IŞIK HIZININ AŞILAMAZ OLMASI - ALBERT EINSTEIN - ÖZEL GÖRELİLİK

  

  Özel görelliğin en önemli sonuçlarından biri, ışık hızının aşılamamasıdır. İlk olarak, bu kuralın bazı fiziksel örneklere nasıl uygulandığını görelim. Daha sonra, böyle bir kuralın görelilik kuramından nasıl türetildiğini açıklayacağım. 

 İlk olarak, özel görelilik'den tam olarak hangi sonuçları çıkarabileceğimizi belirtelim. "Mesajlar ışıktan hızlı gönderilemez." 

 

 Kurallarımız yalnızca ileti teslim hızıyla ilgili sınırlardan bahseder. Bununla birlikte, bu tür kısıtlamalar, birçoğunun ışıktan daha hızlı hareket edemediğini göstermek için yeterlidir. Temel parçacıklar  ışıktan daha hızlı hareket edemezler. Çünkü bu parçacıkları istediğiniz zaman üretebilir ve  tespit edebilirseniz, bunları mesaj göndermek için kullanabilirsiniz. 

 Örneğin, gerekli mesajı Mors kodunda kodlamak için parçacık oluşturan cihazı açıp kapatabilirsiniz. Mesajı alan kişi, konumdan geçen parçacıkların sayısını ölçerek hangi mesajın kodlandığını da anlayabilir. Bu nedenle, ışıktan hızlı  parçacıklar oluşturabilir ve onların varlığını tespit edebilirseniz, ışıktan daha hızlı bir mesaj gönderebilirsiniz. Bu bizim kurallarımızı ihlal ediyor, bu yüzden böyle parçacıkların  olmadığını söylüyoruz. 

 Ayrıca, bu kuralın ışıktan hızlı navigasyondan daha hızlı inşa etmeyi imkansız hale getirdiğinden emin olabilirsiniz. Posta taşıyıcılarının bu gemilere  binmesini engelleyen hiçbir doğal yasa yoktur. 

 Parçacıklar ve büyük nesneler dışında, maddeye ölçülebilir değişiklikler getiren tüm etkiler  ışık hızından daha hızlı yayılamaz. Örneğin uzun bir çubuğun bir ucuna çekiçle vurursanız diğer ucu aniden hareket etmez. Çubuğa çekiçle vurmanın tüm etkileri, çubuğu maksimum ışık hızında yukarıya doğru yayar. 

 Personel bir ışık yılı uzunluğundaysa, personelin diğer ucunun aktif hale gelmesi veya başka etkili davranışlar göstermesi için en az bir yıl beklemeniz gerekir. Diğer uca bakan gözlemciler, yıl sonundan önce o uçtaki fiziksel değişiklikleri tespit edemezler. 

 Yerçekiminde olduğu gibi,  iki uzak nesne arasında etki eden kuvvet bu kurala uymalıdır. Çünkü bu güçlerle bir mesaj iletebilirsiniz. Yerçekimine bir örnek olarak, dünyanın güneş etrafındaki hareketini düşünün. Bu iki gök cismi arasında hareket eden yerçekimi, Dünya'nın Güneş etrafında neredeyse dairesel bir yörüngede dönmesine neden olur. Bu hareket o kadar uzun süredir devam ediyor ki, yerçekiminin anlık bir güç olmadığını görmezden gelme eğilimindeyiz.  

 Diyelim ki imkansız bir olay aniden oluyor ve güneş aniden kayboluyor. (Bu fiziksel olarak imkansızdır. Ancak yerçekiminin doğasını daha iyi anlayabilmemiz için bu imkansız olayın gerçekleştiğini varsayalım. ) 

 

 Bu durumda, Dünya şu anda bu ani yok oluşu hissetmiyor. Işığın güneşten dünyaya 8,3 dakikada gittiğini hatırlayın. Bu nedenle, yok oluşun ardından ilk 8,3 dakika boyunca Dünya hiçbir şey olmamış gibi aynı yörüngede hareket etmeye devam edecektir. Ancak bu süre geçtikten sonra başka bir hareket gösterecektir.

Bu ilk 8,3 dakikalık zaman süresince merkezde hiç bir cisim yok; fakat Dünya, sanki orada bir cisim varmış benzer biçimde olağan hareketine devam ediyor. Bu ilk bakışta ilginç gelebilecek bir durum. Fakat, hatırda tutmamız ihtiyaç duyulan en mühim nokta, kütleçekim kuvvetinin etkilerinin de en çokca fer hızıyla yayılıyor olması. Bu nedenle, Dünya`nın üstüne belli aniden etkiyen kuvvet, aslen Güneş`in bundan 8,3 dakika ve daha önceki zamanlardaki durumunun bir ürünü. Dolayısıyla, yok oluştan sonraki ilk dakikalar arasında Dünya, Güneş`in yok olmadan önceki hali tarafınca etkileniyor.

Kuralımızın tam olarak ne işe yaradığını unutup, ancak fer hızının aşılamaz bulunduğunu söylemek ara sıra yanıltıcı olabiliyor. Çünkü, birtakım şeylerin fer hızından daha yüksek hızlarla hareket etmiş olduğu durumlarla ara sıra karşılaşıyoruz. Güçlü bir projektörün bulutlar üstüne düşen izi bu tip durumların oldukça kolay bir örneği. Projektör ansızın döndürüldüğünde, bulutlardaki iz fer hızından yüksek bir hızla yer değiştirebilir. Ama bu, kuralımıza aykırı değil. Çünkü, bu hareketi kullanarak bulutun bir ucundan öteki ucuna ileti iletmek imkansız.

Bugüne kadar bulunan ve ışıktan süratli hareketlerin laf mevzusu olduğu oldukça sayıda vaka var. Ama, hepsinde de “ileti iletememe” kuralının geçerli olduğu biliniyor. Dolayısıyla, kuralımızın tam olarak neyi kısıtladığını bilmek, bu türden vakaları doğru irdeleyebilmek için şart.

Bilim insanlarının incelemiş olduğu birtakım kuramlarda, ışıktan süratli yol alan birtakım temel parçacıklar çözümler içinde belirebiliyor. Sadece kuramlarda ortaya çıkan, hemen hemen deneysel olarak tespit edilememiş bu türden parçacıklara genel olarak “takyon” ismi veriliyor.

Böyle parçacıkların harbiden var olup olmadıklarını hemen hemen bilmiyoruz. Ama var olsalar bile, hesaba alınması ihtiyaç duyulan bazı başka fizyolojik mekanizmaların kararı olarak bunlarla da ileti iletmenin olası olmadığı düşünülüyor.

Şimdi, bu meşhur kuralı hususi görelilik kuramından iyi mi çıkardığımızı görelim. Bunu yaparken dayandığımız oldukça kolay bir temel prensip var: Nedensellik.

Biri ötekinin bulunmasına neden olan iki vaka düşünüyoruz. Bunlardan “niçin” olarak adlandırdığımız bir tanesinin oluşması, kaçınılmaz olarak “netice” olarak adlandırdığımız öteki olayın da gerçekleşmesine yol açıyor.

Örnek olarak bir futbolcunun şut çekerek topu kaleye atması dönemini ele elalım. Burada şutun çekilmesi vakası “niçin”, topun kaleye girmesi vakası da “netice”. Bu iki vaka içinde bir niçin-netice ilişkisi bulunduğunu söylüyoruz.

Bu iki vaka birbirlerine niçin-netice ilişkisiyle bağlı, şu sebeple şayet şut çekilmeseydi, top da kaleye girmeyecekti. Genel olarak anlatım edersek, “niçin olayın” meydana gelmesi engellenirse, “netice vaka” da oluşmaz.

Neden-netice ilişkisiyle birbirlerine bağlı iki vaka içinde, üstünde önemle duracağımız oldukça kolay bir ilişki var: Zaman listesi olarak önce “niçin”, sonrasında da “netice” meydana gelir. Önce futbolcu şut çeker, sonrasında da top kaleye girer.

Zamansal düzen üzerindeki bu kısıtlama, geçmişin ve geleceğin farklı algılanmasıyla yakından ilişkilidir. Geçmişte neler olduğunu biliyoruz ama olanları  değiştiremeyiz. Gelecekte ne olacağını bilmiyorum ama istersen değiştirebilirsin. 

 Ters kronolojik sırada nedensel olaylar varsa, i. H. Önce "etki olayı", ardından "neden olayı" gerçekleştiğinde, "dede paradoksu" olarak adlandırılan çelişkili bir durumla karşılaşabilirsiniz. Bir "sonuç olayının" meydana geldiğini kabul ederek, "neden olayının" meydana gelmesini önleyebilirsiniz. Bu  bir çelişkiye yol açar.  Büyükbaba paradoksu, zamanda yolculuğun mümkün olmadığını belirtmek için kullanılır. Diyelim ki zamanda geriye gidebilen bir makineniz var. Bu makine ile dedenizin henüz evli olmadığı bir zamana geri dönebilirsiniz. Ve büyükbabanı öldürdün. 

 Sorun şu ki, büyükbabanız hiç evlenmediyse ve çocuğu yoksa, sizin de hiç doğmamış olmanız gerekir. Yani kimse büyükbabanı öldürmek için zaman makinesini kullanamazdı. 

 Bu senaryodaki asıl sorun, ters zamansal sırada nedensel bir ilişkinin varlığıdır. Neden gelecekte bir zaman makinesi kullanalım? Sonuç, geçmişte büyükbabanızın öldürülmesiyse. Çalışmanız "nedensel olayları" engellediğinde çelişkiler ortaya çıkar. 

 Büyükbaba paradoksunda paradoksal bir durum yaratmak için  zamanda geriye gitmek zorunda değilsiniz. Geçen bir zamanda mesaj gönderebilseniz bile aynı paradoksla karşılaşacaksınız. Örneğin dedenizi çocuk yapmamaya ikna etmek için bir mektup yazabilirsiniz. 

 Daha somut bir örneğe bakalım. Geçmişte mesaj gönderebilen bir makineniz varsa, muhtemelen yapılacak ilk şey budur. Piyangoda 6'yı seçin. Çekilişin sonucu Cumartesi gecesi çekilişle belirlenecek. Cumartesi gecesi piyangosunun sonucunu öğrendikten sonra, önceki Cumartesi sabahı sonucu içeren bir mesaj göndermeniz gerekir. 

 Peki Cumartesi günü yapılması gerekenler: Sabah uyandığınızda bir mesaj alacaksınız ve piyango sonuçlarını kontrol edeceksiniz. Ardından kuponu doldurun ve geceyi bekleyin. Akşam bir piyango bileti var ve kazandığınızı biliyorsunuz. Geriye sadece geçmişteki sonuçları bir mesajla bildirmek kalıyor. Ama bir fikir seni çalar. Piyangoyu zaten kazandınız. Hedefinize ulaştığınızda neden geçmişte bilgilendirilmeniz gerekiyor? Elbette yazmıyorsun. 

 Peki bu sabah aldığın mesajı kim gönderdi? Büyükbaba paradoksu yeniden ortaya çıktı. 

 Ayrıca nedensellik ilkesi olarak "geçmişte mesaj gönderilemez" şeklinde emredici bir zamansal düzen ifade etmek mümkündür. 

 Bu iki ifade birbirine eşdeğerdir. İlk olarak, mesaj gönderme ve alma arasında nedensel bir ilişki vardır. Ayrıca, mesajınızı iletmek için iki nedensel olay kullanabilirsiniz. Bu ifadelerden herhangi biri yanlışsa büyükbaba paradoksu ile karşılaşırız.

İzafiyet teorisinde kullanılan nedensellik ilkesi sadece bu basit gerçeği ifade eder. Bazı durumlarda  olay çiftlerinin zamanlamasının farklı gözlemciler tarafından farklı gösterileceğini hatırlayın. Bunun bir örneğini önceki baskılarda gördük. Nedensellik ilkesinin görelilik kuramında bu kadar yararlı olmasının nedeni budur. Nedensellik çok önemlidir çünkü teori mutlak zaman kavramını yok eder. Relativite teorisi teorisi, ışıktan hızlı bir mesaj gönderebilirsek, geçmişte bir mesaj gönderebilir miyiz. Bu nedenle, nedensellik ilkesi geçerli ise, yüksek hızlı mesajlar ışıktan gönderilemez. 

 Öyleyse, kısa mesajdan ışık arasında bağlantı kurarız ve geçmişte mesajları kabul ediyor muyuz? Bu amaçla, makineleri ışıktan hızlı mesajlar göndermek için yaptığımızı varsaymalıyız. Onları Jüpiter ile kullanın ve bu gezegenlerin bir sonraki gezegeninde bir mesaj aldık. Bu durumda, ışık iki gezegen arasındaki mesafeyi 35 dakikada izler. Ancak, makinemiz aksi takdirde mesaj gönderir. Dünya'dan gönderdiğimiz haberler, Jüpiter'e 20 dakika içinde ulaşacak. 

 Bu işlem Kausus ilişkileriyle iki olayı ele almaktadır. Bu olayların ilk etkinliği, "Gönder" olayın dünyada gerçekleşmesinin nedenidir. İkinci olay, 20 dakika sonra Jüpiter'deki mesaj alma olayıdır. Bu bizim sonucumuz. 

 Dünya ve Jüpiter gözlemcilerine göre, bu iki olay nedensellik ilkelerinin öngördüğü zamanlamayı takip ediyor. Yani neden önce  olay,  20 dakika sonra  sonuç olaydır. 

 Ancak bu zaman serisi tüm gözlemciler için aynı değildir. Bunun nedeni, Dünya ve Jüpiter'e göre belirli bir hızda hareket eden gözlemcilere göre son olayın daha erken gerçekleşmesidir. 

 Örneğin, ışık hızının %90'ı ile Dünya'dan Jüpiter'e uçan bir roket düşünün. 

 

 Bu roketin gözlemcileri, mesajın ilk olarak Jüpiter'de alındığını ve mesajın sadece 26 dakika sonra Dünya'dan çekildiğini söyleyecektir. (Buradaki zaman farkı sadece gözlemcinin hızına bağlıdır ve gerçek sonuç için önemli değildir.) 

 

 Unutulmamalıdır ki görelilik teorisinden elde edilen bu sonuç, roket sonucuna kıyasla gerçek zamanlı olarak ifade edilmektedir. Yani ışık sonlu bir hızla hareket eder, yani bir roket insanının bu olayları "görmesi"nde ne kadar gecikeceğinden bahsetmiyoruz. Bu gecikmeleri  hesaba katarak gözlemci, fiili etkinin nedenden önce meydana geldiğinden emin olmak için olayın gerçek zamanını hesaplar. 

 Işıktan hızlı bir mesaj gönderebiliyorsanız, genellikle nedensel bir olay yaratırsınız. Bazı gözlemcilerin ters sırada gerçekleştiğine inanır. Bu tek başına nedensellik ilkesiyle çelişir.

Yukarıdaki deneyde zamansal düzenin sadece bazı gözlemciler için tersine çevrildiğinden bahsetmiştik. Ama isterseniz onları Dünya'ya ve Jüpiter'e de o gözlemcilerin arasına koyabilirsiniz. Bunu başarmak için makinenizi biraz farklı bir şekilde kullanmanız gerekir. Örneğin, belirli bir yönde hızlı hareket edin. Bunun ne kadar doğru yapıldığı önemli değil. Ana şey, bunu yapabilmenizdir. 

 Bu durumda, dünyadan bir mesaj gönderin. Ancak Jüpiter'deki arkadaşlarınız önceden bir mesaj alacak. İletinin gönderilmeden 10 dakika önce alındığını varsayalım. Bu süre, makinenin nasıl kullanıldığına bağlı olarak değiştirilebilir. Önemli olan nokta, bu dönemin, hem Dünya'nın hem de Jüpiter'in bir gözlemcisi olarak sizinle alakalı olmasıdır. 

 Şimdi büyükbabam paradoksu sadece bir adım ötede. Jüpiter arkadaşları, benzer bir makineyi kullanarak mesajlara benzer şekilde cevap verebilir. Bu nedenle, aynı mesaj iki kez gönderilecektir. İlk olarak, orijinal mesaj Dünya'dan Jüpiter'e gönderilir. İkincisi, aynı  mesaj Jüpiter'den Dünya'ya gönderilir. Her iki aktarım da kronolojik sırayı tersine çevirir. Yani, mesaj gönderilmeden önce alınır.

Kısacası Jüpiter'in küçük bir arkadaşının yardımıyla geçmişinizde kendinize bir mesaj gönderdiniz. Mesaj  20 dakika boyunca geri gönderilmez ve piyango oynamak için kullanılamaz. Ancak, farklı türde büyükbaba paradoksları oluşturabilirsiniz. 

 Özetle görelilik kuramına göre ışıktan hızlı bir mesaj gönderebiliyorsanız, geçmişte de mesaj gönderebilirsiniz. Bu nedensellik ilkesine aykırıdır. Bu, ışık hızından daha hızlı bir mesaj gönderemeyeceğiniz anlamına gelir. 

 Hafif bir hareketten daha hızlıysa aynı hususlar geçerlidir. Işık hızından daha hızlı hareket edebilen bir uzay aracınız varsa aynı gemiyi kullanarak zamanda geriye gidebilirsiniz. (Yine, nedensellik ilkesine aykırıdır.) 

 

 Görelilik teorisinden nedensellik ilkesi göz önüne alındığında, olaylar arasındaki zamanlama hakkında çok daha kısıtlayıcı bir ifade elde ederiz. Bu nedenle, neden ve sonuç arasındaki zamansal düzen "tüm gözlemcilerin görüşüne göre" aynı olmalıdır. Bu nedenle, nerede meydana geldiğine bağlı olarak, etkinin nedenden biraz sonra ortaya çıkması gerekebilir. Sebep Dünya'da oluşuyorsa, Jüpiter'deki sonuçların en az 35 dakika içinde gerçekleşmesi gerekir. Ancak bu durumda, tüm gözlemciler zamanlamanın aynı olduğunu belirleyecektir. 

 Kural, "geçmiş" ve "gelecek"in aslında daha sınırlı bir anlama sahip olduğunu belirtir. 

 Örneğin, Dünya'da saatin 12:00 olduğunu varsayalım. Bu durumda Jüpiter'de 12:35'ten sonra meydana gelen olayların ancak gelecekte olduğu söylenebilir. Bu tür bir olay, bildiğimiz "gelecek" vizyonumuzla uyumludur. Bu, imkanınız varsa bu etkinlikleri istediğiniz gibi tasarlayabileceğiniz anlamına gelir. 

 Ayrıca Jüpiter'de saat 11:25'ten önceki olaylar da geçmişte kaldı. Bu bizim "geçmiş" kavramımıza karşılık gelir. Bu nedenle bu etkinlikleri saat 12.00'de yakalayabilirsiniz.

Ancak Jüpiter'de 11:25 ile 12:35 arasında olanlar ne geleceğimiz ne de geçmişimizdir. Şu anda (12:00 tam olarak) bu olayları bilemezsiniz veya değiştiremezsiniz. Görelilik kuramına göre bu dönemde meydana gelen olaylar  gelecek ya da geçmiş olarak nitelendirilemez. Bazı gözlemciler bu aralıkta meydana gelen tüm olayların bulunduğumuz andan daha yavaş olduğunu söylerken, bazı gözlemciler ise bunun erken olduğunu söylüyor. 

 Bu, görelilik teorisinin ilginç sonuçlarından biridir. Başka bir deyişle, zamanı yalnızca geçmiş ve geleceğe bölebilirsiniz. Başka bir gri alan daha var. Bu gri alandaki olayların içinde bulunulan andan önce mi yoksa sonra mı gerçekleştiği tamamen gözlemcinin kim olduğuna bağlıdır. 

 Sonuç: Özel görelilik ilkesini nedensellik ilkesiyle birleştirerek, mesajların ışıktan daha hızlı gönderilemediği sonucuna varıyoruz. 

 Peki nedensellik ilkesi doğru mu? Sonuç her zaman nedeni takip eder mi? Olmayabilir. Geçmişte bir mesaj gönderebilirsiniz. Bazı bilim adamları böyle bir şeyin mümkün olduğuna inanıyor, ancak Büyükbaba paradoksunda çelişkilerin oluşmasının, dikkate alınması gereken diğer fiziksel mekanizmalar tarafından engellendiğine inanıyor. 

 Bu konuda birçok bilimkurgu romanı ve filmi var. Hepsi, büyükbaba paradoksunun çelişkilerinden kaçınmak için (genellikle gülünç) bir çözüm sunar. Tahmin edebileceğiniz gibi böyle bir ihtimal mümkün ancak henüz  somut bir deneysel veya teorik sonuç yok. Bu nedenle, ışık hızından veya seyahat hızından daha hızlı yazabilirsiniz, ancak tüm büyükanne ve büyükbaba paradoksunun üstesinden gelmeniz gerekir.