Uzay Zaman Bölüm 1

Yazan: Bilge Dal 

Editör: Taha Berk Arslan

” Editör notu: Zaman üzerine olan bu yazı dizinimiz sizlerin aklını alacak. Sadece bunu diyorum. Aklınızı yok edecek ve sizi evrenin bütün noktalarında yok edecek. Sadece bu… Bolca okuyun çünkü bir sonraki bölüm 2 güne fırına atılacak ve beyninizi yok etmeye niyetli bir şekilde ısıtılacak, fizik içerisinde yok olacaksınız. ”

Zaman konseptinin mutlaklığı çoğunlukla Isaac Newton’a atfedilir. Ama tarihe bakıldığında zaman hakkında çalışmalar ilk olarak 16. yüzyılda İtalyan fizikçi ve astronom Galileo Galilei ile başlamış. Sonrasında bu çalışmalar 17. yüzyılda Isaac Barrow ve Isaac Newton tarafından devam ettirilmiş.

Göreli olmayan fizikte ya da klasik fizikte (Galileo, Newton, Maxwell fiziği gibi…) İşlediklerinde her seferinde temel skaler bir büyüklük olarak ele alınmıştır. Ayrıca zaman, bu dönemlerde herkes için aynı yani evrensel mutlak olarak nitelendirilmiştir.

Newton Zamanı

Bu düşüncenin en tanınan taraftarı olan Isaac Newton’a göre, mutlak (absolut) zaman, evrende sürekli bir akış içerisinde, ölçülebilir ama algılanamaz, ancak matematikle tam anlamı ile anlaşılabilir, gözlemcisinden bağımsız var olan bir nitelik olarak tanımlanır.

Newton için mutlak zaman ve mekan(uzay), objektif gerçeklikte birbirinden ayrı, bağımsız, fiziksel olaylardan veya birbiri üzerilerinde olabilecek şeylerden bağımsızdır.

Bu konseptte zaman evrenin dışındadır, yani evrenden bağımsız ölçülmelidir. Newton’un kendi sözlerini de eklemek gerekirse “mutlak, doğru ve matematiksel zaman kendi doğası nedeniyle dıştaki tüm etkilerden bağımsız akar.”

Newton’un mutlakzaman  hakkındaki fikirlerinin çoğu Cambridge’deki Isaac Barrow‘un düşüncelerinden bir hayli etkilenmiştir. Barrow, zamanı matematiksel bir konsept olarak, bir çizgi gibi, bir uzunluğa sahip ve bütün birimlerinde aynı özelliği gösteren, basitçe sürekli ‘an’lar olarak veya bir anın sürekli akışı olarak tanımlar.

Newton, ona göre mutlak zaman ‘gerçek’  olmasına rağmen, bizlerin onu direk kavrama yetisine sahip olmayan ölümlüler olduğumuza da inanmıştır. Bunun yerine bizim sadece kavranabilir objelerin hareketleri hakkında yapılan ölçümlerle (Güneş ve Ay gibi), dünyasal saatlerin ‘tik‘lemesiyle ve günlük hayatta hissettiğimiz zaman gibi gözlemlenebilen  “göreli, bariz ve müşterek zaman” anlayabileceğimizi söyledi.  Müşterek zaman ve mutlak zaman arasındaki çelişkilerin de ancak Dünya’nın hareketindeki düzensizliklerde olabileceğini söyledi.

Bu zaman kavramı 1905’te Einstein’in Görelilik Teorisi makalesi tarafından tepe taklak edilene dek kabul edildi. Hatta Einstein’ın anıları arasında “Newton, affet beni.” cümlesine bile rastlanır.

Özellikle belirtilmesi gerekir ki Newton zamanı deneyimlediğimiz ve yaşadığımız dünyada zamanın ne olduğu ve nasıl davrandığı hakkında çok iyi yaklaşımlarda bulunmuştur. Einstein’ın göreli zamanı, ışık hızına yakın bir hızla hareket eden cisimlerde veya yüksek çekim kuvvetleri gibi koşullarda mutlak zamandan ayrılır.

Göreli Zaman

Albert Einstein

Einstein 1905’te Özel Göreliliği ve 1916’da Genel Görelilik Teorisini yayınladıktan sonra zaman anlayışımız devasa bir değişim geçirdi ve Newton’un mutlak zaman ve uzay anlayışı, zamanın özel görelilikte ‘uzay-zaman’ adlı bir boyut, genel görelilikte de yine uzay-zaman adlı dinamik bir kıvrımsal cisim olarak tanımlanmasından sonra tamamen değişmiş oldu.

Işık hızının mutlak, değişmez ve aşılamaz olduğunu hatta ve hatta ışık hızının hem zamandan hem de uzaydan daha temel (fundamental) bir şey olduğunu fark edebilen ilk kişi Einstein oldu. Görelilikte, zaman evren kumaşı*nın integralidir ve evrenden ayrı var olamaz ama eğer ışık hızı değişmez ve mutlaksa, uzay da zaman da esnek olmalı ve buna bağlı olarak davranmalıdır.

Einstein’ın Zaman Üzerine Düşünce Deneyleri [1]

• Bir ışık hüzmesini takip ettiğinizi hayal edin.

Bu kavram üzerinde düşünmeye Einstein 16 yaşında başlamıştır. Uzaya doğru hareket eden bir ışık hüzmesini takip ederseniz ne olur?

Einstein, bir şekilde ışığı yakalayabilirseniz, ışığın uzayda donduğunu gözlemleyebileceğinizi söylüyor. Fakat ışık donamaz aksi takdirde artık o ışık olmaz.

Sonunda Einstein, ışığın yavaşlamayacağının her zaman ışık hızında hareket ettiğinin farkına vardı ve bu yüzden bir şeylerin değişmesi gerektiğini savundu. Einstein sonunda, değişenin zamanın ta kendisi olduğunun farkına vardı. Bu, onun “izafiyet teorisinin” temelini hazırladı Einstein’ın çoğu çalışması zor ya da içgüdüye karşı olarak ifade edilse de, Einstein’ın teorileri hem laboratuvar deneylerinde hem de astronomik düzeyde olan gözlemlerde gerçeklik modeline göze çarpıcı bir şekilde “doğru” varsayımlarda bulundu (Newton fiziğinden çok daha doğru) ve bu ifadeler çok daha geniş bir skaladaki koşullarda uygulanabilirdi.

• Bir trende ayakta durduğunuzu hayal edin

Arkadaşlarınız trenin dışında ayakta dururken, siz trenin içinde ayakta durduğunuzu hayal edin, trenin geçişini izleyin. Eğer trenin her iki ucunda yıldırım varsa, arkadaşlarınız bu iki yıldırımı da aynı anda görür. Fakat trende, tren hareket ettiği için siz yıldırımlara daha yakınsınız. Bu yüzden yıldırımları ilk siz görürsünüz, çünkü ışık daha az bir mesafeyi kateder. Bu düşünce deneyi gösteriyor ki zaman; duran ve hareket eden kişilere göre farklı geçiyor. Einstein’a göre zaman ve uzay göreceli ve eş zamanlı değil. Bu düşünce deneyi, Einstein’ın izafiyet teorisinin temel taşı niteliğindedir.

• Uzay gemisinde bir ikizinizin olduğunu hayal edin.

Sizinle aynı anda doğan bir ikizinizin olduğunu düşünün. Fakat ikiziniz, doğduğu anda uzay gemisi ile uzaya fırlatılıyor ve neredeyse ışık hızında hareket ediyor. Einstein’ın izafiyet teorisine göre, siz ve ikiziniz farklı hızlarda yaşlanıyorsunuz. Çünkü ışık hızına yaklaştıkça zaman yavaşlıyor ve ikiziniz daha yavaş yaşlanıyor.

Uzay gemisi dünyaya döndüğünde, siz emekliliğiniz ile uğraşırken, ikiziniz henüz ergenliğe yeni girmiş oluyor.