Merhabalar,
Hep duyuyoruz, uzay-zaman nedir, uzay-zaman bükülmesi nedir, nasıl bir şeydir, anlayamıyoruz. Türlü farklı ifadeler var kafamız karışıyor. Matematiğin türlü fonksiyonel denklemleri üzerinden çok farklı, 11'inci boyutlara kadar uzanan, paralel evrenlere kadar uzanan, geçmişe bile gidebileceğimiz yorumlar yapılıyor. Matematiğin ucu bucağı yok. Fizik ise matematiksel sonsuzluğu biraz olsun gerçekliğe yaklaştıran bir gözlem-inceleme çalışmalarının bütünü. Matematiksel olarak nice destanlar yazsak da Fizik ve Kimya bilimlerinin deney ve gözlemleriyle gerçeklere dokunabiliyoruz.
Peki nedir görecelilik? Göreceliliğe konu olan zamansal görecelilik nedir? Sonuç olarak zaman nedir?
İnsanoğlu kafasında hep planlamalar yaparak yaşar, daha doğrusu çoğumuz. Planlar ise hep diğer olayların başlangıç ve bitişlerine göre kurgulanır. Örneğin makarna yaparken tuzu ne zaman tencereye dökmeliyiz gibi planlarımız vardır. Gerçi genelde tuzu dökme sırası suyun kaynamaya başladığı sırada yapılır. Bu planı yaparken saniyesi saniyesine plan yapmıyoruz, bir oluşuma göre, duruma göre bir sonraki hamlemizi yapıyoruz; suyun kaynamaya başladığı ana. Daha karmaşık planlarımızı ise saati saatine takip ediyoruz. Yarın sabah 10:00'da bir toplantımız, sınavımız varsa gözümüz hep saatte oluyor. Suyun kaynamasını beklemekten çok daha soyut bir yaklaşım aslında. İşte burada zaman kavramını soyutlaştırdığımız için zaman kavramı bize hep soyut geliyor, hayallerimizde büyülü dünyaların kapısını açıyor. Zamanda ileri geri gidebilen süper kahramanlar, zaman makinaları kurguluyoruz. Matematiksel olarak bile zaman parametresini yani “t” değişkenini negatif kılabilecek denklemler üretebiliyoruz. Fakat Fizik biliminin ortaya koyduklarıyla düşünmeye başlayınca zaman kavramının bizim düşündüğümüz kadar hayali, kendine münhasır bir kavram olmadığını anlıyoruz. Yani aslında zaman dediğimiz şey bir olayın başka bir olayla kıyaslanması sonucu olayların meydana gelme anının neredeyse kesine yakın bir şekilde tahmin edilebilmesi için kullandığımız bir ölçüm birimidir, değişkenidir. Bu ne demek?
Saatlerimiz var ve bu saatlerimizdeki rakamlar 1den 12ye kadar olan saatleri göstermek için tasarlanıyor. Aslında neyi baz aralarak tasarlanıyorlar? Dünyanın kendi etrafındaki bir tam tur dönüşünü. Yani bir olayı temel alarak, burada Dünyanın bir tam dönüş olayını, diğer olayları kurguluyoruz. Saatlerin mekanizmalarını, birçok şeyi kurguluyoruz. Kolumuzdaki saate bakarak bir sonraki hamlemize karar veriyoruz, toplantıya kadar 10 dakika nefes alıp geleyim gibi. Halbuki tüm bu karar vermelerimiz Dünyanın bir tam tur dönüşüne göre kararlaştırılmış dünyasal yaklaşımımız yüzünden bu şekilde gerçekleşiyor.
Buraya kadar tamam, yukarıdaki ifadelerden zaman dediğimiz şeyin temel olarak alının bir olayın, oluşumun gerçekleşmesi üzerinden diğer olayların gerçekleşme sürelerinin tahmin edilebilmesi için kullanılan bir hesaplama çıktısı olduğunu anlıyoruz ama nedir bu uzay-zaman bükülmesi denen şeyler?
Olayların oluşma sürelerini etkileyen durumlar vardır. Okulda örneğin bize suyun kaynama durumuna geçme süresinin basınç farkına göre değiştiğini öğrendik. Bu ne demek? Aynı miktarda suya aynı sürede aynı miktarda ısı verilse bile farklı basınç koşulları altında suyun kaynama süresi değişiyor. Bu durum bile aslında zamansal görecelilik olarak düşünülebilir. Su moleküllerinin, molekülleri oluşturan atomların fiziksel ve kimyasal tepkileri, hareketleri farklı basınçlarda farklı şekillerde etkileniyor ve bu da tüm fiziksel ve kimyasal oluşumun davranışlarını etkiliyor. Tüm bu değişim aslında zaman algısı açısından görecelilik durumlarından birisidir.
Peki en gizemli konulardan ışığın etkisi nedir ya da daha doğrusu ışık hızı limitinin görecelilikle nasıl bir ilgisi var? Şöyleki ışık hızı limit bir hızdır. Hiçbir şey ışıktan daha hızlı gidemez. Bu durum evrensel sabitlerden birisidir. Bu duruma göre, hatırlarsak bağıl hız bağıl hareket konularını, bağıl hızlar toplamı da ışık hızını geçemez. Örnek vermek gerekirse, saatte 50 kilometre hız yapan bir otobüs içerisinde biz otobüsün kaptanına doğru saatte 5 kilometre hızla yürüyor olsak yere göre toplam hızımız saatte 55 kilometre olur. Otobüs hızını artırdıkça, örneğin saatte 100 kilometre yapıyor olsa bizim hızımız 105 kilometre olur. Peki otobüsün hızı çok ama çok daha artırılsa, örneğin ışık hızından saatte 5 kilometre eksik bir hıza ulaşsa bizim hızımı ne olur? Bizim kaptana doğru olan hızımız yere göre ışık hızında olur :) Bunu şimdilik normal kabul edelim. Peki otobüsün hızı bir gıdım daha artsa, ışık hızından saatte 4 kilometre eksik bir hıza ulaşsa bizim durumumuz ne olur? Bu durumda biz kaptana doğru gidebilmek için artık saatte 5 kilometre yapacak şekilde yürüyemeyiz. Eğer yürürsek yere göre hızımız ışık hızından saatte 1 kilometre fazla bir hız olur ve bu mümkün değil. Evrensel olarak hız limitine ulaşmış olduk, tıpkı arabalardaki hız limitleyici gibi. Otobüs içerisinde yapabileceğimiz maksimum hız saatte 4 kilometre olur, artık daha fazla bir hız yapamayız. Otobüsün hızı tam ışık hızına ulaştığında artık otobüs içerisinde hiçbir şekilde hareket edemeyiz, donmuş gibi oluruz; ışık hızında donakalırız :) Şimdi tüm bunlar ne demek? Otobüsü bir sistem olarak kabul edelim. Otobüs içerisindeki her şey atomlardan, atomaltı parçacıklardan oluşuyor. Elektronlar atomların etrafında vızır vızır dönüyolar, hareket ediyorlar, moleküller hareket ediyor, bileşik bağlar kuruyorlar, yani oluşumlar, değişimler, dönüşümler yani fiziksel kimyasal nice durum meydana geliyor. Otobüs ışık hızına yaklaştıkça işte bu tüm atomların, parçacıkların hareketleri yavaşlamaya başlıyor. Işık hızına ne kadar yaklaşılırsa o kadar çok yavaşlıyor tüm fiziksel kimyasal olaylar. Işık hızında ise artık hiçbir hareket meydana gelemiyor çünkü toplam hiçbir hız ışık hızını geçemiyor. Işık hızına yakın hızlarda gidebilen uzay gemileri yapılabilirse bu gemilerde seyahat eden kişilerin de vücutları Dünyadaki insanlara göre çok daha yavaş yaşlanacaktır. Şu anda bile Dünyanın etrafında dönen insan yapımı telekominikasyon uydularında bazı sorunlar yaşanmaktadır. Saatte 30 bin, 40 bin kilometre yaptıklarından, ışık hızına hiç yakın olmasa bile, bu yapay uyduların bilgisayar saatleri geri kalabilmekte ve bu durum için çeşitli çözümler uygulanmaktadır.
Işık hızı limitinin etkisinden bahsetmiş olduk. Peki küte çekiminin nasıl bir etkisi var? İşte bol bol bahsedilen, uzay zaman bükülmesi denen ifadeye neden olan bir güçtür kütle çekimi.
Çok büyük kütleli cisimlere yaklaştığımızda, örneğin karadelik gibi, bizleri oluşturan atomlar, parçacıklar çok büyük kütleli cisimlerin kütle merkezindeki kütleçekim kuvvetinin etkisi altına giriyor, kütlemerkezine doğru odaklanmaya başlıyorlar. Mıknatıs ve demir gibi cisimlerin etkileşimi gibi düşünebiliriz. Aslında çok büyük manyetizma kuvvetleri de göreceliliğe neden olabilir. Atomlar, parçacıklar bu kütle merkezine öylesine odaklanıyorlar ki artık hareket edemez hale geliyorlar yaklaştıkça. İzlediyseniz Interstellar yani Yıldızlararası filminde büyük bir karadeliğin yakınındaki büyük büyük dalgaların olduğu gezegene girdiklerinde orada geçen her saniye neredeyse Dünya koşullarında 3 ay geçen süre kadar bir etkiye neden oluyordu. Yani çok büyük kütleçekim kuvvetine çok yaklaşırsak bizi oluşturan tüm atomların, molekül ve parçacıkların hareketleri yavaşlar çünkü odaklandıkları kütleçekim kuvveti etkisiyle hareket edemez hale gelirler. Bu duruma da uzay-zamanın bükülmesi deniyor. Çok büyük kütleler hem ışığın yönünü bile etkilerken atomların, parçacıkların hareketlerini de kısıtladıkları için uzay-zamanı bükerler denir.
Isının etkisini ise az çok biliyoruz. -273 Kelvin mutlak donma noktasını biliyoruz. Bu öylesine bir durum ki bu sıcaklık derecesinde hiçbir atom, molekül, elektron, parçacık hareket edecek bile enerjiye sahip olmuyorlar diyebiliriz. Soyutlanmışlar gibi her şeyden. Yani bildiğimiz anladığımız donma olayını yaşarlar.
Yukarıda bahsedilen durumlardan en anlaşılmazı ışık hızı limiti etkisiydi. Sanırım artık ışık hızı limiti dahil yukarıdaki durumların fiziksel ve kimyasal olaylara, oluşlara olan etkilerini anlamış olduk ve tüm bunlar doğal olarak bir olayın oluşma süresini de etkiliyorlar. Görecelilik işte budur. Hiçbir şey sabit değildir. Her şey her şeyden etkileniyor, her şey her şeyi değiştiriyor. Zaman dediğimiz şey ise yukarıda bahsettiğim gibi bir olayı temel alıp diğer olayların neticesinin gerçekleşme anını hesaplamak için kullandığımız bir değişkendir sadece. Yüzdeyüz kesinlikte bile değil. Atom saatleri ile daha kesin yaklaşımlar elde edebiliyoruz ama adı üstünde atom, yani farklı kütleçekim kuvvetleri altında, basınç altında, ısı altında, hızlar altında farklı şekilde davranacak olan atom saati. Filmlerde gördüğümüz gibi büyülü bir güç taşı alıp bunu kullanarak zamanı ileri geri almak gibi durumlar söz konusu değildir. Çünkü o şekilde zamanı kurgulamak yanlıştır. Atomlar, moleküller, olaylar, değişimler, dönüşümler olmadan zaman kavramından bahsetmeye gerek var mı? Hiçbir şey olmasa bile sabit bir zaman var diyenler elbette olacak. Hiçbir şey olmadan zaman nasıl var peki? Dediğim gibi kolumuza taktığımız saatlerden ötürü zamanı çok soyut bir kavrammış gibi algılıyoruz. Gelişmiş bir hafıza yapımız olduğu için, planlamalar yaptığımız için zamanı soyut olarak düşünüyoruz. Halbuki tek bir an var, o da şu an, şimdi! Her şey şu anda oluşuyor, “su” şu anda kaynıyor veya donuyor veya buharlaşıyor, Dünya dönüyor, Güneş sistemi Samanyolu etrafında tam da şu anda dönüyor. Hadi bir zaman makinesi icat edip geçmişe gidelim diye bir şey söz konusu değil. Ama tüm bu gerçekler şu sıkıntıyı işaret ediyor. Diğer yıldızlara nasıl ulaşacağız? Işık hızı bir limitse en yakın yıldızlara ulaşmak bile binlerce yıl sürecek. Farklı bir fiziksel-kimyasal evrensel yapılar keşfedilirse, dolanıklık etkisi gibi, belki bir şansımız olabilir.
Umarım bu yazı göreceliliği merak eden, anlamaya çalışan herkese yararlı olur. Yanlış ifadelerim de olmuş olabilir yorumlarla beni ve herkesi aydınlatırsanız mutlu oluruz :)
Cem Yaşar