Uzay-Zaman Dokusu

Yazar: Bilge Dal                                                                 
Editör: Taha Berk Arslan

Uzay-Zaman

Einstein’ın Özel Görelilik Teorisiyle, 17. yüzyılda Descartes tarafından ifade edildiği gibi üç boyutlu uzay ve tamamen ayrı olan zaman boyutu olarak zamanı ifade etmek yerine, uzay ve zamanı karmaşık bir şekilde bütünleşmiş dört boyutlu uzay-zaman olarak ifade etmiş ve anlamış oluyoruz. Bu öngörü ile zaman, uzay-zamanda bir nesnenin konumunu özelleştirmek için kullandığımız bir koordinata indirgeniyor.

Einstein’ın Özel Görelilik Teorisinin klâsik yorumlama/açıklamasını yapan kişi, Einstein’ın bir seferlik öğretmeni ve meslektaşı Hermann Minkowski’dir. Minkowski, müşterek zamanın görelilik konseptini bizlere sunmuştur. Ona göre, müşterek zaman, sadece olaylara değil aynı zamanda saatin ‘hareketlerine’ bağlı olarak da değişir. Özetlemek gerekirse Minkowski’nin koordinat zaman olarak adlandırdığı bu kavram iki olay arasında, belirli bir uzaklıktaki gözlemcinin ‘zamanlandırma’ yöntemlerine bağlı olarak iki olay arasında geçen müşterek zaman olarak tanımlanabilir.
Bir olay, hem zaman hem de mekandır.(uzay-zamanda tek bir nokta ile temsil edilebilir.)

Bu nedenle uzay-zaman bütün olarak sonsuz sayıda olayların toplamı olarak düşünülebilir. Uzayda bulunan bir noktanın tüm tarihi uzay zamanda (dünya çizgisi olarak da bilinen) bir çizgi olarak gösterilebilir. Ve geçmiş, şimdiki zaman ve gelecek belirli bir zamanda belirli bir objeden erişilebilir olacak şekilde üç boyutlu ışık konisi(Minkowski uzay-zaman diyagramı) olarak temsil edilir ki bu ışık konisi şu an ve şu zamanda kesişen, ışık hızının limit değeri ile tanımlanır.

Modern Fizikçiler…

Modern fizikçiler, bu sebeple zamanı ‘geçen‘ ve ‘akan‘ bir şey olarak nitelendirmiyorlar. Hem geçmiş hem de gelecek basitçe ‘orada’, dört boyutlu uzay zaman kavramının parçası olarak duruyorlar. Bir kısmı çoktan ziyaret edilmiş (yaşanmış) bir kısmı da yaşanacak olan. Yani bu demek oluyor ki biz deneyimlemiyor olsak bile zamanın tümü orada, var. Tüm zamanlar, geçmiş gelecek ve şimdi biz onlara tanıklık  etmesek  de sürekli bir var oluş içerisinde. Zaman akmıyor, sadece var.

//’şimdi’ olan zaman algısının akan şey olarak nitelendirilmesi insan bilincinin, etraftaki gerçekliği tam olarak yansıtmasa da, çevremizdeki dünyayı daha iyi anlamlandırabilmesi için bu şekilde algılandığı düşünülüyor.

Tıpkı Einstein’ın dediği gibi, bizler gibi fiziğe inanan insanlar, geçmiş, gelecek ve şimdi arasındaki ayrımın inatçı bir illüzyon olduğu biliyor.//

Eğer zaman bir boyut ise, incelendiği zaman uzayın boyutları ile aynı çeşit bir boyut olmadığı kolayca anlaşılıyor. Mesela, uzay içerisinde hareket edip etmemeyi seçebiliyoruz ama zaman içerisinde hareket kaçınılmaz, istesek de istemesek de oluyor. Zamanın belirli bir yönü olduğu barizce görülürken (zaman oku kavramı) uzayda, dünyada bulunduğumuz yere göre değişen ve yine bir değişken olan, yerçekimi dışında temel bir yönü diyebileceğimiz bir kavrama sahip değil.

Zaman Oku

Zaman oku ya da zamanın oku, zamanın geçmiş ve gelecek arasındaki yönünü belirtmekte kullanılan bir kavramdır.

Genel Görelilik Teorisi ile Einstein yerçekiminin uzay zaman üzerinde bulunan bir kuvvet ya da bir alan olmayabileceğini, belki de uzay-zamana ait bir özellik olabileceğini söyledi. Böylece uzay zaman yapısı, bizim yerçekimi olduğunu düşündüğümüz bir bükülme ile, kütle ve enerji ile bükülmüş, dinamik kıvrımlı bir yapı oldu. Yıldızlar veya kara delikler gibi  çok büyük kütlelerin söz konusu olduğu bölgelerde, uzay zaman bu kütlelerin ekstrem yer çekimi ile bükülüyorlar. Bu bükülme ifadesi genelde elastik bir levhaya bowling topu koyarak deneysel olarak  gözlemlenmeye çalışıyor.

Zaman Kayması/Genişlemesi

Zaman kayması, kıvrımlı uzay zamanın ve Görelilik Teorisinin bir sonucu. Ayrıca özel görelilikten biliyoruz ki zaman ölçüleri göreli harekete göre değişiyor yani farklı hızlarda giden farklı gözlemciler için zaman efektif olarak farklı geçiyor, oluşan efekte zaman kayması deniyor. Yani iki senkronize saat, birbirlerine göre harekete başlarsa senkronize kalmayabilir. Uzaysal boyutlarda da buna benzer bir etki gözüküyor. Uzunluk kısalması gözlemleniyor ise, hareket eden nesneler seyahat yönlerine paralel bir şekilde kısalıyor.

Zaman kayması ( ve ona ilintili olan uzunluk kısalması) çok hassas aletlerle ölçülebilir ve ölçülmüş olmasına rağmen etrafımızdaki günlük hızlarda hissedilemez ve ihmal edilebilir. Gerçi, bir nesnenin hızı (rölativistik hız olarak da bilinen) ışık hızına yaklaştıkça bahsi çokça geçmekte. Eğer bir uzay gemisi, diyelim ki, ışık hızının %99una ulaşabilseydi bu gemi içindeki varsayımsal gözlemci saate baksaydı, saati normal hızından iki kat yavaş görürdü(koordinat saati, mutlak zamandan iki kat yavaş hareket ediyor) ve içindeki astronotlar ağır çekimde gözükürdü. %99.5 hızda ise gözlemci saati 10 kat daha yavaş hareket eder gibi görürdü. %99.9da 22 kat, %99.99da 224 kat, %99.9999da ise 707 kat olacak şekilde eksponansiyel(üslü) artan ifadelerden bahsedilir. Günümüzdeki en büyük parçacık hızlandırıcısında zaman 100.000 kat yavaşlatılabiliyor. Eğer ışık hızına ulaşmak mümkün olsaydı, ışık hızında zaman tamamen dururdu.

Fazlası ve fazlası…

Belki de bu zor konsepti düşünmenin daha kolay bir yolu şöyle olabilir: bir nesne, uzay zamanda hareket ettiğinde, onun hareketi zamandaki hareket ile uzaysal bir hareket paylaşıyor.(Tıpkı kuzeybatıya giderken paylaşılan kuzey ve batı vektörleri gibi) Bu boyut paylaşımına sebep olan güç, ışık hızının değişmez ve ulaşılamaz bir sabit olması. Yani, zamanın yavaşlaması aslında kozmik hız sınırının sürekliliğini korumak için ortaya çıkmış da denilebilir.

Ayrıca şu da söylenebilir ki, ışık hızına yakın giden bir uzay gemisinin 100000 ışık yılı uzaktaki bir yıldıza ulaşması dünyadaki saatler tarafından 100000 yıl sürecek olsa da, gemideki astronot galakside seyahat ederken çok zor yaşlanacaktır. Göreli zamanın bu karakteristik özelliği zaman yolculuğunun mümkünatı hakkında büyük tartışmalara yol açtı.

Einstein’a göre zaman gözlemciye, hatta spesifik olarak gözlemcinin hareketine bağlıdır. Bu tabii ki zaman doğaya göre rastgele demek değil, hala fizik yasalarınca davranıyor ve kendince tahmin edilebilir, sadece her şey, Newton’un inandığı gibi kesin, evrensel ve basit değil. Hristiyan filozof William Lane Craig gibi bazı yorumcular, zaman gerçekliği ile ölçütü arasında ayrıma ihtiyacımız olduğundan bahsediyorlar; bu düşünceye göre zamanın kendisi mutlak olsa da ölçüm yöntemimiz göreli olmalı.

Görelilik teorisince yaşanan önemli bir problem ise simültane kavramı, aynı referans çerçevesi içinde aynı zamanda yaşanan iki olay. Göreliliğe göre simültane durum, olaylar arasında tanımlı değil. Yani bir referans çerçevesinde simültane olan olay, diğerinde de simültane olmak zorunda değil. Normal, günlük hızlarda giden nesneler için bu kavram yok sayılabilir (yani simültane durumlar var gibi kabul  edilebilir) ama göreli ilişkilerde simültane kabul edilemez.