Zamanın Yavaşladığı Yer: Karadeliklerin Evrene Attığı Saat Çelmesi

Evreni çoğu zaman dev bir sahne gibi hayal ederiz: Gezegenler, yıldızlar ve galaksiler bu sahnede dolaşır; zaman da arka planda tıkır tıkır işleyen görünmez bir metronomdur. Newtoncu sezgimiz bize bunu fısıldar: Mekân ayrı, zaman ayrı; cisimler de bu ikisinin içinde uslu uslu hareket eder. Fakat Einstein sahneye çıkıp ışıkları kapatınca durum değişti. Meğer sahne sabit değilmiş; oyuncular sahneyi eğiyor, sahne de oyunculara nasıl hareket edeceklerini söylüyormuş. Üstelik bükülen yalnızca mekân değil, zamanın akış hızı da.

Genel göreliliğin kalbinde şaşırtıcı derecede sade bir fikir vardır: Kütle ve enerji, uzay-zamanın geometrisini değiştirir. Buradaki kritik kelime uzay-zamandır. Yani üç boyutlu mekân ile zaman tek bir dokunun farklı yönleri gibidir. Ağır bir yıldız, bu dokuda bir çukur oluşturur; gezegenler bu çukurun kenarında dönüyormuş gibi görünür. Ancak bu benzetme eksiktir, çünkü çukur sadece sağa sola, yukarı aşağı bükülmez; saatlerin çalışma hızını da değiştirir.

Kütle, saate nasıl dokunur?

Bir kütleye ne kadar yakınsanız, zaman sizin için o kadar yavaş akar. Bu kulağa fantastik gelir ama ölçülmüş, hesaplanmış ve teknolojide kullanılan bir gerçektir. Dünya yüzeyindeki bir saat, yüksek irtifadaki bir saate göre azıcık daha yavaş çalışır. Fark gündelik hayatımızda hissedilmez; kahveniz soğumadan yaşlanma krizine girmezsiniz. Ama GPS uyduları için bu fark hayatidir. Uydulardaki saatler, Dünya’nın kütleçekim alanında daha zayıf bir bölgede oldukları için farklı hızda akar. Bu düzeltmeler yapılmasa, konum hesapları kısa sürede kilometrelerce sapar. Yani cebinizdeki harita uygulaması, farkında olmadan Einstein’a teşekkür eder.

Peki neden böyle olur? Genel görelilikte kütleçekim, görünmez bir kuvvet olmaktan çok geometrik bir zorunluluktur. Serbest düşen bir cisim, aslında kendince en düz yolu izler; fakat uzay-zaman eğri olduğu için bu yol bize eğri görünür. Zamanın yavaşlaması da bu geometrinin parçasıdır. Büyük kütlelerin yakınında geleceğe giden yollar sıkışır, saatlerin adımları ağırlaşır. Evren, kütlenin yanında ağır konuşur.

Karadelik: Zamanın uçurumu

Karadelikler bu etkinin en radikal hâlidir. Bir yıldız kendi kütleçekimi altında çöktüğünde, belirli bir sınırın içine sıkışırsa kaçış hızı ışık hızını aşar. Bu sınıra olay ufku denir. Olay ufku, fiziksel bir duvar değildir; oradan geçerken uzay geminizin camına dramatik bir çatlak düşmez. Ama dışarıdaki evren açısından geri dönüşsüz bir eşiktir. Işık bile kaçamadığı için içeriden haber alamayız.

Olay ufkuna yaklaşan bir astronotu dışarıdan izlediğimizi düşünelim. Astronotun saati bize giderek yavaşlar gibi görünür. Hareketleri ağırlaşır, gönderdiği ışık kırmızıya kayar, sinyalleri zayıflar. Bizim gözümüzde olay ufkuna hiç tam olarak ulaşamadan donar gibi olur. Fakat astronotun kendi deneyiminde saati normal çalışır; kalbi olağan ritminde atar, düşünceleri kendi zamanında akar. Eğer karadelik yeterince büyükse olay ufkunu geçtiğini yerel olarak hemen fark etmeyebilir bile. İşte göreliliğin zekâ yakan zarafeti burada: Zaman, kimin nerede olduğuna bağlı olarak farklı hikâyeler anlatır.

Bu durum, zamanın mutlak bir nehir olmadığı anlamına gelir. Zaman daha çok arazinin eğimine göre hızlanan veya yavaşlayan bir akış gibidir. Kütle arttıkça ve merkeze yaklaştıkça eğim sertleşir. Karadeliğin merkezine, yani klasik kurama göre tekilliğe doğru gidildikçe bildiğimiz fizik dilini kaybetmeye başlarız. Denklemler sonsuz yoğunluklar fısıldar; bu da bize doğanın gerçekten sonsuz olduğunu değil, elimizdeki teorilerin orada yetersiz kaldığını söyler. Kuantum kütleçekimi denen büyük arayış tam da bu uçurumun kenarında başlar.

Evrenin en derin dersi

Uzay-zaman eğriliği bize yalnızca astrofizik anlatmaz; gerçeklik sezgimizin ne kadar yerel ve kırılgan olduğunu gösterir. Günlük hayatımızda zamanın herkes için aynı aktığını sanırız çünkü düşük hızlarda ve zayıf kütleçekim alanlarında yaşarız. Evrenin konforlu mahallesinde oturduğumuz için kozmik kuralları mahalle adabı sanırız. Oysa karadelikler bize şunu hatırlatır: Doğa, sağduyumuza sadık kalmak zorunda değildir.

Kütle, mekânı büker; evet. Ama daha sarsıcı olan, zamanı da eğip bükmesidir. Bir yıldızın ölümü, evrende sadece karanlık bir delik açmaz; zamanın davranışına dair en derin soruları da ortaya çıkarır. Karadelikler bu yüzden yalnızca yutan canavarlar değildir. Onlar, evrenin kendi dilinde yazdığı en keskin dipnotlardır: Saat dediğin şey, sandığın kadar masum değildir.

İnterstellar Bilimi

Hareket, uzay-zaman deneyimimizi etkiler. Hiç kımıldama demenin en iyi yolu, elinden gelen en fazla deneyimini yaşa demekten geçer. Etrafta dolaşıp bir şeylerle uğraşırken daha az zamana maruz kalırız.

Hani çok yoğun olduğumuzda “zaman hızlı geçti” deriz ya işte bunun bilimdeki ifadesi yukarıdaki cümle olsa gerek ve evet doğru hissediyormuşuz, aferin bize 🙂

Başka bir deyişle daha hızlı uzay araçları ürettiğimizde geleceğe seyahat etmiş oluruz ve işler biraz karmaşıklaşabilir. Ama uzay-zaman bükülmesi, yıldızlararası yolculuğu anlık hale getirecek kısa yollar sağlayabilir. Solucan delikleri Bilimkurgunun dayandığı ana fikirdir ve gerçek bilime dayanır.

Gökyüzüne bakıp da onun ne kadar sakin ve huzurlu yapıda olduğunu görüp bu konuda bir çok sanat ürünü vermişizdir insanlık ailesi olarak fakat bu tahmin edebileceğiniz gibi yanıltıcıdır. Gelişmiş teleskoplar uzaya çevrildiğinde orada büyük bir şiddet ve yıkım görebiliyorlar. Meteorlar, gaz kütleleri, patlamalar, çökmeler vs. Bir film yapımcısı için uzay çarpıcı olasılıklarla doludur; tıpkı sıradan bulduğumuz gündelik hayat gibi! Uzaklaştıkça sakinleşen ortam yakınlaşıldığında hareket ve şiddet doludur. Bütün bunların ortasında bir de kara delik muamması var! Yıllar boyunca devam eden araştırmalar; Samanyolu galaksimizin merkezinde güneşimizden 400 milyon kat daha fazla kütleye sahip bir canavar (kara delik) ortaya çıkardı.

“Benim açımdan, uzay yolculuğu, uzayın keşfi her zaman nihai sınırı temsil etmiştir. İnsan deneyimini oluşturan mutlak hudutlardandır ve bir şekilde kainattaki yerimizi tanımlamaya çalışmakla ilgilidir.” Der yönetmen Christopher Nolan.

Bilim ve Bilimkurgu arasındaki etkileşim derinlerdeki yaratıcı güdüden geliyor. Bilinmeyenin anlaşılır kılınması, yeni dünyaların inşaası ve daha iyi bir gelecek tasarlamak için yanıtları her zamanki yerde bulacağız; önümüzdeki ufkun ötesinde.

cuatro-aciertos-y-un-grave-error-en-la-astrofisica-de-interstellar

Discovery Channel tarafından hazırlanan ve yönetmenliğini Gail Willumsen‘in üstlendiği The Science of Interstellar (Interstellar Bilimi) adlı bu belgesel kara delikler, solucan delikleri, bükülmüş zaman, tekillikler, kuantum kütleçekim, kütleçekim sapmaları ve beşinci boyuttan,Christopher Nolan’ın teseraktına kadar filmin dayandığı bilimi ve gerek hikâyede gerekse özel efektlerde oynadığı rolü canlı bir biçimde açıklıyor.

Fikir aşamasından itibaren filme katkı veren ünlü fizikçi Kip Thorne da dahil olmak üzere pek çok bilim insanıyla röportajlar içeren yapım, filmi izledikten sonra sinema salonundan kafası karışmış bir şekilde çıkan seyircilere anlaşılır açıklamalar sunarken, aynı zamanda bilimsel gerçeklerin bilimkurgu kadar garip ve ilgi çekici olabildiğini gösteriyor. İzlemek için tıklayınız.