Abdulmecit Turut

Günümüzde kullandığımız teknolojilerin önemli bir bölümü, zamanın herkes için aynı olmadığını hesaba katan fiziksel hesaplamalara dayanır. Örneğin cep telefonlarının konum belirleme sistemlerinin doğru çalışabilmesi için uydular ile yeryüzündeki saatler arasındaki çok küçük zaman farklarının dikkate alınması gerekir. Bu farklar hesaba katılmadığında konum belirlemede her geçen gün kilometreler mertebesinde hatalar ortaya çıkabilir. Peki, uzaydaki bir uydunun saati neden yeryüzündeki bir saatle aynı çalışmaz? Bu soru, zamanın mahiyetiyle ilgili hem klasik hem de modern tartışmalara götürmektedir [1-6].

Nehir Gibi Akan Zaman

Gündelik aklımız, yani sağduyumuz (common sense), zamanı bir nehir gibi düşünmeye eğilimlidir. Nehir bizden bağımsız olarak akar; biz de onun içerisinde hareket eden varlıklarız. Geçmiş geride kalmış, gelecek henüz gerçekleşmemiş ve elimizde bulunan tek gerçek şimdiki andır [1-7].

Bu anlayışta zaman herkes için aynı hızda akar. İstanbul'daki bir saat ile Ankara'daki bir saat, doğru şekilde ayarlanmışlarsa, aynı hızda çalışır. Newton'ın klasik fizik anlayışı da büyük ölçüde bu tasarıma dayanır. Buna göre zaman, dışarıdaki fiziksel olaylardan bağımsız olarak kendi başına ve düzenli biçimde akan mutlak bir büyüklüktür [1-7].

Bu anlayış yaklaşık üç yüzyıl boyunca fizik biliminin temel kabullerinden biri olarak varlığını sürdürdü. Ancak yirminci yüzyılın başlarında Albert Einstein'ın özel görelilik teorisiyle birlikte zamanın bu kadar basit ve mutlak olmadığı ortaya çıktı [1-7].

Trendeki Fener

Özel görelilik teorisinin temel sonuçlarından birini basit bir örnekle açıklayabiliriz. Saatte 100 kilometre hızla hareket eden bir trenden ileriye doğru saatte 50 kilometre hızla bir top atıldığını düşünelim. Trenin dışındaki gözlemci, topun hızını yaklaşık saatte 150 kilometre olarak ölçer. Bu sonuç gündelik deneyimlerimizle uyumludur. Ancak trenden ileriye doğru bir fener yakıldığında durum değişir. Hem trendeki yolcu hem de dışarıdaki gözlemci ışığın hızını yaklaşık saniyede 300.000 kilometre olarak ölçer. Işığın hızı, trenin hareket hızının üzerine eklenmez [8].

Einstein, 1905 yılında ışığın hızının bütün eylemsiz gözlemciler için aynı olması ilkesinden hareket ederek, klasik zaman anlayışının değiştirilmesi gerektiğini ortaya koydu. Eğer ışığın hızı herkes için aynıysa, uzay ve zaman ölçümlerinin gözlemcinin hareket durumuna göre değişebilmesi gerekir. Bunun önemli sonuçlarından biri zaman genişlemesidir. Buna göre birbirine göre hareket eden gözlemciler aynı olaylar arasındaki zaman aralığını aynı şekilde ölçmek zorunda değildir.

Bu durum, yaygın olarak "ikizler paradoksu" adıyla bilinen örnekle açıklanır. İkizlerden birinin Dünya'da kaldığını, diğerinin ise ışık hızına çok yakın bir hızla hareket eden bir uzay aracıyla uzun bir yolculuğa çıktığını düşünelim. Yolculuk tamamlandığında iki kardeşin yaşları arasında fark oluşabilir. Hareket hâlindeki kardeşin ölçtüğü süre, Dünya'da kalan kardeşin ölçtüğü süreden daha kısa olabilir [4-6].

Bu sonuç yalnızca teorik bir düşünce deneyinden ibaret değildir. 1971 yılında gerçekleştirilen deneylerde atom saatleri uçaklarla taşınmış ve uçuş sonrasında hareket eden saatlerle yerde kalan saatler arasında ölçülebilir zaman farkları bulunmuştur. Ölçülen fark çok küçük olmakla birlikte, görelilik teorisinin öngörüleriyle uyum içindedir [9].

Özel göreliliğin bir başka sonucu da evrenin her yeri için geçerli tek bir "şimdi" kavramının bulunmamasıdır. Bir gözlemciye göre eşzamanlı kabul edilen iki olay, başka bir gözlemciye göre aynı anda gerçekleşmiş olmayabilir. Böylece gündelik tecrübemizde doğal görünen ortak ve mutlak "şimdi" anlayışı fiziksel açıdan sorgulanmış olur [1-6].

Gerilmiş Çarşaf

Einstein, 1915 yılında geliştirdiği genel görelilik teorisiyle zaman ve uzay anlayışını daha da genişletti. Newton'ın yaklaşımında kütleler arasındaki çekim bir kuvvet olarak ele alınırken, Einstein kütle ve enerjinin uzay-zamanın geometrisini değiştirdiğini ortaya koydu.

Bu düşünceyi açıklamak için gerilmiş bir çarşaf üzerine bırakılan ağır bir cisim örneği kullanılabilir. Çarşafın ortasına ağır bir cisim yerleştirildiğinde yüzeyde bir çökme meydana gelir. Daha küçük bir cisim bu yüzey üzerinde hareket ettiğinde, büyük cismin oluşturduğu geometrik değişimden etkilenir. Bu benzetme, kütle ve enerjinin uzay-zaman geometrisini nasıl değiştirdiğini zihinde canlandırmak için kullanılabilir. Ancak gerçek uzay-zamanın dört boyutlu geometrisinin bu basit çarşaf modelinden çok daha karmaşık olduğu unutulmamalıdır [4,5,10].

Genel görelilikte uzay ve zaman birbirinden bağımsız iki yapı olarak değil, birlikte uzay-zaman adı verilen dört boyutlu bir yapı içerisinde değerlendirilir. Bu nedenle bir uçağın konumunu yalnızca enlem, boylam ve yükseklik gibi üç konum koordinatıyla değil, zaman koordinatını da içeren dört boyutlu bir yapı içerisinde ifade ederiz [4,-6,10].

Klasik yaklaşımda zaman, uzay koordinatlarından bağımsız ve bütün gözlemciler için aynı kabul edilen bir parametredir. Genel........

© Risale Haber