Zamanı düşünürken konunun karmaşıklığı içinde kaybolmak çok kolay. Zaman her yerde, her an mevcut ve Dünya’daki yaşamı kaydetme yöntemimizin temelini oluşturuyor. Zaman; Dünya’yı, Güneş Sistemi’ni ve hatta evreni çalışır durumda tutan bir sabit.
Zaman içinde pek çok medeniyet gelip geçti, yıldızlar doğup söndü… Evrendeki ve dünyadaki her olayı takip etme yöntemimiz ise zamanın düzenli bir şekilde aktığını varsayarak bu olayları günümüzle karşılaştırmak oldu. Ama zaman gerçekten sabit mi? Bir saniyeden bir sonraki saniyeye geçmek kadar basit bir şey mi zaman? Bu yazımızda bu soruların cevabını arıyoruz.
Evren 13,8 milyar yıl önce doğdu ve o andan beri zaman, galaksilerin oluşumuna ve uzayın genişlemesine tanık olarak günümüze kadar geldi. Evrenin yaşıyla kendi yaşınızı karşılaştırıp da ne kadar kısa bir süre boyunca yaşadığınızı anlamak ürkütücü.
Dünya 4,5 milyar yaşında olabilir ama biz modern insanlar bu gezegende yaklaşık 300.000 yıldır yaşıyoruz. Bu, evrenin yaşının sadece %0,002’si demek. Dünya’da yaşayarak geçirdiğiniz zaman o kadar kısa ki astronomik açıdan tamamen ihmal edilebilirsiniz. Evrendeki en genç yıldızın yaşına ulaşmak için hayatınızı 150.000 kere yeniden yaşamalısınız. 17. yüzyılda Newton, zamanı bir oka benzetiyordu: yaydan fırlatıldıktan sonra düz bir çizgide hareket eden ve yolundan hiç sapmayan bir ok. Newton’a göre Dünya’da geçen bir saniye, Mars’ta, Jüpiter’de ve derin uzayda da aynı uzunluktaydı. Newton mutlak hareketin tespit edilemeyeceğine inanıyordu; bu da evrendeki hiçbir şeyin, hatta ışığın bile hızının sabit olmadığı anlamına geliyordu. Bu teoriye göre Newton, ışık hızı değişebiliyorsa zamanın sabit olması gerektiği sonucuna vardı. Zaman daima bir saniyeden sonraki saniyeye doğru ilerlemeli ve saniyeler arasında hiçbir fark olmamalıydı. Bu, muhtemelen sizin de doğru olduğunu düşündüğünüz bir varsayım. Ne de olsa her gün kabaca 24 saatten oluşuyor. Bir gün 26 saatken ertesi gün 23 saat olmuyor.
Ancak 1905 yılında Albert Einstein, ışık hızının hiç değişmediğini, saniyede yaklaşık 299.792.458 metre hızla hareket eden sabit bir hız olduğunu iddia etti. Zamanın daha çok bir nehre benzediğini, kütleçekim ve uzay-zamanın etkilerine bağlı olarak değişen hızlarda aktığını varsayıyordu. Zaman, kütleleri ve hızları birbirinden farklı kozmolojik cisimlerin etrafında hızlanabilir veya yavaşlayabilirdi. Dolayısıyla Dünya’daki bir saniye evrenin her yerinde aynı uzunlukta değildi.
Bu da başka bir sorunu ortaya çıkarıyordu: Işık hızı gerçekten sabitse evrendeki büyük mesafeler arasında değişen bazı değişkenler olmalıydı. Evren genişlerken, gezegenler ve galaksiler muazzam bir ölçekte hareket ederken bu küçük dalgalanmalara olanak tanıyacak bir şey olmalıydı. Einstein’a göre bu değişken zamandı.
Einstein’ın teorisi kabul gördü ve nihayetinde tamamen doğru olduğu da kanıtlandı. Ekim 1971’de Hafele ve Keating adlı iki fizikçi, teorinin geçerliliğini kanıtlamaya girişti. Bu amaçla dört adet sezyum atom saatini uçaklara koyup önce doğuya, sonra batıya doğru uçurdular. Einstein’ın teorisine göre, Dünya’nın kütleçekiminin uçakların hızı üzerindeki etkisinden dolayı, Hafele ile Keating’in havadaki saatleri doğuya gittikten sonra yeryüzündeki saatlere (Washington’daki ABD Deniz Gözlemevi’nin atom saatlerine) kıyasla yaklaşık 40 nanosaniye geri kalmalı, batıya gittikten sonra ise yaklaşık 275 nanosaniye ileri gitmeliydi. İnanılmaz bir şekilde, doğuya ve batıya seyahat eden saatlerle ABD Deniz Gözlemevi’nde duran saatler karşılaştırılınca gerçekten bir fark gözlemlendi: Doğuya giden saatler 59 nanosaniye yavaş ilerlemiş, batıya gidenler 273 nanosaniye hızlı ilerlemişti. Bu deney, Einstein’ın zaman genişlemesi teorisinde haklı olduğunu ve zamanın gerçekten de evrenin farklı yerlerinde dalgalandığını kanıtladı.
Newton ile Einstein’ın hemfikir olduğu bir nokta var: Zaman daima ilerliyor. Şimdiye kadar, evrende zamandan kaçabilen veya zamanda ileri geri hareket edebilen herhangi bir şeyin varlığına dair kanıt bulamadık. Her zaman aynı hızda olmasa da her şey zamanda ileriye doğru hareket ediyor. Peki, zamanın neden ilerlediğini biliyor muyuz? Maalesef bunun kesin bir yanıtı yok ama birkaç teori var. Bunlardan biri termodinamik yasalarını, özellikle ikinci yasayı ele alıyor. Bu yasa, Büyük Patlama’daki basitlikten başlayıp günümüzde galaksilerin ve galaksi sakinlerinin neredeyse gelişigüzel dizilişine kadar evrendeki her şeyin düşük entropiden yüksek entropiye veya tekdüzelikten düzensizliğe geçmek istediğini söylüyor. İngiliz gökbilimci Arthur Eddington, 1927’de bu kavrama “zaman oku” adını vermişti. Eddington, zamanın simetrik olmadığını öne sürerek şöyle dedi: “Oku takip ederken dünyanın durumunda gittikçe daha fazla gelişigüzel öğe bulursak ok geleceği işaret ediyor demektir. Gelişigüzel öğeler azalırsa ok geçmişi işaret ediyordur.” Örneğin, bir yıldızı neredeyse tekdüzelik içinde gözlemledikten sonra onun bir süpernova olarak patladığını ve sonra da dağınık bir bulutsuya dönüştüğünü görseydiniz zamanın dengeden kaosa doğru ilerlediğini anlardınız.
Bir diğer teori ise zamanın ilerlemesinin evrenin genişlemesinden kaynaklandığını öne sürüyor. Uzay ve zaman birbirine bağlı olduğu için, evren genişledikçe zamanı da uzayla birlikte çekiyor. Ancak bu durumda evren teorik bir genişleme sınırına ulaşır ve büzülmeye başlarsa zamanın da tersine dönmesi gerekir. Bilim insanları ve gökbilimciler için bu bir paradoks. Zaman gerçekten geri geri gidebilir mi ve en basit çağlara geri dönüp “Büyük Çöküş” ile sona erebilir mi? Öyle bir şey yaşandığında bizim hayatta olmamız pek olası değil ama neler olabileceğine dair varsayımda bulunabiliriz. Son yüz yıl içinde zamanı anlama konusunda inanılmaz bir ilerleme kaydettik. Zamanı kabaca gösteren antik güneş saatlerinden, saniyeden çok daha kısa süreleri bile doğru şekilde ölçebilen atom saatlerine ulaştık. Zaman karmaşık bir konu olmaya devam ediyor ama vizyon sahibi bilim insanları sayesinde onun sırlarını çözmeye giderek yaklaşıyoruz.
Atom saatleri
Muhtemelen evrendeki en doğru saat dönen bir yıldız (pulsar) olacaktır ama Dünya’da zamanın en doğru takibini atom saatleriyle yapıyoruz. Dünya yörüngesinde dönen GPS uydularının tamamı, konumları doğru bir şekilde izlemek için atom saatlerini kullanıyor. Dünya’da ise tek amacı zamanı en doğru şekilde hesaplamak olan bilimsel merkezler kuruluyor. Bu merkezlerde genellikle bir sezyum atomunun içindeki geçişler ölçülüyor.
Çoğu atom saati manyetik alanları temel alırken, modern saatler sezyum atomlarının içindeki enerji geçişlerini izleyip tespit etmek ve zaman ölçüsünü daha kesin bir şekilde tutmak için lazer kullanıyor. Şu anda dünya genelinde zamanı ölçmek için sezyum saatleri kullanılsa da stronsiyum saatleri iki kat daha fazla doğruluk vadediyor. Öte yandan, yüklü cıva atomlarına dayanan deneysel bir tasarım, hata payını 400 milyon yılda tek bir saniyeye kadar indirebilir.
Kaynak: HOW IT WORKS DERGİSİ
0 Yorumlar