Evrenin kaynak kodunun peşinde

Pasterski, Perimeter Teorik Fizik Enstitüsü'nde yüksek enerji teorisyeni ve kuantum kütleçekimi olarak bilinen matematiksel mayın tarlasında yolunu bulabilen, dünyadaki az sayıdaki insandan biri. Hedefi, kendisinin "evrenin kaynak kodu" olarak adlandırdığı şey. Bu, nihai bir ana dosya arayışıdır: yıldızların neden galaksilerinde kaldığını, atom altı parçacıkların ise neden kafeinli hayaletler gibi davrandığını açıklayan tek ve tutarlı bir kurallar bütünü. Günümüzde gerçekliğe dair en iyi tanımlamalarımız, birbirine uymayan iki farklı dilde yazılmış durumda ve fizikçiler, bunları uzlaştırmanın tek yolunun içinde yaşadığımız üç boyutlu dünyanın aslında karmaşık bir yansıma olduğunu kabul etmekten geçtiğinden şüphelenmeye başladılar.

Bu, terminoloji sık sık örtüşse de, bir bilgisayar simülasyonunda yaşadığımıza dair bir komplo teorisi değildir. Aksine, bilimin en parlak zihinlerini bir asırdır utandıran bir paradoksu çözmeye yönelik titiz bir matematiksel girişimdir. Einstein’ın başyapıtı olan genel görelilik, kütleçekimini ve büyük şeyleri (gezegenleri, kara delikleri ve kozmosun genişlemesini) açıklar. Kuantum mekaniği ise küçük şeyleri (elektronları, fotonları ve atom altı dünyanın tuhaflıklarını) açıklar. Sorun şu ki, ikisini aynı anda kullanmaya çalıştığınızda matematik bozuluyor. Bu, 1980’lerden kalma bir hesap makinesinde PlayStation 5 oyunu çalıştırmaya çalışmak gibi. Evrenin işletim sistemi sınırlarında çöküyor ve teorisyenler bir yama arıyor.

Kütleçekim makinesindeki aksaklık

Fizik şu anda, uzay ve zaman anlayışımızın daha derin bir şeyin kabaca bir yaklaşımı olduğunu düşündüren çelişkilerle dolu. Sistemdeki en meşhur "hatalardan" biri kara delik bilgi paradoksudur. Genel göreliliğe göre, bir kara deliğe düşen her şey sonsuza dek kaybolur, bir tekilliğe ezilir. Ancak kuantum mekaniğine göre, bilgi hiçbir zaman gerçekten yok edilemez. Bir kitabı kara deliğe atarsanız, atomlarının diziliminde yer alan bilgi teorik olarak korunmalıdır. Bir kara delik sonunda Hawking radyasyonu yoluyla buharlaştığında, bu bilgi yok oluyor gibi görünür. Bu, evrenin mantığındaki felaket boyutunda bir hatadır.

Pasterski ve meslektaşları bunu düzeltmek için göksel holografi adı verilen bir çerçeve üzerinde çalışıyorlar. Fikir, bir uzay hacminin içinde yer alan tüm bilgilerin, o uzayın sınırındaki verilerle tanımlanabileceğini öne süren "holografik prensibe" dayanıyor. Bir çorba kutusu hayal edin. Çorbaya dair tüm bilgiler (sıcaklığı, içindeki havuç sayısı, tuz oranı) teorik olarak dış kısmına sarılı iki boyutlu etiketin üzerine yazılabilir. Bu bakış açısına göre, 3D gerçekliğimiz sadece "yığın"dır; asıl "kod" ise evrenin en ucundaki 2D bir yüzeye yazılmıştır.

Holometre uzayın piksellerini bulmakta neden başarısız oldu?

Eğer evren bir yansımaysa, uzayın kendisinin bir çözünürlüğü olmalıdır. Tıpkı yeterince yaklaştırdığınızda dijital bir fotoğrafın piksel ızgarasına dönüşmesi gibi, birçok teorisyen uzay-zamanın pürüzsüz değil, "parçalı" olduğuna inanıyor. Planck ölçeğinde (mümkün olan en küçük mesafe, yaklaşık 10 üzeri eksi 35 metre), gerçekliğin dokusunun grenli olması gerekir. 2015 yılında Fermilab'daki araştırmacılar, Holometre adlı bir cihaz kullanarak bu grenliliği bulmaya çalıştılar. Bu cihaz, düşük çözünürlüklü bir yansımada yaşadığımızı kanıtlayacak, evrendeki hafif bir titreme olan "holografik gürültüyü" tespit etmek için tasarlanmış iki devasa lazer interferometresiydi.

Deney başarısız oldu. Lazerler sabit kaldı ve test ettikleri hassasiyet seviyelerinde herhangi bir holografik gürültü tespit edilmedi. Birçokları için bu, gerçek bir hologram içinde yaşadığımız fikrine vurulan bir darbeydi. Ancak Pasterski gibi teorisyenler için sonuç bir çıkmaz sokak değil, bir iyileştirmeydi. Bu, "kaynak kodun" pikselli bir ekran kadar basit olmadığını düşündürdü. 2D sınır ile 3D yığın arasındaki bağlantı daha incelikli. Titrek bir evren için kanıt eksikliği, holografik prensibi çürütmedi; sadece evrenin Craig Hogan ve Fermilab'daki ekibinin beklediği belirli bir şekilde "aksamadığını" kanıtladı.

Bu, avın yinelemeli doğasıdır. Belirli bir hatayı bulmak için bir makine inşa edersiniz, bulamazsınız ve kodun neden düşündüğünüzden daha iyi gizlendiğini çözmek için yazı tahtasına geri dönersiniz. Gerilim devam ediyor çünkü matematik hala bir birleştirme talep ediyor. Örneğin karanlık maddenin var olduğunu biliyoruz, çünkü kütleçekiminin galaksileri çektiğini görebiliyoruz ama parçacığın kendisi için "kodu" hiç görmedik. Bir yazılım programının etkilerine bakıyoruz ancak onu çalıştıran metin satırlarını göremiyoruz.

Evreni temellerine kadar soymak

Pasterski çalışmalarını tanımlarken, sık sık bunu "varoluşsal bir bulmaca" olarak adlandırıyor. Kozmosun enginliğini anlamak için hayatınızı Yunan sembolleri ve çizgi integralleriyle kaplı bir kağıda bakarak geçirmenizin bir ironisi var. Ancak bu, hiçbir insanın veya aracın asla ziyaret edemeyeceği ortamları incelemenin tek yolu. Evrenin ucuna gidemeyiz ve bir kara deliğin içindeki yolculuktan sağ çıkamayız, ancak bu uç noktaları dehşet verici bir doğrulukla temsil eden matematiksel modeller inşa edebiliriz.

Bu yaklaşım, meditatif olana yakın bir odaklanma seviyesi gerektirir. Pasterski, basitleştirilmiş dört boyutlu bir evrenin (üç uzay, bir zaman) denklemlerinin, zamanın kendisi yokmuş gibi göründüğü saatlerce aktığı bir zihin yapısına girmekten bahsediyor. Bu, gerçekliğin "kullanıcı arayüzünü" (ağaçları, insanları, ışığı) soyup alttaki ham değişkenleri bulma sürecidir. Eğer kaynak kodu bulabilirsek, sadece evrenin nasıl başladığını anlamakla kalmayız; aynı zamanda en temel seviyede aslında neden yapıldığını da anlayabiliriz.

Ayrıca gerçekten başarırsak ne olacağı sorusu da var. Tarih boyunca, kodun yeni bir katmanını her keşfettiğimizde yeni bir dünya inşa ettik. Termodinamik yasalarını anlamak bize buhar makinesini verdi. Elektronu anlamak bize bilgisayarı verdi. Eğer kütleçekimi ve kuantum mekaniği kodunu anlarsak, mühendislik uygulamaları bilimkurguda gördüğümüz her şeyin ötesinde olabilir. Sadece daha iyi roketlerden bahsetmiyoruz; uzay-zamanın dokusunun kendisini manipüle etme becerisinden bahsediyoruz.

Mirasın ağırlığı

Bir "Her Şeyin Teorisi" arayışının, dünyanın en parlak insanlarının hayatlarını tüketme gibi bir huyu vardır. Einstein hayatının son otuz yılını birleşik alan teorisi bulmaya çalışarak geçirdi ve başarısız oldu. Pasterski'nin bir Harvard etkinliğinde tanıştığı ve bir konga dansına katıldığı Stephen Hawking, kariyerini aynı hayaletin peşinde geçirdi. Bu mirasın ezici olabilecek bir ağırlığı var, ancak Pasterski buna Cessna'sına uyguladığı aynı pragmatik merakla bakıyor gibi görünüyor. Bu sadece çözülmesi gereken bir başka zor problem.

Topluluk çok küçük olsa bile son derece iş birlikçi. Matematik çok yoğun olduğu için ilerleme küçük artışlarla gerçekleşiyor. Bir araştırmacı, 2D düzlemde belirli bir tür parçacık etkileşimini tanımlamanın bir yolunu buluyor; diğeri ise bunu 3D kütleçekim alanına nasıl eşleyeceğini çözüyor. Görüntü yavaş yavaş netleşmeye başlıyor. Onlar, milyarlarca yıldır çalışan devasa, açık kaynaklı bir proje üzerinde çalışan ve orijinal programcının niyetini tersine mühendislik yöntemiyle çözmeye çalışan geliştiriciler gibiler.