Zaman yolculuğu, H. G. Wells’ in 1985 yılında ünlü romanı Zaman
Makinesi’ni yazmasından bu yana güncel bir bilim-kurgu temasıdır. Fakat
acaba gerçekten yapılabilir mi? Bir insanı geçmişe veya geleceğe
taşıyacak bir makine inşa etmek mümkün müdür?
On
yıllar boyunca Zaman yolculuğu saygın bilimin sınırlarının dışında
kaldı. Fakat son yıllarda bu konu kuramsal fizikçiler arasında bir çeşit
yan uğraş haline gelmeye başladı. Çıkış noktası kısmen eğlence
amaçlıydı; Zaman yolculuğu üzerine düşünmek eğlenceliydi. Fakat bu
araştırmanın ciddi bir yanı da var: Neden ve sonuç arasındaki ilişkiyi
anlamak. Bu, fizikte birleştirici bir kuram oluşturma çabalarının ana
öğelerinden bir tanesi. Eğer, kuramsal olarak bile olsa, sınırsız Zaman
yolculuğu mümkün ise, böyle bir birleşik kuramın yapısı bundan büyük
oranda etkilenecek demektir.
Zamana ilişkin en iyi kavrayışımız,
Einstein’ in görelilik kuramları
sayesindedir. Bu kuramların öncesinde zaman kesin ve evrensel; fiziksel
koşulları ne olursa olsun herkes için aynı kabul ediliyordu. Einstein,
özel görelilik kuramında iki olay arasında ölçülen zaman aralığının
gözlemcinin nasıl hareket ettiğine bağlı olacağını söyler. Temel olarak,
farklı şekillerde hareket eden iki gözlemci, aynı iki olay arasında
farklı zaman aralıkları deneyimleyeceklerdir.
Bu etki genellikle “ikizler açmazı” kullanılarak açıklanır. Sally
ve Sam’in ikiz olduklarını düşünün. Sam evde otururken Sally bir rokete
biner, yüksek bir hızda yakındaki bir yıldıza gider, sonra dönüp dünyaya
geri gelir. Sally için yolculuğun süresi
sözgelimi bir yıl olabilir; fakat geri dönüp de uzay aracından indiği
zaman, dünyada 10 yıl geçmiş olduğunu görür. Artık kardeşi ondan 9 yaş
daha yaşlıdır. Sally ve Sam, aynı günde doğmuş olmalarına karşın artık
aynı yaşta değildirler. Bu örnek zaman yolculuğunun sınırlı bir çeşidini
göstermekte. Sonuçta Sally dünyanın geleceğine doğru 9 yıllık bir
sıçrama yapmış oldu.
Jet Lag; Zaman genleşmesi olarak
bilinen etki, iki gözlemcinin birbirlerine göre hareket etmeleri
durumunda meydana gelir. Günlük yaşantımızda bu tuhaf zaman
çarpılmalarını gözlemleyemeyiz, çünkü bu etki ancak, hareketin ışık
hızına yakın hızlarda olması sırasında belirgin hale gelir. Uçakların
ulaştığı hızlarda bile, tipik bir yolculukta meydana gelen zaman
genleşmesi birkaç nanosaniye kadardır. Bununla birlikte atom saatleri bu
kaymayı kaydedecek kadar hassastırlar ve hareket sonucunda zamanın
gerçekten de uzadığını onaylarlar. Dolayısıyla geleceğe yolculuk,
şimdilik nispeten heyecan vermekten uzak miktarlarda da olsa,
kanıtlanmış bir gerçektir.
Gerçekten gözle görülür zaman çarpılmalarını gözlemleyebilmek için,
günlük deneyimler dünyasının ötelerine bakmak gerekir. Atomaltı
parçacıklar, büyük hızlandırıcı cihazlarla neredeyse ışık hızına yakın
hızlara ulaştırılabiliyorlar. Bu parçacıklardan muonlar gibi bazıları
belli bir yarılanma ömrü ile bozunduklarından içsel bir saate
sahiptirler.
Einstein’in
görelilik kuramına uygun olarak, hızlandırıcılar içinde yüksek hızlarda
hareket eden muonlar, sanki ağır çekimde bozunuyormuş gibi
gözlemlenirler. Bazı kozmik ışınlar da şaşırtıcı zaman çarpılmalarına
maruz kalırlar. Bu parçacıklar ışık hızına o kadar yakın seyrederler ki,
onlar açısından bakıldığında, dünya zamanına göre on binlerce yıl gibi
gözükmesine rağmen, dakikalar içinde galaksiyi kat ederler. Eğer zaman
genişlemesi olmasaydı, bu parçacıklar buraya hiçbir zaman varamazlardı.
Hız, zamanda ileri sıçramanın bir yoludur. Kütle çekimi ise bir
diğer yolu. Einstein genel görelik kuramında kütle çekiminin zaman
yavaşlatacağı öngörüsünde bulunmuştu. Saatler tavan arasında, dünyanın
merkezine daha yakın olan ve dolayısıyla daha derin bir kütle çekim
alanı içinde bulunan bodrum katına göre birazcık daha hızlı çalışırlar.
Benzer şekilde, uzaydaki saatler, yerdekilere göre daha hızlı
çalışırlar. Yine bu etki de çok küçüktür.
Fakat, hassas saatler yardımıyla doğrudan ölçülmüştür. Hatta bu zaman
çarpıtma etkileri Küresel Konumlandırma Sistemleri’nde dikkate alınmak
zorundadır. Eğer dikkate alınmazsa, gemiciler, taksi sürücüleri ve uzun
menzilli füzeler kendilerini rotalarından kilometrelerce sapmış halde
bulabilirler.
Bir nötron yıldızının yüzeyinde kütle çekimi öyle güçlüdür ki, zaman
burada, dünyaya göre yaklaşık yüzde 30 daha yavaş akar. Böyle bir
yıldızdan bakıldığında buradaki olaylar hızlı biçimde ileri sarılan bir
filmin görüntüsüne benzer. Bir kara delik
ise zaman çarpıklığının en uç noktasını temsil eder. Deliğin yüzeyinde
zaman, dünyaya göre durmuş haldedir. Yani bir kenarından kara deliğe
düşecek olursanız, sizi yüzeyine doğru çektiği o kısa süre içerisinde
evren tüm sonsuzluğunu yaşar ve bitirir. Dolayısıyla kara deliğin
içindeki bölge, dışarıdaki evren söz konusu olduğu sürece, zamanın
sonunun da ötesindedir. Eğer bir astronot bir kara deliğin çok yakınına
yaklaşıp parçalanmadan geri dönebilirse ki bu çok uzak bir olasılıktır-
geleceğe oldukça uzun bir sıçrama gerçekleştirebilir.
Başım Dönüyor…
Şimdiye kadar zamanda ileri gitmekten bahsettik. Peki ya geriye doğru
seyahat? Bu konu çok daha sorunlu. 1945 yılında Princeton’daki ileri
çalışma enstitüsünde bulunan
Kurt Gödel,
Einstein’ in kütle çekim alanı denklemlerinden, dönen bir evren tanımı
ortaya koyan bir çözüm çıkartır. Bu evrende bir astronot, kendi
geçmişine ulaşacak şekilde uzayda seyahat edebilmekteydi. Bu durum,
kütle çekiminin ışığı etkileme şeklinde kaynaklanıyordu. Dönen evren
ışığı (ve dolayısıyla nesneler arasındaki nedensel ilişkileri)
sürükleyecek, maddesel bir nesnenin uzayda ve zamanda kapalı bir döngü
içinde, herhangi bir devrede yakın çevresindeki ışık hızını aşmaksızın
dönmesine izin verir. Gödel’in çözümü matematiksel bir merak olarak bir
kenara bırakıldı; sonuçta, evrenin bir bütün olarak döndüğünü gösteren
bir kanıt yoktu. Fakat bulduğu çözüm bir taraftan da, zamanda geri
gitmenin, görelilik kuramı tarafından yasaklanmadığını da ortaya
koymuştur. Zira
Einstein'de
bu kuramın bazı durumlarda geçmişe yolculuğa izin verebileceği
düşüncesiyle başının dertte olduğunu itiraf etmişti.
Geçmişe yolculuk için başka senaryolar da bulundu, örneğin 1974 yılında
Tulane Üniversitesi’nden Frank J. Tipler, kocaman ve sonlu uzunluğa
sahip bir silindirin kendi ekseni etrafında ışık hızıyla dönmesinin,
yine ışığı bir ilmek gibi kendi etrafına çekerek, astronotların kendi
geçmişlerini ziyaret etmelerini sağlayabileceğini hesaplamıştır. 1991’
de ise Princeton Üniversitesi’nden J. Richard Gott, evren bilimcilerinin
Büyük Patlamanın erken dönemlerinde yaratılan yapılar olarak bildikleri
kozmik sicimlerin de benzer sonuçlar verebileceğini öngörmüştü. Fakat
1980’lerin ortalarında, “solucan deliği”
kavramı temel alınarak, bir
zaman makinesi için en gerçekçi senaryo
ortaya çıktı.
Bilim kurguda solucan delikleri kimi zaman yıldız geçitleri olarak
adlandırılırlar. Bunlar sayesinde, uzayda birbirinden çok uzak noktalar
arasında kestirme bir geçiş yapılabilir. Hipotetik bir solucan
deliğinden atladığınızda, galaksinin diğer bir yanına bir an içinde
ulaşmak mümkündür. Solucan delikleri, kütle çekiminin sadece
zamanı değil uzayı da çarpıttığını gösteren genel görelilik kuramına
doğal olarak uygundurlar. Kuram, uzaydaki iki noktayı birbirine bağlayan
alternatif yol ve tünel geçişlerine benzer yapılanmalara izin verir. Bir
tepenin altından geçen bir tünelin, tepe yüzeyini izleyen yoldan daha
kısa olabilmesi gibi, bir solucan deliği de bildiğimiz uzaydaki normal
bir güzergâhtan daha kısa olabilir.
Solucan deliği bir bilim-kurgu aygıtı olarak 1985 yılında yayınlanan
“Contact” adlı romanında Carl Sagon tarafından kullanıldı. Sagon’ın da
vurguladığı gibi Kaliforniya Teknoloji Enstitüsünden Kip S. Thorne ve
arkadaşları, solucan deliklerinin bilinen fizikte uyumlu olup olmadığını
bulmak üzere yola çıkmışlardı. Başlangıç noktaları, bir solucan
deliğinin korkunç bir kütle çekimine sahip olması açısından bir
karadeliğe benzemesi gerektiği düşüncesidir. Fakat hiçliğe doğru tek
yönlü bir yolculuk sunan karadelikten farklı olarak, solucan
deliklerinin girişleri gibi çıkışları da olmalıydı.
Döngünün İçinde
Bir solucan deliğinin içinden geçilebilir özellikte olabilmesi için
Thorne’ un “ekzotik madde” dediği şeye sahip olması gerekir. Bunun
görevi, çok büyük kütleli bir sistemin kendi yoğun ağırlığı altında bir
kara deliğe çökmesi yönündeki doğal eğilimle mücadele edecek bir karşıt
kütle çekimi üretmektir. Karşıt kütle çekimi veya kütle çekim itmesi,
negatif enerji veya basınçla üretilebilir. Negatif enerji durumlarının
bazı Kuantum sistemlerinde mevcut olduğu bilinmektedir ki, bu durum,
yeterli miktarda karşıt kütle çekimi malzemesinin bir araya toplanıp
toplanamayacağı pek açık olmasa da, Thorne’ un ekzotik maddesinin fizik
kurallarınca yasaklanmadığını düşündürmektedir. (Bkz. “Negative Energy
Wormholes and Warp Drive”, Lawrence H. Ford ve Thomas A. Ramon:
Scientific American, Ocak 2000).
Daha sonra Thorne ve meslektaşları, kararlı bir solucan deliği
oluşturulabilmesi halinde, bunun bir zaman makinesine de
dönüştürülebileceğini fark ettiler. Bunların birinden geçen bir astronot
sadece evrende başka bir yere değil, geçmişte veya gelecekte herhangi
bir zamana da çıkabilirdi.
Solucan deliğini zaman yolculuğuna
uygun hale getirmek için ağızlarından bir tanesi nötron yıldızına
bağlanıp, yüzeyine yakın bir şekilde konumlandırılabilirdi. Yıldızın
kütle çekimi, solucan deliğinin ağzının yakınlarındaki zamanı, solucan
deliğinin uçları arasındaki zaman farkının gittikçe artmasını sağlayacak
şekilde yavaşlatacaktır. Daha sonra her iki uç da uzayda uygun yerlere
yerleştirildiğinde bu zaman farkı aynen korunacaktır.
Bu zaman farkının 10 yıl olduğunu varsayalım. Bu deliği bir yönde geçen
bir astronot geleceğe doğru 10 yıllık bir sıçrama yaparken, ters yönde
geçen bir astronot geçmişe doğru 10 yıllık bir sıçrayış
gerçekleştirecektir. Normal uzay üzerinden yüksek bir hızla başlangıç
noktasına dönen ikinci astronot, “henüz ayrılmadan önce evine
dönmüş” olacaktır. Diğer bir deyişle,
uzaydaki kapalı bir ilmek aynı şekilde zamanda da kapalı bir ilmek
haline gelebilir. Bunun kısıtlamalarından biri, astronotun, solucan
deliğinin henüz yapılmamış olduğu bir geçmiş zaman dilimine
gidememesidir.
Solucan deliğinden bir zaman makinesi yapma konusunda aşılması en zor
sorunlardan birisi, öncelikle solucan deliğinin nasıl yapılacağıdır.
Muhtemelen uzay, Büyük Patlama’nın
kalıntıları olan bu tip yapılarla doğal olarak örülü durumdadır. Eğer
öyleyse, üstün bir uygarlık bunlardan bir tanesine hükmedebilir. Veya
solucan delikleri Planck uzunluğu denen ve bir atom çekirdeğinin 1020’de
biri kadar minicik ölçeklerde doğal olarak meydana çıkıyor olabilirler.
Prensipte böyle minik bir solucan deliği bir enerji itimi ile kararlı
hale getirilip, bir şekilde kullanılabilir boyutlara genişletilebilir.
Sansürlü !
Mühendislik sorunlarının çözüldüğünü kabul edersek, bir zaman
makinesinin üretilmesi, nedensel açmazlarla dolu bir Pandora Kutusu’nun
açılmasına neden olabilir. Geçmişe gidip kendi annesini henüz genç bir
kızken öldüren zaman yolcusunun durumunu düşünelim. Buna nasıl anlam
verebiliriz? Eğer kız ölürse, gelecekte zaman gezginin annesi
olamayacaktır. Öte yandan zaman yolcusunun doğumu gerçekleşmezse, geri
dönüp annesini de öldüremez.
Bu çeşit açmazlar, zaman gezgininin geçmişi değiştirmeye kalkıştığı
imkânsızlığı aşikâr durumlar da ortaya çıkar. Fakat bunlar, bir kişinin
geçmişin bir parçası olmasını da engellemez. Sözgelimi zaman gezgini
geçmişe gider, genç bir kızı ölümden kurtarır ve bu kız da büyüdüğünde
onun annesi olur. Nedensel döngü şimdi tutarlıdır ve artık açmazlara
neden olmaz. Nedensel tutarlılık, bir zaman gezgininin neler
yapabileceği konusunda bazı kısıtlamalar getirebilir. Fakat, zaman
yolculuğunu hepten yasaklamaz.
Zaman yolculuğu tamamen açmazlarla dolu olmasa da, oldukça acayip
olacağı kesin. Bir yıl ileriye sıçrayıp Scientific American’ın ileriki
bir sayısındaki bir matematik teoremini okuyan bir zaman yolcusu
düşünün. Ayrıntıları not alsın, kendi
zamanına dönsün, bir öğrenciye bu teoremi anlatsın ve öğrenci de bunu
Scientific American’ a yazsın. Çıkan makale elbette zaman yolcusunun
okuduğu makalenin ta kendisidir. Dolayısıyla karşımıza bir soru çıkıyor:
Teoreme ilişkin bilgi nereden geldi? Gezginimizden değil, çünkü o sadece
bir yerde okudu; öğrenciden de değil, çünkü o da bunu gezginimizden
öğrenmişti. Dolayısıyla bilgi, mantıksız bir şekilde hiçbir yerden gelip
var olmuş gibi gözüküyor!
Zaman yolculuğuyla ilgili garip sonuçlar bazı bilimcileri, bu fikri
tamamen reddetmeye itiyor. Cambridge Üniversitesi’nden
Stephen W. Hawking,
nedensel döngüleri devre dışı bırakacak bir “tarihsel sırayı koruma
varsayımı” öneriyor. Görelilik kuramı nedensel döngülerin oluşmasına
izin verdiğinden tarihsel sıranın korunması, geçmişe yolculuğu
engelleyecek bir başka etmenin ise karışmasını gerektirmekte. Peki bu
etmen ne olabilir? Bir öneriye göre durumu kurtaran, kuantum süreçleri
olabilir. Bir zaman makinesinin varlığı, parçacıkların kendi
geçmişleri ile döngüsel ilişkilere girmesini mümkün kılacaktır.
Hesaplamalardan edinilen ip uçlarına göre, meydana gelecek karışıklık,
kendi kendini besleyerek, solucan deliğinin dağılmasına yol açacak bir
enerji kaçağına neden olabilir.
Tarihsel sıra koruması halen bir varsayımdan ibarettir ve Zaman
yolculuğu da halen bir ihtimal olarak durmakta. Konunun nihai çözümü,
sicim kuramı veya onun bir uzantısı olan M-kuramı gibi bir kuram
aracılığıyla, Kuantum mekaniği ile kütle çekiminin başarılı bir
birleşiminin ortaya konmasını beklemek zorunda olabilir. Hatta gelecek
nesil parçacık hızlandırıcılarının yakındaki parçacıkları kısa ömürlü
nedensel döngülere sokabilecek kadar uzun ömürlü atom altı solucan
delikleri oluşturabilmeleri de mümkün gözüküyor. Bu olay Wells’in
Zaman Makinesi
hayali yanında çok cılız bir çaba olarak kalsa da, fiziksel gerçeklik
görüşümüzü ebediyen değiştirecektir.
Tüm İcatlar / Buluş Hikayeleri / İlk İcatlar / İlk Bisiklet / İlk Bilgisayar / Geleceğin İcatları / Zaman Makinesi / Karakutu / Telefon / Stetoskop / Denizaltı
Bilim İnsanları
/ Ünlü
Yazarlar /
Ünlü
Ressamlar /
Ünlü Müzisyenler /
Türk Büyükleri
/ Türk Bilim
İnsanları /
Ünlü Matematikçiler
/ Ünlü
Fizikçiler