Kuantum Mekaniği Bölüm 4; Zamanın Hikayesi

“Evvel zaman içinde” bu sihirli cümle her güzel hikayenin başında tekrarlanır.

Peki ya zamanın hikayesi…

7732_spiral_clockZaman şimdiye kadar bizlere bir nehir gibi akışı tek yönlü ve sadece geleceğe doğrudur diye anlatıldı. Size zamanın aslında sanıldığı gibi akmadığını, zaman hakkında bildiğiniz tüm doğruların yanlış olduğunu söylesem! İnanmaz mısınız bana?

Gelin zamanın hikayesine hep birlikte bakalım o halde.

Akla gelen ilk soru zaman gibi anlaşılması güç bir gizemi nasıl çözüp anlayabileceğimizdir? Bunu yapmanın yollarından en iyisi zamanı ölçmektir. Bunu geçmişten geleceğe birçok saat çeşidi kullanarak ve her geçen gün daha doğru ölçümler alarak birçok kez yaptık.

Klasik fiziğin babası olarak gösterilen Newton’a göre zaman akıp gider ve onu herhangi bir şekilde değiştiremeyiz. Newton’ın düşüncesi çok doğruymuş gibi geliyor ancak Einstein bunun doğru olmadığını fark etti. Einstein’a göre zaman farklı hızlarda akabiliyordu.

Einstein bu buluşu uzay-zaman arasında ki gizli bağlantıyı ortaya çıkardıktan sonra yaptı. Ona göre cismin hızıyla zaman arasında bir bağlantı vardı. Kabaca anlatmak gerekirse; bir arabayla kuzeye doğru 100km/saat hızla gittiğimizi düşünelim 1 saat sonra alacağımız yol 100km’dir. Şimdi de kuzeybatı yönünde 100km/saat hızla gittiğimizi düşünelim, bu sefer ise 1 saat sonunda 100km mesafe kat etmiş olmamıza rağmen kuzey yönünde 100km’ye ulaşamayız. Bunun nedeni hız kuzey ve batı arasında paylaşılmasındandır. İşte Einstein’a göre uzay ile zaman arasında da böyle bir ilişki vardır.Einstein bu buluşla klasik fizikte zaman kavramını tamamen çökertti. Zaman hareket eden birine göre daha yavaş akıyordu.

Madem öyle günlük hayatımızda neden bu etkiyi görmüyoruz diye bir soru gelebilir aklımıza.

7732_past-futureBunun nedeni Dünya üzerinde yaptığımız düşük hızlarda ki hareketimizin zaman üzerinde ki etkilerinin algılayamayacağımız kadar küçük olmasıdır. Ancak bu etki gerçek ve ölçülebilir. Bunun için ihtiyacınız olan tek şey bir çift atom saati ve bir jet uçağı. Bu deneyi 1971 yılında bilim insanları bir atom saatini dünyanın çevresinde uçurarak yaptılar, sonrasında uçaktaki saat ile yerdeki saat karşılaştırıldı. Einstein’ın da yıllar önce tahmin ettiği gibi iki saat birbirinden farklıydı. Aradaki fark sadece saniyenin birkaç milyarda biri kadardı ancak bu küçük fark Einstein’ın teorisinin kanıtıydı. Bu deney defalarca kez tekrarlandı ve her defasında da sonuç aynıydı.

Einstein’ın zaman ile uzayı birleştirmesi, aklımızı zorlayan bir şeyi fark etmesini sağlamıştı.

Geçmiş, şimdi ve gelecek arasındaki keskin ayrımlar sadece bir illüzyon eseriydi. Günlük hayatımızda zamanı sadece akıyormuş gibi algılarız fakat zamanın anlardan ve enstantanelerden meydana geldiğini düşünüp her olayın, anların birbiri ardına dizilmesi olarak düşünülmesi Einstein’ın düşüncesini anlamanıza yardımcı olacaktır.

7732_spacetiimeZamanı bir ekmek olarak ele alalım. Ekmeğin her bir ince dilimini de şimdi olarak düşünelim, dilimler ardı ardına gelerek zamanı oluşturduklarını farz edelim. Diyelim ki ekmeği düz bir şekilde kestik, kestiğimiz yerde herkes için tek bir an vardır, başka bir yerden kesersek bu sefer herkes için başka bir an vardır. Kısacası ekmeği kestiğimiz yerler zamanda ki farklı anlardır.

Bu Newton’ın klasik fiziğine göre zamanın 2 boyutlu uyarlamasıdır. Burada ekmeği bir çizgi gibi görüp herhangi bir noktasını da “an” olarak ele aldık.

Şimdi de Einstein’ın meşhur teorisine dönelim. Yani cisimler hızlanırsa zaman yavaşlar teorisine. Bunun yanında zamanla-uzayı birleştirelim ve 3 boyuta (genişlik, uzunluk, derinlik) zamanı da katarak evrenin boyut sayısını 4’e çıkartalım. Demin anlattığımız örneği bu sefer hızlanmış bir cisim ile deneyelim. Bu kez zamanı 3 boyuta uyarlıyoruz. Ekmeğin uzunluğu 1. boyut, genişliği 2. boyut ve derinliği de 3. boyut alıyoruz.

Eğer ki hızlandıkça zaman yavaşlıyorsa o halde ekmeği düz değil, açılı bir şekilde kesmiş oluruz ve ekmeği açılı bir şekilde kesersek, belki hızlanan cismin hemen yanındakiler çok etkilenmez fakat açı ekmeğin diğer kısmına gittiğinde büyük bir fark oluşturur. Daha basit anlatacak olursak; eğer bir cisim hızlanırsa uzayın uzak noktasında ki andan daha ileride olur.

Meydana gelmiş ve gelecek olan her şey aslında var demektir. Geçmiş, şimdi ve gelecek arasındaki fark sadece illüzyondan ibarettir.

7732_gravityPeki zamanda yolculuk yapılabilir mi?

Evet, teorik olarak yapılabilir. Hızın yanında kütle çekim kuvvetinin de zamanı bükebilme özelliği vardır. Çekim kuvveti ne kadar güçlüyse zamanda o kadar yavaşlar. Dünya’da bu etki fark edemeyeceğimiz kadar küçüktür ama yine de vardır. Bir gökdelenin en üst katında oturan biri en alttaki birine göre zamanı daha yavaş geçiyormuş gibi algılar. Bunun sebebi yerden uzak olmasıdır.

Eğer bir karadeliğe yolculuk edebilseydik bunun zamana büyük etkisi olurdu. Yıldızların sönmesinden sonra ki hallerine karadelik denir ve çok güçlü bir çekim gücüne sahiptirler. Kara deliğe yolculuk eden biri zamanın çok ama çok yavaşladığını görecektir. Kara deliğin boyutlarına ve ne kadar yaklaşıldığına bağlı olmak şartıyla, kara delikte 1-2 dakikalık kalınması Dünya’da 50 yıl gibi bir süreye tekabül edebilir. Böylece Dünya’da geleceğe gidilebilir.

Ya geçmişe doğru yolculuk?

7732_quantumBu da Einstein’ın solucan deliği dediği şeylerle mümkün olabilir. Solucan delikleri eğer gerçekten varsa bunlar uzay-zaman içerisindeki kestirme yollardır. Bunlar sadece 2 mekanı değil, 2 zamanı da bağlarlar.

Madem geçmişe gitmek mümkün o halde neden gelecekten gelen turistlerle karşılaşmıyoruz?

Şimdilik solucan deliklerinin varlığı henüz kanıtlanabilmiş değil bu da geçmişe yolculuğu muallakta olduğunu gösterir, en azından şimdilik.

Fizik yasaları; geçmişten günümüze defalarca kez gözlemlenmiş ve bunun matematiğe dökülmüş halleridir ve hiçbir fizik yasası zamanın tek yönlü olduğunu söylemez. Bu yasalar zaman ileri akıyorken de geri doğu akıyorken de geçerliliklerini korur. Günlük hayatımızda buna pek ihtimal vermesekte, fizik kanunları bunun mümkün olabildiğini gösteriyor.

Elinde ki bir bardağı yere bırakırsanız bunun sonucunun ne olduğunu bilirsiniz. Bardak yere düşer ve kırılır. Bunu geri çevirmek çok saçma gibi duruyor ama fizik kurallarına göre bu yapılabilir. Yapılması gereken tek hareket her şeyin hızını geri çevirmektir.

7732_big_bangİyi de neden hiç böyle bir şey görmüyoruz diyebilirsiniz. Bunun sebebi entropiden geçiyor, entropi kısaca; düzensizlik demektir ve evrende her şey düzenden düzensizliğe gitmeye eğilimlidir. Yani elinize bir deste kağıt alıp havaya atarsanız, yere düştüklerinde muhtemelen dağınık bir şekilde olacaklardır. Bunların attığınız sırayla düşme ihtimali 1 iken, diğer ihtimaller sonsuzdur. Baktığımız her yerde entropinin örneklerini görürüz.

Eğer entropi artıyorsa, bunu tersine çevirip ilk haline gidersek yani entropinin en düşük olduğu ana… İşte o anın evrenin başlangıcı yani Big Bang olduğunu söyleyebiliriz. Entropi neden azdı gibi birçok soru hala cevaplanmayı bekliyor ancak şunu söyleyebiliriz ki zamanın tek yönlü ilerlemesinin nedeni Big Bang’dir.

Belki de zamanı tek yönlü görüyor olmamızın sebebi doğanın daha büyük bir düzensizliğe doğru gitme eğilimidir.

Kısaca şu bardak örneğinde olduğu gibi kırılan bardağı hızları geri çevirerek eski haline getirebiliriz ancak hayal edebildiğiniz üzere bunu yapmak imkansızı istemek gibi bir şeydir. Zaman da geri döndürülebilir fakat bahsettiğimiz entropi nedeniyle bardakta olduğu gibi cam parçaları hızla çevreye savrulmakta ve bunun geri döndürülmesi teorik olarak her ne kadar mümkün gibi gözükse de pratikte şimdilik pek mümkün gözükmüyor.

Evrenin neden bu kadar düzenli bir durumda başladığını ise henüz bilmiyoruz.

Peki zamanın bir başlangıcı varsa ve düzensizlik sürekli artıyorsa bu bir sonunda olacağın anlamına gelmiyor mu? Çok uzak bir gelecekte evren nasıl bir yer olacak?

7732_howfastistheYakın zamanda yapılan keşifler bu duruma ışık tutuyor. Big Bang etkisini uzayın dışına doğru yöneltti, evren bunun bir sonucu olarak hala genişlemektedir. Pek çok kişi yakın zamana kadar bu genişlemenin yavaşladığını düşünüyordu. Fakat bilim insanları bunun tam tersini yani evrenin hızlanarak genişlediğini keşfettiler.

Zamanın sonuna gelecek olursak, evrene eninde sonunda kara delikler hakim olacak sonrasında onlarda buharlaşacak geriye uzayda dönüp dolaşan parçacıklardan başka bir şey kalmayacak.

Sanırım kötü bir son ama merak etmeyin bunları ne siz ne torunlarınız ne de torunlarınızın torunları görecek. Şimdilik arkanıza yaslanıp keyfinize bakabilirsiniz.

“Kuantum Mekaniği Bölüm 1” için tıklayın.

“Kuantum Mekaniği Bölüm 2” için tıklayın.

“Kuantum Mekaniği Bölüm 3” için tıklayın.

Kaynakça:
Our Mathematical Universe – Max Tegmark
Relativistic Quantum Physics – Tommy Ohlsson
The Quantum Universe – Brian Cox&Jeff Forshaw

Yazar: Oktay Yıldırım