DÖRT BOYUTLU EVREN, 4. BOYUT ZAMAN

Bilim Kaynağı 👽

  Uzay sadece üç boyut değildir, dördüncü bir boyutunda olması gerek. Bu dördüncü boyutun şekillenmesi ve tanımlanması matematik becerisi olmayan biri için imkansızdır. 

“Albert Einstein”

  Yaşadığımız Evren, Dünya, dört boyutlu uzay ve zaman devamlılığı içerisinde var olur. Bir uçağın konumu en, boy ve derinliğe göre belirlenir. Fakat hareket halindeki bir cismin gerçek konumunu belirlemek için dördüncü boyut olan zamana ihtiyaç vardır. Zaman boyutu gözetmeksizin yapılan en, boy ve derinlik ölçümleri cismin yerini belirlemede yetersizdir. Uzay ve zaman kavramı duyularımızla yorum yapabileceğimiz bir kavram değildir. Zamanı sadece denklemlerle algılayabiliyoruz bunun dışında zaman saate bakmaktan ibarettir. Dünyamız ve biz uzay ve zaman boyutunun içinde sürüklenerek hayatı yaşarız. Einstein'ın da dediği gibi uzay ve zaman birbirine kaynamıştır, ayırt edilemezler. Gerçek diye algıladığımız zaman türleri aslında uzayda var olan zaman boyutlarıdır ve iki boyutun ölçümü de birbiri ile aynıdır. Astronomi ile uğraşanlar bilir, uzaya teleskop ile baktığımızda zaman boyutunda geçmişe bakıyoruz. Buradan da bir üst satırda yazdıklarımı doğrulamış oluyoruz; uzaya baktığımızda zamana, zamanı ölçmeye çalıştığımızda ise uzaya bakmış oluyoruz. Biraz karıştı gibi ama tekrar, tekrar okuyarak bilgiyi pekiştirin. Peki uzaya baktığımızda neden geçmişe bakıyoruz ? Uzay o kadar akıl almaz büyüklükteki ışık bile bu mesafeleri milyonlarca yılda kat edebiliyor. İşe bir yıldıza baktığımızda, örneğin bize en yakın yıldız olan Alfa Centauri sistemi; bizden dört ışık yılı uzaklıkta, teleskop ile bu sisteme baktığımızda oradan gelen ışığın dört yıl önceki halini görmüş oluruz. Böylece uzayda her şeyin geçmişine bakıyoruz demektir.

  Dünya da dördüncü boyut nedir derseniz size verebileceğim tek örnek Uçak olur. Uçak hava da dört boyutlu bir cisimdir. Tartışmalı bir örnektir, neden ? Uçak uzay boyutuna kaynamamıştır ve zaman boyutu ile uzay boyutu içinde hareket eder. Tabi bu örnekte uzay, mekanı da temsil ediyor. Bir mekan olmadan varlıklar ve olgular gelişemez. Biraz fantastik örneklerle devam edelim. Eğer uçak hava da dört boyutlu ise bizde havaya bir cisim fırlatsak dört boyutlu olur. Uçak örneğini nerede okuduğumu hatırlamıyorum açıkçası. Aklıma yer edinmiş. Zaten okuduğumuz kitaplardaki bilgileri hatırlamayız, kitaptan edindiğimiz bilgiler bize yorum yeteneği kadar bu yüzden kitap okuyun denir. İşte zaman böyle bir kavram ve olgudur ayrıca boyuttur. Zaman boyutundan sonra Einstein bize görelilik diye bir şey göstermiştir.

  Görelilik bir cismin hareketinin onu gözleyen tarafından farklı algılanmasıdır. Hemen aklıma gelen bir örnekle devam edeyim. Binek bir otomobil ile bir kamyonun yan yana geldiklerinde otomobilin hızının 120 km/sa. ve kamyonun hızının ise 90 km/sa. örneğini tüm dünya biliyordur. Bu paradoksta hızlar her iki cisimde bulunan gözlemciye göre doğru. Kamyondaki gözlemci hız ibresine baktığında hızının 90 km/sa. olduğunu gözlemliyor. Arabadaki gözlemcilerde arabanın 120 km/sa. hız ile seyir ettiğini görüyor. Buradaki sorun kamyondaki kişilerin arabadakileri arayarak siz 90 km hızla gidiyorsunuz demesinden kaynaklanıyor. Fakat arabadakiler de; biz 120 km ile gidiyoruz diyorlar. İşte bu durumda göreliliği açıklamış oluyoruz. Hız, cismi gözlemleyene göre değişiyor, yani hız göreceli bir kavramdır. Araba ve kamyonun hız karşılaştırmasına gelecek olursak, evet kamyon arabadan daha kısa sürede 100 km mesafeyi kat edebiliyor. Fakat bu durum arabadaki gözlemci için geçerli. Kamyondaki gözlemci için her şey normal 90 km hız ile bir saatte 90 km yol alıyor. Bana göre bu olayda tartışılması gereken durum tekerleğin çapı. Evet kamyonun tekerleğinin bir turu arabanın tekerleğinin bir turundan daha uzun yol alıyor. Bu durumda 90 km hızla giden kamyon arabaya göre bir saatte 100 km yol alıyordur. Olay gene göreceliğe geldi. Kafanızı daha fazla karıştırmayın kamyonun tekerleği daha büyük hepsi bu. Zaman ve görecelik den bahsettik şimdi de evrendeki en temel olan ve hala anlaşılmayan bir olgudan da bahsetmemiz gerekir. Kütle çekimi.

  Kütle çekimi (gravitasyon) ayaklarımızı yere basmamızı sağlayan kuvvet. Tekrardan Einstein'a gelmemiz gerek çünkü evreni anlamamızı sağlayan kişi o. Einstein kütle çekimini cisimlerin uzay ve zaman dokusunu bükmesinden olduğunu söyler ki bunu kanıtlamıştır. Dev cisimlerin uzayı bükmesini gergin çarşaf üzerine atılmış bilyeler olarak düşünebilirsiniz çünkü bu kütle çekimi için verilen en iyi örnektir. Bilye çarşafı yanardağın baş aşağı durmuş hali gibi çarşafın ortasını büker. Bükülmüş çarşafa daha küçük bilyeler atarsanız küçük bilyeler sonunda büyük bilyenin çevresine dizilirler çünkü büyük bilyenin kütlesi daha büyüktür. Bu deney bize Güneşimizin dev bir bilye gibi Güneş sisteminin ortasında durduğunu açıklıyor. Uzay-zaman geometrisini bükmesinden dolayı Dünya ve diğer gezegenler Güneşe doğru düşüyorlar. Fakat bu düşme hala son bulmadı ! Gezegenlerin Güneşe düşmemesinin sebebi ise Güneşin çevresinde dönerek oluşturdukları merkezcil kuvvet (merkezkaç kuvveti). Bu sürekliliğin sonunu merak ediyorsanız büyük ihtimalle gezegenler uzaya savrulup başka bir yıldızın yörüngesine girecek. Güneş bir milyar yıl sonra Kızıl Dev evresine girecek ve kütle çekimini yitirmeye başlayacak. Kütle çekim etkisi kaybolunca gezegenler merkezcil kuvvetin etkisi ile uzaya savrulacak. Savrulan gezegenler ise dışta kalan gezegenler olacak, Plüton dahil. Daha sonrasını merak ediyorsanız; Güneşe yakın olan gezegenleri Güneş yutacak. Evet bizi de maalesef.

  Kütle çekimi sadece bizim ayaklarımızı sızlatmıyor, ayrıca evreni bir arada tutan kuvvetten de sorumlu. Bu kadar madde nasıl bir arada duruyor sanıyorsunuz. Tabiki kütle çekimi ile. Aklınıza gelmiştir, kütle çekimi olmasaydı ne olurdu. Muhtemelen biz olmazdık, ya da yaşam gelişemezdi. Yaşamımız o kadar hassas ve kırılgan bir dengeye bağlı ki fizik yasalarından biri dahi olmasaydı ne biz nede Evren var olamazdı. Kütle çekimi henüz anlaşılmış değil yani bu kuvveti oluşturan şey nedir onu bilmiyoruz. Varsayımsal olarak bu kuvveti oluşturan şeye Graviton parçacığı deniyor, kanıtlanmış değil sadece hipotetik (varsayımsal) bir parçacık. Kütle çekimi dört temel kuvvetin en zayıf olanı, öyle zayıf ki yerdeki bir taşı kaldırabiliyoruz ya da tonlarca ağırlığındaki bir uçağı uçurabiliyoruz. Einstein cisimlerin uzay-zamanı büktüğünü bir Güneş tutulmasında kanıtlamıştır. Bu deney yanlış hatırlamıyorsam 1905 veya 1915 yılında gerçekleştirildi ve Einstein kendinden o kadar emindi ki bu deneyi kendi gözlemlemedi. Tam Güneş tutulmasında Güneşin arkasında olan bir yıldızın ışık tayfı ölçüldüğünde yıldızın göründüğü yerde olmadığı tespit edildi ve Einstein haklıydı büyük kütleli cisimler uzay-zaman geometrisini bozuyordu bu kütle çekimiydi. Sonraları bu olgu Merkür'ün ilginç yörünge değişikliklerini de açıkladı. Ayrıca büyük kütleli cisimler ışığı da büküyordu Güneş tutulması deneyinde ışığın bükülmesinden faydalanıldı.

  Zamanın kütle çekimi ile ne alakası var diye bir soru geldiyse aklınıza; büyük kütleli cisimlerin etkilediği alanlar arasında zaman boyutu da var. Güneşte yaşadığımızı hayal edecek olursak Dünya da yaşlandığımızdan daha geç yaşlanırız çünkü Zaman, kütle çekimi büyüdükçe yavaşlar. Yüksek bir apartmanın en üstünde yaşayan bir insan en alt katta yaşayan birine göre daha hızlı yaşlanır. Kütle çekimi arttıkça zamanda bu kütle çekimine paralel biçimde yavaşlıyor. Bu olgu uçakta, arabada, bisiklette seyahat eden kişiler içinde geçerli. Fakat o kadar küçük zaman yavaşlamaları ki biz bunu algılayamayız. Daha farklı bir örnek verecek olursam. Güneşteki bir saat Dünyadaki saatlerden daha yavaş hareket edecektir. Genç kalmak istiyorsanız hareket edin çünkü Einstein bunu bilimsel olarak kanıtlamış. Biz hızlandıkça hücrelerimizdeki saat yavaş çalışıyor ve yavaş çalışan saat sayesinde daha yavaş yaşlanıyoruz. Einstein’ın bu olgusuna Genel görelilik deniliyor, Uzay-Zaman kavramı. Einstein bununla da kalmamış özel ve genel göreliliği tek bir çatı altında toplamaya çalışmış bu alana da Birleşik Alanlar Kuramı adını vermiş. Özel ve genel göreliliği daha basite indirgeyecek olursak;

  Genel görelilik: Uzay-Zaman

  Özel görelilik: Madde-Enerjidir

İşte Birleşik Alan Kuramı bu kavramları birleştirip bir köprüye benzetilebilir. Yani atom ölçeğinden evrenin büyüklüğüne, mikro kozmostan makro kozmosa kadar her yeri kaplayan bir kuram. Ne yazık ki bu kuram hakkında pek bir gelişme henüz yok çünkü kuantum mekaniği ve genel görelilik birbiri ile çelişiyor. Kuantum mekaniğinde mutlak zaman vardır, genel görelilikte zaman gözlemciye göre değişir. Einstein yaşadığı süre boyunca bu konuya bir açıklık getiremedi. Bu kavramların nasıl birleştirileceğine bir örnek vermek gerekirse; dört temel kuvvette iki tür kütle çekimi vardır. Biri elektromanyetik kuvvet ve bunun benzeri olan kütle çekim kuvvetidir. İşte bu iki kuvvet birleştirilirse Birleşik Alan Kuramı gerçekleşmiş olur. Einstein bu iki kuvvetin aynı olduğunu düşünenlerden. Bu kuramı matematiksel olarak gerçekleştirmiştir fakat birleştirememiştir. Belki siz bu yazıyı okurken gerçekleşmiş olacak.

  Einstein'dan önce Newton evrenin sabit ve değişmez olduğunu düşünmüştü, 1915 teki Güneş tutulması deneyinden sonra Einstein evrenin durağan değil sürekli hareket eden bir yapı olduğunu da kanıtladı. Newton öğretilerini takiben deney gerçekleşmeden önce Einstein denklemlerine Kozmolojik Sabit denen bir değişken koymuştu. Einstein ileride bu duruma: yaptığım en büyük hata dedi. Günümüzde Kozmolojik Sabit değişkeninin kullanılabileceğini gösteren gözlemler yapılmıştır Einstein hatam desede aslında hata yapmamıştı.

İLHAM ALDIĞIM KAYNAK:

  Demirsoy, Ali, İlk Bir Saniye, Asi Kitap, 2. Baskı, İstanbul, Ekim 2019