Zamanda Yavaşlamayı Anlamak Nasıl Tasarım Zihniyetimizi Geliştirir?

Önce bir soru sorup sonra yazıya devam edelim “Farklı akan zamanları tek bir anda birleştirecek bir makine tasarlasaydın bu nasıl bir şey olurdu?”

Herkese Merhaba, bu yazımda çoğu zaman zihnimizde bulanık bilgi yumağı olarak zamanda ışık hızı ve zamanda yavaşlama olayını daha önce hiç anlatılmadığı gibi anlatmayı hedefliyorum. Edinilen doğru bilgilerin tasarım kabiliyetimizi ve hayal gücümüzü nasıl genişlettiğini de göstermek istiyorum.

Bugün popülerliği ve sıradışılığı sayesinde neredeyse hepimizin bildiği, ancak yine neredeyse hepimizin anlamadığı, yine de bir kısmımızın da anladığını sandığı ancak çok ama çok azımızın anladığı bir bilimsel gerçekten bahsedeceğim.

Peki bu adamı tanıdınız mı? Tabii ki tanıdınız. İsmi dahi kelimesiyle özleşmiş bir bilim insanı, çılgın, hayalperest, dikbaşlı. Albert Einstein. Albert Einstein’in çalışma odasının baş köşesinde duran, arkadaki küçük çevrçevenin içerisindeki o fotoğraf ise çoğumuzun tanımadığı o adama ait, James Clark Maxwell’e, nam-ı diğer Einstein’i omuzlarında yükselten adam.

Önce defalarca duyduğunuz bazı popüler cümleleri tekrar edeyim.

• Işık hızı boşlukta her zaman her şart altında aynı şekilde gözlemlenir.

• Gözlem yapan kişinin durumuna bakılmaksızın, fizik kuralları her zaman herkes için aynıdır.

• Hızınız arttıkça zaman yavaşlar.

• Yer çekimi arttıkça zaman yavaşlar.

• Ve meşhur İkizler paradoksu, ikizlerden ikisi de dünyadayken biri uzay aracına binip ışık hızının %90’ı seviyesinde 5 sene geçirsin. Dünya’ya geldiğinde bir de ne görsün? Kardeşi yaşlanmış, belki de saçları ağarmış, zaman çok daha hızlı akmış!

Evet bunları daha önceden birçoğunuz duymuş olabilir. Gerçekten vay be! dedirtecek cinsten. Ama unutmayın ki Einstein’i o dönemdeki birkaç kişi ya da bir kişi dışında kimse anlamamıştı. Hatta meşhur bir anlatıya göre Einstein meşhur olduktan sonra bir gazeteci bir salonda onun yanına gelip şöyle bir cümle kuruyor; “İzafiyet teorisini gerçekten anlayan iki kişi olduğu söyleniyor” Einstein da “Diğeri kim” diye cevap veriyor. Unutmayın ki onu meşhur eden şey; insanların onun keşfini anlaması değil, iddialarının doğru sonuç vermesiydi. Bir düşünün hiç anlamadığınız ve karşı çıktığınız şeyin gerçek olduğunu gözlerinizin önüne bir deneyle seriyor, hala anlamıyorsunuz ama bu sefer onun aptal olduğunu düşünmek yerine onun dahi olduğunu düşünüyorsunuz. O dönem Einstein’i anlayan belki de bir kişi olduğunu söylemiştim, Arthur Stanley Eddington! Bu kahramandan da daha sonra bahsedeceğiz.

Şimdi Einstein’i ve bu teoriyi anlamak için basit sorularla başlayalım.

Bu teori Einstein’in zihnine gökten zembille mi indi? Hayır.

Einstein sürekli ışığı ve ışık hızında giden şeyleri düşündüğü için mi bu teoriyi geliştirdi? Hayır.

Einstein insanüstü bir varlıktı ve insansı algılarla algılayabildiğimizden daha fazlasını mı algılayabiliyordu? Hayır.

İyi de kardeşim o zaman bu adam bunu nasıl keşfetti? Bilgi ve Hayalgücü sayesinde. Cevap odasında fotoğrafı olan o adamın denklemlerinde saklıydı.

James Clerk Maxwell İskoç teorik fizikçi ve matematikçidir, çok ünlü olmasa da fiziğe inanılmaz katkı sağlamıştır. En önemli başarısı klasik elektromanyetik teorisinde daha önceden birbirleriyle ilişkisiz olarak gözüken elektrik ve manyetizmanın aynı şey olduğunu Maxwell Denklemleri’yle ispatlamıştır.

Maxwell denklemleri elektromanyetik olguları açıklamak için kurulmuş olsa da boşlukta ve belirli bir hızda yolculuk yapan bir elektromanyetik dalganın çözümünü de kendi içlerinde barındırıyordu. Bu hız ışığın bir elektromanyetik dalga şeklinde yolculuk ettiğine dair hiçbir süphe bırakmayacak şekilde ışığın ölçülen hızına tamı tamına karşılık geliyordu. Yani saniyede 299 milyon 792 bin 458 metre.

Denklem ekranda gördüğünüz gibidir. ε0 boş uzayın elektrik alana karşı gösterdiği direnç μ0 boş uzayın manyetik alana karşı gösterdiği direnç olarak düşünülebilir. Direnç arttıkça dalganın hızı düşer. Neden bu parametreler bu değerlere sahip bilmiyoruz asıl gizemli sorulardan biri de benim için bu, ışık neden ışık hızında ilerliyor. Neden evrensel hız limiti bu değer? Bu soru benim için çok özel bir soru. Umarım bir gün cevabını öğrenebilirim. Fakat Maxwell’in denklemlerinde çıkan bir sonuç bir soruyu da beraberinde getiriyordu. Bu dalgaların hızı neye göre bu hızdaydı? Elbette bir hız sabit olamazdı. Newton’a ya da Galileo’ya göre hız göreceli bir kavramdı. Bir referans noktasına göre değişip dururdu. Yani duran bir adama göre 30km/saat ile giden bir A aracı olsun. Karşı yönden yine duran aynı adama göre 30km/saat ile gelen B aracı olsun. İkisinin hızı da adama göre 30km/saat olmasına rağmen A aracının B’ye göre hızının büyüklüğü, B aracının da A aracına göre hızının büyüklüğü 60km/saat oluyor. Bu hepimizin deneyimlediği bir şey. Bir trenin içinde oturuyorken trene göre hızınız 0 oluyor. Çünkü onunla aynı hızda hareket ediyorsunuz. Ancak trenin içinde 10m/saniye ile koşarsanız hızınız trene göre bu olur. Fakat dışardan bakan biri sizin hızınızı nasıl görür? Trenin hızı + sizin hızın olarak görür. Peki Maxwell denklemlerine göre ışığın hızı, yani elektromanyetik dalgaların hızı neye göre böyledir. İşte Maxwell burada şöyle diyor “denklemlerimde eksik olduğunu kabul ediyorum, ancak yine de doğru.” Yani kendisi de çıkan bu hızın sabit olmadığını düşünüyor, ufak tefek eksikler olduğunu kabul ediyordu. Diğer bilim adamları da Maxwell ile hemfikirdi. Çünkü nasıl olurda bir hız hareket eden farklı noktalara göre yine aynı olabilirdi?

İşte Einstein’i farklı kılan buydu. İnanılmaz bir hayalgücüne ve yaratıcılığa sahip olması. Maxwell denklemlerinin doğru olduğuna inanıyordu. Maxwell’in kabul etmediği şeyi kabul ediyordu. Işık bir referans noktasına göre değil, tüm referans noktalarına göre aynı hızdaydı. İyi de bu nasıl mümkün olabilirdi?.

Einstein o zaman şu soruyu sordu; “Nasıl bir denklem olmalı ki; farklı hızlarda hareket eden noktalara göre bir şeyin hızı hep aynı olsun?”. Bu soru onun için çok önemli bir soruydu, çünkü araması gereken denklemi biliyordu. Daha sonrasında matematiksel olarak farklı hızlarda da olsa her referans sistemine göre ışık hızını sabit kılacak bir denklem buldu. Ancak o da ne, çıkan sonuç çok komikti. Hızın sabit kalması için zamanın değişmesi gerekirdi. Zamanın her zaman aynı şekilde aktığını bildiğinden tüm denklemleri çöpe attı! Şaka şaka, tabi ki öyle bişey yapmadı. Bu sefer de zamanın farklı aktığına inandı, ah be, nasıl bir hayal gücü! Tabii ki onu kimse anlamadı, kimse ona inanmadı. Ayrıca bu muhteşem dahi, fiziği efendisi, evrendeki neredeyse her fiziksel olayı açıklayabilen, İngilizlerin neredeyse taptığı koskoca Isaac Newton’un teorisinin yanlış olduğunu söylemek anlamına geliyordu. Üstelik İngiltere ile Almanya savaş halindeyken, Alman bir bilim adamı, evrenin sırlarını açıklayan o ünvanı İngilizlerin elinden almaya çalışıyordu. Einstein’ın fikirleri, 1. Dünya Savaşı’nın kuşatmaları ve İngiltere’de, ‘düşman’ tarafından üretilen bilimi hoş karşılamayan zararlı milliyetçilik nedeniyle kapana kısılmıştı. Ancak Einstein kendi teorisini doğrulayacak birkaç deney düşünmüştü bile. Fakat bu deneyleri yapmak öyle kolay değildi, bu deneyleri yapacak ve resmi olarak doğrulayıp tüm dünyaya ilan edecek bir kuruma ihtiyaç vardı. Onu kimse anlamadığı için bu desteği bulamadı. 1. Dünya savaşında İngiltere ve Almanya bilimsel iletişimi kopartmıştı. Dolayısıyla İngiltere Almanya’daki bilimsel gelişmelerden haberdar değildi ve herkes Newton’u yanlışlanamaz olarak kabul ediyordu. Fakat İngiliz astrofizikçi Arthur Stanley Eddington, Newton’un teorisinin açıklayamadığı bazı eksikleri görüyordu. Aslında bunu herkes görüyordu. Merkür’ün günberi noktasının devinimi Newton’un teorisine göre problemliydi ancak denklemlerde keyfi değişkenler kullanılarak bu sorun göz ardı edilebiliyordu. Bunu ise şöyle açıklıyorlardı; muhtemelen henüz keşfetmediğimiz başka bir gezegen bu etkiyi yaratıyor. İşte Eddington’un zihninde bunlar dolanırken, üniversite kütüphanesinde tozlu raflarda Einstein’in teorisini gördü. Ne kadar karmaşık ve ütopik olsa da Newton’un eksiklerini tamamlayabiliyordu. Bir tarafta kan gövdeyi götürürken, diğer tarafta gizli gizli birbirleriyle mektuplaşan iki değerli bilim insanı vardı. Einstein ise Merkür’ün günberi noktasının devinimi problemine keyfi değişkenler kullanmadan nasıl açıklık getirdiğini, bizzat kendisi göstermişti.

Ayrıca Einstein tam Güneş tutulması sırasında yıldız ışığının Güneş tarafından teorisine göre bükülmesi gerektiğini söylemiş, eğer bu deneyi yaparsak teorimin doğru olduğunu kanıtlayabiliriz diye yazmıştı Eddignton’a. İngiliz bilim adamları Eddington’a şiddetle karşı çıkmış, bunun Isaac Newton’a yapılan büyük bir saygısızlık olduğunu söyleyerek azarlamışlardı. Ancak genç bilim adamı Einstein’a gerçekten inanıyordu, daha sonra İngiliz bilim insanlarını bu deneyi yapmaya nasıl ikna edeceğini düşündü ve işte bu! harika bir fikir. Kendisi de Einstein’in saçmaladığını düşündüğünü söyleyecek ve deneyin yanlış sonuçlar vereceğini iddia edecekti. Bu da Isaac Newton’un zirvedeki yerini sağlamlaştıracak, İngilizlere moral verirken almanları psikolojik olarak çökertecekti. Harika bir ikna tekniğiyle bu deneyde öncülük etmeyi başardı.

İlk güneş tutulması 1915’te olacaktı ve heyecanlıydı, her şey hazırlanmıştı ancak bir terslik çıktı, hava kapalıydı. Maalesef teoriyi ispatlamak bir sonraki güneş tutulmasına kaldı, yani 1919’a. O gün de hava kapalıydı, resmen bir facia, ancak daha sonrasında hava açıldı. Güneş tutulması esnasında gündüz vakti gökyüzü kararıyor ve güneşin ardındaki yıldızlar görünebiliyordu. Einstein diyordu ki her zaman orada olan yıldızlar bugün farklı yerlerde görünecek. Çünkü Yıldızlardan gelen ışıklar güneşin etrafından geçerken güneşin kütle çekiminden etkilenip bükülerek dünyamıza düşecek. Ve gerçekten de Einstein’in öngörüleri o gün ispatlandı, tam da tahmin ettiği ölçüde ışınlar bükülmüştü. O gün Einstein artık meşhur bir adamdı. O gün evren, sandığımız gibi bir evren değidi, her şey değişmişti. O gün zaman, bambaşka akıyordu.

Sürekli ışık hızından bahsediyoruz ancak olay sadece ışıkta değil, dalgalarda. Bu hızın ismi ışık hızı olduğu için meseleyi ışıkta sanıyoruz, aslında evrensel hız limiti diye bahsetmek daha doğru olur.

Işık hızı diye bahsederek zihnimizi bulandırıyoruz. Gerçek manada bu olayı anlamak için gereken düşünce altyapısını bozuyoruz. Elektromanyetik dalgalar da ışığın ulaşabileceği maksimum hızla yayılır, ya da ışığın hızı elektromanyetik dalgaların hızına eşittir. Ayrıca Çerenkov radyasyonu denen bir şey vardır, (ki burada bir parantez açıyorum, radyasyon da ışıma demektir). Bu çerenkov radyasyonu elektrik yüklü bir parçacığın (elektron gibi) bir yalıtkan içerisinden bulunduğu ortamdaki ışık hızından daha büyük bir sabit hızda geçerken ortaya çıkan bir elektromanyetik ışımadır. Yani ışık farklı ortamlarda farklı hızda yayılabiliyor, ve onunla aynı ortamda bu ışıma ondan daha hızlı hareket ediyor, elbette bu hız evrensel hız limiti dediğimiz saniyede yaklaşık 300.000km yi aşamıyor. Sadece o ortamda ışık hızından daha hızlı hareket ediyor.

---

Evet hikayeyi anlattığımıza göre şimdi olayı gerçekten anlama vakti geldi;

Öncelikle soru sorarak başlayalım.

Muhtemelen cevabını biliyorsunuz, ama soru sorarak doğruya ulaşalım.

• Güneş bir anda yok olursa ne olur?

• Biz güneşi yok olduğunu anda mı görürüz, yoksa güneş ışınlarının dünyaya geliş süresi olan 8 dakika sonra mı?

Cevabınızı duyabiliyorum, 8 dakika sonra! Ancak bu İzafiyet teorisi değil, Newton’un kurallarıyla da bu aynı şekilde işliyor. Hep bunu düşünerek izafiyet teorisini anladığını hissediyorsanız, problem sizde değil, sorunun yanlış sorulmasında. Asıl soru şu olmalıydı, Güneş bir anda yok olsa, Güneşin ışınları dünyaya 8 dakikada varacak olsa da biz yörüngeden ne zaman çıkarız? Güneşin kütle çekiminin yok olmasına ne zaman tepki veririz?

Sanki Dünya ile Güneş birbirine ip ile bağlı gibi ve güneş yok olduğunda o ip kesilecek gibi ve o anda biz de yörüngeden savrulacak gibi olurmuşuz gibi mi hissediyorsunuz?

Öyle hissediyorsanız işte bu Newton fiziği. Ancak Einstein yer çekimi dalgalarının hızının da evrensel hız limiti sabiti olan ışığın ulaşabileceği maksimum hızda hareket ettiğini söylüyor ve güneş yok olsa bile güneşin yok olma görüntüsü ile senkronize bir şekilde bunu hissedeceğimizi ve o an yörüngeden çıkacağımızı söylüyor.

Ne kadar garip değil mi? Aslında bizim zaman algımızdaki stabiliteyi bozmamak için davranıyor gibi.  Ha bir de, ışığın hızı farklı ortamlarda yavaşlasa da, kütle çekimi dalgaları her zaman bu sınır hızda hareket ediyor. Belki de ışık hızı yerine kütle çekimi dalgası hızı diyebiliriz.

Merak etmeyin zamanın yavaşlaması olayını böyle böyle anlatıp bitirmeyeceğiz. Temel mantığı kavrayacağız, kavradıktan sonra ise çok çok basit bir hesapla zamandaki yavaşlamayı hesaplayacağız.  Yani bundan sonra hepiniz çok basit bir hesapla zamandaki yavaşlamayı bulabileceksiniz.

Z A M A N

Zaman deyince aklınıza ne geliyor? Saat mi, hissettiğiniz şey mi, geçmişiniz mi, bir atomun titreşmesi mi, 4. Boyut mu?

Zamanın dördüncü boyut olduğu söylenir; çünkü uzayda bir şeyi tanımlayabilmek için 4 şeye ihtiyaç duyarız. Bu koordinat sisteminde x,y ve z var. Bir a noktasını tanımlamaya çalışalım. X i 5, Y si 10, Z’si de 20 olsun. Bu bilgiler bu noktayı tanımlamak için yeterli mi sizce? Daha sonra dönüp baktığınızda orada olmayabilir. Çünkü hangi an’da oradaydı? Bilmiyoruz, hareket eden bir noktaysa artık 5-10-ve 20 de olmayabilir. Ama hangi zamanda orada olduğunu söylersek tam tanımlı olur. Saat 20:04 de x’e 5 y’ye 10 ve z’ye 20 birim mesafede olduğunu söylersek tanımlamış oluruz.

Peki böyle deyince biraz mantıklı oluyor, ama yine de sizin için yeterli olmamalı. Dördüncü boyutu hayali bir şey gibi oluyor çünkü. Ama hayali değil.

Öncelikle elimizde bir boyutlu doğru olsun. Bu boyut x uzunluğunda olsun. Bu 1 boyutlu çizgide yaşayanlar için sadece ileri ve geri vardır. 2 yönde hareket. Peki x’in türevi nedir? Yani onu meydana getiren karakteristik özellik; 1’dir. 1 Yani tekillik; tek bir nokta, boyutsuzluk. Bu noktalar bir doğruyu meydana getirebilir.

X^0 0. Boyut. X^1 birinci boyut. X^2 ise iki boyutlu bir alanı tanımlar.

İşte bakın burada 3 boyutta yaşayan bir adam, iki boyutlu alanla temas ettiğinde böyle görünür. Onun bir parmak olduğu anlaşılamaz. Çünkü parmağın ne demek olduğunu bile bilmiyorlar ama kendi tek boyutlu evrenlerinde bir gariplik olduğu aşikar. Peki bu garipliğin ne olduğu matematiksel olarak söylenebilir mi? Belki. Mesela x^2 nin türevi yani karakteristiği, onu meydana getiren şey 2x’tir. Yani 2 tane x boyutu. Tek boyutta yaşayanlar işte kendi boyutlarında ancak bu yansımayı hayal edebilirler.

3 Boyut ise x^3 tür ve bir küp gibi bir alandır. İşte bizim yaşadığımız alan burası. Biz burada tarif edilen her şeyi anlayabiliriz. Her şeyi de böyle düşünürüz. X’3 ün türevi yani onu meydana getiren alanlar, bu üç alandır. 3tane x^2. 

---

O zaman X^4 ise dördüncü boyuttur. Şimdi diğer boyutları anlattığım gibi dördüncü boyutu size çatır çutur anlatamıyorum. Çünkü tam olarak neye benziyor bilmiyoruz. Ama bildiğimiz bir şey var, x^4’ün türevi, yani 3 boyutlu dünyadaki yansıması 4x^3 eder. Onu farklı şekillerde tasvir edebiliriz, yukarıdaki örnek tasvirleri gösterdim. Bunların hiç biri tam manasıyla doğru olmayabilir çünkü 4. Boyutu geometrik olarak en azından ben anlayamıyorum. Zaten bilmemiz gereken de bu, 4. Boyut, bizim dünyamızla etkileşebilen bir şey. Nasıl diğer boyutlar birbirleri içerisinden geçerek iz bırakıyorsa biz de aynısını yaşıyoruz. İşte zaman, bu dördüncü boyut katmanının içimizden geçmesiyle oluşuyor. Boyutları tam olarak anlamak istiyorsanız bu videoyu izleyip öyle okumaya devam edebilirsiniz.

Şimdi Einstein bu olayları uzay-zaman bükülüyor diye anlatıyor, ama uzay zamanı bükülerek gözümde canlandırmak benim için oldukça zor, çünkü uzay 3 boyutlu ve nasıl bükülüyor, ne oluyor, zaman nerede gibi sorulara yanıt verirken çok zorlanıyorum bu tasvirde.

Ayrıca ben bu izafiyet teorisine inanmıyordum, nasıl olur da zaman farklı akar, bence zaman her yerde sabit diyordum. Bu sadece ışığın yarattığı bir yanılsama diyordum, mesela ışık bizim üzerimize kendi hızıyla gelsin, biz de ışıktan ışık hızına çok yakın bir seviyede uzaklaşalım. Önceden gözümüze anında giren fotonlar şimdi gözümüze yavaş yavaş ulaşacak, ve bu yavaş ulaşma sonucunda gelen görüntü daha yavaş akacak. Böylelikle bana el sallayan birine ışık hızına yakın bir hızda uzaklaşarak bakarsam fotonlar yavaş yavaş gelecek ve o arkadaş bana el sallayıp gitse bile ben onu hala ağır çekimde bana el sallıyor olarak görecektim. Kulağa çok mantıklı geliyor değil mi? Haliyle eğer tekrar onun yanına gitmeye karar verirsem fotonlar gözüme hızlı hızlı girmeli ve yanına giderken hızlandırılmış şekilde tüm hareketlerini görmeliyim ama değil mi? Hayır, öyle olmuyor. Bu dediklerim sadece bunu mantık çerçevesine oturtturmaya çalışmamızdan kaynaklı bir yanılsama. Çünkü ben ışık hızına yakın bir hızda uzaklaşsam bile ışık yine bana ışık hızında geliyor! Ne? Evet aynen öyle. Işık yine bana aynı hızda ulaşmak için benim zamanımı yavaşlatıyor gibi bir şey. Benim için bir saniye artık daha uzun sürede geçerse foton yine o 1 saniyede aynı miktarda gözüme gelecektir. İşin ilginci ben kendi zamanımın yavaşladığını kıyaslayacak bir şey bulana kadar asla fark edemeyeceğim. Yani fotonların gözüme daha yavaş ulaşması değil meselemiz, bu nedenle tekrar el sallayan kişinin yanına doğru gidersem görüntü hızlı hızlı falan da akmayacaktır. Bunu kabul etmek oldukça zor biliyorum, ben de kabul etmiyordum dediğim gibi. Ta ki jet uçakları ve atom saatleriyle yapılan o deneyleri öğrenene kadar.

---

Bu deneyin adı Hafele Keating deneyi.

Einstein’ın Özel Görelilik Teorisi’nden altmış yıl sonra 1971’de Amerikalı iki bilim insanı Joseph Hafele ve Richard Keating tarafından zaman genleşmesinin etkilerini saptamak için gerçekleştirilen deney.

Özetle; birbirlerine senkronize edilmiş üç atom saatinden ikisini birbirlerine zıt yönde biri doğuya diğeri batıya olacak şekilde uçağa bindiriler. Üçüncüsü ise havaalanında bırakılır. Uçaklar iniş yapar ve üç atom saati kontrol edilir; artık senkronize değillerdir. Doğu yönünde uçan uçağın saati, havaalanında kalana kıyasla saniyenin milyarda 59’u kadar geridir, yani 73 nanosaniye geridir. Batı yönünde uçan ise saniyenin milyarda 273’ü kadar geridir, yani 173 nanosaniye geridir. Bu farkları önemsiz bulma ihtimaline karşı hemen belirtelim: üç saatin birbirinin yanında kalıp böylesi bir uyumsuzluğun olması için 300.000.000 milyon yıldan fazla bir süre geçmesi gerekecekti! dahası, aradaki farkın daha büyük olmasını arzu ediyorsanız uçaklardan çok daha hızlı uçmanız ve dünyadan çok daha güçlü kütleçekimine sahip cisimlerin yakınına gitmeniz gerekir.

• Peki bu deneyin gösterdiği uyumsuzluğun nedenleri nelerdir?

1) Hız. üç saatin göreli hızları, Einstein’in Özel Görelilik Teorisi’nde tahmin ettiği gibi, bir zaman genleşmesi etkisi meydana getirmişti.

2) Kütleçekim. Dünya’nın uzay-zaman üstündeki etkisi, dünya yüzeyine yakın yerlerde, uçakların uçtuğu gökyüzünün yükseklerine kıyasla daha belirgindir ve bu da zamanın farklı irtifalardaki akışını etkiler.

Einstein’in büyüklüğü şurada ki bu iki etkiyi de Hafele ile Keating deneyinden önce zaten saptamıştı. Demişti ki Dünya’daki saate kıyasla doğu yönünde giden saat, saniyenin milyarda 60’ı kadar geri kalacak; batı yönünde giden ise saniyenin yaklaşık milyarda 275’i kadar geri kalacak!

---

Aydınlanma

---

Demek istediğim ben bu deneyi öğrenene kadar bu teorideki zaman yavaşlamasının sadece fotonların gözüme daha yavaş geldiğini sanarak gerçek olmadığını ve bir yanılsama olduğunu düşünüyordum. Ancak bu deneyden sonra artık benim için her şey değişmişti, nasıl zaman yavaşlardı? Gözüme uyku girmiyordu. Youtube’daki bütün Türkçe videoları izledim, bütün Türkçe makaleleri okudum. Ancak ya ben gerizekalıydım, ya da bunu anlatanlar da sadece deneylerin sonuçlarından bahsediyordu. Yani tatmin edici bir cevap bulamıyordum. Merak ettiğim şey Einstein’in nasıl düşündüğüydü. Bir çok kaynaktaki bilgiyi sömürdükten sonra bile tatmin olmamıştım. Çünkü en büyük sorunumuz anlamadığımız bir şeyi anlarmış gibi yapmamız, ve ben bundan nefret ediyorum. Anlamak istiyorum. Yine böyle bir gece ki sabah 6 da kalkmam gerekiyordu, yastığa başımı koyduktan sonra 3 saat boyunca uyuyamadım. Kendime hadi koçum uyu diyordum ama zihnim arka planda başka bir şeyle meşguldü, sonunda bu teoriyi anlayabileceğim bir model geliştirdiğimi sandım.

Evet çok mantıklıydı. Çok mantıklıydı çünkü sonunda yaptığım hesap, öngörülen sonuçlarla örtüşüyordu.

Bunu anlamak için şunu düşünmüştüm, 3 boyutlu bir evrende 4. Boyutu zaman olarak düşünürken zorlanıyorsak; 2 boyutlu bir evrende 3. Boyutu zaman olarak tasvir edebilir miyiz?

Şöyle düşünün, uzayımız 2 boyutlu olsun. Hepimiz bu düzlem üzerindeyiz. Zaman dediğimiz şey ise, biz sabit dururken, bizim içimizden geçen 3. Bir boyut. Her bir uzay zaman katmanı ışığın bir saniyede aldığı sürede içimizden geçsin. Ve bu geçiş bizim için bir “an”ı belirlesin.

Evet tabi ki anlatamadım. 🙁

Görsellerle tarif etmeye çalışacağım.

Yukarıda gördüğünüz ortadaki yeşil dikdörtgenler 2 boyutlu uzayımız olsun. Diğer gördüğünüz yeşil dikdörtgenler ise uzay-zaman katmanları. Üstteki geçmiş zaman, alttaki gelecek zaman. Biz tam ortadaki noktada yaşıyoruz. a ve b duran iki kişiyi temsil etsin. Her birimiz bir diğer uzay zaman katmanına aynı anda geçmeliyiz. Eğer farklı anlarda geçersek farklı uzaylarda oluruz ve birbirimizi göremeyiz değil mi?

Her bir uzay zaman katmanındaki varlıklar (a ve b) evrensel hız limiti hızında, ışığın ulaşabileceği maksimum hızda ya da kütleçekimi dalgası hızında, adına ne derseniz deyin bu hızda diğer uzay katmanına geçiyor ve bu bir ana eşit oluyor. Bir an’a. Unutmayın, an dediğimiz şey, bir uzay zaman katmanından diğerine geçişimiz.

Yukarıda gördüğünüz gibi bu iki adam sadece zaman katmanlarında hareket ediyor. Gördüğünüz x ve y zamandaki hızlarını temsil ediyor, birbirlerine eşit ve aynı zamanda bu hız ışık hızına eşit. Bu onların zamandaki hızı.

Peki yukarıdaki resimde göründüğü gibi biri uzayda hareket etmeye başlarsa ne olur?. Şimdi onu gösterelim. Eğer B cismi çok yüksek bir hızda A cisminden uzaklaşırsa, artık uzayda da bir hızı olur. Bir sonraki uzay zaman katmanına A cismi ile aynı “an” da varmalıdır ki, aynı uzayda var olmaya devam etsin. Eğer bir sonraki uzay zaman katmanına varırken yeni uzay katmanı ona doğru bükülerek gelmeseydi, a noktası b den daha önce bir sonraki uzay katmanına varmış olacaktı. Hatta bu yetmezmiş gibi fazla yol alıp bu uzay zaman katmanını geçip bir diğerine varması gerekirdi. Bu da dünyamızda saçma sapan bir şeye neden olurdu; sizden farklı hızlarda hareket edenlerin bir anda yok olması gibi! Bu nedenle ona doğru gelen uzay zaman katmanını hızına göre bükmeye başlasın ki a noktasıyla aynı anda bir diğer uzay-zaman katmanına varsın. Bu durumda uzaydaki hızı ve zamandaki hızının bileşkesi her zaman bir sabit olmuş oluyor. Bu sabit ise ışık hızı!

Yani resimde görülen z hızı, v hızı ile y’ hızının bileşkesine eşit olmalı. Bu da zaten ışık hızına eşit demektir.

Bunun bileşkesini hesaplamak da çok basit öyle değil mi.

Hadi bunu hesaplayalım. Işık hızının %99.995 ine ulaşmış bir B noktası olsun. Yani V hızımızın değeri bu olsun. A noktasına göre tabi ki. Bu ise 2997925 kadar hız eder. E biliyoruz ki A noktasıyla aynı uzay zaman katmanında var olması için bileşke hızı 299792458 kadar olmalı. İşte karşımızda pisagor’un üçgeni. Hipotenüs. A^2 + B^2 = C^2 .

y’^2 yi yalnız bıraktığımızda yani zamandaki hızı yalnız bıraktığımızda bu değeri bulabiliriz. Bunu da hesapladığımızda 2997925 değerini buluyoruz. A cisminin zamandaki hızını B cisminin zamandaki hızına oranlayalım. İkisi için geçen “bir an” aslında her ikisi için ne kadar sürede geçiyor, ya da hangi oranda bakalım. 299792458 / 2997925 = 99,99  cevap yaklaşık bu çıkıyor yani 100 gibi bir şey. Yani birisi için 1 saniye geçtiğinde diğeri için 100 saniye geçiyor, birisi için 1 yıl geçtiğinde diğeri için 100 yıl geçiyor, birisi için 2 yıl geçtiğinde diğeri için 200 yıl geçiyor. İşte bu. Peki doğru hesapladığımızı nereden anlayacağız?

Daha önce yapılmış bir hesaptan tabi ki! Doğru yapıp yapmadığımızı kontrol etmek için aynı değerlerle bu deneyi hesaplamış başka kişilere bakalım.

İşte bu linke tıklayın ve Wikipedia’daki hayali öngörüye göre zamanın ne kadar farklı akması gerektiğine bakın. Bakalım bizim hesaplarımızla örtüşecek mi?

Gördüğünüz gibi bu hayali deneyde de ışık hızının %99.995 i ile hareket eden biri 2 yıl uzayda zaman geçirirse diğeri için 200 yıl geçecek olduğu söyleniyor. Yani bizim bulduğumuz sonucun aynısı! Evet artık siz de birisi sizden hızlı gittiğinde onun için zamanın ne kadar daha yavaş aktığını hesaplayabilirsiniz.

---

Zihnimizde Anlamlandıralım!

Ama iş burada bitmedi. Peki biz bunu neden anlamakta zorlanıyoruz. Neden zihnimiz kabullenmek istemiyor. Bir bilgisayar oyunu düşünün, bilgisayar oyununda bir adamın elinde bir cetvel var bir kalemin boyunu ölçüyor, sonra size dönüp diyor ki 15cm. Siz şimdi bu bilgisayar oyunun kodlarını değiştirin ve her şeyi iki kat büyütün. Artık 15cm olarak ölçtüğü kalem 30cm, ancak kullandığı cetvel de 2 kat büyüdü. Ölçtüğünde yine 15cm olarak görecek. Dahası sadece bu iki unsur her şeyin iki katı boyutuna çıktığını anlamasını engellemiyor, hücrelerine kadar gördüğü her şey iki katına çıktığı için bilgisayardaki karakter asla iki katına çıktığını anlamayacaktır.

Bizim zamanın yavaşlayıp yavaşlamamasını anlamamız da bu sebepten dolayıdır. Öğretmenin öğrenciye fırlattığı tahta silgisi diyelim ki öğrenciye göre 10m/s hızla geliyor, yani kolundaki saatteki yelkovan her 1 saniye ilerlediğinde öğrenci tahta silgisini 10 metre yol almış olarak görüyor. Şimdi düşünün ki her şey 2 kat yavaşladı. Öğrenci silgiyi kaç m/s hızla görür? 5 değil, yine 10 m/s olarak görür. Çünkü hızını hesaplamak için kullandığı saatin yelkovanı da 2 kat yavaşladı, 1 saniyelik mesafeyi 2 saniyede alacak. Ama öğrenci bunun 2 saniye olduğunu anlamayacak çünkü 1 saniye, 1 saniyedir ona göre. Yavaşlayan şey sadece bunlar değil, damarında akan kan bile!

Peki zamanın yavaşladığını ne zaman anlayabiliriz? Tabii ki başka biriyle saatlerinizi yan yana getirdiğinizde! Az önce bahsettiğimiz deney gibi yani.

Evet artık birçoğunuzun eskiye göre çok daha net, anlaşılabilir bilgiye kavuştuğunuzu düşünüyorum. Ya da zihninize belki tonlarca soru tohumu ekmişimdir, bilmiyorum. Benim için bu yolculuk çok keyifliydi, umarım sizin için de öyle olmuştur. Peki bunun tasarımla ilişkisi ne dediğinizi hissediyorum. Maalesef henüz yeterli bilgi seviyesine ulaşmadık.

---

Yazımın en başında sorduğum sorunun cevabı için gerekli son bilgi;

Kuantum Dolanıklılığı

Kısaca bundan bahseceğim, bir elektron saat yönünde ya da saat yönünün tersinde döner. Birbirine dolanık hale getirilmiş iki elektrondan biri eğer saat yönünde dönüyorsa diğeri saat yönünün tersinde dönmek zorundadır. Ve siz birinde bir değişiklik yaptığınızda anında diğeri de değişmektedir. Ancak buradaki anında kelimesini özellikle kullandım. Birbirine dolanık elektronlardan biri evrenin bir ucunda, diğeri diğer ucunda olsa bile en ufak bir değişiklik, ışığın bile milyonlarca yılda alacağı mesafeden çok daha hızlı bir şekilde, yani anlık olarak birindeki değişiklik diğerinde de hissedilmektedir. Yakın zamanda deneyleri de gerçekleştirilmiş ve olay gözlemlenmiştir.

Başta sorduğumuz soruyu tekrar hatırlayalım; “Farklı akan zamanları tek bir anda birleştirecek bir makine tasarlasaydın bu nasıl bir şey olurdu?”

Zihnimizi biraz zorlasak aklımıza bir şeyler gelir elbette, ama ben şimdi sizi çok yormadan zaten bildiğiniz bir bilgiyi daha hatırlatacağım.

Bilgisayarların temelinde yatan şey 1 ler ve 0 lardır. Mesela, tamamen sallıyorum 10011001 A demek 000101110 ise Y demek olsun o zaman bilgisayarda AY yazdığınızda aslında arka planda 10011001000101110 yazıyor. Bunlar transistörler yardımıyla elektrik akımı geçtiğinde ya da geçmediğinde bu verilere dönüştürülüyor.

Benim aklıma bir tasarım fikri geldi bile. Bir bilgisayar tasarlayalım; 1 ler ve 0 lar olmasın, onun yerine elektronların saat yönünde dönüşü ya da tersinde dönüşüne göre veriler kodlansın. 10010 değil de Sağ-Sol-Sol-Sağ-Sol gibi olsun. Bu sayede benim eğer iki farklı noktada bilgisayarım olursa ve bu bilgisayarlardaki verileri oluşturan elektronlar kuantum dolanıklılığıyla birbirine bağlı olursa verilerim zamandan bağımsız olarak iletilecektir. Evet, bu son paragrafı yazmak için, yukarıdaki tonlarca bilgiyi gerçekten anlamak gerekiyordu. İşte sorunun cevabı bu; bu bilgisayar farklı akan zamanları tek bir anda birleştirecek bir tasarıma sahip! Demek istediğim, birisi sizden belki de dünyayı değiştirecek ütopik bir tasarım yapmanızı isterse, buna sahip olmak için gerçekten neye ihtiyacınız olduğunu iyi düşünün. Bizler aynı zamanda mühendisiz, sadece eşya değil, aynı zamanda insanlığın gidişatını tasarlıyoruz.

Şimdi bahsettiğim farklı zamanları tek bir anda birleştirme olayının nasıl olacağını anlamak için bir düşünce deneyi anlatmak istiyorum.

Şimdi elinizde bu mantıkla çalışan iki bilgisayar ve iki kamera olsun. Bu çiftlerden biri dünyada bir evde, diğeri ise bir uzay gemisinde olsun. Dünyadaki evde Messi, Uzay gemisinde ise Ronaldo olsun. Uzay gemisindeki Ronaldo ise ışık hızının %99.995 i ile hareket ediyor olsun. Bu durumda Dünyadaki Messi, evindeki bilgisayar ekranına baktığında Ronaldoyu nasıl görürdü?

Bir düşünün, Ronaldo için zamanın 100 kat daha yavaş aktığını hesaplamıştık. Ronaldo için 1 saniye geçtiğinde Messi için 100 saniye geçiyor. Eğer uzay gemisinde Ronaldo normal bir şekilde top sektiriyorsa, Messi ekrana baktığında Ronaldoyu ağır çekimde izliyormuş gibi olacak. Ronaldo kendi zamanına göre her 1 saniyede bir kez topa dokunuyorsa, Messi bunu görmek için bilgisayarın başında öylece 100 saniye beklemek zorunda. Ancak işin daha da garip yanı, her ikisi de kendi bulunduğu ortamda zamanın akışını normal olarak deneyimleseler de, bilgisayar ekranlarına baktıklarında çok garip olacak. Çünkü Ronaldo ekrana baktığında Messi’yi çok hızlı hareket ediyor olarak görecek. Ronaldo 1 kez göz kırpana kadar Messi 50 kere top sektirmiş olacak, Ronaldo 1 dakika Bilgisayar ekranını izlediğinde Messi bir Futbol maçını bitirmiş olacak, Ronaldo 2 saatlik bir film izler gibi ekranı izlediğinde Messi hızlı hızlı hareket ederek 16 gün yaşamış olacak. Adeta resmen gözlerinin önünde yaşlanacak, çok garip bir his değil mi?

İki farklı yaşam, iki farklı zaman işte bir an’da böyle birleşebilir. Belki de bu kurgu yazı, bir gün gerçek olur. kim bilir?