Bir önceki yazımda A ve A’ gibi iki gözlem çerçevesinin farklı hızlarda hareket ettiklerini varsaymıştım. A nın hızı V ve A’ nın hızı V’ olsun deyip V’ > V şartını koşmuştum. Bu şart altında birbirlerine göre sabit hızla hareket eden iki gözlem çerçevesinden ölçülen uzunluklar ve zaman süreleri eşit olmadıkları sonucu çıkmıştı.

Her iki gözlem çerçevesinde bulunan gözlemci için kendi gözlem çerçevesi hareketsiz olmasından yararlanarak A nın V hızını sıfır olarak kabul edelim. Yani V = 0 olup A gözlem çerçevesi hareketsiz varsayılabilir. Şu halde Δx > Δx’ ve Δt < Δt’ eşitsizliklerinden ilkine göre hareketli bir çerçevede belli bir uzunluk, duran çerçeveye göre daha kısadır. Aynı mantıkla hareketli çerçevede belli bir zaman süresi, duran çerçeveye göre daha uzundur.

Birinci eşitsizlikte hız arttıkça boyda kısalma olması durumuna “Lorentz-Fitzgerald kısalması”, ikinci eşitsizlikte hız arttıkça zamanda uzama durumuna “Zaman genleşmesi” adı verilmiştir. Hareketli çerçevenin hızı ne kadar ışık hızına yaklaşırsa o derece zaman genleşir. Zamanın genleşmesi saatlerin daha yavaş çalışması demektir. Kime göre daha yavaş? Duran gözlemciye göre daha yavaş. Çünkü mutlak bir zaman kavramını terk ettik.

Δt duran çerçevedeki zaman olduğuna göre, belli bir süreyi belirtsin. Bu süreye T diyelim. Hareketli çerçevede aynı süreye karşılık gelen zaman aralığı Δt’ olduğuna göre ona da T’ diyelim. T’ > T demek, hareketli çerçevede belli bir sürenin, örneğin duran çerçevedeki 1 saniyenin daha uzun sürmesi dolayısıyla zamanın hareketli çerçevede yavaşlaması demektir.

Bu sonuç sadece kuramsal bir sonuç olmayıp, çok hassas atomik saatlerle yapılmış ve uçakta seyahat eden saatin yavaşladığı saptanmıştır. Bu deney yapılmadan önce çok tartışılan ikizler çelişkisinden söz edeyim. İkiz olan iki kardeşten biri yer yüzünde kalmakta, diğeri ışık hızına yakın bir hıza sahip bir uzay gemisi ile bir süre seyahat ettikten sonra yeryüzüne inmektedir. Hızlı hareket eden çerçevelerde zaman yavaşladığına göre hareketli ikizin daha yavaş yaşlanması gerekir. Böylece yeryüzüne döndüğünde duran ikiz kardeşten daha genç olması gerekir.

Fakat çerçeveler eşdeğer olduklarından hareketli ikizin çerçevesinden bakıldığında kendisi durmakta, dünyadaki ikizi ışık hızına yakın hareket etmektedir. Şu halde dünyadaki ikizin zamanı yavaşlamalı ve kendinden genç kalmalıdır. Hareketli ikiz kardeş yeryüzüne döndüğünde duran ikiz kardeşi kendinden daha genç olmalıdır. Bu durum çelişkili midir?

Çelişkinin çözümü iki gözlem çerçevesinin eşdeğer olmadıklarında yatmaktadır. Hareketli ikiz yeryüzünden ayrılıp ışık hızına yakın bir hıza ulaşması için hızının artması gerekir. Yani iki çerçeve birbirlerine göre sabit hızla hareket etmezler. Bu durumda görelilik ilkesi geçersiz olur (çünkü iki çerçeve eşdeğer olmazlar) ve çelişki ortadan kalkar. Eğer yan-yana (bir araya gelmeden) sabit hızla geçiş durumu ileri sürülürse o zaman da hangisinin daha genç kalmış olduğunu saptamak mümkün değildir. Çünkü her bir çerçevede zaman süresi ölçen saatler bir araya gelip karşılaştırılmadıkları sürece hangisinin daha yavaş ilerlediği saptanamaz. Birinden diğerine zaman bildirmek için ışık sinyali gönderildiğini ileri sürebilirsiniz. Fakat ışık bir çerçeveden diğerine ulaşması için de gene zamana gerek duyacağından bu süre hesaba katılmadan zaman tespiti de yapılamaz. Bu süre ise mutlak olmayıp gözlemciye göre değişen göreli bir süredir.

Özel görelilik kuramının ileri sürdüğü zaman genleşmesi deneysel olarak Muon adı verilen bir parçacığın davranışında ortaya çıkmaktadır. Muonlar ağır elektronlardır. Maddesel parçacıklar olmalarına rağmen sabit bir yapıları yoktur. Ömürleri 2.2 mikro saniyedir. Kozmik ışınların hava moleküllerindeki protonlara çarpması sonucu oluşan Muonların yeryüzüne ulaşmadan bozunup yok olmaları gerekir. Oysa ki yeryüzü laboratuarlarında Muonlar gözlenmektedir.

Bu gözlemin açıklaması, hızlı hareket eden Muonların zamanı yavaşladığından bozunma sürelerinin uzadığı ve bu sayede yeryüzüne ulaşabildikleri şeklindedir.