Göreliliğin Anlamı

Ancak pratik anlamda görelilik ne demek oluyor? Diyelim ki dünyaya en yakın yıldıza ışık hızının yüzde 99,5’i gibi bir hızla gidip gelmenizin mümkün olduğu bir zamanda yaşıyorsunuz. Dünyaya en yakın yıldız olan Alfa Centauri’ye uzaklığımızın 4,3 ışık yılı olduğunu düşünecek olursak, gidip ortalığa bir göz attıktan sonra geri dönmeniz, dünyadaki birine göre 9 yıl sürecektir. Ancak sizin bakış açınızdan, Alfa Centauri’ye olan mesafe görelilik yüzünden 10 kat büzülecektir. Dolayısıyla yapacağınız ring sefer sizin için 11 ay kadar sürer. Yolculuğa çıktığınızda 21 yaşınızda olduğunuzu ve uzay üssünde sizi uğurlarken bıraktığınız bir de ikiz kardeşiniz olduğunu varsayalım. Bu durumda, Alfa Centauri’den geri döndüğünüzde, siz ancak 22 yaşına ulaşmışken, ikiziniz 30’una basmış olur!

Peki, siz henüz 22’ye basarken 30’una gelmiş ikiziniz bu durumdan nasıl bir anlam çıkarabilir? Seyahatiniz boyunca ağır çekimde yaşadığınızı düşünebilir. Ve gerçekten de uzay mekiğinizin içini gözlemlemesi bir şekilde mümkün olsaydı, sizi bir ağdanın içinde hareket etmeye çalışıyormuş gibi ve mekiğin tüm saatlerini de normalden 10 kat daha yavaş işlerken görebilirdi. Ve bu durumda ikiziniz, yerinde bir akıl yürütmeyle, tüm bu gördüklerini görelilik münasabetiyle zamanın genişlemesine atfedebilirdi. Ancak sizin için, mekiğinizdeki saatler ve panelinizi kaplayan göstergeler gayet normal görünürdü. İşte göreliliğin sihri burada.

Elbette ki, Alfa Centauri’ye ne denli hızlı yol alırsanız, siz ve ikizinizin yaşları arasındaki fark da aynı ölçüde artacaktır. Evrende yeterince hızlı ve yeterince uzağa gittiğiniz takdirde, geri döndüğünüz zaman siz halen genç bir insanken, ikiziniz çoktan gömülmüş olur. Daha da hızlandığınızda, ayrıldığınız dünya da hiçliğe karışmış olabilir. Hatta ışık hızına çıktığınızı düşünecek olursak, zaman sizin için öylesine yavaşlar ki, evrenin geleceğinde tüm olan bitenler sizi ileri sarılmış bir film gibi yalayıp geçer. Rus fizikçi Igor Novikov’un dediği gibi: “Geleceği ziyaret etme olasılığı, bu fikri ilk kez duyan herkese muhteşem gelir.”

Bugün için konuşacak olursak, en yakınımızdaki yıldıza, ışık hızına yakın bir hızda (hatta ışık hızının yüzde 0,01 ‘inde bile) gidip gelmemizi sağlayacak bir teknolojiye sahip olmadığımız ortada. Yine de zamanın genişlemesi gündelik dünyamızda algılanabilir bir durum. Örneğin gerçekleştirilen deneylerden birinde, senkronize edilen süper-hassas iki saatten biri bir uçağın içinde dünyanın etrafını dönerken, diğeri olduğu yerde tutuldu. Yeniden yan yana getirildiklerinde ise dünyanın etrafını dönen saatin, laboratuvarda tutulan saate nazaran daha kısa bir zaman dilimini kaydettiği anlaşıldı. Hareket halindeki saat tarafından daha kısa bir zaman diliminin ölçülmesi ise tam olarak Einstein’ın öngördüğü durumdu.

Zamanın yavaşlaması astronotları da etkileyen bir durum. Harikulade kitabı Zaman Nehri’nde (The River of Time) Novikov şöyle diyor: “Sovyet Salyut Uzay İstasyonu’nun mürettebatı, saniyede 8 kilometre hızla bir yıl boyunca yörüngede döndükten sonra, 1988 yılında yeniden eve döndüklerinde, yalnızca saniyenin yüzde biri kadar geleceğe adım atmışlardı.”

Zamanın genişleme etkisi, teknolojimizin elverdiği uçaklarla uzay araçlarının ışık hızının ancak komik bir yüzdesine çıkabildiği günümüzde bizim için önemsiz bir düzeydedir. Öte yandan uzaydan gelen süper-hızlı atom çekirdekleri olan kozmik ışınlar, dünya atmosferinin tepesindeki hava molekülleriyle çarpıştığında oluşan atomaltı parçacıklar, yani kozmik ışık müonları için durum biraz daha farklı.

Müonlar hakkında bilinmesi gereken temel nokta, trajik derecede kısa bir yaşam süresine sahip olmalarıdır. Ortalama olarak yalnızca saniyenin 1 ,5 milyonda biri gibi bir zaman dilimi içerisinde yok olur ya da bozunuma uğrarlar. Atmosfere ışık hızının yüzde 99,92’sinden daha yüksek bir hızla girdiklerinden, kendilerini yok etmeden önce ancak 0,5 kilometre yol alırlar. Yeryüzünden 1 2,5 kilometre yukarıda oluştuklarını düşünecek olursak, katettikleri mesafe çok sayılmaz. Ve elbette tek bir tanesinin bile yeryüzüne ulaşamaması gerekir.

Ancak sanılanın aksine, dünya yüzeyinin her bir metrekaresine, her saniye içinde yüzlerce kozmik ışın müonu çarpmaktadır. Yani bu küçük parçacıklar bir şekilde mümkün olan son sınırlarından 25 kat daha uzağa ulaşabiliyor. Bunun nedeni de elbette görelilik.

Hızlanan bir müonun zaman algısı, dünya yüzeyindeki birisinin zaman algısıyla aynı değildir. Müonun, kendisine ne zaman bozunuma uğrayacağını söyleyen dahili bir çalar saati olduğunu düşünelim. Işık hızının yüzde 99,92’si gibi bir hızda, bu saat 25 kat kadar yavaşlamaktadır; en azından zemindeki bir gözlemcinin algıladığı zamana kıyasla oran budur. Dolayısıyla durağan durumdaki ömürlerinden 25 kat daha fazlasını yaşayarak, yok olmadan önce yeryüzüne erişebilirler. Bir diğer ifadeyle, yeryüzüne inen kozmik ışın müonları mevcudiyetlerini, zamanın genişlemesine borçludur.

Peki, bir müonun bakış açısından yeryüzü nasıl bir yer olarak görünür? Ya da dünyadan ayrılarak mekiğiyle uzaklaşan ikizin veya uçakla bir dünya turu attırılan atom saatinin bakış açısından? Durum şu ki, onların bakış açısından, zaman gayet normal bir şekilde akar. Sonuçta her biri kendilerine göre durağan durumdadır. Mesela müon, görelilik yüzünden zamanın genişliyor olmasına rağmen, aslında yine saniyenin 1 ,5 milyonda biri gibi bir sürede yok olur. Müonun bakış açısıyla, kendisi sabit durmakta, yeryüzü ise ışık hızının yüzde 99,92’si gibi bir hızla kendisine yaklaşmaktadır. Bu nedenle, katetmesi gereken mesafenin 25 kat büzüldüğünü görür ve bu büzülme de ultrakısa yaşam süresine rağmen yeryüzüne ulaşmasına yeter.

Zaman ve uzay arasındaki kozmik komplo, hangi bakış açısından bakarsanız bakın, devrededir.