EVRENİN ZARAFETİ

Brian Greene - Evrenin Zarafeti


İçgüdü ve Kusurları

Ortak deneyim, bireylerin gözlemlerinin hangi biçimlerde farklılaşabileceğini gösterir. Örneğin bir yol kenarındaki ağaçlar, şoförün bakış açısından hareket ediyormuş gibi görünür, oysa yol kenarındaki korkuluklara oturmuş otostopçunun bakış açısına göre durağandırlar. Aynı şekilde, şoförün bakış açısından otomobilin gösterge paneli hareket ediyor gibi görünmez (yani öyle umalım), otostopçunun bakış açısına göre ise otomobilin geri kalan kısımları gibi kontrol paneli de hareket ediyor görünür. Bunlar dünyanın işleyişine dair öyle temel, öyle sezgisel özelliklerdir ki, pek dikkate almayız.

Fakat özel görelilik, böyle iki bireyin gözlemleri arasındaki farklılıkların o kadar kolay görülemeyen, daha köklü farklılıklar olduğunu gösterir. Göreli hareket durumundaki gözlemcilerin mesafeyi ve zamanı farklı algılayacakları gibi tuhaf bir iddiada bulunur. Bu da birazdan göreceğimiz gibi, göreli hareket durumundaki iki bireyin taktığı kol saatlerinin farklı hızlarda çalışacağı, dolayısıyla seçilmiş olaylar arasında ne kadar zaman geçtiği konusunda aynı sonucu vermeyecekleri anlamına gelir. Özel görelilik, bu ifadenin söz konusu kol saatlerinin doğru olmadığını söylemediğini, aksine zamanın kendisi hakkında doğru bir ifade olduğunu gösterir.

Aynı şekilde, ellerinde birbirinin tamamen aynı birer metre olan göreli hareket durumundaki bireyler, ölçülen mesafe konusunda da aynı sonuca varamayacaktır. Bu durum da ölçüm aygıtlarındaki ya da bunların kullanımındaki hatalardan kaynaklanmaz. Dünyanın en hatasız ölçüm aygıtları, uzay ile zamanın - mesafe ve süre olarak ölçüldüklerinde - herkes tarafından aynı şekilde algılanmadığını doğrulamıştır. Özel görelilik, tam da Einstein'ın tasvir ettiği şekilde, harekete dair sezgilerimizle ışığın özellikleri arasındaki çatışmayı çözer, ama bunun bir bedeli vardır: Birbirlerine göre hareket halinde olan bireylerin uzaya ve zamana ilişkin gözlemleri aynı olmayacaktır.

Einstein'ın bu büyük keşfini dünyaya duyurmasının üstünden neredeyse bir yüzyıl geçti, fakat çoğumuz hâlâ uzayı ve zamanı mutlak terimlerle düşünüyoruz. Özel göreliliği iliklerimizde hissetmiyoruz. Etkileri sezgilerimizin temel bir parçası değil. Bunun sebebi gayet basit: Özel göreliliğin etkileri, insanın ne kadar hızlı hareket ettiğine bağlıdır; otomobillerin, uçakların, hatta uzay mekiklerinin hızı söz konusu olduğunda bile bu etkiler çok küçüktür. Yerde duran ve otomobilde ya da uçakta seyahat eden bireyler arasında uzay ve zaman algısı açısından farklılıklar meydana gelir, fakat bunlar o kadar küçüktür ki fark edilmezler. Ama ışık hızına yakın bir hızda seyahat eden bir uzay aracıyla bir seyahate çıkabilecek olsanız, göreliliğin etkileri gayet belirgin olacaktır. Tabi bu hâlâ bilimkurgunun konusu. Yine de, daha sonraki bölümlerde de tartışacağımız üzere, akıllıca düzenlenmiş deneyler, uzayın ve zamanın Einstein'ın kuramının öngördüğü göreli özelliklerinin net bir biçimde gözlemlenmesini mümkün kılar.

Bahsettiğimiz ölçekleri biraz kavrayabilmek için 1970 yılında olduğumuzu, büyük, hızlı otomobillerin moda olduğunu düşünün. Bütün birikimini yeni bir otomobile yatıran Slim, satıcının izin vermediği türden bir deneme sürüşü yapabilmek için kardeşi Jim'le birlikte o civardaki otomobil yarışına elverişli bölgeye gider. Slim otomobilin motorunu hızlandırdıktan sonra, 1 mil (1,6 kilometre) uzunluğundaki yolu saatte 120 mil (yaklaşık 195 kilometre) hızla şimşek gibi kat eder, bu arada Jim de kenarda durup zaman tutar. Bağımsız bir doğrulama isteyen Slim de yeni otomobilinin yolu ne kadar zamanda kat edeceğini görmek için koluna kronometreli bir saat takmıştır. Einstein'ın çalışması öncesinde hiç kimse her iki kronometrenin de, tabi eğer düzgün çalışıyorlarsa, geçen zamanın aynı olduğunu göstereceğinden şüphe etmezdi. Fakat özel göreliliğe göre Jim geçen zamanı 30 saniye olarak ölçerken, Slim'in kronometresi 29,99999999999952 saniye geçtiğini gösterecektir - yani birazcık daha az. Tabi bu farklılık o kadar küçük ki, parmakla basılarak çalıştırılan kronometrelerin, Olimpiyatlar'da kullanılan zaman ölçüm sistemlerinin, hatta en hassas atom saatlerinin çok ötesinde bir hassaslıktaki zaman ölçerlerle ölçülebilir ancak. Gündelik deneyimlerimizin, zamanın akışının hareket durumumuza bağlı olduğu gerçeğini ortaya koymaması hiç şaşırtıcı değil.

Uzunlukların ölçümü konusunda da benzer bir uyuşmazlık vardır. Örneğin başka bir deneme sürüşünde Jim, Slim'in yeni otomobilinin uzunluğunu ölçmek için akıllıca bir numaraya başvurur: Kronometresini tam otomobilin önü ona ulaştığında çalıştırır ve otomobilin arkası önünden geçtiğinde durdurur. Jim, Slim'in saatte 120 mil (yaklaşık 195 kilometre) hızla gittiğini bildiğinden bu hızı kronometrenin gösterdiği süreyle çarparak otomobilin uzunluğunu hesaplayabilir. Yine Einstein öncesinde hiç kimse, Jim'in böyle dolaylı bir biçimde ölçtüğü uzunluğun, Slim'in otomobil galeride hareketsiz dururken ölçtüğü uzunlukla tamı tamına aynı olup olmayacağını sorgulamazdı bile. Tersine özel görelilik, Slim ile Jim bu şekilde kesin ölçümler gerçekleştirirlerse ve Slim otomobilin farz edelim tam olarak 16 feet (yaklaşık 5 metre) uzunluğunda olduğunu bulursa, Jim'in ölçümünün de otomobilin 15,99999999999974 feet (yaklaşık 4,6 metre) uzunluğunda - yani birazcık daha az - olduğunu göstereceğini söyler. Tıpkı zaman ölçümlerinde olduğu gibi bu da o kadar küçük bir farklılıktır ki, sıradan aygıtlar bunu belirleyecek doğrulukta değildir.

Bu farklılıklar son derece küçük olsalar da, uzay ve zamanın evrensel ve değişmez olduğu yönündeki yaygın kavrayışta temel bir kusur olduğunu gösterirler. Bireylerin, örneğin Slim'in ve Jim'in göreli hızları arttıkça bu kusur giderek belirginleşir. Farklılıkların ayırt edilebilir olması için, söz konusu hızların mümkün olan en yüksek hıza - yani ışık hızına yakın olması gerekir; Maxwell'in kuramı ve deneysel ölçümler ışık hızının saniyede 186.000 mil (yaklaşık 300.000 kilometre) olduğunu, yani saatte 670 milyon mil (yaklaşık 1 milyar kilometre) olduğunu göstermiştir. Bu hızla Dünya'nın çevresinde saniyede yedi kere dolaşılabilir. Örneğin Slim, saatte 120 mil (yaklaşık 195 kilometre) değil de 580 milyon mil (870 milyon kilometre) hızla (ışık hızının yüzde 87'si) gidiyor olsaydı, özel görelilik matematiğine göre Jim otomobilin uzunluğunu 8 feet (yaklaşık 2,5 metre) olarak ölçecekti; bu da Slim'in yaptığı ölçümden (otomobilin kullanıcı kılavuzunda belirtilen özelliklerden de) ciddi oranda farklı olacaktı. Aynı şekilde, Jim'e göre yarış yolunu kat etme süresi de Slim'in ölçtüğü sürenin iki katı olacaktı.

Bu tür muazzam hızlara günümüzde erişilemediğinden, teknik olarak "zaman genleşmesi" ve "Lorentz büzülmesi" diye isimlendirilen bu olguların etkileri gündelik hayatta son derece küçüktür. Işık hızına yakın hızlarda yol almanın normal olduğu bir dünyada yaşıyor olsaydık, uzay ve zamanın bu özellikleri - onları sürekli gözlemleyebileceğimiz için - o kadar sezgisel olurdu ki, üzerlerinde bu bölümün başında bahsettiğimiz, yolun kenarındaki ağaçların görünür hareketinden daha fazla durmazdık. Fakat öyle bir dünyada yaşamadığımızdan, bu özelliklere aşina değiliz. İleride göreceğimiz gibi, bunları anlamak ve kabul etmek, dünyayı algılayışımızı her bakımdan gözden geçirmemizi gerektiriyor.

Brian Greene - Evrenin Zarafeti






Share this article :

Yorum Gönder

Not: Yalnızca bu blogun üyesi yorum gönderebilir.

 
SUPPORT / DESTEK : ATLAS
Copyright © 2014 ATLASİZM