Uzayzaman
Zaman nedir? Mutlak mıdır,göreli mi?Uzay ve zaman ayrı iki olgu mu? Yoksa bunlar birleşik mi? Uzay ve zaman hep var mıydı?Önce zaman vardı da uzay onun içinde mi doğdu?Işık hızının en yüksek ve sabit hız olduğu nasıl anlaşıldı? İlya Prigogine, zamana öncelik veren Nobellilerden. O, önce zaman vardı diyor. Yanılıyor mu?
Einstein'ın çok sayıda deneyle uyum gösteren görelilik kuramı, zaman ve uzayıýn birbiriyle ayrılmaz biçimde bağlı olduğunu kanıtlar. Uzay, zaman olmaksızın bükülemez. Bu nedenle zamanın bir şekli vardır.
Stephen Hawking
Uzun zamandır,zamanın gerçek doğası, bir bilmecedir. Bilmece şudur: zaman, üzerinde olayların gerçekleştiği ,arkaplanda değişmeyen ve aşkın bir sahne olarak mı düşünülmelidir,yoksa yalnızca olayların kendisi olarak mı? Bu ikinci durumda olay olmadığında,zaman da olmayacaktır. Bu ayırım bizim için önemlidir,çünkü ilkvarsayım bizi ,evrenin zaman içinde yaratılması hakkında konuşmaya yönlendiriyor. Bunun alternatifi ise, zamanı evrenle birlikte varolan bir şey olarak düşünmektir. Evrenin başlangıcının “öncesi” yoktu, çünkü bir zamanlar , zaman yoktu.
John D.Barrow
Bundan yaklaşık üç yüz yıl önce büyük Isaac Newton (1642-1727)uzay ve zaman konusunda enfes bir bilimsel ve felsefi döşek yazmıştı. “Mutlak uzay,kendi doğası içinde,dıştan hiçbir şeyle ilgili olmaksızın,hep aynı kalır ve hareket edemez” demişti. Yine zaman için de “ Mutlak,gerçek ve matematik zaman,kendi doğası içinde,kendiliğinden ve dıştan hiçbir şeyle ilgisi olmaksızın eşit biçimde akıp gider
” demişti. Newton bu satırları yazarken,yeni ya da tartışmaya açık herhangi bir şeyi tanımlamakta olduğunu kesinlikle düşünmedi;o,yalnızca sağduyulu herhangi bir kişiye gözüktüğü biçimiyle uzay ve zaman kavramalarını titiz bir dille basitçe biçimlendiriyordu. Geoge Gamow (1904-1968) konuyu şöyle sürdürür: "Aslında uzay ve zaman hakkında bu klasik düşüncelerin doğruluğu inancı öylesine sarsılmazdı ki düşünürler tarafından çoğu kez önsel (a piori) kabul edilmiş, hiçbir bilim adamı (amatörler dışında) yanlış olabileceğini, bunun için yeniden sınanması ve yeniden tanımlanması gerekebileceğini düşünmemişti. O zaman biz neden yeniden ele alıp düşünelim?Bunun yanıtı, klasik uzay-zaman düşüncesinden vazgeçilmesinin ve onların tek ve dört boyutlu birleştirilmesinin, ne Einstein’ın mutlak estetik arzusu ne de onun kıpır kıpır matematik dehasının zorlamasıyla değil, denel araştırmalarda sürekli su yüzüne çıkan inatçı gerçeklerden ve bunların klasik, bağımız uzay zaman anlayışına uymamasından ileri geldiğidir. (G.Gamow, 1-2-3 Sonsuz, s: 95)
Uzay ve zaman konusundaki düşüncelerimizi,daha doğrusu Newton'dan 20.yy başına dek geçen zamandaki anlayışımızı Einstein değiştirdi. O zamana dek evrenin bulunduğu sahne öklit tarafından tanımlanmış olan üç boyutlu geometrik uzaydı ve olaylar zaman denilen bir ortamda değişir(di).Uzay ve zaman,olayların gerçekleştiği ancak olaylar tarafından etkilenmeyen bir fondu. Uzay ve zaman ayrı olgulardı. Her iki yönde de sonsuza giden tek bir doğru veya bir demir yolu olduğu düşünülüyordu. Zaman,hep varolduğu ve varolacağından yola çıkılarak,ebedi görülüyordu. Buna karşın,çoğu insan fiziksel evrenin sadece birkaç bin yıl önce, yaklaşık şu anki haliyle yaratıldığı inancındaydı. Bu durum Alman düşünür Emmanuel Kant gibi kimseleri meraklandırıyordu. Evren,eğer,gerçekten yaratılmışsa yaratılıştan önce neden sonsuz bir bekleyiş vardı? Bununla birlikte,evren her zaman varolduysa,gerçekleşecek her şey neden önceden gerçekleşmemiş,yani tarih bitmemişti? Özellikle de her şey aynı sıcaklıkta olacak şekilde,evreni ısıl dengeye neden ulaşmamıştı?
Kant,bu sorunu "saf aklın çelişkisi" olarak adlandırdı;çünkü mantıksal bir yadsımaydı,bir çözümü yoktu! Ancak bu, sadece zamanın sonsuz bir doğru ve evrende olup bitenlerden bağımsız olduğu modelin (Newton'un matematiksel modelinin) kapsamı içerisindeki yadsımaydı.1915'te Einstein'in ortaya attığı genel görelilik, birbirine bağlı bir uzay-zaman modeli getirdi. Bu bölümde uzay-zaman kavramımızdaki bu değişmeyi anlatacağız.
Einstein, uzay ve zamanın ayrı olmadığını gösterdi. Önce uzay-zaman dediğimiz birleştirme,sonra daha ileri giderek kütleçekimini açıklayabilmek için eğri uzay-zaman fikirlerini ileri sürdü. Böylece sahne,uzay-zaman; kütleçekim de uzay-zamandaki bir değişim anlamına çevrildi. Hiçbir kuram, elbette yolun sonu değildir; ama Einstein'ın fikirleri,deneylerce doğrulanmıştır. Hawking: "Uzay,zaman olmaksızın bükülemez. Bu nedenle zamanın bir şekli vardır Genel görelilik,uzay ve zamanı bükerek,onları olayların gerçekleştiği durağan olayların etkin,dinamik katılımcılarına dönüştürür. Zamanın her şeyden bağımsız bir şekilde varolduğu Newton kuramında şu soru sorulabilir: Tanrı evreni yaratmadan önce ne yapıyordu? Aziz Augustine'in de söylediği gibi,bu konu hakkında "İşine fazla karışanlar için Cehennemi hazırlıyordu " diyerek şakaya kaçınılamaz. Bu,insanların yüz yıllardır üzerinde düşünüp durduğu,ciddi bir sorudur. Aziz Augustine'e göre,Tanrı her şeyi yaratmadan önce,hiçbir şey yapmadı. Aslında,bu modern düşüncelere çok daha yakındır.
Bununla birlikte,genel görelilikteki zaman ve uzay,evrenden veya birbirinden bağımsız olarak varolamaz. Bunlar, bir saatteki kuartz kristalinin titreşim sayısı veya bir cetvelin uzunluğu gibi evren içerisindeki ölçülerle tanımlanır. Evren içerisinde,bu şekilde tanımlanan zamanın minimum veya maksimum bir değerinin-başka bir deyişle,bir başlangıcının veya bir sonunun- bulunması akla oldukça yakındır. Başlangıçtan önce veya sonun ardından neyin gerçekleştiğini sormak anlamsız olur. Çünkü,böyle zamanlar tanımsızdır.
Açıktır ki genel göreliliğin matematiksel modelinin,evrenin ve zamanın kendisinin bir başlangıcı veya sonu olduğunu öngörüp öngörmediğine karar vermek önemliydi. Einstein da dahil olmak üzere kuramsal fizikçiler arasındaki genel önyargı, zamanın, her iki yönde de sonsuz olduğu şeklindeydi. Aksi taktirde evrenin yaratılışı hakkında bilim dışı sorular beliriyordu. Einstein eşitliklerinin,zamanın bir başlangıcının veya sonunun olduğu çözümleri biliniyordu;ancak büyük bir simetrileri vardı ve hepsi çok özeldi. kendi kütle çekimi altında çöken gerçek bir kütlede,basınç veya yanal hızların,yoğunluğun sonsuz olacağı noktada maddenin toplanmasına olanak tanımayacağı düşünülüyordu. Benzer biçimde evrenin genişlemesi,zamanda geriye doğru izlenirse,evrendeki maddelerin hepsinin sonsuz yoğunluktaki bir noktadan ortaya çıkmadığı sonucuna varılacaktı. Sonsuz yoğunlukta böyle bir nokta,tekillik diye adlandırılıyordu ve zamanın bir başlangıcı ve sonu olacaktı."(Ceviz Kabuğundaki Evren,s: 35-36)
Ancak bilimin felsefeci karşıtları bu konularda kuşku tohumları ekmeyi sürdürüyor. Özellikle genel göreliliğe saldırıyorlar. Genel Görelilik dosyamızda konunun öteki boyutlarını incelediğimiz için burada zaman(ve uzay) konusuyla sınırlı kalacağız.
Alan Woods ve Ted Grant, Aklın İsyanı (Tarih Bilinci yayınları-Ocak-2001) adlı kitaplarında zamanla ilgili olarak şöyle yazıyorlar:
"Tüm karışıklık,felsefi olarak yanlış bir zaman kavrayışından çıkmaktadır. Bunun sorumlusu kısmen Einstein'dır, çünkü zamanın ölçümünü zamanın kendisiyle karıştırmakla öznel bir unsuru teoriye katmış oldu. Bir kez daha Newton'un eski mekanik fiziğine duyulan tepki aşırıya kaçtı. Sorun zamanın "göreli" ya da "mutlak" olup olmadığı değildir. Ele alınan temel mesele,zamanın nesnel mi öznel mi olduğudur,zamanın maddenin bir varoluş tarzı mı,yoksa zihinde varolan ve gözlemci tarafından belirlenen tümüyle öznel bir kavram mı olduğudur"(s:213)
"Tuhaftır ama,görelilik teorisinde zamanın ve uzayın ne olduğuna dair bir tanım aramak boşunadır."(s:172)
Bir kere zaman ve uzay kavramları konusunda en kapsamlı kuram, görelilik tarafından getirilmiştir: Zaman,saatle;uzay,ölçü çubuğuyla ölçtüğümüz şeylerdir. Sorunu nesnel-öznel ikilemine kilitleyen felsefecilerdir;bilimciler nesnelerin "nesnel gerçek" olduklarını bilir;ama bunu diline dolamanın hiç bir bilimsel değeri olmadığı için onun ölçülebilir özellikleriyle ilgilenir. Bilimciler, "nesnel gerçek" karşısında huşu içinde duran vaızlara benzemez,nesnel gerçeğe elini uzatır; ona gözünü diker,ışık gönderir;onu yerinden etmeye çalışır;onun yaşını öğrenmeye,bileşimini bulmaya,benzerini oluşturmaya çalışır. Gerçek karşısında onun "nesnel" olduğunu söyleyip durma eylemine göre bilimcinin hem akıl yürütmesi, hem de eylemi zor iştir;ama bu uğraş onlara zevk verir.
Şimdi bu kadar iddialı görünenlerin zaman için çok ilginç şeyler söylemesini bekliyor olmalısınız. Şunu diyorlar:
"Zaman,maddenin değişen durumunun nesnel bir ifadesidir. Ondan bahsetme biçimimizde bile bu ortaya çıkar. Zamanın "aktığından" söz etmek yaygındır. Aslında sadece nesnel sıvılar (öznel sıvılar var mı?!) akabilirler. Tam da bu meteforun seçilmesi,zamanın maddeden ayırt edilemez olduğunu kanıtlar. Zaman yalnızca öznel bir şey değildir. Fizik dünyada varolan gerçek bir süreci dile getiriş biçimimizdir. Zaman bu nedenle,tüm maddelerin sürekli bir değişim durumunda oldukları gerçeğinin ifadesidir aslında. Tüm nesnel varlıkların oldukları şeylerden başka bir şeye dönüşme kaderi ve zorunluluğudur."Varolan her şey yok olmayı hak eder."(s:139) "Zaman ve hareket,birbirinden ayrılmaz kavramlardır." (s: 140)
"Maddenin varoluş tarzı olarak uzay ve zaman, nesnel olgulardır. Bunlar, insanlar tarafından kendi rahatlıkları için icat edilmiş salt birer soyutlama ya da keyfi kavramlar değil,maddenin evrenselliğini ifade eden temel özelliklerdir."(s:163)
Bilimciler açısından sorun zamanın tanımı değil,ölçümüdür. Bir şeyin tanımlanması,özelliklerinin bilinmesine yani ölçmeye bağlıdır. Yoksa zamanın nesnel olduğunu söyleyip durmak zamanı tanımlamak anlamına gelmez. Şimdi bakın çok ilginç bir mantıkla karşı karşıya olduğumuzu size göstermek istiyorum.
Feynman şöyle diyor:" Zaman, ne kadar beklediğimizdir! Her halükarda sorun zamanı nasıl tanımlayacağımız değil,onu nasıl ölçeceğimizdir."(Aklın İsyanı,s:157)Bir daha okuyorum: " Sorun,zamanı nasıl tanımlayacağımız değil, onu nasıl ölçeceğimizdir". Bu alıntıyı alıyorlar kitaplarına ama söylenenden hiçbir şey anlamadıkları açık ki görelilik kuramını eleştirmeye devam ediyorlar.
Zaman
Keyif aldığımız bir olay, bir film, bir sohbet, bir yemek ya da bilimsel, sanatsal çalışma sonunda " zaman ne çabuk geçti!! " deriz. Gerçekten bu sezgi doğru mudur?Zaman göreli midir? Zaman sürekli midir; kuantumlu mudur? Evet zaman, hareketliye göre değişen bir özellik gösterir.
Işık, Ay' dan Dünya' ya bir saniyede, Güneş'ten ise sekiz dakikada ulaşır. Bir galaksiden başkasına gitmek ise ışığın milyonlarca yılını alır. Bir ışık ışını yani bir foton, Dünya'yı ne kadar sürede dolaşır? Saniyenin onda biri kadar (0.1 saniye) sürede.. Bir saniye deyince göz açıp kapayıncaya kadar geçen süre anlaşılır. Işık işte bu sürede 300 bin kilometre gibi inanılmaz bir yol kat eder. En hızlı yol alan ışığın bile Güneş' ten sonra en yakın yıldızdan bize ulaşması 4 yıl alır. Bizler biz galaksiyi gözlediğimizde gördüğümüz, aslında galaksinin milyonlarca yıl önce saldığı ışıktır. Bize ulaşana dek ışığı göremeyiz. Dünyanın kendi ekseni etrafında dönüşünün referans alındığı bir zaman birimi, evrensel zaman olarak isimlendirilmişti. Şimdilerde, dünyanın dönüşünün zamanla değiştiğini biliyoruz.
1967 yılında saniye, yeniden daha doğru bir şekildi tanımlandı. Tanımlamada kullanılan alet atomik saat olarak bilinir. Bu yeni alette, belli atomik geçişlerle ilgili frekanslar 1012 de bir duyarlılıkla ölçülebilir. Bu atomik geçişler oldukça kararlı ve saat ortamından bağımsızdır. Bununu anlamı, her 30.000 yılda bir saniyeden daha az olan sapmaya karşılık gelmesidir. Böyle frekanslar saatin çevresindeki değişmelerden etkilenmez. Böylece zaman birimi saniye, 1967 yılında sezyum atomunun (referans saat) karakteristik frekansı kullanılarak tekrar belirlendi.
Bir saniye , sezyum-133 atomunun 9 192 631 770 defa titreşim yapması için geçen zamandır.
En Dakik Saat Nedir? Ve yine bu süre içinde yani bir saniyede sezyum-133 izotopu daha inanılmaz sayıda ışıma yapar:Tam 9 milyar 192 milyon 631 bin 770 ışıma (Bilim ve Teknik, 337. sayı) Peki yıl nedir? Onu belirtmeye alıştık. Bir yıl, 365 gündür; Dünya'nın Güneş çevresindeki bir dönüşünün zamanıdır. (Roland Omnes,Evren ve Dönüşümleri s: 54)
Zaman. Önce ne soyut bir terim diyeceksiniz. Oysa bizleri onu çok somut ve üstelik sorun çözücü güç gibi sıkça kullanırız:
Zamanla her şey yoluna girer. Zamanla alışırlar .
Zamanın Kısa Tarihi . Zaman Makinesi. Geçmiş Zaman Olur ki.
Zamandaki görelilik, uzaklık kavramında da görelilik olduğunu bildirir. Hızların eklenmesi ilkesi, düşük hızlardaki sistemlerde anlam taşır. Uzaklık da zaman gibi göreceli bir kavramdır; ilişki kurulan sistemden bağımsız bir uzaklık yoktur. Çünkü, zaman ve uzaklık ölçüleri, ilgi kurulan sistemin hızına göre değişiyor. Zaman ve uzaklık ölçülerinin mutlak büyüklükler olduğu kanısının yanlış olduğunu görüyoruz. Özel görecelik kuramının bu sonuçları kuşkusuz sağ duyumuza aykırı geliyor. Neden? Sağduyumuz bize evrenin homojen (türdeş) ve düz bir uzay sunar. Bu uzayda doğruların egemenliği vardır. Bir odanın ölçülerini düşünün. En, boy ve yükseklik (şu x,y ve z eksenleri). Klasik fiziğe bakıldığında olaylar, üç boyutlu bir uzay süreklisi ve tek boyutlu bir zaman süreklisi içinde tasvir edilir. Bu dört boyutlu süreklide zaman, asimetriktir. Bir yönde akar zaman. Önceden sonraya; geçmişten geleceğe... Bu uzay-zaman tasarımı dört boyutludur. İşte dört boyutun yan yana durduğu bu "sağduyulu uzay", Öklid (Euclides) uzayıdır. " Küçük ölçüde, nispeten küçük uzaklıklar araştırıldığı sürece, uzayın pratikteki özellikleri, Öklid uzayının özellikleridir. Burada paralel doğrular var gibi görülür; doğru çizgi çok yaklaşık olarak en kısa yoldur; bir üçgenin iç açılarının toplamı 180 dereceye son derece yakındır. Bununla birlikte daha büyük uzaklıklar için, yani uzayın milyarlarca ışık yılı düzeyindeki uzaklıklarla ilgilendiğimiz zaman, uzay artık Öklid uzayı değildir.
Fakat Einstein, sağduyunun 18 yaşından önce zihinde yerleşen önyargılardan başka bir şey olmadığını gösterdi.Sonraki yıllarda karşılaşılan her yeni düşünce “tartışılmadan kabul edilen bu kavramlar savaşmalıdır. Einstein, tanıtlanmamış hiçbir ilkeyi açık ve bellidir diye kabul etmek istemediği içindir ki, derinlerde yatan doğa gerçeklerine kendinden önce gelen bilim adamlarından daha iyi inebilmiş ve daha çok yaklaşabiliştir. Hareketli saatlerin yavaşladığını, hareketli çubukların küçüldüğünü varsaymak, bunların yavaşlamadığını ve küçülmediğin varsaymaktan daha mı gariptir diye sordu Einstein. Klasik fizikçilerin ikinci varsayımı doğrudan kabul etmelerinin nedeni, insanın günlük yaşamında bu değişiklikleri gösterecek hızlarla karşılaşmamasıdır. Bir otomobilde, uçakta ve V-2 roketinde bile bir saatin yavaşlaması ölçülemeyecek kadar küçüktür. Ancak hızlar ışık hızına yaklaştığı zaman görelilik etkileri görülebilir."
Özel görelilik kuramında ise uzay-zaman ayrılığı ya da bunların birbirinden bağımsızlığı ortadan kalkar.
Alp Akoğlu'nun Zaman Oku konusunda Haziran 2000 tarihli Bilim ve Teknik dergisindeki yazısını okuyabilirsiniz.
Zaman Paradoksunun Bir
Öyküsü
Yerdeki takvim ile yıldızlarda gezinti yapanların takvimi
aynı mıdır? Madde ve İnsan' ın yazarlarından aktarıyorum :
" Yer halkı dış uzaydan yolcuları karşılamak için hazırlanıyor.
İniş alanını çevreleyen çiçeklerle donanmış duraklar alabildiğince doldurulmuş.
Gökten, denge bozucu bir gümbürtü alçalıyor. İniş klavuz sistemlerinin
teknisyenleri hazırola geçiyorlar. Hayır, bu yıldızsal geminin kendisi
değildir. O yere kendi ağırlığı etkisinde süzülebilir, ve o yer çevresinde
eliptik bir yörüngeye yerleştirilmiştir. Onun mürettebatı gezegenler arası
uçuş için geliştirilmiş özel bir roketle iniyor: işte, roket, havayı içinden
biçen çok parlak bir alev püskürmesinin önüne katılmış olarak göz erimine
ulaşıyor. Birkaç dakika içinde yerde bir durağa iniyor. Hafif bir alüminyum
merdiveni gemi ağzına doğru süzülüyor. Platformda, vücudunu sıkıca saran
elbisesi içinde kır saçlı bir adam, bir astronot gözüküyor. Bu yolculukta,
yeri terk ettiği zaman 27 yaşındaydı. Yersel takvime göre, gidiş dönüş
yolculuğu 25 yıl tuttu, artı, beş yıl da uzak yıldızın dünyasında geçti.
Adam şimdi kaç yaşındadır? Elli yaşında mıdır?
Astronot yere iniyor ve, kendinden beş yüz yıl önce Sebastian del Cano’nun
yaptığı gibi, diz çöküyor ve inişi alanının taş yüzünü öpüyor. Daha genç
olan kardeşi ona yetişip geçmiş. Ama genç kardeş çok yaşlı gözüküyor ve
astronot ağabeyliği bırakıyor.
“Biz havalandığımız zaman, diyor, ben senden dört yaş büyüktüm. Şimdi
sen benden yaşça on yıl büyüksün, çünkü, Dünya’nın 30 yılına karşılık
uzay gemimizin saatine göre ben ancak 16 yıl yaşamışım”
Bu paradoks mu? Evet; ama ne kardeşler, ne de onların çevresindeki insanlar
bu duruma şaşmıyorlar. Bu paradoks oldukça iyi bir şekilde incelenmiştir.
Ama bizim bu paradoksu anlamamız için, bilim adamlarının bu paradoks ile
ilk kez yüz yüze geldikleri güne dönmeliyiz.
Michelson-Morley Deneyi
19.yy ortalarında bilim adamları elektromanyetik dalgaları, özellikle ışığı, bütün evreni kaplayan çok önemli bir töz olan esir titreşimlerinin yayılması olarak düşünüyorlardı. Bu tözü yalıtmak ya da herhangi bir gözlenebilir özelliğini ortaya çıkarmak için yapılan tüm girişimler her zaman boşa gitti. Bütün bu bilim adamları, esiri mutlak esnek, ışığı soğurmaz olarak düşünüyorlardı. Bu tözü yalıtmak ya da herhangi bir gözlenebilir özelliğini ortaya çıkarmak için yapılan tüm girişimler her zaman boşa gitti. Bütün bilimadamları, esiri,mutlak esnek, ışığı soğurmaz olarak biliyorlardı. Bir "esir rüzgarı"nı ortaya çıkarmak mümkün olmaz mı diye soruyorlardı. Bir kaynaktan farklı yönlere yayılan ışığın hızı belirlenerek,ışık kaynağının hareket ettiği yön belirlenemez mi?
Bir ses kaynağının hareket yönünü belirlemekte bir zorluk olmadığını ve eğer kaynak,sesin hızından daha hızlı hareket ediyorsa,onun yaklaşmasının basitçe duyulamayacağını daha önceden belirttik. Işık için de böyle midir? Işık da bu yasalara uyar mı?
1881'de gelmiş geçmiş en büyük deneycilerden biri Amerikan fizikçisi Albert Michelson, ışık kaynağı hareketinin ışığın hızına etkisini belirleme amacı güden bir deney yaptı.Işık oldukça hızlı yol alıyordu ve Michelson ışık taşıyıcı esire göre yeterli hızda hareket edebilecek bir cisim arıyordu. Dünya,ki Güneş çevresindeki hareketi sırasında saniyede 30 kilometre yol alıyordu,bu da uygun bir cisimdi. Gerçekte Dünya,esire göre ancak 1.5 km/saniye hız yapıyor olsa bile Michelson'un düzeneği ( interferometre) bunu ayırt edecek incelikte olmasına karşın "esir rüzgarı"nı asla ortaya çıkaramadı.
Michelson, deneyini birçok kez yineledi,başkaları tarafından gerçeklendi;ama sonuç aynı kaldı: hiç bir "esir rüzgarı" ortaya çıkarılamadı.Bu buluşun paradokslu çıkarsaması,ışığın yayılma hızının kaynağın hızına bağlı olmaması idi. Ama bu durumda gerçekten garip bazı şeyler mümkün oluyordu.
Bir istasyonu saniyede 240.000 kilometrelik bir hızla geçen bir tren düşünün. Daha ileri giderek bu terinin uzunluğunun hızı ile orantılı ve 300.000 kilometre uzunlukta olduğunu düşünün. Lev Landau'nun Einstein treni adını taktığı böyle bir tren,kuşkusuz ki, yerin çevresini bir çok kez saracaktır;ama bizim amacımıza çok uygun gelmektedir. Şimdi varsayalım ki,tren peronda bekleyen istasyon şefine tam yaklaştığı anda birinci vagonun ön duvarında bir ışık ortaya çıkıyor. Yolcuların ve istasyon şefinin görüş açılarından bu etkinin sonucunun farklı olduğunu görürüz. Yolcular son vagonun arka duvarının tam bir saniyelik zaman içinde ışıklandığını göreceklerdir. İstasyon şefi,arka duvarı ışık demetine yaklaşıyor görecektir. Basit bir hesaplama istasyon şefinin,ışığın duvara tam yarım saniye sonra düşeceğini söylemesini mümkün kılar. İstasyon şefi de yolcular da her ikisi de doğrudur.
Çıkarsama, istasyon şefinin görüş açısından,zaman,trenin
içinde perondakinden daha yavaş geçiyor şeklinde olur. Eğer Einstein treni
evreni içinden hareketine aynı hızla devam eder ve sonunda tekrar perondan
geçerse,kendi kol saatlerini istasyonun saati ile karşılaştıran yolcular,hayretler
içerisinde,hareketli tern içinde hareketsiz istasyondan daha az zaman
geçtiği bulacaklardır. "Hareketli tren içinde hareketsiz istasyondan
daha az zaman geçmiş" sözleri,tren içindeki saat ibrelerinin kadranı
istasyondaki saat ibrelerinden daha az sayıda dolanmış olduğu ve yolcuların
perondaki insanlardan daha az yaşlanmış oldukları şeklinde anlaşılmalıdır.
( M.Vasilyev - K.Stanyukoviç, Maddde ve İnsan, Çeviren: Ferit Pehlivan,
Onur Yayinlari,Ankara 1989, s:115-120)
Zaman Konusunda
Farklı Bir Görüş
Ilya Prigogine, Kesinliklerin Sonu'nda
yazıyor: “..Einstein’in ‘zamanı bir yanılsama'" olarak ileri sürdüğü
biliniyor. Gerçekte zaman, fiziğin Newton’un klasik dinamiğinden görelilik
ve kuantum fizigine dek temel yasalarında yer aldığı biçimiyle geçmiş
ve gelecek arasında hiçbir ayırıma izin vermez. Bugün hala çok sayıda
fizikçi için şu tam bir kesinlemedir: doğanın temel betimlenmesinde zaman
oku bulunmaz. Bununla birlikte her yerde, kimyada, jeolojide,
kozmolojide, biyolojide ya da insan bilimlerinde geçmiş ve gelecek farklı
roller üstlenmiştir. Fiziğin zamansal bir simetri yüklediği bir dünyadan
zaman oku nasıl çıkabilir? Fizikte “determiniz ikilemi”ne değişik bir
boyut kazındıran zaman çelişkisi budur. Zamana çelişkisi bu yapıtın
temel noktasını oluşturur.
Zaman çelişkisi çok geç, ancak 19. yy’ın ikinci yarısında Viyanalı
fizikçi Ludwig Boltzmann ’ın çalışmaları sayesinde tanımlanmıştır. Kendisi
biyolojide Charles Darwin’in modelini izleyebildiğine inanmış ve fizik
olgularının evrimci bir betimlemesini yapmıştır. Geçmiş ve gelecek arasındaki
eşdeğerliliğe dayanan Newton fiziği yasalarıyla geçmiş ve gelecek arasında
temel bir ayırım güden her tür evrimci girişim arasındaki çelişkiyi açıklığa
kavuşturmayı amaçlamıştır. O dönemde Newton fizik yasaları ideal, nesnel
ve eksiksiz bir bilginin ifadesi olarak kabul ediliyordu. Geçmiş ve gelecek
arasında eşdeğerlilik savında olan bu yasalara göre,zaman okuna temel
bir anlam yükleyen her girişim bu ideale karşı bir tehdit gibi görünmüştür.
Bu dumu bugün hala değişmemiştir. Boltzmann dönemi fizikçilerinin Newton
fizik yasalarını kesin olarak kabul etmeleri gibi çok sayıda fizikçi bugün
mikrofizik alanında kuantum mekaniğini fiziğin
kesin açıklaması olarak benimsemiştir. Bu yüzden sorun sürüp gitmektedir:
insan düşüncesinin temel yapısını bozmadan zaman okundan nasıl söz edilebilir?
Zaman oku, Boltzmann döneminden beri görüngübilim alanında yer almıştır.
Buna göre geçmişle gelecek arasındaki farklılıktan sınırlı gözlemciler
olarak biz insanlar sorumluyuz. Zaman okunu doğa gibi ancak yaklaşımsal
olarak betimleyebildiğimiz bir olgu niteliğine indirgeyen bu sav, yeni
kitapların çoğunda hala savunulmaktadır. Zaman okunun ortaya çıkmasıyla
oluşabilecek çözümlenemez gizemin açıklamasını bilimlerden beklemeyi bırakmış
yazarlar da vardır. Unutmamalıyız ki, Boltzmannn’dan bu yana durum
çok değişti. Dinamik fiziğinin ve kaos düşüncesine bağlı kararsız
dinamik sistemler dinamiğinin şaşırtıcı gelişimi Galile’den beri oluşturulan
zaman kavramını yeniden gözden geçirmeye iter bizi.
Gerçekten de son yıllarda yeni bir bilim doğmuştur: dinamik süreçler fiziği.
Bu bilim bugün kimyadan biyolojiye, kozmolojiden çevrebilime ve sosyal
bilimlere kadar birçok alanda kullanılan oto-organizasyon ve dağıtıcı
yapılar gibi yeni kavramaları beraberinde getirmiştir. Dinamik fiziği
tek yönlü bir zaman olarak nitelenen dağıtıcı süreçleri ele alır ve bunu
yaparken tersinmezliğe yeni bir anlam katar. Önceleri zaman oku difüzyon,
sürtünme,akışkanlık gibi çok basit süreçlere bağlıydı. Bu süreçlerin sadece
dinamik yasaları yardımıyla anlaşılabilir oldukları sonucunu çıkartabilirdik.
ama bugün aynı şeyi söyleyemeyiz. Tersinmezlik (tek yönlülük) artık bu
kadar basit olaylarda ortaya çıkmıyor sadece. çevrintilerin (girdapların),
kimyasal titreşimlerini ya da laser ışınımlarının oluşumu gibi birçok
yeni olayın kaynağını da oluşturuyor aynı zamanda. Bu olayların hepsi
zaman okunun temel yapıcı işlevini gösterir. tersinmezlik eksiksiz bir
bilgiye kavuştuğumuzda kaybolacak olan basit bir görünümle özdeşleştirilemez
artık. Milyarlarca molekül topluluğunda birbirine uygun davranışların
temel bir koşuludur. Tekrarlamaktan hoşlandığım bir formüle göre şöyle
de söyleyebiliriz: zaman oku görünmüyorsa,madde görmez, dengeye körükörüne
bağlı kalır;zaman oku ortaya çıktığındaysa,madde dengeden uzaklaşmış olarak
görmeye başlar! tersinmez dinamik süreçlerin tutarlılığı olmaksızın dünya
üzerinde yaşamın varlığı anlaşılmazdı. Zaman okunun yalnızca görüngübilimsel
olduğu savı çöktü. Zaman okunu yaratan biz değiliz. Tam tersine,biz onun
çocuklarıyız.
Fizikte zaman kavramının yeniden gözden geçirilmesine yol açan ikinci
gelişme de karasız dinamik sistemlerin gelişmesidir. Klasik bilim düzen
ve kararlılığa önem vermişti, oysa artık her gözlem düzeyinde salınımın
ve karasızlığın temel bir işlev taşıdığını biliyoruz. Bu kavramlarla birlikte
çoklu seçim ve sınırlı öngörülük kavramları da ortaya çıkar. kaos gibi
kavramlar benimsenmiş ve kozmolojiden ekonomiye tüm bilim dallarına girmiştir.
Ancak bu yapıtta göstereceğimiz gibi kararsız dinamik sistemler aynı zamanda
klasik dinamiğin ve kuantum fiziğinin gelişmesine dolaysıyla da temel
fizik yasalarının yeniden formülleşmesine yol açmıştır. Bu formülleştirme
gerek geleneksel fiziğin gerekse kuantum mekaniğinin ve göreliliğin ileri
sürdüğü geçmiş ve gelecek arasındaki simetriyi bozar. Sözünü ettiğimiz
geleneksel fizik, eksiksiz bilgiyi ve kesinliği birbirine bağlar: benimsenen
başlangıç koşullarının verilmesi yeter; gelecek, bu koşullara göre öngörülebilir
ve geçmiş yine bu koşullara göre yeniden kurulabilir. Değişkenliğin (kararsızlık??)
gelmesiyle doğa yasaları yeni bir anlam kazanır. Bundan öyle olasılıkları
ifade eder.
Bu kitabın en büyük amacı fizik yasalarının bu dönüşümünü ve böylece doğayı
nasıl betimlediğimizi göstermektir. Diğer sorular doğrudan zaman sorunuyla
ilgilidir. Bu sorulardan biri kuantum kuramında gözlemciye yüklenen anlaşılmaz
işlevdir. Zaman çelişkisi, doğada görülen zamansal simetri bozukluğundan
bizi sorumlu tutar. Ancak dalga fonksiyonunun indirgenmesi olarak adlandırılan
kuantum kuramının herhangi bir görünümünden gözlemci sorumlu olacaktır.
Daha sonra göreceğimiz gibi kuantum mekaniğine görünüşte öznel bir görünüm
kazandıran ve biçko tartışmaya yol açan gözlemci kavramına bu işlevi yükleyen
kuantum kuramının kendisidir. Yaygın yorumlara göre,kuantum fiziğinde
gözlemciye başvuruyu gerektiren ölçüt bir zamansal simetri bozukluğuna
denk düşer. Buna karşılık kararsızlığın kuantum kuramına girmesi zamanın
simetrisinde bir bozukluğa yol açar. Bu durumda kuantum gözlemcisi bireysel
konumunu yitirir! Zaman çelişkisinin çözülmesi kuantum çelişkisine
de bir çözüm getirerek kuramın gerçekçi bir formülünün oluşmasını sağlar.
Bu bizi klasik ortodoksluğa ve deterministliğe değil; tam tersine, kuantum
mekaniğinin istatistiksel niteliğini doğrulamaya,hatta kesinlemeye götürür.
daha önce de söylemiştik: temel yasalar artık kuantum fiziğinde klasik
fizikte olduğu gibi kesinlikleri değil, ancak olasılıkları ifade eder.
Yasaların yanı sıra, yasaların sonucu olmayan ve olasılıkları güncelleştiren
olaylar da var elimizde. Bu açıdan fiziğin (s:12). “big bang” (büyük patlama)
adını verdiği büyük olayın anlam sorununa değinmeden edemeyiz. ‘Big bang’ın
anlamı nedir? Zamanın kaynağını mı gösterir? Zaman big bang’la mı başladı?
Yoksa zaman, evrenimizde daha önceden de var mıydı?
Burada bilgimizin sınırlarına, spekülasyonun ve bilimsel düşünüşün birbirine
karıştığı bir alana geliriz. Kuşkusuz kanıttan söz etmek için henüz çok
erken,ama kavramsal olasılıkları incelemek ilgi çekici olabilir. İlerde
açıklayacağımız gibi bugün big bang’ı kararsızlığa bağlı bir olay olarak
düşünebiliriz, bu da zaman değil, evrenimizin başlangıç noktası konumuna
getirir big bang’ı. Evrenimizin bir yaşı varken, bu evreni oluşturan kararsızlık
ortamının yaşı yoktur. Bu anlayışa göre zamanın başlangıcı yoktur ve belki
de sonu da olmayacaktır!
Sınırlarını zorlayarak da olsa, varsın fizik zamanın okunun birincil nitelikli
olduğunu ileri sürsün,başlıca görevimiz, özellikle deneylerle öğrenebildiğimiz
alanlarda düşük enerji alanında,makroskopik fizik, kimya ve biyoloji alanlarında
doğa yasalarını formülleştirmektir. Bu aynı zamanda insanı doğayla birleştiren
ilişkilerin kurulduğu noktadır.
Zaman ve determinizm sorunu bilimle sınırlı değildir;köklerini ta Sokrates
öncesi dönemde bulduğumuz ussallık olarak adlandırdığımız şeyin kökeninden
bu yana Batı düşüncesinin merkezinde yer almıştır. Determinist bir dünyada
insanın yaratıcılığı nasıl algılanmalı ya da etik olarak nasıl düşünülmelidir?
Bu soru, aynı zamanda hem nesnel bir bilgiyi vaat eden hem de özgür ve
sorumlu, yani ideal hümanisti kesinleyen bir geleneğin içindeki şiddetli
gerilimin bir yansıması değil midir? Demokrasi ve modern bilimler aynı
tarihin mirasçılarıdır;ama demokrasi özgür bir toplum idealini yaratırken,bilim
de determinist bir doğa öğretisini kabul ettirmeye çalışırsa, bu tarih
bir çelişkiye yol açar. Doğaya yabancı olduğumuzu düşünmek,bilim serüvenine
olduğu kadar Batı dünyasına özgü anlaşılırlık tutkusuna da yabancı olan
bir ikiciliği kapsar. Sözünü ettiğimiz anlaşılırlık tutkusu, Richard
Tarnas ’a göre “bütünlüğünü varlığının kökenleriyle yeniden bulmaktır.”
Bugün bu serüvenin en önemli noktasında, bilimle kesinliği, olasılıkla
bilgisizliği artık özdeşleştirmeyen yeni bir ussallığın başlangıç noktasında
olduğumuzu düşünüyoruz.
Bu yüzyılın sonunda,bilimin geleceği sık sık gündeme getirilecek. Kimilerine
göre Zamanın kısa tarihi romanında açıkladığı gibi “tanrı düşüncesi”ni
çözebilecek yetkinliğe ulaştığımızda sona yaklaşmış olacağız. Bense, tersine
serüvenin daha başında olduğumuza inanıyorum. Yalınlaştırılmış durumlarla
sınırlı olmayan,idealleştirilmiş,ama aynı zamanda da bizi gerçek dünyanın
karmaşıklığıyla karşı karşıya bırakan bir bilimin;insan yaratıcılığının
doğanın her düzeyinde ortak temel çizginin bireysel bir ifadesi olarak
belirmesini sağlayan bir bilimin doğuşuna tanık oluyoruz. Fizik ve matematik
arasındaki ilişkilerin zengin tarihinde yeni bir sayfa açan bu kavramsal
dönüşümü,doğa üzerine düşüncelerin evrimiyle ilgilenen her okuyucunun
okuyabileceği,anlayabileceği bir şekilde sunmaya çalıştım. Bununla birlikte,bazı
bölümler,özellikle de 5. ve 6. bölümler az çok teknik gelişmeleri içermektedir.
Ancak sonuçlar sonraki bölümlerde genel bir şekilde yeniden ele alınmıştır.
Her kavramsal yenilik kesin bir doğrulanmayı ve yeni tahminlere sınır
getirmeyi gerektirir. Şunu da belirtmeliyim ki, bu tahminler bilgisayarda
gerçekleştirilen simülasyonlarla doğrulanmıştır.
Bu yapıt, onlarca yıllık bir çalışmanın sonucu olsa da aslında doğayla
diyaloğumuzun tarihini içeren yeni bir bölümünün başlangıcındayız daha.
Ancak her birimizin ömrü sınırlı, bu yüzden sonuçları bugünkü biçimleriyle
vermeye karar verdim. Okuyucuyu bir arkeoloji müzesini gezmeye değil,
yeni yeni oluşmakta olan bir bilim dalında kısa bir gezintiye davet ediyorum.
(İ. Prigogine, Kesinliklerin Sonu, Çeviren: Süheyla Sarý,
Sarmal Yayýnlarý 1999, s: 9-14 )