Leipzigli fizikçiler Einstein'ın ünlü denklemlerini kuantum bilgisinden türetti. Belki de yerçekimi ve uzayın kendisi temel değildir; bunlar yalnızca kuantum alanındaki bilginin «dışarıdan» nasıl göründüğüdür
Elma yere düşer, Ay Dünya'nın etrafında döner, ışık yıldızların yanında bükülür. Bundan bir asırdan fazla süre önce Albert Einstein bunun neden böyle olduğunu açıkladı: kütle ve enerji uzay-zamanı eğer, geri kalan her şey de bu eğriler boyunca hareket eder. Denklemleri gezegenlerin yörüngelerinden kara deliklere kadar kusursuz biçimde işler. Ama daha derin bir soruya yanıt vermezler: uzay neden eğilebiliyor ki? Aslında uzay nedir? Leipzig Üniversitesi Teorik Fizik Enstitüsü'nden teorik fizikçiler Philipp Dorau ve Albert Much'un, dünyanın en saygın fizik dergilerinden biri olan Physical Review Letters'ta yayımlanan yeni çalışması çarpıcı bir yanıt öneriyor. Einstein'ın denklemleri kuantum bilgisinden, yani tüm Evreni baştan sona kaplayan görünmez temel olan kuantum alanına yazılmış bilgiden türetilebilir.
Bu fikrin ünlü bir geçmişi var. 1995 yılında Amerikalı fizikçi Ted Jacobson, Einstein'ın denklemlerinin termodinamik yasalarından, yani ısı ve entropi biliminden elde edilebileceğini gösterdi. Onun yaklaşımında yerçekimi bir gazın basıncına benzer: basınç ayrı bir kuvvet olarak var olmaz, sayısız molekülün hareketinden doğar. Aynı şekilde yerçekimi de temel bir kuvvet değil, daha derin bir şeyin, kuantum alanında gerçekleşen süreçlerin kolektif bir etkisi olabilir. Ama Jacobson'ın yaklaşımının bir zayıflığı vardı: kuantum alan teorisinde olağan entropi sonsuz çıkıyordu ve onun akıl yürütmesini katı bir kuantum biçimine dönüştürmek uzun süre mümkün olmadı.
Dorau ve Much bir dolambaçlı yol buldu. Olağan entropi yerine sözde kuantum göreli entropiyi, yani kuantum alanının bir durumunun diğerinden ne kadar ayırt edilebilir olduğunun, başka deyişle ikisini birbirinden ayıran kuantum bilgisinin ne kadar olduğunun ölçüsünü kullandılar. Bu büyüklük kuantum alan teorisinde her zaman sonludur. Fizikçiler kuantum alanının iki durumunu karşılaştırdı. Birincisi vakum, yani onun temel durumu. Fizikte bu hiç de boşluk değildir: içinde parçacık yoktur ama kuantum alanı sürekli dalgalanmalarla titrer ve tüm bölgeleri görünmez bir kuantum dolanıklığı ağıyla birbirine bağlıdır. İkincisi, içinde madde ya da enerji belirmiş olan aynı alandır. Bu iki durumun «ayırt edilebilirliğinin» tam olarak kuantum alanının uzay-zamandaki hayali bir sınır olan ufuktan geçen enerji akışına eşit olduğu ortaya çıktı. Ünlü Bekenstein–Hawking yasasına göre ise ufkun entropisi, yani içinde saklayabileceği bilgi miktarı, alanıyla orantılıdır. Birini diğerine bağlayan yazarlar, kuantum maddenin uzay-zamanı nasıl eğdiğini betimleyen Einstein denklemlerini elde etti.
Çalışmanın ana sonucu neredeyse felsefi bir tonda: uzay-zamanın eğriliği, kuantum bilgisinin kuantum alanında nasıl saklandığından harfiyen doğar. Alanda madde belirdiğinde dolanıklık deseni değişir ve alanda bir tür bilgi izi kalır. Biz de tam olarak bu izi yerçekimi olarak hissederiz. Demek ki yerçekimi doğanın temel bir kuvveti değil, ikincil bir olgu olabilir. Ve onunla birlikte uzayın kendisi de. Geometri, eğrilikler ve çekim olarak algıladığımız şey, kuantum bilgisinin «dışarıdan» nasıl göründüğüdür. Tıpkı ekrandaki görüntünün onu çizen yazılım kodunun yalnızca dış görünüşü olması gibi, uzay da kuantum alanına yazılmış bilginin dış görünüşü olabilir. Uzay, kütlenin onu gerilmiş bir kumaş üzerindeki bir top gibi bastırması yüzünden değil, kuantum bilgisinin kendisi değiştiği için eğilir. «Gerçekliğin Kodu» adlı dizimizin önceki bölümlerinde kuantum bilgisinin uzayın geometrisini nasıl kurabildiğini ve maddeyi nasıl doğurabildiğini anlatmıştık. Leipzig'den gelen çalışma bir sonraki adımı atıyor: görünüşe göre yerçekiminin kendisi de kuantum bilgisinden doğuyor.
Bu sonucun sınırlarını anlamak önemlidir. Bu, nihai bir kuantum yerçekimi teorisi değildir; fiziğin başlıca çözülmemiş sorunu henüz çözülmemiş olarak kalıyor. Yazarlar sözde yarı klasik yaklaşım içinde çalışıyor: kuantum alanları, olağan, kuantum olmayan bir uzay-zaman zemininde ele alınıyor. Hesaplama, alanın belirli bir durum sınıfı için yapılmış ve Bekenstein–Hawking yasasına başlangıç varsayımı olarak dayanıyor. Fizikçilerin kendisi de çalışmalarını tamamlanmış bir teori olarak değil, katı bir argüman olarak nitelendiriyor ve yaklaşımı tam anlamıyla bir kuantum yerçekimine doğru genişletmeyi planlıyor. Ama yön şimdiden belli. Belki de elma, Dünya onu çektiği için düşmüyor. Belki de Evrenin dokunduğu kuantum alanındaki bilgi böyle dağıldığı için düşüyor.
