Zaman aslında ışık hızı gibi evrensel bir sabit midir? Yoksa zaman dediğimiz kavram bulunduğumuz ortama ve bakış açısına göre değişken olabilir mi?
Aslında zaman tek başına değerlendirilemez; uzay ve zamanı birlikte konuşmamız gerekmektedir. Bulunduğunuz yere göre veya bir gözlemciye göre göreli hıza sahipseniz zamanın akış hızı değişebilir. Teorik olarak geçmişe gitmek mümkün olmasa da geleceğe gitmek mümkündür.
16. yüzyılda Galileo Galilei tarafından hayata geçen görelilikle beraber 17. yüzyılda Newton Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Mathematical Principles of Natural Philosophy) adlı kitabında görelilik kuramını, hareket yasalarına göre mutlak uzay ve mutlak zamana göre açıklamıştır.
Günümüze kadar Newton’un bulduğu yasalar neredeyse kusursuz bir şekilde işliyordu fakat 20. yüzyıl başlarında bazı anomaliler tespit edilmişti. Bu anomalilerden birisi Merkür’ün hesaplanan yörüngesiyle gözlenen yörüngesinde bir fark olmasıdır. Bunun nedenini klasik fizik açıklayamamıştır.
Bu sorunların imdadına görelilik kuramı dediğimiz klasik Newton fiziğinin kabul ettiği yasaların hepsinin yüzde yüz doğru olmadığını gösteren yeni bir bakış açısıyla gelmiştir. 300 yıl hüküm sürmüş bu yasaların kısmen yanlış olduğunu söylemek tabii ki de hiç kolay olmamıştır. Newton fiziği, yani klasik fizik, ışık hızının düşük olduğu hızlarda çok yeterli bir hassasiyette düzgün şekilde işlemektedir. Fakat cisimler ışık hızına yaklaştıkça klasik fizikte yapılan hatalar gitgide artmaya başlamıştır. Parçacık hızlandırıcılarının da inşasıyla beraber bu farklar deneysel olarak da daha net bir şekilde ortaya çıkmıştır.
Döneminin en iyi matematikçilerinden olan Lorentz, özel görelilik alanında ilk önemli adımları atmış, daha sonrasında ise Poincaré de özel görelilik kuramını doğrulamıştır. Bu matematiksel nicelikleri evrenin işleyişiyle yorumlamayı bilen kişi Albert Einstein’dır.
Görelilik, özel görelilik ve genel görelilik olacak şekilde ikiye ayrılmaktadır. Özel görelilik göreli yüksek hızlardaki zamanın akış hızındaki değişimi, genel görelilik ise uzay ve zamanın bükülü olmasından dolayı zamanın akış hızındaki değişimi bize anlatmaktadır.
Genel görelilikle beraber Albert Einstein radikal bir karar alarak yer çekiminin aslında bir kuvvet olmadığı fikrini ortaya atmıştır. Zamanı her köşesinden eşit miktarda gerilmiş bir örtü olarak düşünecek olursak, ortasına koyacağınız bir nesnenin örtüyü bükeceği gibi kütleler de uzay zamanını bükecektir. Yani zaman evrende bulunduğunuz noktaya göre daha farklı akacaktır. Uzay zaman eğrisi ne kadar fazla bükülmüş olursa orada akan zaman daha düz olan yerlere göre daha yavaş akacaktır.
Hafele–Keating Deneyi
Kullanılan sezyum atom saati
Peki zamandaki bu değişim deneysel olarak gerçekten doğrulanabildi mi?
Bir fizikçi olan Joseph C. Hafele ve astronom Richard E. Keating, sezyum atomik saatlerinin birini dünyada tutup diğerini ise yolcu uçaklarından birine koyarak özel ve genel göreliliğin varlığını test ederler. Yolcu uçakları dünyanın etrafında iki defa tur atar ve geri döndüklerinde yolcu uçağının içinde olan saatle yüzeyde durağan kalan saatin aynı olmadığını, özel ve genel göreliliğin belirttiği gibi bir zaman farkı olduğunu gözlemlerler. Genel görelilik etkisi bu deneyde özel göreliliğe göre daha baskın olduğundan dolayı yüksekte, yani uçakta olan saatler için geçen zaman dünyada durgun olan saatten daha fazladır.
Kaynakça
Singh R. B. (1978). Introduction to Modern Physics 2nd Edition. New Age International (P) Limited Publishers.
Fotoğraf: WikiImages, Pixabay.