İkizler paradoksu ve Genel görelilik

Standart

Uzay yolculuğu insanı yaşlandırır mı? İşte size uzay-zaman mucizesinin kurbanı olan ikizlerin hikayesi ve Einstein’ın “hayatımın en mutlu düşüncesi” dediği fikri…

Einstein, mekanikle elektromanyetizmayı birleşik bir kuram haline getirirken, uzay ve zaman üzerindeki düşüncelerimizde köklü değişiklikler yapmak zorunda kaldı. Özellikle de, iki olayı ayıran zamanın, ancak bu olayın gerçekleştiği referans sistemi içerisinde ölçülmesi durumunda anlamı olabileceğini gösterdi. Bir başka referans sisteminden bakıldığında, iki olayı ayıran zaman aralığının görünürde uzun olduğunu ve bu sürenin, referans sistemlerinden birinin hızının diğerininkine göre ne kadar fazla olursa o kadar uzun olacağını ortaya koydu. Langevin’in ikizler paradoksu bunun daha iyi anlaşılmasını sağlar.

İkiz kardeşleri ele alalım. Biri gezegenlerarası bir gezi için füzeyle yola çıkar; ikincisi yeryüzünde kalır. Dünyada kalan kardeş için, çok büyük bir hızla hareket eden diğer kardeşin kalbi kendi kalbine göre daha yavaş atıyor gibi gözükmektedir. Birinci kardeş Dünya’ya döndüğünde ikinciden daha genç olacaktır. Ama olay ikinci kardeş açısından incelendiğinde, füzede bulunana göre sonuç farklı olacaktır. Onun için, Dünya’da kalan hareket halindedir; o halde Dünya’da kalanın kalbinin kendi kalbine göre daha yavaş çarptığını görecektir ve karşılaştıklarında birinci ikiz, ikinci ikizin daha genç kaldığı izlenimini edinecektir. Peki, kim haklıdır? Ne biri, ne de öteki… İşte bu soruna ancak Genel Görelilik açıklama getirecektir.

İkizler paradoksunda “aksayan” nokta, füzeyle giden ikizin belirli bir anda geri dönmüş olduğunun unutulmuş olmasıdır; zira ikizler tekrar Dünya’da buluşmuşlardır. Oysa, geri dönmek yavaşlamayı ve/veya yön değiştirmeyi gerektirmektedir. Demekki füzedeki ikiz her zaman düzgün doğrusal hareket yapmamış, yönünü değiştirmiştir. Oysa Einstein’ın özel görelilik kuramının sonuçları ancak, birbirlerine göre herhangi bir bağıl ivmesi olmayan düzgün öteleme durumundaki sistemler için geçerlidir. Demek ki, bir paradokstan çok bir mantık hatası söz konusudur.

Birbirlerine göre düzgün öteleme halinde olan referans sistemlerine uygulanan bu özel kuram, 1910’lu yıllarda Albert Einstein’ın zihnini meşgul ediyordu. Mantıksal olarak doğa yasalarının, bunları betimlemek için seçilen bakış açısı ne olursa olsun, aynı olması gerekiyordu. Bu yasaların yalnızca birbirine göre düzgün öteleme halinde olan referans sistemleri için değişmez olduğunu söylemek de keyfi bir yaklaşım gibi görünüyordu. Görelilik kuramını “genelleştirmek” mümkün olamaz mıydı?

Einstein’ı meşgul eden bir başka sorun daha vardı: Henüz açıklanamamış olsa bile, Newton’dan beri, herhangi bir cismin harekete karşıkoyan “eylemsizlik” kütlesiyle başka cisimlerce çekilmesini sağlayan “kütleçekimsel” kütlesinin aynı olduğu biliniyordu. Bu sorun güncelliğini hala korumaktadır ve bu eşitliğin doğrulanmasına yönelik yüksek duyarlıklı deneyler yapılmaktadır.

İşte bu sorunu araştıran Albert Einstein, kendisinin de dediği gibi, “hayatının en mutlu düşüncesi”ni buldu. Madem ki çekim kütlesiyle eylemsizlik kütlesi eşitti, bu durum eylemsizlikle kütle çekiminin iki ayrı bakış açısından yorumlanan bir ve aynı olgu olduğunu kanıtlamaz mıydı? Bu temel üzerine Einstein, uzay ve zaman kavramlarımızı bir defa daha değiştirmemize yol açacak karmaşık bir matematiksel kuram geliştirdi: uzay, üzerinde cisimlerin herhangi bir etkide bulunmadığı boş bir toplanma mekanı değildi; kütlelerin etkisiyle değişikliğe uğruyordu: her cisim, bir çeşit uzay-zaman oyuğu içinde yuvalanıyordu ve bu, cismin kütlesi arttıkça daha belirgin bir hale geliyordu.

Bugüne kadar genel göreliliğin geçerliliği deneysel olarak hiçbir şekilde olumsuzlanamamıştır. Dahası, “ikili pulsarlar” ve kara delikler gibi bazı gök cisimlerinin incelenmesi genel görelilik kuramına giderek daha fazla haklılık kazandırmaktadır.

Kaynak: İzafiyet

Işık hızında ve üzerinde yolculuk

Standart

Işık hızına yakın rölativistik hızlarda yolculuk yaptığınızda zaman sizin için yavaşlayacağı için yolculuğunuz “durağan” bir izleyiciyle kıyaslandığında çok daha kısa sürer. Örneğin, ışık hızına çok yakın bir hızda Alpha Centauri yıldızına doğru yola çıkıp oraya vardığınızda dünyadaki biri için 4 yıldan fazla zaman geçmiş olmasına rağmen sizin için sadece birkaç hafta veya ay geçmiş olur. Yine, “sizin için” zaman yavaşlaması nedeniyle kısa sürecek olan 50 ışık yıllık bir mesafeye gidip döndüğünüzde dünyada 100 yıl geçmiş olduğunu, tüm hayatınızın ve tanıdıklarınızın yok olduğunu görürsünüz.

Tüm bu bahsettiğimiz, ışık hızını “konvansiyonel” yöntemlerle ulaşmaya çalıştığınızda gerçekleşir. Tabii ışık hızına ulaşmak veya aşmak biz kütleli varlıklar için mümkün değil. Fakat ışık hızının %95-97′si kadar bir hıza ulaşabilirseniz (ki pratikte mümkündür) yukarıda yazdıklarımıza çok benzer durumlar yaşarsınız. Yine Dünya’da Alpha Centauri’ye birkaç ayda gidersiniz; ama Dünya’da 5 yıl geçmiş olur. Bu hızla (ışık hızının %95-97’si hızla) binlerce, hatta milyonlarca ışık yılı uzağa kendi ömür sürenizin kısa bir diliminde gidip dönebilirsiniz. Lakin Dünya’da binlerce yıl geçmiş olacağını göz önünde bulundurmak durumundasınız.

ZAMAN, ISIK HIZI VE MADDE ARASINDAKI ILISKI..

Bu bölümde zamanla madde arasındaki ilişkiyi quantum fiziği müvacehesinde inceleyeceğim. Madde ışık hızını saptırıyorsa ve ışık hızı hızı zamanı yaratıyorsa, “madde, ışık hızı ve zaman” arasında bir ilişki olmalıdır. Bu ilişkinin doğası nedir?
Konuyu, okuması kolay olsun diye, birbiri ile ilgili dört ileti şeklinde yayınlamak istiyorum önce zamandan, sonra quantum mekaniğine göre zamandan, daha sonra da maddeden bahsedeceğim. Dördüncü iletimde ise bunlarla ilgili geliştirdiğim felsefi bir kuramı formüle etmeye çalışacam..

ZAMAN NEDiR?

Geçen, kullanılan, harcanan bir değerdir…sayıdır… Kendi dışındaki objelere ve olgulara anlam veren bir kavramdır…. Tek başına mevcut değildir… Bir referansa gereksinim gösterir. Bir başlangıcı vardır… Bu referans bir hareket de olabilir, bölünme, parçalanma, büyüme, genişleme, ortaya çıkma, yaratılma gibi fiziksel bir olgu da… Zaman, çeşitli süreçleri anlamamıza yardım eden, onlarla ilgili niteliklerden bazılarının ölçülmesinde kullanılan bir değerdir….
Tek başına zamandan bahsedilemez. Çünkü zaman tek başına bir değer değildir. Tek başına bir anlam taşımaz. Tek başına ölçülemez. Maddenin yaratıldığı an, zamanın başladıgı andır. Zaman ve madde birlikte, aynı anda, yaratılmıştır. Maddenin yaratıldığı mekan da dikkate alınınca, “uzay, madde ve zamanın” neden birbirleri ile ilgili olması gerektiği anlaşılır.
Enerjinin maddeye dönüştügü Big Bang, zamanın başladıgı anı simgeler. Zaman Big Bang’le birlikte başlamıstır. Madde de aynı anda yaratılmıştır. Big Bang zamanın doğduğu sıfır noktadır. O andaki uzay yöresi sıfır genişliktedir ve maddenin varlıgı sıfırdır. Zaman, uzay ve madde sıfırdır. Hiçbirşeyliğin hüküm sürdüğü bir dönemdir, zamandan önceki dönem… Zaman ve madde öncesi dönem… Hatta uzay öncesi dönem…

Einstein’a göre zaman rölatiftir. Büyük cisimlerin yakınında zaman yavaşlar, hatta kara deliklerde durur. Einstein kara delikleri bilmiyordu, dolayısıyla, zamanın durabileceğini düşünemezdi ama, onun rölatif olduğunu ileri suren ilk bilim adamıydı. Işık hızının sınırı vardır. Işık saniyede 300 bin km’den daha hızlı hareket edemez. Zaman iki referans noktası arasındaki hareketi gösterdiğinden, ışık hızından hızlı olamaz. Yani zamanın maksimum hızı ışıgın hızına eşittir. Zaman ışık hızından daha hızlı geçemez ama, daha az geçebilir.
Peki, aynı şeyleri ışık hızı için de söyleyebilir miyiz? Evet, söyleyebiliriz… Işıgın en fazla gidebileceği hız saniyede 300 bin km’dir. Ama daha da az hareket edebilir!
Işık hızı geçilemez…. Ama neden? Çünkü ışığın fiziksel nitelikleri ile ilgili bir durum bu sınırdan sorumludur. Işık fotonlarının hız sınırı budur. En uygun koşullarda, ısık saniyede 300 bin km’yi geçemez.
Işık hızına bu sınırı koyan, daha doğrusu, bu sınır üzerinde etkili olan diğer etkenler var mıdır? Saniyede 300 bin km’den daha hızlı gidemeyecek ışıgı yavaşlatan nedenler var mıdır? Bunlar aynı zamanda zamanı yavaşlatan etkenler olabilir mi? Zamanı yavaşlatan etkenler var mıdır?
Vardır! Büyük kütlelerin yakınında zaman daha yavaş geçmektedir. Bir cisim büyük bir kütlenin ne kadar yakınında ise, o kadar uzun zamana tabi olmaktadır. O cisim için zaman o kadar yavaş olarak geçmektedir. Kütleçekim zamanı uzatmaktadır. Bu durum deneysel olarak kanıtlanmıstır. Atomik saat kullanarak, yeryüzündeki zamanın, 20 km yukardakinden daha yavaş geçtiği saptanmıştır… Einstein’in rölativite kuramı, bir kere daha kanıtlanmıştır…

Zamanın Big Bang’le başladığından bahsetmiştik. Big bang sırasında, bir nesnenin patladığına, zamanın, maddenin ve uzayın yaratıldıgına değinmiştik. Daha da ilginç olarak, Big Bang’in ilk saniyesinde, içinde yaşadığımiz evrenin yüzde 70’inin yaratıldıgını belirtmiştik. Öyle muhteşem bir genişleme idi ki bu, ışık hızı milyonlarca kere aşılmıştı. Bu nasıl olabilirdi? Işık hızı nasıl ve neden geçilmişti?
Big Bang öncesinde evrenin bilinmediğinden bahsetmiştim. O dönemdeki fizik kanunlarının hiç bilinmediğine değinmiştim. O dönemde zamanın olmadığını
vurgulamıştım. Zamanın olmaması, onun hızla geçmesi ile eşdeğerdir. O kadar hızla geçmektedir ki, zaman, o yoktur. Başlangıcı yoktur, sonu yoktur. Anlamı
yoktur. Tanımı yoktur. Referans noktaları yoktur. Bu koşullarda, bir şey patlamıstır. Uyacağı fiziksel bir kanun yoktur. Varsa bile o çok değişik bir kanundur. Bu
patlamada açığa çıkanlar o kadar çabuk hareket etmişlerdir ki, zaman saptanana kadar, aradan zaman geçmemiştir!

Nedir bütün bunların anlamı?
Big Bang’den önce madde yoktur! Madde, Big Bang sırasında yaratılmışıtır…… Bu durumun daha başka bir yorumu olabilir mi? Olabilir. Bu durum, Einstein’in rölativite kuramını desteklemektedir. Işık hızına sınır getiren nesne, maddedir, kütledir.Kütle nasıl uzay dokusunun kendi üzerinde katlanmasına neden oluyorsa, zamanı da yavaşlatmaktadır. Maddenin yakınlarında zaman katılığını kaybetmekte ve daha plastik bir nitelik (rölativite) kazanmaktadır. Kütle yoksa, zaman sonsuzdur. Kütle bu sonsuz hızı yavaşlatmaktadır. Işık hızını, zamanı, mevcut kütle saptamaktadır.

Big Bang öncesinde madde yoktur, zaman yoktur, uzay yoktur…. Bu nedenlerden dolayı, Big Bang’ın ilk saniyesi içinde evren bugünkünün yüzde 70’i
kadar genişleyebilmiştir. Big Bang zamanın ve maddenin olmadığı bir anda patlamıştır. Işık, zaman, madde ve uzayın olmadığı bir zaman ve mekanda patlamış ve genişlemiştir.
Görülüyor ki, zamanla kütle ve enerji arasında bir ilişki vardır. O da Einstein’a göre şu dur; E=MC^2…

Peki zamanla madde arasındaki ters ilişkinin nedeni ne olabilir? Büyük kütlelerin yakınlarında zaman neden yavaşlamaktadır? Bu durum quantum mekanigi ile açıklanabilir mi?

Bu soruyu yanıtlamadan önce kısaca zamanın ve maddenin quantum mekanik tanımına değinelim. Önce zamanın quantum mekanik tanımını inceleyelim….

QUANTUM MEKANİĞİNE GÖRE ZAMAN NEDİR?

ZAMANIN QUANTUM MEKANIK TANIMI..

Zaman hic bir zaman tersine işlemeyen bir değerdir.Bunun çok basit bir nedeni vardır. Işık saniyede 300 bin km’den daha hızlı gidemez.. Hiç bir şey o kadar hızlı gidemez. Zamanı saptayan ışık hızıdır. Dolayısıyla zaman geriye dönemez.. Işının bir kaynaktan etrafa yayılması da aynı şeydir. Hareket yalnız belli
bir yöne doğrudur. Geriye hareket olamaz.. Işık fotonları yalnız bir yöne doğru ilerler..

>Işık hızının geçilmeyeceği ve kesin olarak bir sayı ile saptandığı,termodinamik kanunlarının hüküm sürdüğü bir evrende yaşıyoruz. Zaman ve ısı yalnız bir yöne doğru hareket etmektedirler.

Mikroskopik dünyada zamanın akışı hissedilmez.. Bunun nedeni o dünyada zamanı ışığın saptamamasıdır. Karanlık bir ortamdır orası.. Dolayısıyla o dünyada zaman yoktur. O dünyada ayrıca ne üst vardır, ne alt, ne sağ vardır ne sol.. Orası sihirli bir dünyadır.

sihirbazlar bu dünyada mı yaşar?

> Atom üstü dünyada ışık hızı referansına bakarak zamanı değerlendirebiliriz. Öyle bir referans atomaltı dünyada yoktur. Hareketi referansa olarak almamız gerekir ama,Heisenberg’in belirsizlik ilkesi zamanı kesin olarak saptamamızı önler.. Hareketin kesinliksizliği vardır. Hiç bir şey kesin değildir. Her şey mümkündür.. Oradaki karmaşık fiziksel süreçlerin toplamı, kendini dış dünyaya bir düzen şeklinde yansıtır.
Kaosdan düzen doğar.. Işığın kaynağı olan atomlar, kendi dünyalarını onunla aydınlatamazlar belki ama,quantum mekanik davranışlarıyla atomüstü dünyadaki her türlü düzenin ve dengenin, tek kelime ile simetrinin, tesisini sağlarlar. Zaman, quantum dunyasında olmayan ama, oradaki quantum mekanik etkinliklerden kaynak alan ışık aracılıgı ile atomüstü evrene yansıyan bir değerdir.
> Quantum Mekanigine göre zaman, atom altı dünyadaki quantum mekanik süreçlerden arta kalan, bir artefakttır..

MADDE NEDİR?

Madde nedir? Bir enerjidir, Einstein’in ünlü formülünden hatırladığımız gibi:E=MC2….. Çifte doğalıdır. Hem dalgadır, hem de zerre.
Quantum fiziğine göre, kendisini oluşturan atomaltı ögelerin bir araya gelmesinden oluşmuştur. Bunlar atom çekirdeği ve elektronlardan oluşmuşlardır. Atom çekirdeğini nötron ve protonlar oluşturur. Protonlar pozitif yüklü partiküllerdir ve quarklardan oluşmuşlardır. Nötronların yükü yoktur.. Nötronların protonların etrafında hale oluşturduğuna inanılmaktadır. Nötron ve protonlar farklı quarklardan oluşmuşlardır. Çekirdekdeki proton ve nötron sayısı maddenin kimyasal yapısını, yani elementleri saptar.
Quantum fiziğine göre maddeyi oluşturan atomaltı ögeler son derece kaotik bir davranış içindedirler. Hareketlerini ve birbirleri ile olan ilişkilerini, bire-bir anlamaya olanak yoktur. Onların yalnız istatistiki bir anlamı vardır. Birbirlerinin etkilerini nötralize ederler ve dışarıya yansıyan güçler atomaltı dünyadaki kaosu değil, o kaosdan çıkan düzeni yansıtırlar. Madde göründüğü gibi davranmayan bir nesnedir.. Bir tür yanıltmacadır, hayaldir.. Çünkü temel dogasını hiç bir zaman açığa vurmaz. Bizi kandırır. Dindarlar ve tasavvufcular bunu öteden beri söyler dururlardı zaten.. Ama nedenini açıklayamıyorlardı. Quantum mekaniği ise açıklayabiliyor. Atomaltı dünyada, daha önce de değindiğimiz gibi, ışık yoktur, üst, alt, on arka yoktur. Bir hareketin başlangıcı ve sonu yoktur, geldiği mi yoksa gittiği mi bilinmez..
Quantum mekaniğine göre madde davranışı belirsiz, kesin olmayan ögelerden oluşmuştur.

ZAMAN MADDE VE ISIK HIZI ARASINDAKI İLİSKİ.
FELSEFİ BİR KURAM…

Diğer iletilerde ışık hızını maddenin (kitlenin) sınırlandırdığından ve zamanın da ışık hızına bağlı olarak geçtiğinden, yani rölatif olduğundan bahsetmiştik.. Peki ama madde neden ve nasıl ışık hızını ve zamanı etkilemektedir? Quantum mekaniğine göre atomaltı evrende, quantum dunyasında, zamanın olmadıgını vurgulamıştık. Eğer gerçekten büyük kütlelerin civarında zaman yavaşlıyorsa, kütle, yani madde ile zaman arasında bir ilişki olmalıdır. Aynı şekilde ışık hızı ile zaman arasında da bir ilişki vardır. Ancak, ışık hızı ile zaman arasındaki ilişki birbirleri ile doğru orantılı, madde ile zaman arasındaki ilişki ise birbirleri ile ters orantılıdır. Bu durumda zamanın büyük cisimler yakınında yavaşlaması nedenini şöyle formüle edebilirim…

T=C^2/M

Burada T zaman, M kutle ve C^2 ışık hızının karesidir.

Buradaki ışık hızının karesi sembolik bir ifadedir. Aşağıda bu sembolik sayıyı neden kullandığımı açıklayacam…

Eğer büyük kütlelerin yakınında ışık hızı azalıyorsa, Hacı ‘nın bu formülü doğru olmalıdır. Gözlemler bana ait değil ama, formül bana aittir.. Zaten bu yüzden bu formülle ifade ettiğim kuram tümüyle felsefidir.. Bilimsel değil..

Yukardaki formülün yanı sıra, bu iletimde, zamanın yavaşlamasına quantum mekanik bir açıklama getirmek istiyorum. Şöyle ki;

Yukarda değindiğim üzere, quantum dünyasında zaman yoktur. Çünkü o ortamda fotonlar yoktur. Fotonlar o ortamın bir ögesi olamayacak kadar büyük partikül-dalga ikilemidirler. Bana göre zaman, “atomaltı mikro ortamdan atomüstü evrene, atom çekirdeğinin ve elektronların hareketi sırasında, ışık şeklinde yansıyan bir artefakttir”.

Kütle ne kadar küçükse zaman o kadar hızlı geçer. T=C^2/M formülüne göre, kütlenin olduğu bir ortamda, yine de saniyede 300 bin km den hızla hareket edemez. Zaman quantum ortamından dışa yansıyan bir artefakt ise, kütle ne kadar büyükse zaman etrafa o kadar az veya yavaş yayılacaktır. Çünkü, zaman ve ışık hızı, kütle ile ters orantılıdır. Kütlenin olmadığı durumda zaman ışık hızının karesine eşittir. Yani ışık hızı geçilebilir. “C^2’yi” Einstein’in E=MC^2 formülünden çalmadım. Benim bahsettigim “C^2” sembolik bir sayıdır. Başka türlü de yazılabilir.. Yani “C^N” şeklinde.. Ama kolay olsun diye öyle ifade ettim..Yani ışık hızının geçilebileceğini belirten bir sayıdır..

Kara deliklerde kütle ve kütleçekim çok yoğundur ve dolayısıyla onlardan ışık bile kaçamaz. Yani kara deliklerden zaman artefakti etrafa yayılamaz. Benim formüle göre ve gözlemlere göre, kütle ile ışık hızı arasındaki ilişki ters olduğuna göre, kara deliklerden ışığın kaçamaması ve kara delikler civarında zamanın yavaşlaması ve içinde durması normaldir. Bu formül ayrıca kara deliklerin doğası hakkında da, az çok, ip ucu vermektedir. Belki de kara delikler, atomaltı ögelerin atom oluşturmadan bir araya geldiği kütlelerdir. Quantum mekanik kanunları kara deliklere uygularsak, kara deliklerde atom parçalanmıs olduğu için, etrafa ışık ve zaman artefakti kaçamaz. Elektronlar protonlarla birleşmiş ve nötronları oluşturmuşlardır. Elektronların olmadığı ortamda ışık da olamaz.. Kara deliklerde zaman durur, ışık durur, bilinen fizik kanunları, örneğin quantum fiziği, durur.. Kara deliklerde atom yoktur.. Korkunç bir kütleçekim vardır. Atomun şimdiye kadar hiç bahsetmediğim ve asla gözlemlenmemiş kuramsal bir ögesinin kara deliklerde açığa çıkıyor olması olanağı bile vardır..

Kaynak: İzafiyet

Zaman kavramı ve Zaman yolculuğu

Standart

Zaman Nedir

Zaman, iki hareket arasındaki süredir. Hareket ve maddenin nesnel hali zamanla belirir. Zamanın olmadığı yerde , nesnellikte yoktur! Bu nedenle zaman cismin kesinlikle belirleyici faktörüdür. Hareketin hızı zamanın da hızıdır. Görelilik ve kuantum varsayımlarına göre zaman ile uzay birbirleriyle doğrudan ilişkili ve bağlantılıdır. Zaten zaman ile uzay birlikte anlamlıdır. Biri olmadan diğerinin olması mümkün değildir. Bunu şöyle özetleyelim : elektrik yükünün çevresindeki elektrik alanı , o elektrik yükünün bir bağlantısıdır. Tıpkı bunun gibi geometri ile kinamatik ‘den oluşan eğri yada düz uzay-zaman metrik alanı da özdeğin (maddenin) bir bağlantısıdır. Elektrik yükü olmadıkca, elektrik alanı nasıl olmaz ise ; maddesiz bir ” metrik alan”, eş anlamıyla ” uzay-zaman ” da varolamaz. uzayla zaman, düşünsel tasarımlar değil , maddesel nesnenin içinde bulunan nesnel zaman-uzay madde somutluğundan oluşmuş bir bütündür.

Böylece uzayın boyutları kadar zaman boyutunun kendiside uzay boyutlarının bir devamı niteliğinde bir nesnel uzam boyutu olarak varolmaktadır. Madde özünde ışıma kuatlarından oluşma bir yapıdır. Bu ışıma kuantları kendilerini özde zamansal bir varoluş olarak, bir frekans olarak bir zaman yapısı olarak ortaya koyarlar. Zaten Birleşik Alanlar Teoreminin özündeki ana fikir ‘de ışık kuantları düzeyinde elektrik alanı – manyetik alanı ve gravitasyon alanlarını tek bir alan yapısı altında formüllemekten başka bir şey değildir. Bu ise elektro-gravitasyon alanı denebilecek yeni bir alan anlayışını öngörecektir. Eğer elektrik- manyetik ve gravitik alanlar içerisinden zaman kayması -boyut değişimi hadiselerini açıklayabilirsek bir Birleşik Alan Kuramı anlayışına sahibiz demektir.

Einstein izafiyet teorisini ortaya attığından bu yana, fizikçiler dünya üzerinde dört boyut bulunduğunu kabül ediyorlar.(Hatta yerçekiminin kendisi bile üç boyutlu uzayın bir dördüncü boyuta doğru eğim yaparak bükülmesidir.)O zamana kadar bilinen ve kabül gören üç boyut olan uzunluk, yükseklik ve genişliğe ek olan diğer fiziksel boyut ise zaman olarak biliniyor.Matematiksel olarak da kabül gören 4’üncü boyut, diğer üç boyuta eşit değer taşıyor.Ancak insanlar dünya üzerinde üç boyutta, her yönde hareket edebiliyorlar yani, yukarı ve aşağı, sola ve sağa, ileri ve geri. Ancak zamanda sadece ileri doğru hareket edebiliyorlar, zamanda geriye doğru hareket hiçbir zaman gerçekleşmiyor. Fakat fizik kanunlarında, zamanın geriye doğru hareket edemeyeceğini söyleyen bir kural mevcut değil. Zaten Einstein’in bu konuda ispatladığı hareket denklemi de zaman geriye döndürüldüğünde gayet iyi çalışıyor.Ancak henüz hiç kimse zamanda geriye seyahat etmeyi başaramadı.

İzafiyet Teorisi nedir?

Tam Türkçesi ”Görecelik Teorisi” olan izafiyet teorisi üç bölüme ayrılır. Bir bölümü çeşitli hızlardaki araölar veya maddelerde geçen zamanın, uzay-zaman içinde değişik konumlarda bulunan gözlemcilere göre ”göreceli” olduğunu varsayan bir teoridir. Ünlü fizikçi Einstein, sonlu ve eğrisel olduğunu düşündüğü evrenin dört boyutlu olduğunu, dördüncü boyutun zaman olduğunu ileri sürmüştü.Mesela ışık hızına yakın bir süratle giden bir uzay gemisini, dünyada ikizi bulunan birinin kullandığını varsayalım.10 yıllık bir seyahate çıkıp dünyaya geri döndüğünde, uzay gemisini kullanan ikiz, dünyada kendisini bekleyen ikizinden daha genç olarak dünyaya ayak basacaktır. Uzay gemisini kullanan ikiz ışık hızına yakın bir süratle hareket ettiği için, onun saatiyle on yıl , dünyadaki kardeşinin saatiyle 15-20 yıl olabilecektir.

Zaman, değişmeyen değişimler bütünüdür!

Diğer bir tanıma göre: …Pekala, bakın siz insanlar zamanı doğrusal (lineer) biçimde algılıyorsunuz. Zaman aslında doğrusal değildir.Bilmelisiniz ki zaman, uzay gibi eğrilebilir-katlanabilir-genişleyebilir, daraltılabilir bir yapıdır.Zaman çok esnek ve çok boyutlu olan plastiksi bir akımdır(eğer onu doğrusal bir akış gibi görürsek). Ve zaman üstüste bindirilip katlanabilir bir yapıdır. Bir zaman noktası bir frekans yapısında olup başka zaman frekanslarıyla senkonize biçimde örtüştürülüp çakıştırılabilir.Bir bakıma zaman, toplumumuzun onu ölçtüğü gibi doğrusal biçimden çok daha farklı ve karmaşık olan bir şeydir.
”Zaman Makinesi ” romanında bile H.G. Wells, zamanın dördüncü boyut olduğunu ve nasıl balonlarla iki boyutlu yer düzleminden kurtulup bir üçüncüsünde gezebiliyorsak, zaman makinesiyle de dördüncü boyut olan zamanda dolaşılabileceğini söyleyerek zamanın ve yolculuğun esaslarını anlatır.
Zaman kimilerine göre kendi üstüne doğru bir sarmal çizerek geleceğe ve geçmişe uzanan sonsuz bir sarmal yapıdadır(Zaman akımı salyangozun eğri sarmal çizğileri gibi kendi üstüne bükülüp kapanarak sonsuza uzanan çizğilermidir?). Zamanı daha iyi tanımlayabilmek için bir kutu içindeki bir filim rulosunu düşünün. O ruloda birbirinden ayrı kareler(zaman çerçeveleri) içinde görüntüler vardır.Tüm zamanları içine alan ”sonsuz şimdi” ye bir rula halinde baktığımızda, böyle ayrı ayrı zaman dilimi çerçevelerinin olduğunu görmek kolaydır.Bununla birlikte eğer onlardaki sürekliliği anlamak isterseniz, dördüncü boyutta duran bu üç boyutlu filim rulosunu bir projektörden geçirmek zorundasınız.Böylece dördüncü boyut üstünde hareket eden bilincinizin bir tür projektör olduğunu söyleyebiliriz ve o filim kareleri ister geçmişinize ait olsun, ister bu yaşamınıza ait olsun ister gelecekteki görüntülere ait yaşamlar olsun, o filim rulosundaki karelerden birine her ne zaman bakarsanız, o çerçeve içindeki donmuş resmi görebilirsiniz.Ancak, sürekliliği görmek isterseniz, filim rulosundaki her bir karenin birbiri ardına başından sonuna dek dördüncü boyut doğrultusunda ilerleyen bilincimizin üstüne yansıtılarak göz önünden geçirilmesi lazım.Fakat zaten tüm zaman kareleri(zaman dilimleri)nin hepsi o filim rulosunda mevcuttur.
[…Bir çok kez ben şimdiden söz ederken, bu ”şimdi” sizin için çok daha ileri bir tarihte yaşanacaktır. Ben bir dördüncü boyut varlığı olarak üçboyutlu olayları hepsi aynı anda oluyormuş gibi görürüm. Yaşanan olaylar dizisi sizin için bir yol boyunca doğrusal bir yer işgal etmiştir. Sizin bu kavramı hemen kavramanızı bekleyemem, ama size bu konuda basit bir benzetme sunabilirim: Eğer elinize bir sinama filminin rulosunu alırsanız, o bakıldığında doğrusal zamanın bir kronolojisini temsil edecektir. Ancak o sizin elinizdeyken, potansiyel zamanın tümü aynı anda sizin elinizdedir; onun tümü şimdi’ dedir.Filmin yirmibeşinci dakikasında ne olabileceği hakkında konuştuğunuzda, onu görmek için yirmi beş dakika beklemeniz gerekmez. Bir başkasının geçmişinin olduğu gibi, geleceğinin o bölümü de şimdi sizin elinizdedir.Bu bakış açısında ”zaman” kapalı dairesel bir realite olarak karşımıza çıkar.]

Zaten kendi evrenimizin boyutları içerisinde zaman fenomeninide içerisine alacak bir Birleşik Alan Kuramı sonucunda üst boyutlara geçebilmek ve başka zaman yada uzay noktalarına geçit verebilecek fizik dinamiklerindede değişmeler yaratabilecek bilgiye sahip olmuş oluruz. Zaman yolculuğunun mümkün olması için klasik anlamda lineer olarak düşündüğümüz sürekli /kesintisiz bir zaman çizğisi anlayışı yerine, zaman çizğisini oluşturan her bir noktasal AN ‘ ın birbiri ardına sıralanmasından oluşmuş kesikli bir zaman çizğisi anlayışını kabül etmeliyiz. Yani zaman akışı sürekli bir akış değil kesikli /titreşimli bir akıştır. Her bir AN bir dalga vuruşunu ifade eder. Aslında zaman ‘ ın fizik yapısıyla ışık enerjisinin fizik yapısı arasında doğrudan benzer bir ilişki vardır. Bu gibi zaman akımının kendiside hem dört boyutlu bir bakış açısında kendi içinde kesiksiz bir bütünlüktür. Hemde üçboyutlu bir bakış açısı içerisinde parçacıklı / kesikli bir akıştır. Bu durum ışıgın bir parçacık akımımı yoksa sürekli bir dalga akımımı olduğu sorusuyla benzer bir tartışma sorusudur. Hatta aynı meselenin bir diğer şeklidir desekte yanlış olmaz. çünkü zaman akımı ışık enerjisiyle fiziksel ve matematiksel bir bağa sahiptir. Hareket, zaman ve mekan içinde tanımlanır. Zaman ise mekanı (uzayda bir noktayı) temsil eden enerji dalgasının dördüncü boyut çizğisi boyunca yer alan önceki ve sonraki salınım değerlerinin bir toplamıdır.Geçmiş – gelecek ve şimdi olmak üzere üç zaman dalgası vardır.
Bu üç zaman dalgası bir dördüncü boyut uzayında yanyana gelirler. Üç boyutlu uzayda ise farklı zaman boyutları iç-içe geçmiş yada üs-üste binmiş frekanslar manzumesi olarak algılanır. Zamanın bir çok tanımı vardır. Peki ZAMAN ‘ın bir alt sınırı, yani elemanter bir zaman varmı dır? Enerjiyi kuantlaştırabildiğimize göre evrendeki sinyallerin maksimum bir hızı olduğuna göre bu gayet mantıklı bir sorudur. En kısa zaman var mıdır? sorusu, sinyallerin yayılma hızının sınırlı oluşu yüzünden, en kısa mesafenin var olup olmadığı sorusuyla aynı şeydir.
En kısa zamana en yüksek frekans tekabül ettiğinden, en kısa zaman sorusu, aynı zamanda enerji kuantumu için bir tavan değeri olası gerekir. Ve bu en yüksek frekans değeri ışık hızında titreşen bir foton noktasını temsil eder.Ve foton lineer hız olarak(ışık hızı) zamanın akış hızıyla eşdeş bir hıza sahiptir eğer bir foton hız frekansı olarak yaklaşık 12,3 x 10 * üzeri 22 Hz / sn ‘lik bir titreşim hızına erişir ve bu frekansın ötesine geçerse bizim boyutumuzu terk eder. Yani bir üst boyuta bir üst hız frekansı denen başka bir zaman akış hızı içerisine girer. Işığa ait dalga boyunun kısalmasıyla ışığın frekansıyla doğru orantılı olan enerji değeri de büyür.Kısaca dalga uzunlığunun giderek kısalması ile enerji değeride giderek yükselir. Ve ışığın en yüksek titreşim hızı olan ışık hızına karşılık gelen yüksek frekans düzeyinde ışık vibrasyonları en yüksek hızda titreşirler ve en yüksek enerji değerine ulaşırlar. Ve bu enerji düzeyi bizim boyutumuzun kuantum enerji düzeyini simgeler. Bu enerji duvarının bir frekans sıçraması ile aşılması ile bir başka kuantum enerji düzeyini ifade eden bir üst boyutun kuantum enerji havuzuna yani üst evrene geçmiş oluruz. Nasıl ‘ki enerjinin kendi içerisinde frekanslar şeklinde kuantum enerji fazları şeklinde geçişler varsa boyutsal düzlemler arasında da enerji yasalarına dayalı bir geçişten bahsedebiliriz. Ve bu yeni boyutta en kısa zamanın genişliği bizim boyutumuzun iki katıdır.Bir foton yada ışık dalgası ışığın hız duvarını üç boyutlu uzayda lineer bir yayılma hızıyla geçemez. Ama bir dördüncü boyut doğrultusunda açılım gösteren ışığın iç titreşim hızı sayesinde yerinde titreşimler şeklinde bir hızlanmayla ışık titreşimleri kendi yayılma hızını(ışık hızını) aşarak bir üst uzaya sıçrayabilir.Böylece üçboyutlu küresel bir enerji havuzu oluştururcasına yayılan ışık dalgası bir dördüncü boyuta doğru saparak ortadan kaybolur. Ve bir foton bu hızı aşarsa kendini geçmiş ve geleceğe doğru yayarak zamanda sıçramalar yapar.

KUANTUM ALAN KURAMI:
Bir kaç cümle ile kuantum alan kuramı şöyle anlatılabilir: Kütle ve enerji Einstein ‘ın E= m.c2 formülüne göre birbirine çevrilebilir. Boş uzay gerçekte o kadar da boş değildir( casimir etkisi). Saniyenin 10 milyar kere tirilyonda biri (10* üzeri 22) süresince ortaya çıkıp kaybolan parçacıklarla doludur. İki temel parçacık aralarında kuantum alanını ileten parçacık yani” kuantum alanının kuantumu ”( Aslında bir parçacıgın alansal yapısını yine bir parçacık cinsinden elemanter parçacık kümeleri etkisi ve dağılımıyla açıklamak bir paradokstur) alış verişi yaparak etkileşirler. Bu yorumla boş uzayda bile parçacık karşıt parçacık çiftlerinin sürgit kendiliklerinden oluşup – yokolmaları (vakum çalkalanmaları) açıklanabilmektedir. Kuantum alan kuramında parçacıkların (proton, nötron,elektron,pozitronlar, mezonlar…) kuantum vakumunda nasıl ortaya çıkıp kayboldukları henüz tam olarak anlaşılmış değildir. Ama Einstein’ ın genel görecelik ve Maxwell ‘in elektromanyetik kuramları çerçevesinde salt uzay-zaman levhasındaki mikroskopik noktalarda meydana gelen bükülmelerin atom altı ölçeklerde yeni parçacıkların oluşmasını sağlayabileceğini biliyoruz. Bu bağlamda kuantum kuramının genel görecelik kuramının ayakları üstünde durduğunu söylemek yanlış olmaz. Peki ama salt uzay-zaman levhası nedir. Işığın içerisinden yayıldığı ortam tam olarak nedir. Işık gerçekten bir şey içinde mi yayılır. Yada zaman ve uzayın çizgileri ışığın elektromanyetik alansal çizğilerinin bir ifadesimidir? kuantum alan kuramı; ışık fotonlarının yada dalgalarının yada elektron, proton, nötron.. gibi atom parçacıklarının ortaya çıkış ve kayboluş süreci hakkında tam bir fikir sahibi olmasada bu iki süreç arasında her tür parçacığın saçınıp dağılması esnasındaki devinim süreci boyunca bu parçacıklara ait davranışların bir dizi olasılık hesapları (kuantum dalga fonksiyonu) cinsinden ifade edilmesine yarayan matematiksel bir teknik dildir.

Eğer Zaman ve Işık üzerine tam bir bilğiye sahip olsaydık uzay/zaman da solucan deliklerini, boyut değiştirmeyi, karşıt yerçekimi dalgalarını, zaman kayması fenomenini, zaman yolculuğunu tam olarak anlayabilirdik. Ve uzay gemilerimizi ışık hızı ve üstü hızlarda zaman akımları boyunca yürütebilirdik. Uzay/zaman’ın düz çizğilerini istediğimiz gibi eğip -bükebilirdik. Boşluk dediğimiz alana hayali mikroskoplarımızı yöneltip baktığımızda orda bir ışık frekansı havuzunu görecektik. Mikroskopun görüş gücünü arttırdığımızda karşımıza salt uzay/zaman çizğilerine bürünmüş elektromanyetik bir köpük çıkacaktı ! Ve bu boşlukta bir var olan bir yok olan parçaçık bulutuyla karşılaşacaktık. Bu durumda kendimize sorarız ”bir şeye ne zaman tam olarak parçacık denir ve ne zaman bu parçacıklar boş uzayın bir ögesi olarak ele alınabilir ?” İşte fiziğin tüm gizemi bu atom altı ölçekteki dünyada gizlidir. Tam bu noktada ‘alan’ parçacığa, parçacık ‘ta alan ‘a dönüşür. Ve uzay-zaman çizğileri birbirine karışır. Kuantum köpüğünde, kuantum fiziğinin denklemleriyle genel görecelik denklemleri birbiri içerisinde eriyerek tek bir ”etki kuantumunun” gizli ve derin yapısını anlatan yeni bir denkleme dönüşür. Bu yeni denklemler parçaçıkları; üçboyutlu uzay-zaman kafes çizğilerinin bir dördüncü boyut doğrultusunda kendi üstüne çöküp girdaplaşarak oluşan üçboyutlu küresel ışık vorteksleri olarak tanımlar. Bu durum enerjinin maddesel bir parçacığa dönüşmesidir. Buna göre bir parçacığın yok olması o parçacığı oluşturan ‘kendi üstüne düğümlenen uzay-zaman çizğilerinin’ açılıp serbest kalması anlamına gelir. Bu bir başka anlamda maddenin enerjiye çevrilmesidir. İyi ama bu durum kendi uzay yada zaman boyutumuzun dışına çıkmak anlamına gelmez! Peki bir parçacık orijinal haliyle zaman-uzayın kapalı çizğileri boyunca nasıl yerdeğiştirebilir. Parçacıkla birlikte parçacığı yansıtan uzay-zaman çerçevesini kesip başka bir uzay-zaman çerçevesi ile kaynaştırıp birleştirmek nasıl mümkün olabilir.Belli büyüklükteki bir parçacık için kuantum vakumu dalgalanmaları hissedilmeyecek kadar zayıftır. Böyle bir parçacık kendi çevresindeki uzay-zaman kafesini bozup yönlendirerek kendisini yerçekimsel bir dalga üstünde uzay-zamanın kafes çizğileri boyunca sörf yaparcasına kaydırıp sevk edebilir.
Işığın davranışını anlamak için hiperuzaya ve yüksek boyutlara açılmaktan başka çare yoktur. Benim araştırmalarım göstermiştir ‘ki ışık enerjisi uzayda yer işgal eden ve uzay dan ayrı bir dalga formu değildir. Işık enerjisi uzay dokusu yada alanı denebilecek vakum enerjisinin kendisidir. Yani buna göre ışık, uzayda yayılan bir şey değildir. Işık, zaman akımı boyunca uzaysal enerji dokusunun ”kaynatılarak köpükleştirilip dalgalar biçiminde” geçen zaman içerisinde uzayda yayılıyormuş gibi gösterime sokulan bir zaman dalgalanmasıdır. Işığın yayılması, üç boyutlu enerjinin kendini üst boyuta doğru( kendi boyutunu) açarak kendisini titreşimler biçimde uzatıp-açarak-genişleterek- enerjinin sürdürülen hareketi biçiminde kendisini bir zaman akımı olarak -göstermesinden ibarettir. Zaman akımı ve ışığın yayılması -içsel titreşim döngüsü- arasında bir bağlantı vardır. Bu formüle edilebilirse zaman akımının fiziksel bir gerçek olduğu ortaya konulabilir. Işık enerjisinin iç titreşim modlarına doğrudan bir etki ile fiziksel olarak zaman akımını yavaşlatmak hızlandırmak yada zaman akımının ilerisine ve gerisine doğru uzay/zaman da bükülmeler yaratmak olası hale gelir.
Bu kuramın kuantum biçimindeyse kabaca uzayın her noktasında bir kuantum harmonik osilatörü bulunur. Ve bu ”nokta” zaman ‘ la özdeşleştirilebilecek bir parametredir. Zamanın akım hızı ve bu harmonik osilatörün temel ışık hızıyla özdeş hız frekansı birbirine senkronizedir. Enerji ile zaman ilişkisine dair zamanın, enerjinin üretilme ”ritmi” ne daha doğrusu enerjinin kendi değerini aynen-tekrarlama (yani kendini aynen-yeniden- üretme) frekansına bağlı olduğunu bilmeliyiz. Alan, her yere dağılmış fiziksel bir sistem olduğu için, her noktada aynı dalga frekansı ”f ” geçerlidir; böylece her noktada (uzay-zaman noktası) enerjileri h x f ‘ nin tam sayı katları olan ”alan tanecikleri ” yani fotonlar üretilebilir.Ve alanı yaratanda yada düz uzay/zaman levhasına neden olan şeyde bu her bir nokta arasındaki eşzamanlılık uyumudur. Evrendeki herşey bu ışık titreşimlerinden bu foton noktalarından oluşur. Titreşim frekanslarında milyonlarca değişmeler vardır. Ancak, bilindiği gibi hiç bir şey ışık hızından daha hızlı titreşmez. Işığa ait her bir renk bandı yada frekansı farklı bir hızda titreşir. Bilim adamları ışığı yada evren denen bu elektromanyetik ışık havuzunu birbirinden ayrı bant ve dalga boylarındaki ışıma gamlarından ve hız frekanslarından oluşmuş bir frekans havuzu gibi görüyorlar. Biz bu alana sıfır nokta enerjisi yada kuantum boşluğu adını veriyoruz. Eğer evreni ışık hızı frekansında titreşen tek bir ışık frekansı ve dalga boyu bandı gibi görebilirsek ( tek bir evrensel dalga fonksiyonu= ZAMAN DALGASI = Bir AN ) ve evreni tek bir bütünsel yapı olarak görebilirsek Einstein’ ın salt uzay-zaman alanına ulaşabiliriz.

“Zaman” dediğimiz (Einstein’ın 4. boyut adını taktığı) kavram, tamamen enerji – madde ve mekan üçlüsüne bağlı bir gelişimdir; madde – enerji – mekan sistemleri sabit, değişmez kalırlarsa, zaman diye bir şey oluşmuyor. “Olay” dediğimiz kavram, bir enerji akımı veya aktarımını yansıtır. Sokaktaki insanların ve diğer öğelerin bir an için her türlü enerji dönüşümünü kestiklerini düşünün: Hiçbir insanın hiçbir hücresi enerji alış-verişi yapmayacak; dolayısıyla hiçbir organı hareket etmeyecek ve insanlar bir heykel gibi o anki konumlarında donup kalacaklar; dünya dönmeyecek, sıcaklık değişmeyecek, hava hep aynı aydınlık derecesinde kalacak, rüzgar olmayacak, vs.. Bunun anlamı, her türlü enerji akışının durmuş olması ve hiçbir “olay” olmamasıdır. Düşünün, yukarıda anlatılan film şeridinde sahnelerde hiç bir değişiklik olmasa, her sahne bir diğerinin aynı olsa, “zaman” denilen farklılaşma belirtisi nasıl algılanabilirdi? Bir insan hiç değişmese, çevresindeki hiç bir şey değişmese, güneş hep aynı konumunda kalsa, ağaçlar büyümese, rüzgar esmese, kısacası, her şey bir resim gibi dondurulmuş olsa, zaman kavramıyla neyi kastedecektik? Dolayısıyla, “zaman”, madde -enerji- mekan üçlüsü arasındaki değişim ve dönüşümün göstergesidir. Değişim ve dönüşüm, enerjinin bir yerden başka bir yere akması sonucu oluşan bir olaydır. Bu değişim ve dönüşüm hem canlılar hem de cansızlar aleminde vardır; değişim ve dönüşümün kısa tanımı da “EVRİM” olduğuna göre, evrim hem canlılar aleminde, hem de cansızlar aleminde söz konusudur. Dolayısıyla, evrim(değişim) zaman kavramının eş anlamlısı olmaktadır.Bu anlamda ”hareket -enerji ve zaman” aynı şeyi ifade eden üç kavramdır. Bu üç kavram tek bir kavramda birleşir bu kavram IŞIK ‘tır.

Kaynak: Çetin BAL, İzafiyet

Işık hızı ve Genel görelilik teoremi

Standart

Işık hızı, evrende bilinen en hızlı ulaşım biçimi olmasına rağmen, malesef evrensel mesafeler söz konusu olduğunda bir “kağnı” ile yolculuk yapmaya eşdeğer hale geliyor… Birkaç denemeden sonra, ışık hızına ulaşabilen bir gemiyle yapabileceğiniz en akıllıca işin, Güneş Sistemini keşfetmeye çalışmak olduğunu zaten göreceksiniz. Fakat ısrarla, yıldızlara yolculuk yapacağım diyorsanız, en yakın yıldıza gidiş dönüş için kendinize bir 10 yıllık zaman ayırmanız lazım.

Evren yahut Samanyolu gökadası, çok büyüktür ve yıldızlar arasındaki mesafeler çok fazladır. Öyle ki, ışık hızı ile Güneş’in yakın çevresindeki birkaç yıldıza yapacağınız yolculuk için ömrünüz yeterli gelmeyecektir. Gökyüzünde gördüğünüz parlak yıldızların çoğu bizden yüzlerce, binlerce ışık yılı uzaklıktadır. En yakın galaksi ise 200 bin ışık yılı uzakta yer alır.

Yani ışık hızı, evrende insanlı / insansız keşif yolculukları için çok yavaş kalıyor. Ancak, kendi güneş sisteminizde zaman kaybetmeden yolculuk yapabilmeniz için ideal. Mars’a, Jüpiter’e, Neptün’e kolayca gider gelirsiniz, hepsi bu.

Yine de, ışık hızına ulaşmak ve aşmak için ışıktan hızlı yol almak gerekliliği, en azından teorik olarak zorunlu değil. Bu sorun için birkaç çözüm var ve sadece yeterli bilimsel ve teknolojik ilerlemeyi bekliyor çözümler. Ama o kadar çabuk değil, pek umutlanmayın…

Bir de işin “görelilik” yönü var, hatta “özel görelilik”…

Işık hızı ve ona yakın rölativistik hızlarda yolculuk yaptığınızda zaman sizin için yavaşlayacağı için, dünyada sabit duran birine nazaran zaman sizin için çok ağır geçer. Siz hissetmezsiniz bunu ama, yine de zaman yavaşlamıştır. Örneğin, ışık hızına çok yakın bir hızda yakınımızdaki Alpha Centauri yıldızına doğru yola çıkıp oraya vardığınızda, dünyadaki biri için 4 yıldan fazla zaman geçmiş olmasına rağmen sizin için sadece birkaç hafta geçmiş olur. Yine, “sizin için” zaman yavaşlaması nedeniyle kısa sürecek olan 50 ışık yıllık bir mesafeye gidip döndüğünüzde dünyada 100 yıl geçmiş olduğunu, tüm sevdiklerinizin ve tanıdıklarınızın ölüp gittiğini görürsünüz.

Tabi, tüm bu dediklerim ışık hızını “konvansiyonel” yöntemlerle aşmaya çalıştığınızda gerçekleşir. Yalnız, bu şekilde ışık hızına ulaşmak veya aşmak mümkün değil.

Işık hızına ulaşmak mümkün olmasa da, çok yakın, yani %97-98′si kadar bir hıza ulaşabilirseniz (ki pratikte gayet mümkündür) yukarıda yazdıklarıma çok benzer “göreli” durumlar yaşarsınız. Yine dünyada Alpha Centauri’ye birkaç ayda gidersiniz ama, dünyada 5 yıl geçmiş olur. Bu hızla (%97-98) binlerce ışık yılı uzağa kendi ömür sürenizin kısa bir diliminde gidip dönebilirsiniz. Ama unutmayın, siz bu yolculuğu güle oynaya yaparken, dünyada binlerce yıl geçmiş olacağını göz önünde bulundurmak durumundasınız.

Özetle, ışık hızına yakın hızlarda yıldızlar arası yolculuk yapacaksanız, tüm aileniz ve sevdiklerinizle vedalaşmayı unutmayın. Yüksek ihtimalle döndüğünüzde kimseyi bulamayacaksınız…

Işığa Dair En Temel Bilgiler: Işık Hızını Neden Geçemeyiz?

Einstein ışık hızı için “Evren’in hız limiti” demişti. İddiasına göre ışıktan hızlı gitmek nedensellik prensibini ihlal etmek demekti. Bu konularla ilgili derin bilgisi olmayan okurlarımız için, “nedensellik” ilkesi basitçe bir neden ile sonucu arasında ilişki olması demektir. “Neden-sonuç ilişkisi” olarak da bilinir. Nedensellik ilişkisinin bozulması ise mantık hatalarına neden olur. Buna bir örnek olarak, henüz tetiği çekmemişken, silahınızdan çıkacak merminin hedefi vurması örneğini verebiliriz. Işık hızını aşmak, bazı temel enerji yasalarını ihlal etmek anlamına gelir. Ancak bu yapılabilecek olursa, zamanda yolculuk bile mümkün olacaktır.

Peki neden hiçbir şey ışıktan hızlı gidemez? Buna dalmadan önce, ışık hızının ne olduğunu anlamamız gerekiyor. Böylece “evrensel hız sınırı” ile ilgili bazı yanlış anlaşılmaları düzeltebiliriz. Işık hızı, ya da daha doğru ifadesiyle foton hızı, neredeyse kusursuz bir vakum içerisinde saniyede 299.792.458 metreye eşittir. Yani saniyede yaklaşık 299.792 kilometreye. Arabaların hızlarıyla kıyaslamak isteyenler için bu hız, kabaca saatte 1.079.250.000 kilometreye eşittir. Yani saatte 300 kilometre hız yapabildiğiniz bir arabayla çıkabileceğiniz maksimum hızın 3.597.500 katına… Fotonları bu hızda gidiyor gibi görüyoruz, çünkü fotonların kütlesi yoktur. Buna rağmen kinetik enerjileri vardır; ancak buna az sonra geleceğiz.

Fotonlar da dahil olmak üzere evrenimizdeki her parçacık, “Higgs alanı” dediğimiz bir alan içersinde hareket ederler. Bunu su içerisinde yüzmeye benzetebilirsiniz; ya da sert rüzgarlı bir havada, rüzgara karşı yürümeye. Nasıl ki su içerisinde veya rüzgara karşı ilerlemek zorsa, parçacıklar da Higgs alanından geçerken zorlanırlar ve bu onlara kütle kazandırır. Farklı parçacıklar Higgs alanıyla farklı şiddetlerde etkileşime geçerler. İşte bu sebeple bazı cisimler daha ağırdır, bazı diğerleri daha hafiftir. Fotonlar da Higgs alanından geçerler; ancak onunla hiç etkileşmezler, olduğu gibi içinden geçer giderler.

Bu ne anlama gelir? Fotonlar bu alanla etkileşmedikleri için, onların hızını kesecek hiçbir unsur yoktur. Bir diğer deyişle, serbest bir şekilde, hiçbir engele takılmaksızın uzayda hareket ederler. Dolayısıyla tek sınırları, halihazırda var olan sabit hızları gibi gözükmektedir. Bu hız fotonun, dolayısıyla herhangi bir diğer parçacığın da çıkabileceği en yüksek hızdır. Çünkü kütlesiz olup, hiçbir kütle kazandırıcı alanla etkileşmeden gidip de, daha yüksek bir hıza çıkmanız bu evren şartlarında mümkün değildir; mümkün olsaydı, fotonlar o hıza çıkabilirlerdi. Çünkü kütlesizden daha kütlesiz bir yapı var olamaz; dolayısıyla fotondan daha “hafif” olup da, daha hızlı gitmesini hayal edebileceğimiz bir parçacık var olamaz. Evren’imiz bu hızla sınırlanmıştır. Peki bu hız neden bu şekildedir ve saniyede 300.000 kilometre civarındadır? Bu, evrenimizin dokusuyla ilgili bir şey. Belirttiğimiz gibi, “evren bu şekilde olduğu için” böyle. Bir başka evrende, bu sınır tamamen başka bir sayı olabilirdi. Ancak şu anda var olduğumuz evrenden söz ediyorsak, sınırımız budur. Bu tür evrenimize has sabitlere “evrensel sabit” adı verilir.

Evrensel Hız Sabiti

Bunu anlamanın bir diğer yolu şudur: ışığın neden bir başka hızda hareket etmediğini sormak, yerçekiminin neden gökyüzüne doğru değil de yere doğru olduğunu sormak gibidir. Veya neden 2 ya da 4 konumsal boyutlu bir evrende değil de, 3 konumsal boyutlu (en-boy-derinlik) bir evrende yaşadığımızı sormak gibidir. Eğer o evrende yaşıyor olsaydık, “başka bir evrende” yaşıyor olurduk. Tüm bu sayılar, Büyük Patlama anında sabitlenmiş olan sayılardır. Başka şekillerde de sabitlenebilirlerdi ve bu durumda başka bir evrende yaşıyor (veya yaşamıyor) olurduk. 

Işık hızı…

Parçacıklar hızlanabilmek için kütleye ihtiyaç duyarlar. Kütle yoksa, ivme de yok demektir. Bunu Newton meşhur “F = ma” formülüyle ifade etmiştir. “F” cisme etkiyen kuvvetlerin toplamıdır, “m” kütledir, “a” ise ivmedir, yani zaman içerisinde hızın değişimi. Kütle olmazsa, kuvvet ve ivme de yok demektir. Bir parçacık ışık hızına yaklaştıkça, hızlanmak için daha da fazla enerjiye ihtiyaç duyar. Bunun sebebi, parçacıklar hızlandıkça kütlelerinin de artmasıdır. Yani daha hızlı gittikçe, daha da ağırlaşırsınız. (Yine de buna güvenerek oturduğunuz yerde zayıflamayı beklemeyin tabii…)

İşte tam olarak bu sebeple eğer ki ışık hızında giden bir elektronu ışık hızından bir gıdım öteye geçirmek isteseydiniz, sonsuz kuvvete (veya sonsuz enerjiye) ihtiyacınız olurdu. Ancak evrende sonsuz enerji yoktur. Dolayısıyla ne yaparsanız yapın, ışık hızına ulaştığınız andan sonra uygulayacağınız enerji hızı arttırmaya yetmez. Bu sebeple ışık hızı, evrenimizin hız sınırıdır.

Fotonun Gözlerinden…

Einstein, Özel Görelilik Teorisi’ni formüle etmek için ilginç bir yöntem kullandı: evreni, bir fotonun gözlerinden görmeye çalıştı. Fark etti ki, işler bir fotonun gözünden çok çok farklıydı. Örneğin eğer ki bir fotonsanız, zamanın sizin için hiçbir anlamı yoktur. Var olan her şey, bir anda var oluyormuş gibi gelir.

Diyelim ki 4 milyar ışık yılı ötede bulunan bir yıldızda üretilen mutlu, küçük bir fotonsunuz. Biz de Evrim Ağacı ekibi olarak Dünya’da bulunan kişiler olalım. Bize göre sizin gözümüze ulaşmanız tam 4 milyar yıl sürmüştür. Çünkü o yıldızdan çıkıp bizim gözümüzün retinasına düşmeniz için 4 milyar yıl boyunca yol almanız gerekir, aradaki mesafeyi kat etmek zorundasınız. Öte yandan bir foton olarak sizin gözünüzde işler başkadır: siz, bir anlığına yıldızda var oldunuz ve aynı an içerisinde bizim gözlerimizin içine ulaştınız. Hiçbir zaman geçmedi. Doğumunuz ve ölümünüz aynı anda oldu.

Fotonlarla ilgili sanatsal bir çalışma…

Bu nasıl olabilir? Bunun sebebi, ışık hızına yaklaştıkça zamanın yavaşlaması ve nihayetinde, tam ışık hızına ulaşıldığında durmasıdır. Tabii ki dikkat edilmesi gereken, gözlemcinin gözlerinden böyle olmasıdır. Yani bir foton için zamanın var olmaması, bizim için zamanın var olmadığı anlamına gelmez. Zaman vardır, çünkü biz kütleli cisimleriz ve ışık hızında hareket etmiyoruz. Bunları yapabilecek olsaydık, o zaman siz veya biz olmaz, “foton” olurduk. Fotonların devasa yapıda olmamasının, devasa cisimlerinse foton gibi hareket edememesinin nedenlerinden biri de budur. İşte gözlemcilere göre her şeyin değişiyor olmasından ötürü Einstein’ın o meşhur teorisi “görelilik” adını almıştır. Her şey birbirine görelidir.

Işık hızına yaklaşınca zamanın yavaşlaması ve nihayetinde durması, hiçbir şeyin ışık hızını aşamıyor oluşunun bir diğer nedenidir. Çünkü ışık hızına ulaştıktan sonra daha fazla hızlanmaya çalışmak, en başta belirttiğimiz gibi mantık hatalarını doğurmaya başlatır. Zaman durduktan sonra daha fazla yavaşlayamaz; ancak eğer ki daha da hızlanacaksanız, zamanın daha da yavaşlaması gerekir. Bu mümkün değildir. Bu durum, bir arabayı yavaşlatıp tamamen durdurduktan sonra daha da yavaşlatmaya çalışmaya benzer. Frene ne kadar basarsanız basın, durduktan sonra “daha da” yavaşlamanız mümkün değildir.

Tüm bunları algılamak için ışığı “sonsuz hızda gidiyor” gibi düşünebilirsiniz. Çünkü aksi takdirde insan ister istemez ışık hızını “herhangi bir diğer sınırlı hız” gibi düşünmektedir; bu tamamen yanlıştır. Işığın hızı, yalnızca ona dışarıdan bakan bir gözlemci için sınırlıdır. Siz, o “dışarıdan bakan gözlemci” olduğunuz için ışığın sınırlı bir hızı olduğunu görürsünüz. Ancak evrende her şey görelidir. Fotonun gözlerinden bakacak olursanız, kendisi sonsuz bir hızda ilerlemektedir. Bu durum, bize ilginç bir gerçeği verir: eğer ki fotonlar gibi sonsuz hızda ilerleyebilirseniz, evren içerisindeki herhangi bir noktadan, herhangi bir diğerine, tam olarak 0 (sıfır) saniyede ulaşabilirsiniz.

Işığı Yavaşlatabilir Miyiz?

Günümüzde ışıktan hızlı (süperlüminal) hareket edebilmenin bilinen tek bir örneği vardır. Bunu mümkün kılmak için hile yapmamız gerekir: madem biz ışık hızına çıkamıyoruz, ışığı yavaşlatabiliriz. Bu durum, ışık su içerisinden geçerken olur.

Unutmayın: evren içerisinde hiçbir şey saniyede 300.000 kilometreden hızlı gidemez. Ancak bu hızda giden fotonlar, önlerindeki engeller arttırılarak yavaşlatılabilirler. Bunun en tipik örneğini su içerisinde görürüz: suyun içerisinde ışık, tüm hızının 3/4’üne kadar yavaşlar. Yani %25 hız kaybeder. 

Bu konudaki bir diğer hile, aslında fotonların hızlarının yavaşlamıyor oluşudur. Unutmayın, fotonlar kütlesizdirler ve evrenimiz içerisindeki en yüksek hızda hareket ederler. Ancak bu, tek bir fotonla ilgili bir durumdur. Burada bilmemiz gereken bir diğer önemli gerçek, ışığın hem parçacık, hem de dalga olarak davranıyor oluşudur. Bu ikilik henüz tam olarak anlaşılamamıştır; ancak ışık duruma göre sanki birbirini takip eden bilyeler gibi parçacıklar halinde hareket eder; kimi zamansa tıpkı su yüzeyindeki çalkalanma sonucu oluşan dalgalara benzer bir harekette bulunur. İşte ışığı yeni bir ortamda yavaşlatan, bu dalgasal özelliğidir. 

Işığın 2 tip hızı bulunmaktadır: faz hızı ve grup hızı. Çok detay olacağı için bu terimlerin anlamlarına girmeyeceğiz; ancak dalga halinde yayılan ışık, su veya katı gibi vakuma göre aşırı yoğun bir ortama girdiğinde, grup hızı yavaşlar; faz hızı ise değişmez. Grup hızını dalganın genel hızı olarak düşünebilirsiniz; faz hızı ise tekil bir ışık dalgasının (fazının) genel dalga içerisindeki hızıdır. Bir ışık huzmesi içerisinde birbirinden farklı dalgaboyları ve frekanslarda, farklı ışık dalgaları bulunabilir. Bunların toplam yayılım hızını “grup hızı”, tekil hızlarını ise “faz hızı” olarak düşünebilirsiniz. Bu noktayı kavraması birazcık güç olabilir; ancak burada işin kuantumuna girmekten ziyade, temel bilgileri alabilmenizi hedefliyoruz; bir başka yazımızda bunun detaylarını açabiliriz.

Suyun içersinde ışık…

Işığın yavaşlamasını anlamak için, belirttiğimiz gibi dalga özelliğini anlaşılması gerekmektedir. Ayrıca ışık hızının vakumlu ortamda, yani etkileşecek neredeyse hiçbir şeyin var olmadığı bir ortam için tanımlandığını hatırlayınız. Şimdi bu bilgileri kullanarak, ışığın neden yavaşladığını algılayabiliriz: ışık, yoğun bir ortama girdiğinde, o ortamın atomlarıyla etkileşmeye başlar. Her cismin atomik yapısı birbirinden farklıdır, dolayısıyla ışıkla olan etkileşimi de farklı farklı olacaktır. Örneğin “opak” olarak bildiğimiz cisimler, ışığı tamamen soğururlar ve neredeyse hiç geçirmezler. “Transparan” cisimlerse ışıkla çok az etkileşirler, onu çok az soğururlar ve ışığın içlerinden geçmesini mümkün kılarlar. Bu opaklık seviyesi, bir dizi atomun sıralanmasıyla oluşan cisimlerin fiziksel bir özelliğidir. Farklı sıcaklıklarda bu opaklık değişecektir, çünkü atomların cisim içerisindeki titreşme frekansı değişir ve bunun, ışığın dalga boyuyla etkileşimi değişir. Tıpkı birbiriyle çakıştığı zaman birbirini güçlendiren ya da sıfırlayan dalgalar gibi düşünebilirsiniz bunu. Cisimlerin atomik yapısının titreşme frekansına fonon adı verilir.

Eğer ki ışığın geçmeye çalıştığı cismin fonon yapısı ışığın kendi fiziksel özellikleriyle uyumlu değilse, onu emmeye çalışır; ancak ememeyerek hemen geri bırakır. Fakat bu kısa etkileşim, ışığın grup hızında düşmeye neden olur. Tam olarak bu sebeple ışık yoğun ortamdan geçerken yavaşlar. Yani aslında faz hızı değişmemektedir; ancak ışık dalgası grubunun ortamla etkileşimi ona ufak bir gecikme katmaktadır. Ortam yoğunlaştıkça, bu etkileşimin yoğunluğu da artar ve ışığın hızı daha da düşer. Bu noktada sizi daha da şaşırtmak adına, 15 Temmuz 2013’te Harvard Üniversitesi’nden Lene Vestergaard Hau’nun ışığı geçici olarak tamamen durdurup, sonra hareketine normal şekilde devam etmesini sağlamayı başardığını söyleyebiliriz. Tabii ki buna burada girmeyeceğiz, meraklılar kaynaklarımıza giderek söz konusu makaleyi okuyabilirler. Durmuş bir ışık! 

İşte nükleer reaktörlerde radyoaktif çubuklardan saçılan yüklü parçacıklar, su içerisinde bu şekilde yavaşlatılan ışığın hızını aşabilirler. Fotonların aksine radyoaktif parçacıklar yüklü cisimler oldukları için, ışığın hızından daha hızlı hareket ettikleri sırada Cherenkov Işıması denen elektromanyetik bir ışıma yaparlar. Bunun basit anlamı şudur: çarptıkları her cismi radyoaktif hale getirirler. İşte bu yüzden nükleer reaktörlerin içerisindeki sular ürpertirici bir şekilde mavi bir renge sahiptir. Işığın hızından hileli bir ortamda da olsa daha hızlı giden bu parçacıkların ışıması sayesinde nükleer reaktörlerde yüksek enerjili yüklü parçacıkların özellikleri test edilebilir. Böylece harcanan yakıt çubuklarının ömürleri hesaplanabilir. Yani mühendisler ve bilim insanları, ışığın bu özelliğinden faydalanarak reaktörlerde tespitlerde bulunabilirler.

Peki Ya Kütleçekim Hızı?

Işığın hızını ve sınırını anladık, sıkıntı yok. Peki ya kütleçekimin bir hızı var mı? İki cismi yan yana koyduğumuzda, birbirlerine aynı anda mı etki ederler, yoksa tıpkı ışıkta olduğu gibi, aşırı küçük de olsa, dış gözlemci tarafından fark edilebilen bir zaman farkıyla mı etki ederler? 

Yanıt evet, kütleçekimin de bir hızı vardır. Teknik olarak bu hız, ışık hızıyla birebir aynıdır. Çünkü nedenleri aynıdır: kütleçekimine neden olduğu düşünülen parçacıklar da fotonlar gibi kütlesizdir ve Higgs alanından etkilenmezler. Bu yüzden ışık hızına kadar hızlanabilirler; aynı sebeplerden ötürü bunu geçemezler. Bu durum da uzay-zamanın ana özelliklerinden birisidir.

Birbiri etafında dönen iki karadelikten etrafa yayılan kütleçekim dalgaları…

Güneş’in ışığı Dünya’ya 8 dakika 20 saniyede ulaşır. Çünkü ışık, dışarıdan bakan gözlemciye göre saniyede 300.000 kilometre hızla ilerler (tabii kendisi için hız sonsuz, süre sıfırdır). Kütleçekim de birebir aynı hızla ilerler. Bu durumda çok ilginç bir gerçekle karşılaşırız: ola ki Güneş bir anda yok olacak olsa, Dünya tam 8 dakika 20 saniye boyunca bunun farkına varmadan yörüngesinde dönmeye devam eder. Çünkü 8 dakika önce Güneş’ten çıkan kütleçekim alanı, halen Dünya’yı aynı yörüngede tutmaktadır. Güneş’in kaybolmasıyla birlikte birden dalgalanan uzay-zamanın Dünya’ya kadar ulaşması 8 dakika 20 saniye sürer. Bu noktadan sonra Dünya’nın yörüngesine etki eden kütleçekim kuvveti ortadan kaybolur ve Dünya savrulmaya başlar.

Sonuç

Bu yazımızda ışığa dair çok ilginç bazı özellikleri olabildiğince yalın bir şekilde anlatmaya çalıştık. Ne yazık ki teorik olarak ışık hızını aşmamız imkansızdır; çünkü bu evren ona izin vermemektedir. Belki öncelikle bir başka evrene geçer, ondan sonra ışık hızını aşabiliriz; ancak muhtemelen o evrenin de kendi sınırları olacaktır. Bunlar, doğanın “dokusundan” kaynaklanan durumlardır.

Cisimlerin kütlesi arttıkça, onları hızlandırmak da zorlaşır. Zaten bu sebeple CERN gibi araştırma kurumları çarpıştırma deneylerinde ufacık protonları kullanırlar. Aynı şeyi bir demir bilye ile yapmaya çalışacak olsanız, binlerce kat güçlü mıknatıslara ihtiyaç duyarsınız, muhtemelen ışık hızına yaklaşmak mümkün olmaz, çünkü bir bilyenin kütlesini o hıza çıkarmak aşırı zordur. Protonları bile %100 ışık hızına çıkarmamız mümkün değildir; ancak ona çok yakın bir hıza eriştirebiliriz. İşte zaten o sebeple ışık hızı aşılamaz. Bilyeyi bile o hıza çıkaramazken, ışık hızına yaklaşan cisimlerin kütlesinin sonsuza yaklaşıyor olması, o “bir gıdımlık daha” hızlanmayı imkansız kılmaktadır.

Kaynak: ÇMB (Evrim Ağacı) , Kozmik Anafor