Tekillik Nedir?
Bilim adamları evrenimizdeki kara deliklerin varlığını ilk keşfettiğimizden beri hepimiz merak ettik: Bu korkunç boşluğun perdesinin ötesinde ne olabilir ki? Buna ek olarak, Genel Görelilik teorisinin ilk ortaya atıldığından beri, bilim adamları, Evren’in doğumundan önce, yani Büyük Patlama’dan önce ne var olabileceğini merak etmeye zorlandılar.
Yeterince ilginç bir şekilde, bu iki soru Yerçekimsel Tekillik olarak bilinen bir şeyin teorik varlığıyla (bir moda sonra) çözülmeye başladı – uzay-zamanda bildiğimiz fizik yasalarının parçalandığı bir nokta. Ve bu teoriyle ilgili zorluklar ve çözülmemiş sorunlar devam ederken, birçok bilim adamı bir olay ufkunun perdesinin altında ve Evrenin başlangıcında var olanın bu olduğuna inanıyor.
Tanım:
Bilimsel anlamda, bir yerçekimi tekilliği (veya uzay-zaman tekilliği), yerçekimi istenen ölçmek için kullanılan niceliklerin koordinat bağlı olmayan bir şekilde hale geldiği bir konumdur. Başka bir kelime, tüm yasalarının ayrıştırılamayacağı, uzay ve zamanın artık birbiriyle gerçeklikler, ayırt edilemez bir şekilde birleştiği ve bağımsız bir anlama sahip olan bir noktadır.
Teorinin Kökeni:
Tekillikler ilk olarak Einstein’ın Kara deliklerin teorik varoluşuyla sonuçlanan Genel Görelilik Teorisinin bir sonucu olarak belirlendi. Özünde, teori, kütlesinde belirli bir noktanın ötesine ulaşan herhangi bir yıldızın (diğer bir deyişle, Schwarzschild Yarıçapı) öylesine yoğun bir çekim kuvveti uygulayacağını tahmin ediyordu ki, çökebilirdi.
Bu noktada, ışık dahil hiçbir şey yüzeyinden kaçamaz. Bunun nedeni, yerçekimi kuvvetinin vakumda ışığın hızını – saniyede 299,792,458 metre (1,079,252,848,8 km / sa; 670,616,629 mil / sa) aşmasıdır.
Bu fenomen, 1930’da bunu öneren Hintli astrofizikçi Subrahmanyan Chandrasekhar’ın adını taşıyan Chandrasekhar Sınırı olarak bilinir. Şu anda, bu sınırın kabul edilen değerinin 1.39 Güneş Kütlesi (yani Güneşimizin kütlesinin 1.39 katı) olduğuna inanılmaktadır. 2,765 x 1030 kg (veya 2,765 trilyon trilyon metrik ton) gibi muazzam bir değerde çalışır.
Modern Genel Göreliliğin bir başka yönü de, Büyük Patlama zamanında (yani Evrenin ilk durumu) bir tekillikti. Roger Penrose ve Stephen Hawking, yerçekiminin nasıl tekillikler üretebileceğini yanıtlamaya çalışan teoriler geliştirdiler ve sonunda Penrose – Hawking Tekillik Teoremleri olarak bilinmek üzere birleştiler.
1965’te önerdiği Penrose Tekillik Teoremine göre, madde belirli enerji koşullarına ulaştığında bir kara delik içinde zamana benzer bir tekillik meydana gelecektir. Bu noktada, kara delik içindeki uzay-zaman eğriliği sonsuz hale gelir, böylece onu zamanın işlevini yitirdiği tuzağa düşürülmüş bir yüzeye dönüştürür.
Hawking Tekilliği Teoremi, madde zorla bir noktaya sıkıştırıldığında uzay benzeri bir tekilliğin ortaya çıkabileceğini ve maddeyi yöneten kuralların bozulmasına neden olabileceğini belirterek buna ekledi. Hawking, bunu zaman içinde, sonsuz yoğunluk noktası olduğunu iddia ettiği Büyük Patlama’ya kadar izledi. Bununla birlikte, Hawking daha sonra bunu, genel göreliliğin Büyük Patlama’dan önceki zamanlarda bozulduğunu ve dolayısıyla tekilliğin onun tarafından tahmin edilemeyeceğini iddia etmek için revize etti.
Daha yeni bazı öneriler de Evrenin bir tekillik olarak başlamadığını öne sürüyor. Bunlar, kuantum fiziğinin yasalarını yerçekimi ile birleştirmeye çalışan Loop Quantum Gravity gibi teorileri içerir. Bu teori, kuantum yerçekimi etkilerinden ötürü, yerçekiminin artmaya devam etmediği minimum bir mesafe olduğunu ya da iç içe geçen parçacık dalgalarının, belli bir mesafede hissedilecek olan yerçekimi etkilerini maskelediğini belirtir.
Tekillik Türleri:
Uzay-zaman tekilliklerinin en önemli iki türü Eğrilik Tekillikleri ve Konik Tekillikler olarak bilinir. Tekillikler, bir olay ufkunun kapsayıp kapsamadıklarına göre de bölünebilir. İlki durumunda, Eğrilik ve Konik var; oysa ikincisinde Çıplak Tekillikler olarak bilinenlere sahipsiniz.
Bir Eğrilik Tekilliği en iyi bir kara delikle örneklenir. Bir kara deliğin merkezinde, uzay-zaman büyük bir kütle içeren tek boyutlu bir nokta haline gelir. Sonuç olarak, yerçekimi sonsuz hale gelir ve uzay-zaman sonsuz eğriler ve bildiğimiz şekliyle fizik yasaları işlev görmez.
Konik tekillikler, her genel kovaryans miktarının sınırının sonlu olduğu bir nokta olduğunda ortaya çıkar. Bu durumda uzay-zaman, tekilliğin koninin ucunda yer aldığı bu noktanın etrafında bir koni gibi görünür. Böylesi bir konik tekilliğin bir örneği, erken Evren sırasında oluştuğuna inanılan bir tür varsayımsal tek boyutlu nokta olan kozmik bir sicimdir.
Ve belirtildiği gibi, bir olay ufkunun arkasına gizlenmeyen bir tür tekillik olan Çıplak Tekillik vardır. Bunlar ilk olarak 1991’de Shapiro ve Teukolsky tarafından, Genel Göreliliğin “çıplak” tekilliklere izin verebileceğini gösteren dönen bir toz düzleminin bilgisayar simülasyonları kullanılarak keşfedildi.
Bu durumda, bir kara deliğin içinde gerçekte ortaya çıkan şey (yani, onun tekilliği) görülebilir. Böyle bir tekillik teorik olarak Big Bang’den önce var olan şey olurdu. Buradaki anahtar kelime teoriktir, çünkü bu nesnelerin neye benzeyeceği bir sır olarak kalır.
Şu an için tekillikler ve aslında bir kara deliğin perdesinin altında yatan şey bir sır olarak kalıyor. Zaman geçtikçe, gökbilimcilerin kara delikleri daha detaylı inceleyebilecekleri umuluyor. Önümüzdeki yıllarda bilim adamlarının kuantum mekaniğinin ilkelerini yerçekimi ile birleştirmenin bir yolunu bulacakları ve bunun, bu gizemli gücün nasıl işlediğine daha fazla ışık tutacağı umuluyor.