Dün Hâlâ Orada mı? Uzay-Zamanda Donmuş Anıların Peşinde

Geçmişin yok olup gittiğini düşünürüz. Kahve soğur, çocukluk evi yıkılır, sevdiğimiz bir ses susar ve geriye yalnızca anılar kalır. Fakat modern fizik, bu gündelik sezgiye küçük ama sarsıcı bir itiraz yöneltir: Belki de geçmiş ortadan kaybolmamıştır. Belki yalnızca artık ona erişemiyoruzdur. Einstein’ın görelilik kuramından doğan uzay-zaman fikri, dünün evrenin dokusundan silinmek yerine orada bir yerde konumunu koruyor olabileceğini düşündürür.

Görelilikte uzay ve zaman birbirinden bağımsız iki sahne değildir. Bir olay, üç uzamsal koordinatın yanında bir zaman koordinatına da sahiptir. İlk öpücüğünüz, geçen salı içtiğiniz çorba ve dinozorların son günü, uzay-zaman üzerinde farklı adreslerdir. Bu bakıştan türeyen blok evren modelinde geçmiş, şimdi ve gelecek dört boyutlu bir bütünün parçalarıdır. Biz ise bu dev yapının içinde hareket eden bir bilinç çizgisi gibi yalnızca belirli kesitleri deneyimleriz.

Zaman Neden Herkes İçin Aynı Hızda Akmıyor?

Bir trenin içinde yürüdüğünüzü düşünün. Siz vagona göre birkaç kilometre hızla ilerlersiniz; fakat dışarıdaki bir gözlemci, hızınıza trenin hızını da ekler. Buraya kadar her şey gündelik sezgilerimize uygundur. Şimdi aynı deneyi bir ışık demetiyle yapalım. Mantıken trenin hareketi ışığın ölçülen hızını değiştirmelidir. Ne var ki doğa, bu noktada sezgilerimize kibarca gülümser: Işığın boşluktaki hızı, kaynağın veya gözlemcinin hareketinden bağımsız olarak aynıdır. Einstein’ın görelilik kuramına açılan kapı tam da bu şaşırtıcı sabitten geçer.

Göreli Olan Nedir?

Görelilik, popüler söylemde bazen “Her şey kişiye göre değişir” düşüncesine indirgenir. Oysa fiziksel anlamı bundan çok daha kesin ve disiplinlidir. Einstein’ın 1905’te ortaya koyduğu özel görelilik, fizik yasalarının sabit hızla hareket eden tüm gözlemciler için aynı olduğunu söyler. Ayrıca ışık hızı herkes için değişmezdir. Bu iki ilke birlikte kabul edildiğinde, değişmek zorunda kalan şeyler zaman, uzunluk ve eşzamanlılık olur.

Evrenin Şifresi: Kuantum Köpüğünden Kozmik Mimariye Tek Formül Mümkün mü?

Evren tuhaf bir mühendistir: Bir yanda atom çekirdeğinin içinde parçacıkları olasılık zarlarıyla dans ettirir, öte yanda galaksileri görünmez kütleçekim ağlarıyla ağır ağır döndürür. Biz de arada kalmış meraklı canlılar olarak sorarız: Acaba tüm bu gösterinin tek bir kullanım kılavuzu var mı? Kuantum gravitasyon ve büyük birleşme arayışı, işte bu sorunun bilimsel, matematiksel ve biraz da şiirsel adıdır.

Bugünkü fizik iki büyük krallığa bölünmüş durumda. Kuantum mekaniği, çok küçüklerin yasalarını anlatır: elektronlar, fotonlar, kuarklar, belirsizlik, süperpozisyon, ölçüm problemi. Genel görelilik ise çok büyüklerin dilidir: gezegenler, yıldızlar, kara delikler, uzayzamanın bükülmesi. İkisi de kendi sahasında inanılmaz başarılıdır. Sorun şu ki, aynı masaya oturduklarında çatal bıçaklar havada uçuşur. Kuantum kuramı olasılık ister; genel görelilik geometrik süreklilik. Biri evreni titreşen ihtimaller olarak görür, diğeri bükülen bir kumaş gibi.

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.

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.