Zaman ve uzayın zorlukları
Zaman, düşündüğümüz kadar basit değil. İtalyan teorik fizikçi Carlo Rovelli ile zamanın gizemi ve evrende nasıl değiştiği hakkında konuştuk.
Zaman, düşündüğümüz kadar basit değil. İtalyan teorik fizikçi Carlo Rovelli ile zamanın gizemi ve evrende nasıl değiştiği hakkında konuştuk.
Sizi “Order of Time”ı yazmaya motive eden ne oldu? “Seven Brief Lessons on Physics”i yazdıktan sonra bu konuya daha fazla dikkat edilmesi gerektiğini mi düşündünüz?
Seven Brief Lessons çok büyük bir başarı kazandı, bir milyondan fazla sattı.
Bundan sonra ne yazacağıma karar vermek zor oldu. Aynı şeyi yapma, başka bir fizik kitabı yazmak, önümdeki seçeneklerden biriydi. Ama daha sonra okurlarımın bunu istemediğine karar verdim. Bence daha samimi bir şey istiyorlardı. Bu yüzden teorik fizikte benim için en büyüleyici problemi seçtim, zamanın doğası. Tek bir soruya, hayatımın tutkusu olan bir soruya odaklanmaya karar verdim: Zaman nedir?
Zamanı nasıl düşünüyoruz?
Kısmen popüler ve kısmen de fantastik bu problem hakkında bildiğim her şeyi anlatan bir kitap yazmaya karar verdim. Zamanın doğası nedir, anlamadığım şeyler neler, kendi fikirlerim, kendi spekülasyonlarım ve gizemleri bir araya getirmeye çalıştım. Oldukça tuhaf bir kitap gibi görünüyor, çünkü sadece konuyu popülerleştirmeye çalışmıyor, aynı zamanda (bu konunun içine sonuna kadar batmış bir bilim insanının bakış açısıyla) henüz tam olarak çözülmemiş bir sorun hakkında bir şeylerden söz ediyor.
Sizce zamanın doğası hakkında yaygın yanlış anlamalar neler?
Temelde her şey (gülüyor). Günlük yaşamımızda zamanı hissediyor ve anlıyor gibi görünüyoruz, ancak bu anlayışı evrensel hale getirmek istediğimizde temelde bildiklerimizin yanlış olduğunu görüyoruz. Zamanı sadece arka arkaya gerçekleşen bir dizi olay şeklinde, tek boyutlu olarak düşünüyoruz, bu yanlış. Geçmişin gelecekten farklı olduğunu düşünüyoruz, bu da yanlış. Her anda, tüm evrenimizin bu anda var olduğunu düşünüyoruz, bu yüzden tüm evrende “şu an” diye bir kavram var, ve bu da yanlış. İki an arasında herhangi bir saatin ölçebileceği belli bir süre olduğunu düşünüyoruz, ama bu da yanlış. Kitabın içeriği, temel olarak bu kadar. Zaman hakkındaki normal algımız, sadece bir tahmin. Normal sezgilerimizle ilgili tüm zamanımız yalnızca bir yaklaşımdır. Bu, Dünya'nın düz olduğunu düşünmeye benziyor. Evet, bu tahmin Dünya'nın küçük bir parçasında oturduğumuz sürece doğru gibi görünebilir, ancak biraz daha yukarıdan baktığınızda bunun yanlış olduğunu, gerçeğin farklı olduğunu görürsünüz.
Bu yaklaşımınızın doğru olduğunu nasıl söyleyebiliyorsunuz?
Örnek olarak, saatlerin aynı hızda çalışmadığını verebilirim. Bulunduğunuz irtifaya bağlı olarak saatler farklı hızlarda ilerler.
Örneğin, dağlarda vadilere göre daha fazla zaman vardır. Uluslararası Uzay İstasyonu'ndaki astronotlar için zaman Dünya'dan daha yavaş geçer. Büyük bir gezegenin yakınında zaman daha yavaş, hatta bir kara deliğin yakınlarında çok, çok daha yavaş ilerler. Yani aynı hızda ilerleyen tek bir zaman olduğu fikri tamamen yanlıştır. Bu örnek, zamanı yanlış düşündüğümüzün ilk kanıtı olarak değerlendirilebilir.
Eğer zaman yaşamın temel bir öğesi değilse, o zaman doğasını ne yönetiyor?
Kitabın ana mesajı, ortak bir zaman fikrini düşündüğümüzde, aslında onun birçok şeyin birleşiminden meydana geldiğini bilmek. “Zaman” dediğimiz şey aslında farklı kökenleri olan bir dizi katmana sahip
bir yapı. Zamana atfedilen genel özellikler fiziğin farklı bölümlerinden gelir.
Örneğin, saatin hareketi kütle çekimine bağlı, bunu kütle çekimi teorisi ile anlıyoruz. Geçmiş ve gelecek arasındaki ayrım tamamen farklı bir hikâye ve bunu termodinamik, istatistiksel mekanik ve entropi kavramı ile anlıyoruz. Entropi, bakmadığımız birçok mikroskobik özgürlük derecesidir.
Bu yüzden zaman bir soğan gibidir: Katman katman ayırmalı ve her birini kendi diliyle anlamalısınız. Bu yüzden de karmaşıktır. Basit bir fikirle başlarız: Zamanın ne olduğunu biliyorum. Zamanın geçtiğini gece ve gündüze bakarak anlıyorum. Hepsi çok basit, ama üzerinde ne kadar çok çalışırsa, ayrılması gereken daha fazla katman olduğu görülüyor.
Katmanlardan biri, termodinamik, diğeri ise genel görelilik. Eğer daha da genelleştirerek kuantum kütle çekimine gidersek (ki bu benim araştırma alanım) o zaman üzerinde çalıştığımız kuantum kütleçekimi denklemlerinde çalışan bir değişken yok. Zaman değişkeni diye bir şey bile yok.
Zamanı nasıl algıladığımız konusunda yardımcı olacak bir bilim var mı?
Belki de en ilginç şey, zamana atfettiğimiz özelliklerin bazılarının, örneğin ne kadar hızlı geçtiği düşüncesi gibi, fizikle değil, beynimizle ve beynin evrenle ilişkisiyle ilgili olması. Bunu anlamak için sinirbilim kullanmak zorundayız.
Gerçekte “zaman” dediğimiz şeylerin çoğu saat zamanı değildir; hatıralarımızla (ve beklentilerimizle), beynimizin dünyanın geri kalanına biraz öncesinde ve biraz sonrasında bağlandığı gerçeğidir ve bu da bellek ve beklentiden oluşan karmaşık bir yapıyı ortaya çıkarır.
Zaman sorununun güzelliği karmaşıklığında yatıyor. Tüm bilim adamları, bize kendimizin de deneyimlediği zamanı yaratan bir şeyleri anlatmaya çalışıyor.
Kara deliklerin çevresi gibi evrenin daha uç noktalarında zaman nasıl hareket ediyor?
Bir kara deliğe yaklaşırsam zaman benim için yavaşlar. Aslında, bir kara deliğin yüzeyi olan olay ufkuna ulaşırsam zaman tamamen yavaşlar.
Oraya gidebilsek, ki bu hep söylediğim gibi, sadece bir para meselesi. Uzay aracı yapmak için yeterli para koyarsak, oraya gidebiliriz. Kara deliğin yakınında birkaç ay bekler ve sonra motorumu çalıştırır ve çıkarım. Dışarı çıktığımda, girdiğim zamana göre çok daha ileride, gelecekte olacağım.
Orada benim için on dakika geçmiş olsa da, çıktığımda belki de üç bin yıl geçmiş olacak. Bir kara delik, zaman yavaşlatıcıdır. Oraya gittiğinizde ve geleceğe atladığınızda, zaman sizin için aşırı yavaş geçer, oysa dışarıda oldukça daha hızlı devam ediyordur. Bunu çok iyi biliyoruz. Bu, kesin olarak bildiğimiz ve bir kara deliğin yakınında ne olduğunu hesaplamamızı sağlamış ve bu yıl kara deliğin görüntüsünü oluşturmamıza izin vermiş olan fiziksel etkilerden biridir.
Bilim insanlarının bilmediği ne?
Kesin olarak bilmediğimiz şey, kara deliğin merkezinde ne olduğudur, çünkü bunu bilmek için kuantum kütle çekimini bilmemiz gerekli. Şu anda düşünülen, kara deliğe girdiğimizde merkeze ilerledikten sonra bir “geri sekmenin” olacağı ve çok hızlı bir şekilde dışarı atılacağımız.
Bu, bir kara delik, beyaz delik haline geldiğinde ortaya çıkar ve daha önce söylediğim gibi, etkisi çok daha güçlüdür. Merkeze gitmek ve dışarı çıkmak birkaç saniye sürer, ancak çıktığınızda çok, çok gelecekte olacaksınız. Belki de milyarlarca yıl geçmiş olacak!
Bu kavram, bilim adamlarının ışık hızına yakın hızlarda seyahat etme konusunda öne sürdüğü fikirlerle aynı çerçevede mi?
Bu çok benzer bir fenomen, çünkü çok hızlı seyahat ettiğinizde, zaman sizin için yavaşlıyor. Eğer Dünya'dan ayrılıp kısa bir süreliğine ışık hızında seyahat edip geri geldiğinizde sizin için kısa, ancak Dünya'dakiler için çok uzun bir sürenin geçtiğini görürdünüz.
Bu iki olgu birbiriyle ilişkili, ancak aynı değil, çünkü ilki zaten (ışık hızına yakın hızda seyahat etmek) Einstein tarafından 1905’te özel göreliliğin etkileri ve uzayzamanın yapısı ile anlaşılmıştı.
İkincisi (bir kara delik veya Dünya’nın yörüngesinde dolanmak) ise kütle çekimi ile ilgili ve bu konuda özel görelilikten gelen bir kavram bulunmuyor.
Einstein bunu on yıl sonra, 1915'te anladı ve büyük bir kütlenin varlığıyla ilişkili olduğunu fark etti. Birincisi, kütle ile ilgili değildi. Ama birbirlerine benziyorlar, çünkü her iki durumda da zamanın geçtiği hızla ilgili bir şey bulunuyor. Bir tanesi hız ile, diğeri ise büyük bir kütleye yakın olmak ile ilgili.
Uzay-zaman ile ilgili olarak, zaman içinde de uzay içinde olduğu gibi hareket etmenin mümkün olduğunu düşünüyor musunuz?
Hayatlarımız tamamen zaman içinde hareket etmekle ilgili, bunu zaten her zaman yapıyoruz. Sadece yaşayarak, zaman içinde hareket ediyoruz. Yani bu hem mümkün, hem de her zaman yapıyoruz. Geleceğe daha hızlı bir şekilde gitmek de mümkün olabilir, bunu yapmanın bir yolunu söyledim zaten: Bir kara deliğin yanına gidin ve geri gelin, geleceğe gitmiş olacaksınız. Yani, geleceğe gitmek fiziksel olarak mümkün ve bence bu sadece bir mühendislik ve para meselesi.
Bununla birlikte, geçmişe gitmek çok farklıdır, çünkü geçmiş ve gelecek
arasındaki fark entropi, termodinamik, istatistik ve olasılık ile ilgili bir konu. Geçmiş ve gelecek arasındaki fark esas olarak olasılık farkı ile ilgili. Bir yönde ilerleyen bir olgunun, örneğin bir bardağın kırılmasının, diğer yönde gerçekleşme olasılığı çok fazla değildir. Yani bardağı oluşturan parçaların hareket edip birleşip tekrar bardağı oluşturması beklenmez.
Bir anlamda, zamanda geri hareket etmek için çok yüksek ters olasılıkları yenmeniz gerekiyor. Yani, olasılığa karşı ilerlemeniz gerekli.
Mantıken imkânsız değil, ama bunu yapabilen teknolojiyi geliştirebileceğimizi düşünmüyorum. Prensip olarak, geçmişe gitmek imkânsız değil, ama pratikte çok uzun bir süre boyunca bunu başaramayacağımızı düşünüyorum.
Böyle bir kitap yazarken, bu zor kavramları alıp onları sıradan insanlar tarafından daha anlaşılır hale getirmenin zorluğu nedir?
Bence her şeyden önce, eğer bir şeyi iyi anlarsanız, onu anlatmak kolaylaşıyor. Eğer bir şeyi iyi açıklayamıyorsak, bunun nedeni iyi anlamamış olmamızdır.
Kopernik dönemi gibi, çok uzak bir geçmişin bilimini düşünürsek, Kopernik ilk kitabını yazdığında ortaya çok teknik bir kitap çıkmıştı. Bir sürü garip fikir vardı, bu garip fikirler çok karmaşıktı ve anlaşılmazdı. Şimdi tamamen kolay. Dünya kendi etrafında dönüyor ve
Güneş etrafında dolanıyor. Temelde bu bilgi yeterli. Dünya'nın hareket ettiği gerçeğine alıştık ve gün batımını görünce Güneş’in hareket etmediğini, aslında bizim döndüğümüzü biliyoruz. Yani, Kopernik'in kitabı artık tamamen sindirildi ve biz hissetmesek bile aslında uzayda çok hızlı hareket ettiğimizi kabul ediyoruz, çünkü bu, çok iyi anlaşılmış bir kavram.
Kuantum mekaniği gibi zor şeyleri açıklamaya çalıştığımızda yaşadığımız zorluk, kuantum mekaniği hakkında henüz net bir fikir sahibi olmamamızdan kaynaklanıyor. Bir şeyi açıklamak isteyen kişinin önce bunu çok iyi sindirmiş olması gerekiyor. İkincisi, ben uzmanlar için değil, konuya çok meraklı insanlar için bile değil, genel bir izleyici kitlesi için kitaplar yazıyorum.
Çok istekli insanlar için yazılmış popüler temel fizik kitapları var ve bu yüzden bu kitaplar çok fazla ayrıntıya sahipler. Ayrıntıları azaltmaya çalışıyorum, olabildiğince az ayrıntı veriyorum ve her zaman ana fikre yakınlaştırmayı hedefliyorum. Ana fikri olabildiğince açık bir şekilde açıklamaya çalışıyorum. Nedenleri değil, nasıl olduğuna dair ayrıntıları veriyorum. Önemli olan, konunun çekirdeği.
Ufukta, bu gizemleri açıklayabileceğini düşündüğünüz herhangi bir deney var mı?
İki hayalim vardı. Birincisi kütle çekimi dalgalarını tespit edebilmek, diğeri ise bir kara deliği görebilmek. İkisi de gerçek oldu! Harika! Şimdi kara deliklerin geleceği üzerinde çalışıyorum.
Kara deliklerin içinde ne oluyor ve gelecekte nasıl bir dönüşüm geçirecekler?
Kara deliklerin beyaz deliklere dönüşmesi olasılığı üzerinde çalışıyoruz. Şimdi hayalim bu siyah-beyaz dönüşümün etkilerini keşfetmek ve bunun gerçekleştiğini doğrulayabilecek bazı astrofizik sinyalleri görmek.