Uzay-Zaman nedir?

Zamanın yavaşlaması ve uzayın büzülmesi, hareket durumları ne olursa olsun evrendeki herkesin ışık hızını aynı ölçmesi için ödenen bedeldir. Ancak bu yalnızca başlangıç.

Diyelim ki, iki yıldız ve bu iki yıldızın arasındaki boşlukta -tam orta noktada- asılı duran bir astronot var. Astronotun, iki yıldızın aynı anda patlamasına tanık olduğunu düşünelim. Yani her iki tarafında da kör edici bir ışık çakması olduğunu. Şimdi de iki yıldızı birbirine bağlayan hat üzerinde muazzam bir hızla ilerleyen bir uzay mekiği olduğunu ve mekiğin, astronotun yanından, yıldızların patladığını gördüğü anda geçtiğini düşünelim. Peki bu durumda uzay mekiğinin pilotu ne görür?

Mekik bir yıldıza doğru ilerlerken diğer yıldızdan uzaklaşacağından ötürü, yaklaşmakta olduğu yıldızdan gelen ışık, uzaklaşmakta olduğu yıldızdan gelen ışıktan daha önce kendisine ulaşır. Dolayısıyla da, iki patlama aynı anda gerçekleşmemiş gibi görünür. Bu bağlamda, eşzamanlılık kavramı da ışık hızının değişmezliğinin gazabına uğramaktadır. Bir gözlemci için eşzamanlı olan bir olay, hareket halindeki bir başka gözlemci için eşzamanlı değildir.

Buradaki önemli nokta, patlayan yıldızların birbirlerinden bir uzay aralığıyla ayrılmış olmasıdır. Bir kişinin yalnızca uzayla ayrılmış bir şekilde gördüğü olayları, bir diğer kişi hem uzay hem de zamanla ayrılmış olarak görmektedir.

Herkesin aynı ışık hızını ölçmesi, yalnızca yanınızdan yüksek bir hızla geçen birisi için zamanın yavaşlarken uzayın büzülmesi değil, uzaylarının bir kısmının size zaman, zamanlarının bir kısmının ise uzay olarak görünecek olması anlamına da gelir. Bir kişinin uzay aralığı, bir başkasının uzay ve zaman aralığıdır ve de, bir kişinin zaman aralığı, bir başkasının zaman ve uzay aralığı. Zaman ve uzayın birbirlerinin yerine bu şekilde geçebiliyor olması gerçeği, bize uzay ve zaman hakkında dikkate değer bir bilgi veriyor. Temelde aynı şey ya da en azından bir madalyonun iki yüzü olduklarını.

Bu gerçeği ilk kez (hatta Einstein’dan bile daha açık bir şekilde) fark eden kişi, Einstein’ın eski matematik profesörü Hermann Minkowski’dir. Minkowski öğrencisi Einstein’ a, hayatta hiçbir yere gelemeyecek “miskin bir köpek” demesiyle ünlüdür (elbette daha sonra bu sözlerini yemek zorunda kaldı). Minkowski, “Şu andan itibaren, uzay ve zaman gölgelere karışacak ve bir tür bileşimleri mevcudiyetini sürdürecek,” demiştir.

Minkowski uzay ve zamanın oluşturduğu bu tuhaf bileşimi “uzay-zaman” adıyla tanımladı. Yaşamlarımızı ışık hızına yakın bir hızda sürdürüyor olsaydık, uzay-zamanın mevcudiyeti gün gibi ortada olurdu. Ancak doğanın yavaş kulvarında, uzay ve zamanı tek bir mevcudiyet olarak asla deneyimleyemeyiz. Gördüğümüz yalnızca bu bileşimin uzay ve zaman yüzleridir.

Minkowski’nin ortaya koyduğu şekliyle, uzay ve zaman, uzay-zamanın gölgeleri gibidir. Bir odanın tavanında asılı duran ve kendi etrafında dönerek bir pusula iğnesi gibi herhangi bir yönü gösteren bir çubuk düşünün. Parlak bir ışık, çubuğun gölgesini bir duvara düşürürken, bir başka parlak ışığın ise çubuğun gölgesini bitişikteki duvara düşürdüğünü varsayalım. Bu durumda, isteseydik, çubuğun bir duvardaki gölgesinin boyutuna “uzunluğu” ve diğer duvardaki gölgesinin boyutuna ise “genişliği” diyebilirdik. Peki o zaman, çubuk kendi etrafında dönmeye başladığında ne olurdu?

Duvarlardaki gölgelerin boyutları değişirdi. Uzunluk küçülürken, genişlik artardı ya da tam tersi olurdu. Aslına bakılacak olursa, uzunluk genişliğe, genişlik ise uzunluğa dönüşürdü; sanki aynı şeyin farklı yüzleriymiş gibi.

Elbette aslında bunlar aynı şeyin farklı yüzleridir. Uzunluk ve genişlik hiç de temel unsurlar değildir. Yalnızca, çubuğu gözlemlemeyi tercih ettiğimiz yönün yapay sonuçlarıdır. Temel olan, duvarlardaki gölgeleri yok sayarak odanın ortasına geldiğimizde görebileceğimiz, çubuğun kendisidir.

Durum şu ki, uzay ve zaman, çubuğun uzunluk ve genişliğine benzetilebilir. Temel unsurlar değil, bakış açımıza (daha da net bir şekilde ne denli hızlı hareket ettiğimize) göre değişen yapay durumlardır. Ancak temel unsur uzay-zaman olsa da, bu unsur ancak ışık hızına yakın bir hızla yol aldığımızda fark edilebilir. Zaten gündelik yaşantımızda görünmemesinin nedeni de budur.

Çubuk ve gölge analojisi, elbette diğer tüm analojiler gibi ancak bir noktaya dek kullanışlı olabiliyor. Çubuğun uzunluk ve genişliği tümüyle eşdeğerken, bu durum uzay-zamanın uzay ve zaman yüzleri için geçerli değildir. Uzayda dilediğiniz yönde hareket edebilmenize rağmen, herkesin bildiği gibi, zaman içinde yalnızca tek bir yönde hareket edebilirsiniz.

Uzay-zamanın sağlam bir gerçeklik; ayrı kavramlar olarak uzay ve zamanın ise yalnızca gölge olması gerçeği genel bir noktayı ortaya koyuyor. Batan bir gemiden kurtulan denizcilerin azgın bir denizde kayalara tutunmaya çalışması gibi, dünyamızdan bir anlam çıkarabilmek için “değişmeyen” şeylere yönelik arayışımızı uzun zamandır sürdürüyoruz. Mesafe, zaman, kütle gibi ölçülerle dünyamızı tanımlamaya çalışıyoruz. Ancak birdenbire, değişmez diyerek tanımladığımız şeylerin ancak bizim sınırlı bakış açımla değişmez olduğunu keşfediyoruz. Bakış açımızı biraz genişlettiğimizde ise daha öncesinde hiç şüphelenmediğimiz şeylerin, aslında değişmeyen şeyler olduğunu. Aynı durum uzay ve zaman için de geçerli. Dünyaya yüksek hıza sahip bir noktadan baktığımızda, uzayı ya da zamanı değil, uzay-zamanın kusursuz mevcudiyetini görürürüz.

Aslında uzay ve zamanın ayrılmaz bir şekilde birbirlerine dolanmış olduğunu çok daha uzun zaman önce anlamamız gerekirdi. Ayı ele alalım. Tam şu anda, nasıl bir durumda? Bunun cevabını asla bilemeyiz. Bilebileceğimiz ancak 1,25 saniye önce nasıl olduğudur. Aydan dünyamıza gelen ışığın 400.000 kilometre mesafeyi aşması için gerekli olan süredir bu. Şimdi de güneşi düşünelim. Onun da şu anda ne durumda olduğunu bilmemize imkan yok; ancak 8,5 dakika önceki durumunu bilebiliriz. Beterin beteri var! En yakınımızdaki yıldız sistemi Alfa Centauri’ye ait şu anda elimize geçen bir bilgi, aslında 4,3 yıl öncesine aittir.

Bahsettiğim şey şu ki, teleskoplarımızdan gördüğümüz evrenin şu anda var olduğunu düşünmek hatalı bir bakış açısıdır. Baktığımız an içinde evrenin nasıl olduğunu asla bilemeyeceğiz. Uzayda ne kadar uzağa bakacak olursak, zamanda da o kadar geriye bakıyoruz demektir. Bakışlarımızı uzayın içlerinde yeterince uzaklara çevirdiğimizde, zamanın 13,7 milyar yıl öncesine giderek Büyük Patlama’yı bile görebiliriz. Uzay ve zaman ayrılmaz bir şekilde birbirlerine dolanmış durumdadır. “Orada” gördüğümüz evren, uzay değil, uzay-zaman boyunca uzanan başka bir şeydir.

Uzay ve zamanın ayrı şeyler olduğunu düşünerek aldanmamızın nedeni, ışığın insani mesafeleri katetmek için çok az bir zaman harcaması ve gecikmeleri fark etmemizin zorluğudur. Birisiyle konuşurken, aslında o kişinin, saniyenin milyarda biri kadar geçmişteki bir görüntüsüyle konuşursunuz. Ancak bu zaman aralığı, insan beyni tarafından algılanabilecek herhangi bir olaydan 10 milyon kat daha kısa olduğundan, asla fark edilemez. Etrafımızda algıladığımız her şeyin o an içinde (yani “şimdi”) var olduğunu düşünmemiz şaşırtıcı değildir. Ancak “şimdi” kurmaca bir kavramdır. Bu durum, ışığın katetmesinin milyonlarca yıl alacağı kadar büyük mesafelerin geçerli olduğu daha geniş bir evren parçasını düşündüğümüz anda, apaçık ortada olacaktır.

Evrenin uzay-zamanı geniş bir harita olarak düşünülebilir. Büyük Patlama’yla evrenin oluşumundan, dünya üzerinde belli bir zaman ve yerdeki doğumunuza dek tüm olaylar bu harita üzerinde s erili durumdadır ve her birinin kendine ait bir uzay-zaman konumu vardır. Harita benzetmesinin yerinde olmasının nedeni, uzayın diğer yüzü olan zamanın, ilave bir uzamsal boyut olarak düşünülebileceğidir. Ancak yine de harita benzetmesinde bir sorun söz konusu. Eğer her şey harita üzerinde serili durumdaysa, neredeyse kaderci bir yaklaşımla, geçmiş, şimdi ve gelecek kavramlarının bu resimde yeri olmadığını düşünebiliriz. Einstein’ın işaret ettiği gibi: “Biz fizikçiler için, geçmiş, şimdi ve gelecek arasındaki ayrım yanılsamadan başka bir şey değildir.”

Yine de bunun oldukça etkili bir yanılsama olduğunu kabul etmeliyiz. Bununla birlikte, geçmiş, şimdi ve gelecek kavramlarının, gerçekliğe dair yaptığımız en temel çıkarımlardan biri olan özel görelilik dahilinde hiçbir anlamının olmadığı da ortada. Aslında doğanın bu kavramlara hiç ihtiyacı yokmuş gibi görünüyor. Biz insanların neden böylesine ihtiyaç duyduğu ise henüz çözemediğimiz en ciddi muammalardan birisi.

Bir yanıt yazın