Karl Schwarzschild Sempozyumu, Frankfurt, Temmuz 2017, özet
İngilizce
2 Ağustos 2017
Almanya'daki prestijli FIAS (Frankfurt Institute for Advanced Studies)’de düzenlenen Karl Schwarzschild Sempozyumundan döndüm.
Posteriğimde ne sunacağım konusunda çok tereddüt ettim ve sonunda bağlı alan denklemlerim sistemini büyük ölçekte sunmaya karar verdim.
Sempozyumun ana teması "kara delik fizikleri" üzerineydi; bu yüzden bir metin bu temaya uygun gelmedi. Bu konuyu ele almayı planlıyordum; ancak 2015 yılında Modern Physics Letters A dergisinde yayımladığım makale:
J.P. Petit & G. D’Agostini:
Karl Schwarzschild çözümünün merkezi tekilliğinin doğal kütle tersine çevirme süreciyle iptal edilmesi.
Mo. Phys. Lett. A, cilt 30, sayı 9 (2015)
bu temaya en yakın olan şeydi. Posteriğimin yanındaki bir tahtaya da bu makalenin temel hatlarını yazdım:
Bu an hemen dikkat çekti. Katılımcılar fotoğraflarını çekti ve bir kalabalık oluştu. Altıncı yaşlarında, "yüksek düzeyde araştırmacı" biri, 1916'da Schwarzschild tarafından bulunan ve kara delik teorisinin temelini oluşturan metrik çözümün tüm tekil yönlerinin yalnızca bir değişken dönüşümüyle kaldırılabileceğine şüpheyle baktı. Başka katılımcılar gibi bir etiket taşımadığı için, FIAS (Frankfurt Institute for Advanced Science)’ın bir üyesi olduğunu düşündüm; çünkü bu sempozyumu ev sahipliği yapıyordu. İşte bu değişken dönüşümü:
Sonunda bir eleştiri! Daha anlaşılır hale getirmek için hesaplamaların tüm detaylarını bir sayfaya yazdım ve uzmanıma verdim; onun da on dakika boyunca bir sandalyede oturarak incelemesini sağladım.
Herkes kararını bekledi. Sonunda sayfamı, büyük bir şaşkınlıkla bir baş onaylamasıyla geri verdi. "Bunu hiç bir yerde görmemiştim. Muhtemelen göremediğim bir hata var. Ama bunu daha sonra inceleyeceğim." diye düşündüğünü sanıyorum.
Bu soruna dair onu yönlendirmeye çalıştım; çünkü bu, 1916'da Karl Schwarzschild’in sonuçlarını yorumlama sorununu gündeme getiriyor (sempozyumun adı "Karl Schwarzschild Sempozyumu"ydı!). Ondan Almanya Bilim Akademisi'nin anılarında yayımlanan orijinal makalesini okumuş muydu diye sordum:
K. Schwarzschild:
Einstein'in Teorisi'ne Göre Kütle Noktasının Yerçekimi.
Stizber. Preuss. Acada. Wiss. Berlin, s. 189–196 (13 Ocak 1916). İngilizce versiyonu S. Antoci ve A. Loinger tarafından arXiv:physics/9905030 (12 Mayıs 1999)
ve birkaç hafta sonra, ölümünden sadece birkaç ay önce yayımlanan ikinci makalesi:
K. Schwarzschild:
Einstein'in Teorisi'ne Göre Sıkıştırılamaz Sıvıdan Oluşan Kürenin Yerçekimi Alanı.
Preuss. Acada. Wiss. Berlin, s. 189–196 (24 Şubat 1916). İngilizce versiyonu S. Antoci tarafından arXiv:physics/9912033 (16 Aralık 1999)
Bana okumadığını itiraf etti (...) ve ekledi:
-
Almanca okuyor musunuz?
-
Hayır, sadece 1999 yılında yapılan, bir asır önce yazılmış belgeler için oldukça güncel İngilizce çevirilere eriştim. Bu belgeleri cep telefonumda saklıyorum. Birlikte incelemek ister misiniz? Ayrıca, 1916'da David Hilbert tarafından Aralık ayında yayımlanan ve Schwarzschild’in bu çalışmasını tekrarlayan çok önemli bir metin de var.
D. Hilbert:
"Die Grundlagen der Physik (Zweite Mitteilung)"
(EN) "The Foundations of Physics (Second Communication)"
(FR) "Les Fondements de la Physique (Seconde Communication)"
Bunu göz ardı etmeyi tercih etti ve ekledi ki bu metni de bilmiyor.
Aslında Frankfurt'ta gerçekleştirdiğim şey, kara delikçilerin, kendi geliştirmek istedikleri çalışmaların temelini oluşturduğu temel metinleri bilmediklerini fark ettim. Genel konuşma sırasında, modern kara delik teorisinin önemli figürlerinden biri olan
Juan Maldacena
, sempozyumun tüm katılımcıları önünde (sempozyum için çıkarılan broşürde bu ifade yer alıyor):
Juan Maldacena
- Schwarzschild çözümü, bizi yüz yıl boyunca karıştırdı ve uzay-zaman hakkındaki görüşlerimizi daha keskin hale getirdi. Einstein teorisinin daha iyi anlaşılmasını sağladı. Deneysel olarak, birkaç astrofiziksel gözlemi açıkladı. Kuantum yönleri, uzay-zaman geometrisi ile kuantum mekaniği arasındaki ilişkiyi daha iyi anlamamızı zorlayan teorik paradokslar yarattı.
Çeviri:
- Schwarzschild çözümü, bir asır boyunca bir karışıklık kaynağı oldu ve uzay-zamanı nasıl düşündüğümüzü daha derinleştirmemizi zorladı. Einstein teorisinin daha iyi anlaşılmasını sağladı. Deneysel olarak, bir dizi gözlemi açıkladı. Kuantum yönleri, uzay-zaman geometrisi ile kuantum mekaniği arasındaki ilişkiyi daha iyi anlamamızı zorlayan teorik paradokslar doğurdu.
Peki bu ne anlama geliyor?
Öncelikle "Hawking ışıması"nın "keşfi" oldu. Aslında tüm bunlar, Genel Görelilik ile Kuantum Mekaniği'nin birleşmesi fikrine dayanıyor. Ancak biliyoruz ki... bu birleşme asla gerçekleşmedi (yerçekimi, bir graviton (spin 2'li parçacık) olarak tanımlanmasını reddediyor; bu da daima raporda eksik kalıyor).
Modern teorisyenler, bu hayal gücünün gerçeklik değerine sahip olduğunu sonunda kendi kendilerine ikna ettiler. Aslında, kara deliklerin yakınındaki bir kuantum olayını çağırarak Hawking, bu nesnelerin enerji kaybedebileceğini, "ışıma yapabileceğini" gösterdi. Bu, hemen "kara delik olay ufkunun paradoksu" oluşumuna yol açtı. Çünkü bu nesnelere verilen adla kara deliklerde herhangi bir yapı yok sayılır, ezilir. Bu yüzden kara delikler "bilgiyi yok eden makineler"dir. Maldacena, kara deliklerin "termodinamiği" konusunda elde edilen ilerlemeleri anlattı. Özellikle "kara deliklerin entropisinin alanlarıyla orantılı olduğu"na dikkat çekti.
Kısacası, son birkaç on yılda tüm teorisyenlerin dikkati, bu bilgi paradoksuyla nasıl başa çıkılabileceğine yöneldi. "Firewall" ve benzeri şeylerden duymuş olabilirsiniz. Son çalışmalarında Maldacena, yeni bir "anahtar kelimeyi" kullanıyor: "entanglement" ( "bağlantı" ). Kuantum mekaniğinden gelen ve ünlü Einstein-Podowlski-Rosen (EPR) paradoksuyla ilgili bir kavramdır; bunu videomda JANS 6'da (14:04 anında) açıkladım. Bu deneyde, yayan iki foton "entangled" (bağlı) hâle gelir. Kısacası, Maldacena'ya göre "entanglement" tüm cevapları sağlıyor. Bununla birlikte, bir miktar kiriş teorisi de var.
Bu konuşma, 2017'de teorinin en üst seviyesidir.
Sempozyum katılımcıları elbette JANUS videolarına başvurdu (içeriklerinin PDF listesine bakınız). Julien Geffray'ın büyük emekleriyle, sempozyumun açılışında altı videoya İngilizce altyazı eklendi: JANUS 14 ile JANUS 19. Ve buradan, İngilizce altyazıların çok iyi bir şekilde yapılması gerektiğini anladım.
Kötü bir şey sunmak mümkün değildi; internet kullanıcıları hemen geçerdi. Geffray, 20 yıldır çalışmalarımı takip ediyor ve Shakespeare'in dili tamamen hakim; bu yüzden bu çok zorlu altyazı işini yapabilecek tek kişi o oldu. Video başına 3 gün tam çalışma, her video 15.000 ila 20.000 karakter, özellikle çevrilecek çok sayıda özel jargon içeren bir metin, altyazının onda bir saniyeye kadar görsel olarak düzenlemek ve kalibrasyonu, ayrıca papelerime ve çizgi romanıma yönlendiren dosyaların oluşturulması. Bu altı çalışmayı 500 euro karşılığında ödedim. Yani bu altı video için altyazı işi için 3000 euro harcadım; bu parayı internet kullanıcılarından gönderilen parayla karşıladım.
Yabancı dil konuşanlar üzerindeki etkisini görünce, bu 19 videoyu da (iyi) İngilizce altyazılarla donatmam gerektiğini anladım. Fiyatı yeniden müzakere ettik ve video başına 350 euro olarak karar verdik. Hesaplayınız. Altı video 500 euro, on üç video 350 euro:
toplam bütçe: 7500 euro.
Bu, üç ilk uluslararası sempozyumumun finansmanına ayrılan miktarın üzerinde. Ayrıca, bu videoları ayda iki tane üretmeye devam edeceğim; yani aylık 700 euro (JANUS ve Kuantum Mekaniği videosu olacak). Bence bu paranın çok iyi harcandığı bir yatırım çünkü internet sitelerindeki metinler genellikle unutulur; ama videolar zaman sınırsız olarak kalır ve modern iletişim aracı olarak en uygun araçtır.
Tahmini bütçe, 2018 yazına kadar altyazılar ve sempozyumlar için: 17.000 euro
Gerçeği ortaya çıkarmak bir maliyeti vardır.
Eğer internet kullanıcılarından gelen para (onlara büyük bir teşekkür!) gelecek sempozyumlara (Frankfurt, sonra Paris, COSMO 17...) katılmamı sağlayacak kadar yeterliyse, altyazı maliyetlerine karşı çıkmak için acil bir ek yardım ihtiyacım var.
Bu videoların etkisi: genç araştırmacıların tepkileri. Bunlardan biri, İtalyan biri, sonunda bana şöyle dedi:
- Modelinizin Janus makalelerini gördüm (içeriğini değerlendirmek için yeterli bilgiye sahipti). Burada nasıl karşılandığınızı görüyorum. Bu insanlara nasıl bir şey yapabileceğinizi umuyorsunuz? Siz getirdiğiniz şey, çalışmalarının temelini sarsıyor!
Bu gençle temas kuruldu ve devam etti; İtalya'da Newton'un modifiye edilmiş yasasına çalışmaktadır. Bu, ilk tohum. Eğer uluslararası sempozyumlarda "kendimi tanıtıyorum" devam edersem, genç nesilde başka tohumlar da olacak; muhtemelen bu hayal ürünü çalışmalarla ün kazanmış olanlardan değil.
"Newton'un modifiye edilmiş yasasına %50 inanıyorum. Peki, bu Fransızın fikirlerini nereye götürür diye deneyelim mi?" diye düşünecek gençler olacak. Bu genç araştırmacılar, videoları izleyip, benimle tanışacakları zaman makaleleri okuyacaklar. Bu yüzden bu temaslar ve etkileşimler kolaylaşacak.
Frankfurt'ta çoğu makale "kara delik fizikleri"ne, "eğer gözlemleyebilseydiniz ne görebilirdiniz?" gibi konulara odaklanıyordu. Buna ek olarak, "holografik evren" gibi modası geçmiş yeni bir fikir eklenmişti (İnternetteki insanlara gerçekten bir hologram ne demek olduğunu anlatan bir video yapmam gerekecek. Bence bu iyi olur). Bir kadın bize "kâbus kordonlarının korkulmaması gerektiğini" açıkladı. Başka biri, kozmik genişleme sürecinin inflasyon fazasında mini kara delik çiftlerinin nasıl oluşabileceğini gösterdi. Kiriş teorisiyle ilgili hikâyeler, "brane çarpışmaları" gibi konular da eklendi. Ben, gözlemlere dayalı olabilecek çalışmalardan ve sonuçlardan başka bir şey sunan tek kişiydim.
Bu bilimsel topluluğu, hayalleri içinde kaybolmuş bir topluluk olarak zorlamak istiyorsam, onların sevdiği çocuklarına, yani kara deliğe, saldırma gerekiyor; bunu daha sonra yapmayı düşünüyordum. Ancak Frankfurt sempozyumunun havası, hedefimi değiştirmemi sağladı; bundan dolayı sonraki videonun başlığı şöyle olacak:
JANUS 21: 1916'da Karl Schwarzschild tarafından bulunan çözümün yanlış yorumlanmasından doğan kara delik
Bu da Paris'teki COSMO 17 sempozyumunda sunacağım konuşmam olacak. Şimdilik alternatif bir model önermek değil, şu anki durumu şöyle ifade edeceğim:
- Bu kara delik olarak adlandırdığınız nesnenin bu şekildeki modeli tutarlı değildir; Schwarzschild'in 1916'da bulduğu çözüme uymaz ve bunu gösteriyorum.
Matematikçi Karl Schwarzschild, 11 Mayıs 1916'da 43 yaşında Potsdam'da öldü
Ocak 1916'da yayımlanmasından üç ay sonra
1916'da Karl Schwarzschild tarafından bulunan çözüm:
bu makalede, r'yi bir "kutupsal koordinat" olarak tanımlar:
Ancak, onun "yardımcı nicelik" dediği R'yi tanımlar ve bu sayede 1916 Ocak'taki ünlü çözümünü ifade eder:
11 Mayıs 1916'da 43 yaşında Potsdam'da öldü
Ocak 1916'da yayımlanmasından üç ay sonra
Matematikte bir uzman olmak gerekmiyor; çünkü Schwarzschild'in seçtiği r (yukarıda tanımladığı) kesinlikle pozitif olduğunda, bu ara nicelik R, serbest değildir ve alt sınırı alfa'dır:
Bu çalışmayı 1916 Aralık ayında yeniden ele alan Alman devasa matematikçi
David Hilbert, 1916'da 54 yaşında
bu çözümün ifadesini "ilginç değil" buldu; çünkü bu durumda, ona göre, "tekilliği (R = alfa'da) orijine (r = 0'da) taşımaktan başka bir şey yapmaz." Bu "kişisel görüşünü", 23 Aralık 1916'da yayımladığı makalesinde (Schwarzschild 1916 Haziran'da öldü) ifade eder:
Aslında, Hilbert bu makaleye yıllardır yoğun şekilde çalışıyordu; başlığı "Fizik Temelleri" (!...) anlamına geliyordu. Einstein'ın fizikçi, Hilbert'in ise saf matematikçi olduğu düşünülür. Gerçekten, bir gün Hilbert, matematikçi Felix Klein'in, her yıl mühendis okullarına bir konuşma yapması için onu yerine geçmesi istendiğinde, konuşmasını bir şaka ile başladı:
- Matematikçiler ve fizikçilerin iletişim kurmasında zorluklar olduğunu söylenir. Aslında bu doğru değil. Sadece birbirleriyle yapacakları bir şey yoktur!
Hilbert'in matematikteki eseri gerçekten büyük, devasa. Ancak bu belgeye bir göz atarsanız, yüksek düzeyde matematiksel bir fizik (gerçekten "matematiksel fizik") temellerini atmaya çalıştığını görürsünüz. Bu, Hilbert'in bu mühendis okulunda verdiği konuşmada söylediği sözlerinden farklı bir bakış açısıyla hareket ettiğini gösterir; muhtemelen Einstein ile karşılaşması ya da dönemin büyük fizikçileriyle etkileşimi sonucu. Elbette, bu konuda kendi katkılarını sunarken, büyük bir hedef belirledi; bu bilim büyüklerinin, küçük şeylerle uğraşması mümkün değildir. Bu makale, tüm fizik için "Lagrangian yaklaşımı" temellerini atar; yani hem yerçekimi hem de elektromanyetizma. Bu yazıda, Hilbert'in dönemin tüm fizikini bu yaklaşımda toplamak istediğini açıkça görürüz; daha sonra "birleşik alan teorisi" denilecek bir çalışma, Einstein'ın hayatı boyunca başarısızlıkla sonuçlanan bir girişimdir. Bu girişim başarısız oldu çünkü bu iki formalizmayı yalnızca dört boyutta bir araya getirmek mümkün değildir; bunu 1954'te Souriau gösterdi (çalışmasının "Geométrie et Relativité" adlı Hermann yayıncılığındaki VII. bölümünde). Buna ek olarak... bir boyut daha gerekir: "Kaluza boyutu".
Hilbert, 23 Aralık 1916'da 22 sayfalık bu makaleyi yayımladığında, bu, 1916 Ocak ve Şubat aylarında Schwarzschild'in yayımladığı makalelerin ardından yapılan bir improvisasyon değildi. Aslında, bu, Kasım 1915'te sunulmuş (daha sonra, yeterince yapılandırıldığını düşün