Neden bazı anlarda zamanın farklı bir hızda ilerlediği hissine kapılırız? Uzayda zaman nasıl işler? Paradoks nedir? Hepimizin aklının bir köşesini kurcalayan bu gibi sorulara cevaplar bulabilmek için haydi hepbirlikte uzayın derinliklerine doğru ilerleyelim…
Sıkıcı bir dersteyken zamanın çok yavaş geçtiğine fakat arkadaşlarımızla eğlenirken akrep ve yelkovanın koşarcasına hızlandığına hepimiz şahit olmuşuzdur mutlaka. Bu durum 1905 yılında, İsviçre Patent Bürosu’nda çalışan bir memurun yazdığı bir makalede “Görelilik Kuramı” olarak adlandırıldı. O zamanlar bu memurun adı sanı duyulmamış olsa da şimdi bütün dünya onun ismini dahilikle bağdaştırıyor: Albert Einstein.
Fizikte zaman kavramının önemi Einstein ile beraber ortaya çıktı. Einstein dönemine kadar geçerli olan Newton fiziğinde üç boyuttan oluşan uzay kavramı ve zaman kavramları ayrı ayrı ele alınıyordu; zaman evrenin her noktasında aynı ve mutlaktı. Fakat Einstein’ın Görelilik Kuramı ile birlikte bu düşünce kökten değişti, böylece yepyeni bir bilim olan modern fiziğin kapıları açılmış oldu. Modern fizikle birlikte önceleri üç boyutlu kabul ettiğimiz uzay kavramına bir de zaman boyutu eklendi ve evren dört boyutlu kabul edilmeye başlandı.
Örneğin günlerden bir gün bu uçsuz bucaksız uzay içerisinde bir kafede uzak galaksilerden gelen bir arkadaşımızla buluşup kahve içmek istiyoruz. Arkadaşımız buluşacağımız kafenin koordinatlarını istedi. Newton fiziğine göre arkadaşımızla doğru yerde buluşabilmek için ona mekan koordinatlarını oluşturan üç adet sayıyı vermemiz yeterliydi. Fakat modern fizik kurallarına göre arkadaşımızla doğru yerde buluşabilmemiz için bu üç koordinatın yanında hangi zaman noktasında buluşacağımızı da söylememiz gerekir. Çünkü galaksinin farklı noktalarında olduğumuz için bu arkadaşımızla aynı yıllarda yaşamıyor olabiliriz. Hatta belki de içimizden birisi gideceğimiz kafeye doğru yola çıktığında ışık hızını aşarsa uzay-zaman eğrisini büküp zaman yolculuğu bile yapabilir.
Zaman, içinde yaşamakta olduğumuz evreni açıklamamıza yardımcı olan en önemli kavramdır. Fakat hepimizin hayatının bir parçası olan bu kavram için bu gün bile net bir tanım yapılamamaktadır. Bir takım fizikçiler zamanı sadece beynimizin algılama biçiminden kaynaklanan bir yanılgı olarak görmekteyken, öte yandan bazı fizikçiler ise insan varlığının evrim teorisinin kanıtı olduğunu, evrimin de zaman içerisinde meydana gelen bir olay oluşundan ötürü zamanın gerçekliğinin kanıtlanabildiğini ileri sürmektedir. Yani zaman kavramını tam olarak anlayabilmek için henüz biraz daha zamana ihtiyacımız var gibi görünüyor.
Zamanın evrenin her yerinde aynı olmayışı fikri fiziğin en kafa karıştırıcı ve çözülemeyen konularından birisidir. Bir cisim uzayda ne kadar hızlı hareket ederse, zaman da o cisim için kısalmaya başlar. Cisim ışık hızına yaklaştıkça zamanı iyice yavaşlatır ve ışık hızına ulaşıldığı noktada zamanda bükülme gerçekleşir. Teorik olarak ve gerekli hesaplamaları yaptığımızda uzayın her noktasında aynı zaman algısına sahip olmadığımız anlaşılabilir. Fakat bu meseleyi insanoğlu olarak pratikte kanıtlamamız pek de mümkün değildir. Çünkü az önce söylediğimiz gibi bunu yaşayabilmemiz için ışık hızına ulaşmamız gerekir, fakat günümüz teknolojisi henüz ışık hızına ulaşabilmemizi mümkün kılmıyor. Hesaplamalar her ne kadar zamanın göreceli olduğunu kanıtlasa da bunu deneyimleyebilmemiz henüz olası değildir. Bu durum da görelilik algısıyla ilgili kafamızda oluşan soru işaretlerini kaçınılmaz kılmaktadır.
Zamanın göreliliğiyle ilgili bizlerin kafalarında oluşan algısal soru işaretlerinin yanı sıra fizikçilerin de içinden çıkamadığı durumlar vardır. Bunları “paradoks” olarak adlandırıyoruz. Çincede “paradoks” sözcüğü “mızrak” sözcüğünü simgeleyen “pin” karakteriyle ve “kalkan” sözcüğünü simgeleyen “yin” karakterinin yan yana gelmesiyle yazılır: pinyin. Bunun nedenini anlamak için M.Ö. 3. Yüzyıl’a ait bir felsefe yazıtı olan “Han Feizi”de anlatılan bir hikayeye bakalım. Hikayede mızrağını ve kalkanını satmaya çalışan bir adam vardır. Adam, mızrağını soranlara “Dünyadaki bütün kalkanları delebilecek güçte” olduğunu anlatırken kalkanını soranlara da “Dünyadaki bütün mızrakların darbesine dayanıklı bir kalkan” olduğunu söylemektedir. Fakat alıcı adaylarından birisi çıkar ve satıcı adama “Peki birisi mızrağını alıp kalkanına saldırırsa ne olur?” diye sorar. Satıcı bu soruya bir türlü cevap veremez çünkü mızrak kalkanı delecek olsa iddialardan birisi, aksi durumda da diğeri geçerliliğini yitirir. O günden beri de kendi içinde çelişkileri olan durumlar için Çince’de “pinyin” deyimi kullanılmaktadır.
Ayrı ayrı geçerli olup da bir araya geldiğinde çelişkiler yaratan durumlara paradokslar diyoruz. En ünlü paradokslaran birisi olan “Yumurta mı tavuktan yoksa tavuk mu yumurtadan çıkar?” sorusunu duymayan yoktur herhalde. Uzay-zaman temalı paradoksların en bilineni de “İkizler Paradoksu”dur:
Eartha ve Astra ismindeki ikizlerimiz 20 yaşındadır. Eartha Dünya’da kalırken Astra Dünya’dan 4 ışık yılı uzaklıktaki bir gezegen olan Alpha Centauri’ye doğru yola çıkar. Astra, Alpha Centauri’ye Dünya saatine göre 5 saatte varabileceği bir hızla gitmektedir. Fakat Astra yüksek hızlarda hareket ettiği için Alpha Centauri’ye vardığı anda Dünya’da beklemekte olan Eartha için 5 saat geçmişken Astra için 3 saat geçmiştir. Astra bu sırada yön değiştirir ve Dünya’ya geri dönmek üzere harekete geçer. Aynı hızla Dünya’ya geri dönerken Eartha için bir 5 saat daha geçer ve Astra’nın hızına göre bu 3 saate denk gelmektedir. Yani Astra, Alpha Centauri’yi ziyaret edip Dünya’ya döndüğü anda kendi zaman çizgisine göre 6 yıl geçirmiş ve 26 yaşına gelmiştir. Fakat Eartha ise Dünya’nın zaman çizgisine göre 10 yıl geçirmiştir ve 30 yaşındadır. Paradoks ise tam bu noktada ortaya çıkar. Aynı anda nasıl hem 6 yıl hem de 10 yıl geçmiş olabilir? Bu paradoksun çözümünü ise yine Einstein’ın Görelilik Teoremi’nde buluyoruz: farklı hızlarda ve farklı noktalarda olan gözlemcilerimizden Eartha için 10 yıl, Astra için de 6 yıl doğru cevaptır. Çünkü Görelilik Kuramı referans alınan varlığın kendi hızına veya konumuna göre bir zamanı olduğunu söyler. Böylece fizik yasalarının evrende her koşulda kendilerini muhafaza etmeyi sürdürdüğünü anlıyoruz.
Bu düşünsel deneyden de anlayacağımız üzere uzayda zaman kavramı; gözlemciler, hızlar veya konumlara göre tamamen farklılık göstermekte ve mutlak bir zaman kavramından bahsedilememektedir. Kim bilir belki günlerden bir gün ışık hızına ulaşan araçlara sahip olabildiğimizde gerçekten uzayın derinliklerinde bir yerlerde bir arkadaşımızla kahve içmeye gider, zamanı yavaşlatır ve hatta durdurabilmeyi bile başarırız...
Kaynakça: Stephen Hawking, Zamanın Kısa Tarihi
bilimteknik.tubitak.gov.tr
bilimgenc.tubitak.gov.tr
www.fizikist.com
