ARAŞTIRMA DOSYASI /// LEVENT ERTÜRK : DOĞA YASALARI ÜZERİNE DÜŞÜNCELER -7-

Hepimiz kendimize özgü bir “şimdi” algısı içinde yaşarız ve etrafımızdaki şeylerin de bizimle aynı şimdi içinde yaşadığını zannedebiliriz. Newton fiziği de aşağı yukarı evrenin bu şekilde kabul edilmesiydi. Evrendeki bütün olayların, sürekli olarak geçmişten geleceğe akan ve her şey tarafından ortaklaşa algılanan bir “mutlak zaman” içinde gerçekleştiği düşünülmekteydi. Özel ve genel görelilik kuramlarının geliştirilmesi ile bu yanılgımızdan vazgeçmek zorunda kaldık.

Hiçbir şekilde, çevremizdeki diğer şeylerle birlikte aynı şimdi içinde yaşamayız. Güneş ışığında baktığımızda dahi, onun şimdiki hâlini değil, yaklaşık olarak 8 dakika önceki hâlini seyrederiz. Yıldızlara baktığımızda ise, aslında geçmişe bakmaktayız demektir. Bazı yıldızların ve galaksilerin ışığı bize milyonlarca ışık yılı öteden ulaşırlar ve biz onları kendi şimdimiz içinde algılarız.

Dr Hawking’in, özel ve genel görelilik kuramını anlattığı bölüm çok uzun. O yüzden kısa alıntılarla devam edeceğim. Işık hakkında yapılan çalışmalar fizik kuramlarında devrimci değişiklikler yapılmasını gerektirecek kadar önemli. Tâ Aristotales zamanından beri ışığın “eter” adı verilen bir madde içinde hareket ettiğine inanılıyordu.

1887 yılında Michelson-Morley deneyi olarak bilinen bir deney yapıldı. Gayet hassas cihazlarla ışığın iki farklı açıdaki hızı ölçüldü.İki hız da birbirinin aynıydı ve bu yüzden artık eter düşüncesinden vazgeçilmesi gerekiyordu. Fakat bunu yapmak yerine bilimciler duruma farklı açıklamalar getirdiler.

Albert Einstein

1905 yılında, henüz 26 yaşında olan Albert Einstein (1879-1955) “Hareketli Cisimlerin Elektrodinamiği Üzerine” isimli bir makale yayınladı. Varsayımına göre, ışık hızı farklı konumlarda hareket eden tüm gözlemciler için aynı olmalıydı. Dahası, zamanın da ayrı bir boyut olarak kabul edilmesi gerektiği ortaya çıkmaktaydı. Aynı olayı gözlemleyen iki gözlemci için ortak bir şimdi olamazdı. Bulundukları yere göre, ışığın kendilerine ulaşma süresine bağlı olarak zaman konusunda anlaşamıyacaklardı. Bu durumun gündelik hayatımızda pek farkına varılmaz; zira mesafele ve hızlar çok düşüktür. Rahatlıkla, çevremizdeki diğer şeyler ile ortak bir şimdi algısı içinde yaşayabiliriz. Fakat, mesafeler büyüdüğünde ve hızımız arttığında zamanın bizim için akışında da değişiklikler yaşanmaya başlanır. Kitaptan alıntılara devam ediyorum.

Işık hızı evrenin farklı yerlerindeki olayları anlamamızda referans olarak kullanılır.

Bu durumu tuhaf kılan iki gözlemcinin farklı zaman ölçümleri yapmalarına karşın aynı fiziksel süreci izliyor olmalarıdır. Einstein bu zaman kayması için yapay bir açıklama oluşturma çabasına gitmedi. Ürkütücü olsa bile mantıklı bir sonuca vardı: Geçen zamanın ölçümü, tıpkı alınan mesafenin ölçümü gibi, ölçüm yapan gözlemciye bağlıdır. Bu etki, Einstein’in 1905’teki makalesinde açıkladığı kuramın temel taşlarından biriydi ve sonra “özel görelilik kuramı” adını aldı. (…) Einstein’in çalışması zamanın Newton’un düşündüğü gibi mutlak olamıyacağını gösterdi. Diğer bir deyişle, her bir olaya bütün gözlemcilerin kabul ettiği bir zaman atfetmek olanaksızdır. Tersine, her gözlemcinin kendi zaman ölçümü vardır ve birbirine göreli olarak hareket eden iki gözlemcinin zaman ölçümleri farklı olacaktır.

Bu çalışmalar sayesinde fizikçiler anladılar ki, ışık hızı her referans çerçevesinde aynıdır ve Maxwell’in elektrik ve manyetizma kuramına göre zaman üç boyutlu uzaydan ayrı olarak ele alınamaz. Zaman ve uzay birbirine geçmiştir. Fizikçiler uzay ve zamanın bu evliliğine uzay-zaman adını verdi ve buna dördüncü boyut dediler.

Zamanı da içine alan 4 boyutlu evren modelinde, bir cismin kütlesine bağlı olarak uzay-zamanda bükülme meydana gelir ve ışık da bundan etkilenir.

Einstein çok geçmeden, görelilik ile çekimi uyumlu hale getirmek için başka bir değişikliğin daha gerekli olduğunu farketti. Newton’un kütle çekim kuramına göre nesneler herhangi bir zamanda, aralarındaki uzaklığa bağlı olarak değişen kuvvetlerle birbirlerini çekerler. Ancak görelilik kuramı mutlak zaman kavramını ortadan kaldırdığı için, kütleler arası uzaklığın ne zaman ölçülmesi gerektiğini tanımlamanın hiçbir yolu yoktu. Yani Newton’un kütle çekim kuramı özel görelilik kuramı ile uyumlu değildi ve değiştirilmesi gerekiyordu. Sonraki 11 yıl boyunca Einstein yeni bir kütle çekim kuramı geliştirdi ve buna da “genel görelilik” adını verdi. Genel görelilik kuramındaki kütle çekim kavramı Newton’unkine hiç benzemez. Tersine, uzay zamanın daha önce düşünüldüğü gibi düz olmadığını, kütle ve enerjisi tarafından bükülüp bozulduğunu öne süren devrimci bir taslağı temel alır.

Özel ve genel görelilik kuramlarının çıkarımları, küresel konumlamalar ait hesaplamaların hassaslıkla yapılmasını gerektiren konularda önem taşır. Örneğin GPS (Global Positioning System) küresel yer belirleme sistemi teknolojisinde genel görelilik kuramı hesaba katılmasaydı, konumlara ait hesaplamalarda kilometrelerce sapmalar olabilirdi !

Böylece hesaplamalara zaman faktörü de katılmış oluyor. Gerçekliğin “şimdi” üzerinden algılanması bile yeterince zorken, bir de zamanın ayrı bir boyut olarak algılanması ve bildiğimiz üç boyutlu dünyanın üzerine dördüncü boyutun eklenmesi söz konusuydu. Kısa maddeler halinde, neler anlatıyordu özel ve genel görelilik kuramları?

  • Işık hızı, tüm evrende sabit bir referans hızdır.
  • Mesafe ve hızdan bağımsız mutlak bir zaman yoktur.
  • Cisimler hızlandıkça ve ışık hızına yaklaştıkça zaman onlar için daha yavaş akmaya başlar. (Kardeşler paradoksu. Hayalî bir kişi, ışık hızına yakın bir hızda uzayda seyahat ederse, geri döndüğünde ikiz kardeşinin çok yaşlandığı, belki de öldüğü bir durumu bulacaktır.)
  • Durağan kütleye sahip cisimler asla ışık hızına erişemezler. Cisim hızlandıkça kütlesi artacağı için daha fazla ivme kazanamaz. (CERN’deki parçacık hızlandırma denemelerinde bu duruma rastlanmıştır.)
  • Cisimler hızlandıkça, hareket doğrultusunda boyları kısalmaya başlar.
  • Uzay-zaman mekanı kütle çekim etkisi ile bükülebilir. Tıpkı bir çarşafın üzerine bırakılan bir cismin çarşaf yüzeyini bükmesi gibi.

FOCS 1 isimli, İsviçre’de bulunan atom saati. 2004 yılında çalışmaya başlayan saat, 30 milyon yılda 1 saniyelik sapma gösterebilir.

Eistein’in çıkarımları farklı zamanlarda defalarca test edildi. Çok hassas atom saatleri taşıyan uçaklar farklı yönlere doğru uçurulmuş ve saatlerde akan zamanın yavaşladığı tesbit edilmiştir. Işık hızına çok yaklaşan nötrino ve müon isimli parçacıkların ömürlerinin, Dünya’da üretilen durağan parçacıklardan daha uzun olduğu gözlemlenmiştir. (Kazandıkları hız sebebi ile…)

Özel ve genel görelilik kuramının çıkarımlarının gündelik hayatımızda pek yeri yoktur. Işık hızı ile karşılaştırıldığında, hareketlerimiz o kadar ağırdır ki pratikte bir zaman farklılığı algılayamayız. Her ne kadar yeni ve çarpıcı fikirler getirmiş olsa da Einstein’in çıkarımları yine de klasik bir kuramdı. Neden ? Dr Hawking’den alıntılıyorum.

Maxwell’in elektro-manyetizma kuramı, Einstein’in genel görelilik kuramı fizikte devrim yapmış olsalar da, Newton fiziği gibi klasik kuramlardır. Yani bu modellerde evrenin bir tek “geçmişi” vardır. Fakat, klasik evren modelleri atom ve atom altı düzeyinde karşılaşılan gözlemlerle bağdaşmaz. Atom ve atom altı parçacıkların dünyasını anlayabilmek için, bu kuramların yerine, her biri kendi yoğunluğuna veya kendi “olasılık genliğine” sahip, olası her geçmişi içeren bir evren modeli sunan “kuantum kuramını” kullanmalıyız. Günlük hayatla ilgili pratik hesaplamalar için klasik kuramları kullanmaya devam edebiliriz. Ancak atomların veya moleküllerin davranışlarını anlamak istiyorsak Maxwell’in elektro-manyetizma kuramının kuantum uyarlamasına ihtiyacımız var. Eğer evrenin ilk zamanlarını, yani bütün madde ve enerjinin küçücük bir hacme sıkışmış olduğu zamanları anlamak istiyorsak kuantum kuramlarına başvurmalıyız. Bazı yasalar “klasik” olarak kalırken, diğerleri kuantum yorumu ile ele alınırsa tutarlı bir doğa anlayışına sahip olamayız. Bu nedenle, bütün doğa yasalarının kuantum uyarlamalarını bulmalıyız. Bu türden kuramlara “kuantum alan kuramları” denir.

Fizikte kuvvet alanları önemli bir konudur. Çeşitli kuvvetler kendilerini “kuvvet alanı” denilen ortam içinde açığa çıkarırlar. Bilinen en iyi kuvvet alanı manyetik kuvvettir. Bir mıknatısın çekim alanındaki camın üstüne demir tozu dökersek, kuvvet alanlarını rahatlıkla görebiliriz.

Newton ve Einstein fiziğinin bazı çıkarımları “makro kozmosa” yöneliktir. Yani, Dünya’mız veya Güneş’imiz gibi gezegen ve yıldızlarla, galaksilerle dolu bir evrene yönelik yorumlardır ve “sağduyumuza” uygundur. Evrenin sadece bir tane “tarihi” vardır. Hızın ve mesafenin etkisi ile, olayları farklı zamanlarda algılayabiliriz ama yine de evrenin sadece bir tane geçmişi ve geleceği olacaktır. Fizikçiler buna “zamanın oku” derler ve bizim gündelik hayatlarımızda da son derece önemli bir kavramdır.

geçmiş ——> şimdi ——> gelecek

Zamanın oku ile temsil edilen bu akış diyagramında, hepimiz bir şimdi “algısı” içinde yaşarız. Olayların akışı tek yönlüdür ve asla geriye çevrilemezler; yani “tersinemezler“. Vazoyu düşürüp kırarsak, zamanın geriye akmasını ve kırık vazo parçalarının birleşmesini bekleyemeyiz. Devinim içinde hepimizin biyolojik saati ilerler ve yaşlanırız. Kendimize ne kadar bakarsak bakalım, asla gençliğimizdeki sağlığa, dinçliğe geri dönemeyiz; sonunda bir gün biyolojik yapımız tamamen çöker ve ölüm denilen duruma geçeriz. Bundan sonra ise bedenimizin çürüme ve dağılma süreci başlar. Ötesinde bir hayat olup olmadığı bilimsel olarak gözlenip ölçülemediği için, bu konu, bilimden çok dinin veya mistik felsefelerin ilgi alanına girer. Şimdilik, bilindiği kadarı ile ölüm, herhangi bir canlı organizmanın hayatî faaliyetlerinin, bir daha geri dönmemek üzere kesin olarak sona ermesidir. Elbette, yüzlerce dinî, felsefî veya mistik yorum yapılabilir.

Klasik fizik yorumlarına dayanarak tabloya biraz daha uzaktan bakarsak görünen şudur, içinde bizlerin de olduğu sayısız canlı veya cansız parçacık, sürekli bir akış içindedirler ve bu akış “tek yönlüdür”.

Daha doğrusu, öyle zannediliyordu.
Artık kuantum kuramına sözü vermenin zamanı geldi.

-devam edecek-

Reklamlar

Etiketlendi:, , ,

Bir Cevap Yazın

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Connecting to %s

%d blogcu bunu beğendi: