Herkes saatin kaç olduğunu bilir. Zamanın korkutucu bir düzenlilikle aynı yönde ilerlediğini pratikte hissedebiliriz. Zamanı kontrol etmek isteriz. Kötü zamanlarımız, iyi zamanlarımız, eski zamanlarımız, çılgın zamanlarımız olduğundan bahsederiz. Zaman ayırırız, zaman tutarız, zaman yaratırız, zaman harcarız, zaman geçiririz. Ancak fizikçiler zamanın zamanın genişleyip, daralmasından ve hatta bükülmesinden bahseder. Peki tam olarak zaman nedir?
Evrene dair soracağınız bütün soruların içinde en eğlenceli olanlar, kulağa en basit gibi gelen, ama aslında cevaplaması zor olan sorulardır. Öncelikle anlamaya çalıştığımız şeyin bir tanımını yapmalı, ardından tanımı matematiksel ifadeye dönüştürmeliyiz. Böylece elimizdeki veriyi bir mantığa oturtabiliriz.
Zaman Nedir?
Zamanı tanımlamak zordur. Bunun nedeni bu kavramın deneyimlerimizin ve düşünce şeklimizin içine yerleşmiş olmasıdır. Zaman, şu anda elimizde olan “şimdi” ile geçmişte elimizde olan “şimdiyi” ilişkilendirmemizi sağlar. İçinde bulunduğumuz anda ne yaşıyorsak ona şimdi adını veririz, ama şimdi geçicidir. Ama zaman bir yandan da gelecekle de alakalıdır.
Gerçek şu ki yaptığımız herhangi bir zaman tanımı kendi deneyimlerimizin doğası uyarınca deforme olmaya mahkumdur. Aynı sorun fizikçiler için de geçerlidir. Bu nedenle onlar olaya farklı bir çerçeveden yaklaşırlar.
Tarih boyunca birçok insan için zaman mevsimlerin geçişi ve gök cisimlerinin döngüleri gibi, doğanın ritimleriyle eşanlamlı olmuştu. Bu fikir hala uygun gibi gözükse de artık zamanı göksel ya da insan yapımı tüm saatler dursa bile ilerlemeye devam edecek bir şey olarak düşünmeye başladık.
Modern fizikte zaman kavramının önemi Einstein ile beraber ortaya çıkmıştır. Einstein’dan önceleri geçerli olan Newton fiziği uzay-zamanı ayrı ele alarak, zamanı; evrenin her noktası için mutlak kabul etmekte ve zamanın bütün referans sistemlerinden bağımsız olduğunu söylemekteydi.
Ölçülebilir ve tüm gözlemciler için aynı olan mutlak bir zaman kavramı, Newton tarafından en kısa ve öz biçimde ifade edilmiştir: “Mutlak, gerçek ve matematiksel zaman, kendi başına ve kendi doğasından, dışsal hiçbir şeyle ilişkisi olmaksızın eşit şekilde akar.”
Newton’un mutlak zamanı, günlük hayatımız için uygun gibi gözükse de, 1905’te Einstein’ın özel görelilik teorisi tarafından paramparça edildi. Einstein evrensel bir zamanın olmadığını gösterdi. Diğer bir ifade biçimi ile zaman göreceli idi.
Einstein’a Göre Zaman Nedir?
Einstein zamanın daha çok bir nehir gibi olduğunu, yerçekimi ve uzay-zamanın etkilerine bağlı olarak çekilip aktığını öne sürdü. Zaman, farklı kütle ve hızlara sahip kozmolojik cisimlerin etrafında hızlanıp yavaşlayacaktı. Bu nedenle Dünya’da bir saniye, evrenin her yerinde aynı zaman uzunluğunda değildi. Zaman bir gözlemcinin referans çerçevesine bağlıdır.
Biri trende seyahat eden, diğeri rayların kenarında duran iki gözlemci düşünün. İkisi tam aynı hizaya geldiklerinde trendeki kişi eline bir fener alsın ve tavana tutsun. İki kişiden de gördükleri ışığı tarif etmelerini isterseniz cevapları aynı olmayacaktır.
Trenin içindeki kişi fenerin ışığını tam tepesinde görürken, gözlemci, aynı zamanda trenin yatay hareketini de algılar. Sonuçta ışığın tavandaki yansımasını biraz daha ötede görecektir. Işık hızı her iki gözlemci için de aynı olduğundan ve hız zaman başına alınan yol biçiminde tanımlandığından, bu durumda her iki gözlemci içinde farklı olan tek şey zamandır.
Ancak zamanı çarpıtan tek şey hareket değildir. Einstein, 1916’da yayınlanan genel görelilik kuramında yerçekiminin de zamanı yavaşlatabileceğini göstermiştir. Einstein, kütleçekimini görünmez bir kuvvet olarak düşünmek yerine, kütlesi olan cisimlerin uzayın dokusunu bozan etkisi olarak düşünmüştü. Bununla birlikte, Einstein, zaman ve uzayın ayrılmaz bir şekilde bağlantılı olduğunu da fark edecekti. Bu nedenle yerçekiminin çarpıtma etkisi sadece uzayı değil, zamanı da etkileyecekti.
Einstein, zamanın doğası hakkındaki sonuçlarından ilginç bir sonuç çıkarmıştı. Zaman, gözlemciye göre göreceli olduğu için, zamanı geçmiş, şimdi ve gelecek olarak ayırmak imkansızdır. Bir anlamda geçmiş, şimdi ve gelecek aynı anda yaşanmaktadır.
Kuantum Dünyasında Zaman Nasıl Çalışıyor?
Ancak bir sorun var. Einstein’ın makroskopik dünyayı tanımlayan teorisi mikroskobik dünya için işe yaramıyor. Dünyayı atom altı ölçeklerde tanımlamak için, Einstein’ınkinden temelde farklı bir teori olan kuantum mekaniğine dönmemiz gerekiyor.
Schrödinger ve Heisenberg 1920’lerde kuantum mekaniğini formüle ederken, Einstein’ın çalışmasını görmezden geldiler ve zamanı Newton’un mutlak zaman fikri üzerine kurguladılar. Bu bize, iki teoriyi uzlaştırmanın neden bu kadar zor olabileceğine dair bir ipucu veriyor. Burada bu konuya girmeyeceğiz, ancak kuantum mekaniğini bir bütün olarak Evrene uygulamaya çalıştığınızda ortaya çıkan garip bir durumu not edeceğiz.
Tüm Evrenin kuantum mekaniksel bir tanımını yazmaya çalışırsanız, zaman parametresinin denklemlerde olmadığını görürsünüz. Zaman bu denklemler de korelasyonlarla değiştirilmektedir. İşte bu nedenle kimi fizikçiler aslında zaman diye bir şeyin var olmadığını bile öne sürer.
Şu ana kadar zaman konusunda kısaca aktardıklarımız sadece çok kısa bir özet. Fizikçilerin zaman hakkında cevap veremediği daha bir çok konu vardır. Mesela bunlardan birisi de zamanın oku olarak bilinen zamanın neden hep aynı yönce aktığıdır. Bunun için bir kaç teori olsa da uzlaşma söz konusu değildir.
Öyle görünüyor ki, zamanın ne olduğunu anlamaya Newton’dan daha yakın değiliz – belki de onu daha da az anlıyoruz. Bu nedenle “zaman nedir?” sorusu fiziğin en basit görünümlü en zor sorularından birisidir. Ancak elbette bizler için bu sorunun cevabını bulmak için aynaya dönüp bakmamız ve geçen yılları anımsamamız yeterlidir. Zaman ile ilgili okumaya devam etmek isterseniz: Zaman Neden Tek Yönde Hareket Eder? Zaman Oku Nedir?
Kaynaklar ve İleri Okumalar:
- What is time?; Yayınlanma tarihi: 23 Ağustos 2011; Bağlantı: https://plus.maths.org/content/what-time-0
- What Is Time? A Simple Explanation; Yayınlanma tarihi: 26 kasım 2019; Bağlantı https://www.thoughtco.com/
- What is time?; Yayınlanma tarihi: 20 Mayıs 2021; Bağlantı: https://www.livescience.com/
Matematiksel
