihtimalinin zaten uzun süredir bilindiği anlatılıyor

  • Duygusal bir üslupla yazmak yerine, John Carlos Baez'in alıntıladığı PRL makalesinin profesyonel değerlendirmesi gibi, formüller ve mantıkla temiz bir eleştiri yapılmasının daha okunabilir olduğu söyleniyor. Söz konusu değerlendirmede, makaledeki formüllerin zayıf alan yaklaşımında gerçekte doğru olmadığı ve elektromanyetik/kütleçekimsel çift üretimi durumlarını düzgün ele alamadığı uzman düzeyinde açıklanıyor
  • Zaten çok sayıda ilgili makale ve ders kitabının bağlantısı verildiği, ayrıca John Baez'in de yetkin biri olduğu belirtiliyor. Tartışmanın asıl noktasının, kara delik olmadan da baryon sayısının korunmamasının mümkün olduğu iddiasının gerçekten sarsıcı olması olduğu ifade ediliyor
  • Baryon sayısının korunumu yasasının ihlalini ölçmeye çalışan deneylerin Dünya'da, kara delik olmadan da yapıldığı ve şu ana kadar tespit edilemediği, bu nedenle protonun yarı ömrünün en az 2.4E34 yıl olduğunun gösterildiği belirtiliyor. Quantamagazine'deki ilgili deney haberi ve HN tartışmasına atıf yapılıyor
  • Standart Model içinde de pertürbatif olmayan biçimde baryon sayısının korunmaması olgusunun yer aldığı hatırlatılıyor
  • Kara delik buharlaşması ile baryon sayısının korunumu arasındaki uyumsuzluk konusunda, aslında bu tür kuantum sayılarını koruyabilen kara delik modellerinin de bulunduğu vurgulanıyor. Penrose'un görüşünde olduğu gibi fiziksel olmayan varsayımların (sonsuz uzay-zaman gibi) tekrar tekrar alıntılanmasının yanlış olduğu eleştiriliyor. Popüler bilimde sıkça "kara deliğin olay ufkunda hiçbir şey olmaz" ve "dış gözlemci, kurbanın kara deliğe düştüğünü asla görmez" cümlelerinin aynı anda kullanıldığı, ancak iki gözlemcinin aynı evrendeki fiziksel olaylar konusunda birbirinden farklı olamayacağına dair mantıksal bir itiraz sunuluyor. Mantıksal olarak tutarlı yorumun, kimsenin olay ufkunu geçemediği ve tüm kuantum sayılarının korunduğu modeller olduğu savunuluyor. Kara delik buharlaşmasının hızlanması gibi olgular için de tüm gözlemci bakış açılarıyla tutarlı bir yorum öneriliyor

• 1975 tarihli Ashtekar ve Magnon makalesindeki "uzay-zamanın küresel olarak hiperbolik yapıda olduğu" varsayımına dikkat çekiliyor. Günümüzde uzay-zamanın küresel olarak düz olduğu varsayımının yaygın olup olmadığı soruluyor

  • "Küresel olarak hiperbolik" ifadesinin uzay-zamanın nedensel yapısıyla ilgili olduğu ve Wikipedia'ya bakılabileceği belirtiliyor
  • Uzay-zaman eğriliği ile uzayın eğriliğinin farklı şeyler olduğu, üç boyutlu bir kesit düz olsa bile uzay-zamanın tamamının hiperbolik olabileceği açıklanıyor. Genel göreliliğin toplam uzaysal eğriliği belirlemediği, dolayısıyla şu ana kadar buna dair özel bir kanıt bulunmadığı söyleniyor

• Basitleştirilmiş hesapları gerçek dünya gibi ele alıp sürekli devinim makinesi öneren örnekler gördüğünü paylaşıyor

• Klasik problem ve onun günümüzdeki biçiminin artık anlaşılmış olduğu, ama asıl önemli sorunun bundan sonra ne yapılacağı olduğu söyleniyor. Bilimin aslında yanlış bilginin alanı olmaması gerektiği, ancak şu anda buna karşı bir savunma mekanizmasının bulunmadığı belirtiliyor. Birilerinin yalan yaymak için para aldığı, buna karşı yalanı teşhir etmenin ise ödüllendirilmediği; bu yüzden dışarıdan bakıldığında bilim içi tartışmaların siyasi kavgalar gibi göründüğü ve sonunda bilim insanlarına duyulan güvenin zedelendiği endişesi dile getiriliyor. Bunun gerçekten ciddi bir sorun olduğu vurgulanıyor

• Tanınmış araştırmacı Eskil Simonsson'un öğretilerine gönderme yapılarak, "ölü yıldızlar da hâlâ ışık saçar" sözü anılıyor