Kuantum mekaniği, uzayın tamamının sürekli olarak çiftler halinde maddeleşen, ayrılan ve yeniden biraraya gelen ve birbirini yok eden "sanal" parçacık ve antiparçacık çiftleriyle dolu olduğunu bildirir. Gerçek parçacıklar, dedektörle gözlenebilirken, sanal parçacıklar gözlenemiyor. Ama dolaylı etkileri ölçülebiliyor. Hatta varlıkları uyarılmış hidrojen atomlarından yayılan ışığın spekturumunda yarattıkları küçük bir kaymayla ( "Kuzu Kayması" !?) doğrulanmıştır. Şimdi bir çift parçacık düşünelim. Bu çift, iki sanal parçacık olabilir, bir parçacık bir antiparçacık olabilir... Parçacıklardan birisi karadeliğe düşerek "ortağını" terkedebilir. Artık terkedilen "özgürdür", onu yokedecek olan karadeliğe düşmüştür. "Terkedilmiş" parçacık veya antiparçacık, ortağını izleyerek karadeliğe de düşebilir (özgür irade); ama hayır o, sonsuzluğa da uçabilir ve kurtulabilir. Gerçi o, karadelikten gelen ışıma olarak görünür; ama karadeliğe düşmemiş bir evren kuşu olarak da görünebilir.

Karadelikten kurtulmuş ışımanın öyküsü bu kadar değil. Ama gelin bir de karadeliğe düşmüş olanla ilgilenelim. Biraz felsefe ve matemetik soluklanması gerek. Şu antiparçacık kavramına yeniden dönelim. Bu gerçek ve simetrik parçacıklar, yük ve zaman yönü bakımından farklıdır. Şimdi karadeliğe düşen bir antiparçacık için konuşalım. Terkettiği ortağıyla farklı elektriksel yükte. Bu bir. İkincisi, bu antiparçacık, gerçek zaman içinde " geriye doğru" yol alan bir şeydir. Gerçek parçacıklar, zaman içinde ileri doğru yol alır. Çok açık ki normal parçacık sağ duyuya uyarken, sanal parçacık sağduyu dışıdır. "Böylece karadeliğe düşen antiparçacık, karadelikten çıkan fakat zaman içinde geriye doğru yol alan bir parçacık olarak düşünülebilir." Antiparçacık gider, gider ve parçacıkla buluşur, maddenin enerjiye, enerjinin maddeye dönüşme noktasıdır bu. Orada kütlesel çekim alanı parçacığa çarpar ve böylece zamanın yönü değişir ve zaman içinde ileriye doğru yol alır. (Hawking s: 107)

Kuantum mekaniği, bir parçacığın bir karadelik içinden kaçıp kurtulmasının olası olduğunu göstermiştir. Bunu basit bir anlatım olarak almamalısınız. Çünkü bu, olanaksızı olanaklı görmek ve bunu ispat etmektir. Ancak atom ve çekirdek boyutunda klasik ilkelerce olmaması gereken bir çok olay, kuantum mekaniği ilkelerine göre yorumlanınca olabilirlik düzeyine gelebilmektedir.

" Bir karadeliğin etrafındaki engelin kalınlığı, karadeliğin büyüklüğüyle orantılıdır. Bu Cygnus X-1 de var olduğu varsayılan kadar büyük bir karadelikten çok az parçacığın kaçıp kurtuluabileceği fakat daha küçük kardeliklerden parçacıkların çok hızlı sızıp akabileceği anlamına gelir. Ayrıntılı hesaplamalar yayılan parçacıkların karadeliğin kütlesi azaldıkça hızla artan bir sıcaklığa karşılık gelen bir ısıl spektruma sahip olduklarını göstermektedir. Güneş' inki kadar kütlesi olan bir karadelik için sıcaklıkyalnızca yaklaşık mutlak sıfırın üzerinde bir derecenin onmilyonda biri kadardır. Bir karadeliği bu sıcaklıkta bırakan ısıl radyosyon Evrendeki gelen radyasyon zeminiyle tamamen süpürülür. Diğertaraftan, yalnızca bir milyar ton kütleli bir karadelik, yani kabaca bir proton büyüklüğünde ilksel bir karadelik 120 milyar kelvin derecesi kadar bir sıcaklığa sahip olurdu... Böyle bir sıcaklıkta bir karadelik, elektron-pozitron çiftleri ve fotonlar, nötrinolar ve gravitonlar gibi sıfır kütleli parçacıklar yaratabilecektir. Bir ilksel karadelik, altı büyük nükleer enerji istasyonununun çıktısına eşdeğe 600 megavat hızla enerji yayardı. Bir karadelik, parçacık yayarken kütlesi ve büyükylüğü düzenli olarak azalır. Bu daha fazla parçacığın dışarıya tünel açmalarını kolaylaştırır ve böylece ışıma, karadelik kendisini varlık durumu dışına çıkaran bir ışıma yapana kadar hızla devameder. Uzun vadede Evrendeki her karadelik bu şekilde buharlaşacaktır. Ancak büyük bir karadelik için bununu alacağı zaman aslında çok uzundur: Güneş' inki kadar kütlesi olan bir karadelik yaklaşık on üzeri altmışaltı yıl yaşayacaktır.

(S:Hawking 107-112)

"Kuantum mekaniği, m kütlesindeki bir parçacığın h/ mc dalga boyunda bir dalga gibi davranabileceğini belirtir. Bir parcacık bulutunun bir karadelik oluşturmak üzere çökebilmesi için, bu dalga boyunun oluşacak karadeliğin büyüklüğünden daha küçük olması gerekir. Bu nedenle, belirli bir kütle, açısal moment ve elektrik yükünde bir karadelik oluşturabilecek düzenlenişlerin sayısının çok büyük olsa da sonlu olabileceği anlaşılır." Karadelik olay ufkunun yüzeyiyle orantılı olan sonlu bir entropiye sahip olursa, yüzey kütlesel çekimiyle orantılı sonlu bir sıcaklığa sahip olması gerekiyordu. "Bu da karadeliğini sıfırdan farklı bir sıcaklıkta ısıl radyasyonla dengede olabileceği anlamına gelirdi. Ama klasik kavramlara göre böyle bir denge mümkün değildir. Çünkü karadelik üzerine düşen herhangi bir radyasyonu soğuracaktır, fakat tanımı gereği karşılık olarak herhangi bir şey yaymayacaktır" (s:106) Hawking' in yukardaki paragrafta kullandığı " klasik kavramlar" terimine dikkat ediniz. Çünkü o bizi yeni bir düşünce dünyasına davet ettiğini hatırlatmak istiyor. Gerçi Schrödinger' in Kedisi örneğinde olduğu gibi bir çok olayda olabilirlik kavramına alıştık.

Şimdi Hawking, gidip te gelinmeyen gayya kuyusundan sağ çıkılabileceğini anlatacak. 1974 yılının başları. "O zamanlar herkes gibi ben de karadeliklerin bir şey yayamayacağı hükmünü kabul ediyordum." " Çok şaşırmıştım ama karadelik düzenli bir hızla parçacık yayar göründü." " Bu nedenle utanç verici etkiden kurtulmak için çok uğraştım. O, gitmeyi reddetti ve sonunda kabul etmek zorunda kaldım. Sonunda bunun gerçek bir fiziksel süreç olduğu konusunda beni ikna eden şey, dışa giden parçacıkların kesinlikle ısıl bir spektruma sahip olmaları oldu: karadelik, tıpkı yüzey kütlesel çekimiyle orantılı ve kütleyle ters orantılı bir sıcaklıktaki sıradan bir nesne gibi parçacık yaratıp yayar. Bu, Bekenstein ' in karadeliğin sonlu bir entropiye sahip olduğu tezini tam olarak tutarlı kıldı, çünkü bu bir karadeliğin sıfırdan farklı sonlu bir sıcaklıkta ısıl dengede olabileceği anlamına geliyordu."

(Karadelikler ve Bebek Evrenler s:106)

Zamanın Kısa Tarihi adlı Bestseller

8 Ocak 1942 . İkinci Dünya Savaşı, tüm hızıyla sürüyor. Tarihin önemli günlerinden biri olsa gerek! Çünkü bu tarihten üçyüz yıl önce Galile ölmüştü. Raslantıya bakın aynı tarihte Stephen Hawking dünyaya geldi. Birinci sınıf burslu bir öğrenci olarak Oxford'a girdi. Oraya alınanların çoğu özel okullardan gelen erkek öğrencilerdi.

Yaşıtlarından biri, o yılların Oxford' unu şöyle anlatıyor: " Biz Oxford' a geldiğimizde sıradan olmayan kişiler kürek çekiyor ve asla blujin giymiyordu. Biz ayrıldığımızda sıradan olmayan kişiler asla kürek çekmiyor ve blujin giyiyordu" (SH Yaşamı, Kuramı s:55)

İnek öğrenci , Oxford' dan Miras.

Hawking için dersler sıkıcıydı. Çünkü sorular " vasattı". Özellikle fizik ve matemaktik soruları.

1960' ların Oxford' unu bakın nasıl anlatıyor:

"O zamanlar Oxford' daki egemen tavır, çalışmaya çok karşıydı. Ya çaba göstermeden parlak olduğunuz kabul ediliyor ya da sınırlılıklarınızı kabul etmeniz ve bir dördüncü sınıf not almanız bekleniyordu. Daha iyi bir not almak için fazla çalışmak gri adam olmak, Oxford sözlüğüne göre en kötü vasıf sayılan inek olmaktı" 19 yaşındaydı, kürek klübüne girdi ve inek liseli, kazandığı fizik ödülü ve onu izleyen içkili yemeklerde kendini göstermeye başladı. Arkadaşlarıyla birlikte duvar yazılarına çıktı: "Oyunuzu liberallere verin" diye yazdılar. Paylaştıkları kahraman , zamanlarının entellektüel devi Bertnard Rusell 'di. (age s:17)

" Onun biyografisini yazanlar şöyle diyor: " Stephen, politik görüşlerinde hiçbir zaman aşırı olmadı; fakat politikaya ilgisi ve sola sempatisi onu hiç terketmedi" (s:20)

"Oxford kolej binaları, herbirinin ortasında çevresini patikaların dolandığı çim alanların yeraldığı avluların etrafına inşa edilmişti. Avlulardan binalara merdivenlerle çıkılıyor ve öğrenci odaları her merdivenin sonundaki katlarda bulunuyordu. Odaların temizliğini öğrenciler kendileri yapar, öbür işleri ise kolej hizmetlileri ya da hademeler yerine getirirdi. Ayrıca hademeler, uyku sersemi genç bayların ve yalnız bayanların kilitli bir yemekhaneyle karışlaşmalarını önlemek için 8.00 ile 8.15 arası kahvaltı etmelerini sağlamakla da yükümlüydüler. Hademeler öğrencilere "bayım" veya seslerine bir küçümseme havası vermek istiyorlarsa " bay flan filan" diyi hitap ederlerdi. Onlara ise soyadlarıyla hitap edilirdi-uşaklık raconuna uygun olarak. "

( age S: 53-54)

Oxford biterken Hawking, birinci ile ikinci onur derecesi arasındaydı. Cambridge' de doktora yapmak istiyordu;başvurusunu yaptı. Dönemin en ünlü astronomu olan Fred Hoyle' nin öğrencisi olmak isityordu. Sonra onu bir bilimsel toplantıda belki kasıtlı olarak rezil edecek bir tavır sergiledi. Geleceğinin belirlenmesi için sözlü sınava girmesi gerekliydi. Onun üniversitedeki genel imajı şöyleydi: dağınık, tembel görünüşlü, ciddi şekilde çalışmaktansa içki içmeyi ve eğlenmeyi seven biri ... Kendisi de bunun bilincindeydi, ama gücünün de farkındaydı. Sınav başkanı ondan gelecek için planlarını anlatmasını istedi. Hawking, fırsatı kaçırmadı: "Eğer bana birinci onur derecesi verirseniz Cambridge' e gideceğim; eğer ikinci onur derecesi olursa Oxford' da kalacağım, bu nedenle bana birinci onur derecesi vereceğinizi umarım." dedi. Verdiler. (s:63)

Onun inatçılığını gösteren bir başka olay, Fred Hoyle ile bir Royal Society toplantısında giriştiği tartışmadır.

Kibirlenme...

Fred Hoyle, Cambridge Üniversitesinin fizik bölümünde evrenin kökeni konusundaki fikirleriyle tanınan ünlü bir profesördü. Hoyle, eski bir yazardı; medyayı yönlendirmede çok ustaydı ve ara sıra kanıtlanmamış ve referansı olmayan kuramları açıklayan bilimcilerden biriyidi. Tanıtım, onun için son derece önemliydi. Ama Hoyle, bu gösteriçi rolünü oynarken, doğal olarak herkesle tartışmaya giriyor; hiç kimseyle dost olamıyordu. Gelelim Hoyle ile Hawking'in tartışmasına.

Hoyle, seçilmiş öğrenci gruplarına denetmen olarak da çalışıyordu. Onun sorumluluğunda olan öğrencilerden biri de Hawking' in çalışma odasının bitişiğindeki Jayant Narlikar idi. Narlikar, araştırma malzemelerini Hawking' le paylaştı.

1962 sonunda İngiltere' nin güneyi karla kaplıydı ve Hawking' deki sakarlıkların arttığı günlerdi. Konuşmadaki peltekliğin arttığını ve bir hastalığını açık belirtilerini epeydir kendisini görmeyen ailesi de farketmeye başladı. Yılbaşı gecesi bardağa şarap koyarken zorlandığı ve sıvının çoğunu bardak yerine masa üzerine dökmeye başladığı gözleniyordu. 1962 yi 1963 e bağlayan bu gecede Jane Wilde adındaki lise son sınıf öğrencisi bir bayanla tanıştırıldı. Jane, yirmibir yaşındaki Cambridge' li doktora öğrencisini büyüleyici ve kişiliğini biraz ekzantirik bulmuş ve hemen onun cazibesine kapılmıştı. Jane, tam 25 yıl Hawking' in eşi olacak ve üç çocuk doğuracaktı.

King's College' deki konuşmalar sırasında Roger Penrose, meslektaşlarına bir karadeliğin merkezinde bir uzay-zaman tekilliği fikrini anlatmıştı. Bu herkesi etkilemişti. Cambridge' den geri dönerken ikinci sınıf bir tren kompartımanında Penrose' un söyledikleri tarıtışılıyordu. Hawking birden tam karşısında oturan Sciama'ya dönerek " Penrose' un tekillik kuramı tüm evrene uygulansa ne olacağığını merak ediyorum " dedi. Hawking, artık göklere doğru sıkı bir seyahata başlıyordu. Yirmi üç yaşında o artık "doktor Hawking" diye çağrılıyordu.

Havalı Hoyle, yaklaşık yüz kişiye bir konuşma yaptı. Sonunda sıcak bir alkış da aldı. Bu sahneyi sohbetler izledi. Hoyle, büyük olasılıkla dudak bükerek " sorusu olan var mı" diye sordu. Bu soru, onun kibirli ve reklamcı karakterini açığa çıkarmaya yetecekti.

Hawking, bastonuna tutunarak yavaşça doğruldu.

Salon sessizleşti.

Hawking : " Sizin sözünü ettiğiniz nicelik sapar" dedi.

Ortalık buz kesti. Dinleyenler mırıldandı, homurdandı; dinleyenler herkese karşı saygılı olmak için çalışıyordu.

Hoyle ne diyebilirdi? "Hiç de sapmıyor" diye yanıt verdi.

Hawking : " Sapıyor" dedi.

Hoyle durakladı ve bir dakika odayı gözlemledi.

Dinleyiciler mutlak bir sessizlik içindeydi.

"Nereden biliyorsun" diye sordu Hoyle.

Hawking ,"Çünkü onun üzerinde çalıştım" dedi.

Odada alaylı bir gülme oldu. Bu, Hoyle’un duymak istediği son şeydi. Hoyle, genç zıpçıktıya kızgındı

(SH Yaşamı, Kuramı ve Son Çalışmaları s:77-78)

Büyük bir yıldız kütlesi ölence kara delik olmaktan başka seçeneği yoktur.

Bir yıldız,hemen tüm yaşamı boyunca kendini büzmek isteyen öz çekimine karşı koymak için enerji harcar. Yıldızın yaşamında kendisin oluşturan gaz bulutunun yoğunlaşmasında olduğu gibi,çekirdek enerjisi kaynağının her tükenişinde,yıldızın yeniden büzülerek kendisinden yeniden enerji aldığı zamanlarda,bu etki birçak kez,önemli bir rol oynar. Bu, hafif bir yıldızın beyaz cüce haline geçişini ya da daha ağır bir yıldızın yüreğinin nötron yıldızı aşamasına geçişini gösteren bir gravitasyon çöküntüsüdür. Birinci halde sistemi sonunda kararlı bir duruma getiren,elekton gazının basınca,ikinci halde ise nötron gazının basıncıdır. Demek ki nötronların birbiriyle temasında yaptıkları basınç,yıldızın kütlesi Güneş’inkinin 2-3 katını aştığı zaman gravitasyona dayanacak kadar fazla değildir. Her türlü yanlış anlamayı önlemek için anımsatalım ki, bu kütle, başlangıçtaki yıldızın kütlesi değil,yüreğin kütlesidir ve bu yürek,bir süpernovanın patlaması ile dış tabakaların fırlatılmasından sonra geri kalan kısımdır.Gelişmelerinin sonunda,yürek kütlelerinin bu kadar büyük kalabileceği yıldızların gerçekten varolup olmadıkları bilinmiyor;ama bu akıl almaz bir şey değildir,çünkü kütlesi Güneş’inkinin yüz katı düzeyinde faaliyet halinde olan yıldızlar biliyoruz. Öyleyse böyle bir durum meydana geldiği zaman süreç, bir nötron yıldızının oluşmasıyla son bulacak değildir. O zaman ne olacaktır?

Eğer basınç, çöküşe dayanacak güçte değilse,yıldızın yarıçapının yavaş yavaş küçülmesi beklenebilir. 1939’da Oppenheimer ve Snyder’in yaptıkları kuramsal hesapların önceden bildirdiği de gerçekten budur. Ama yarıçap azaldıkça yıldızın içinde ve yüzeyinde etkisini gösteren gravitasyon kuvveti gittikçe artar. O kadar ki belli bir büzülme derecesinde,genel göreliliğin etkileri üstün gelir.

Newton kuramının önceden bildirdikleri ile genel göreliliğin verdiği bilgiler arasındaki farkın ne olduğunu görmek için yıldızın yüzeyindeki kaçış hızını düşünelim( bilindiği gibi bir yıldızın yüzeyinden yukarıya doğru bir füze fırlatıldığında kaçış hızı denilen bir hız vardır ve füze bu hızı aştıktan sonra yıldızın çekiminden kurtulabilir). Bu hız,Yeryüzü için saniyede 11 kilometredir.yapay uyduların,yerçekiminden kurtulabilmeleri için aşmaları gereken hız sınırı budur. Newton kuramı çerçevesinde yüzeydeki çekimin şiddeti ne olursa olsun kaçış hızı daima sonludur ve dışardan gelen cisimleri ya da yıldızdan gelen ışığı almak her zaman olanaklıdır.

Tersine genel görelilik kuramında,bir engel oluşturan kritik bir yarıçap vardır; bu engel aşılınca,yıldızın gravitasyon özellikleri altüstü olur. Yıldızın yarıçapı bu kritik değerin altına düşerse artık kaçış olamaz ve hiçbir parçacık yıldızdan kaçıp kurtulumaz. Fotonlar,yani ışık ışımasını oluşturan parçacıkların kendileri de gravitasyona bağlı olduklarından, onlar da yakalanmışlardır,öyle ki artık yıldızdan dışarı doğru hiçbir ışıma kaçıp kurtulamaz. Güneşinkine eşit bir kütle için bu kiritik yarıçap,aşağı yukarı 3 kilometredir ve yıldızın kütlesi ile orantılı olarak değişir.

Kritik yarıçapın altına çöken bir yıldız,karadelik adını alır. Bu demektir ki böyle bir cisme gönderilen hiçbir şey artık ondan kurtulup geri gelemez. Öyleyse bu, kapkaradır,çünkü hiçbir ışık yaymaz ve hiçbir ışığı yansıtamaz.

Çöken yıldızın yüzeyinde bulunan bir gözlemci düşünülürse, kritik yarıçapa geçişte onun gözüne çarpan hiçbir şey yoktur. Tersine, uzak bir gözlemcinin bakış noktasından ise altüst edici sonuçlar meydana gelir. Yıldızın çok çabuk söndüğü görülür,çünkü kendi fotonlarını tutar. Bununla birlikte dış cisimler üzerinde bir gravitasyonal etki göstermekte devam eder. Gökbilimcilerin,kütlesi örneğin Güneş’inkinin on katı olan böyle içe doğru patlayan bir yıldızın çevresinde dönen bir gezgen üzerinde bulunduklarını varsayalım. Bunlar, saniyenin binde birinden az bir zamanda “güneş”lerinin ışığının birdenbire onda bire düştüğünü ve bu tempo ile kararmakta devam ederek hızla görünmez hale girdiğini gözleyeckelerdir. Bu bunalım geçince hayali gökbilimcilerimiz artık günşelerini bir daha hiç görmeyeceklerdir;ama onun daima varolduğunu bileceklerdir,çünkü gezgenleri Kepler yasalarına göre dönmesini sürdürdüğünden,odağında karanlık bir nokta bulunan gezgen yörüngeleri olduğu gibi kalacaklardır.

Doğada kara deliklerin gerçekten bulunup bulunmadığını nasıl bilebiliriz? Daha nötron yıldızları konusunda kuramal olarak varlığı önceden kestirilmiş olan bir gök cismini kabul edebilmek için pulsarların periyodik ışıması gibi hemen hemen hiç beklenmedik harika bir görüngü gerekmişti. Karadelekler konusunda böyle bir mucize hiç de beklenemez,çünkü bunlar ışımazlar (gerçi dönüş halindeki karadelikler üzerinde yapılan son kuramzsal araştırmalar,böle bir durumda, görüngülerin daha karmaşık olabileceklerini göstermiştir). Bir karadelik,asıl varlığını,kendini çevrelyen cisimler üzerinde gösterebileceği gravitasyonal çekim ile belli edecektir. Karanlık bir merkez etrafında dönen bir yıldızın gezgen hareketinin açığa çıkarılyması,oldukça elverişli koşullar içerisinde,bir karadeliğin varlığını ileri sürmemize olanak sağlayabilecektir. İlk kuşak yıldızlarının sık sık büyük bir kütleleri olsaydı ki bunun böyle olduğunu düşünmek için nedenler vardır,karadeliklerin pek yaygın bir şekilde bulunabilmeleri bile olanaklı olabilecekti. Bu da galaksilerdeki maddenin yoğunluğu üzerinde yapılabilen değerlendirmeleri etkileyecekti(Bir karadelik olağan bir yıldızla bağlı bir çift meydana getiriyorsa, atmosferinin bir bölümünü koparabilir. Karadelik üzerine düşen bu atmosfer,x ışınları yaymaya elverişli hızlara ulaşabilir. Bu, bir karadeliğin varoluşunu söyleyebilmemize olanak sağlayabilecek en elverişli koşullardan biridir). Tam oluştuğu anda bir karadelik şans eseri olarak çekim dalgalanmaları ile yakalanabilir. Gerçekten de büzülme sırasında bir cismin elektromanyetik dalgalara benzeyen ve yayılışı bütün çevrediki uzayda ağırlığın bir değişimi ile gözlenebilen dalgalar yayınlar. Gravitasyon dalgalarını yakalamaya yarayan deneyler,önce Birleşik Devletlerde ve şimdi biraz,dünyanın her yanında yapılmaktadır ve öyle görünüyor ki bu deneylerden çok şeyler bekleyebiliriz. Bununla birlikte elde edilen sonuçlar henüz sadece bir başlangıç sayılabilir.

Böylece yıldızlar mezarlığında üç sıra kabir (mezar) yer almaktadır: beyaz cücelerin,nötron yıldızlarının ve karadeleklerin mezarları. Ama sonuncusunun içerisinde ölüler bulunup bulunmadığını henüz bilmiyoruz.

(Roland Omnes,Evren ve Dönüşümleri, Onur Yayınları, s: 169-173)