Evrenin Dokusu

Brian Greene - Evrenin Dokusu


Mach ve Uzayın Anlamı

Büyüme çağlarımda, babamla birlikte Manhattan sokaklarında yürürken bir oyun oynardık. Birimiz çevreye bakar ve o an çevrede olan bir şeyi seçer - hızla geçen bir otobüs, bir pencere pervazına konan bir güvercin, yere bozuk para düşüren bir adam - ve o olayın otobüsün tekerleği, uçan güvercin veya yere düşmekte olan madeni para gibi sıra dışı bir bakış açısından nasıl görüneceğini anlatırdı. Bilmeceyi çözmek için "Alçak, dokulu duvarları olan karanlık ve silindirik bir yüzeyde yürüyorum ve gökten kalın, kıvırcık ve beyaz bir nesne yağıyor" gibi tuhaf bir ifadenin, bir sokak satıcısının içine lahana turşusu koymakta olduğu sosisli sandviçin üzerinde yürüyen bir karıncanın bakış açısı olduğunu bulmak gerekiyordu. Her ne kadar ben ilk fizik dersimi almadan yıllarca önce bu oyunu oynamayı bırakmış olsak da, Newton yasalarıyla ilk karşılaştığımda çektiğim zorluğun nedenlerinden biri bu oyun olabilir.

Bu oyun dünyaya farklı bakış açılarından bakmayı destekliyor ve her bakış açısının diğeri kadar geçerli olduğunu vurguluyordu. Ama Newton'a göre, dünyaya istediğiniz perspektiften bakmakta kesinlikle özgür olsanız da, farklı bakış açıları hiçbir biçimde eşit değildir. Buz patencisinin pateninin üzerindeki bir karıncanın bakış açısından, dönen pist ve salondur; tribündeki bir seyircinin bakış açısından ise, dönen patencidir. Bu iki bakış açısı da aynı derecede geçerli, eşit ve yerleri her iki dönüşün birbirlerine göre simetrik olan ilişkisi üzerinde gibi görünüyor. Ama Newton'a göre, bu perspektiflerden biri diğerine göre daha doğrudur. Çünkü eğer gerçekten dönen patenciyse kolları dışarı doğru açılacaktır, ama eğer gerçekten dönen pist ise patencinin kolları dışarı doğru açılmayacaktır. Newton’un mutlak uzay kavramını kabul etmek, mutlak bir ivme kavramını ve özellikle de kimin ya da neyin gerçekten döndüğü konusunda mutlak bir yanıtı kabul etmek anlamına geliyordu. Nasıl olup da bunun doğru olabileceğini anlamaya çalıştım. Başvurduğum her kaynak - ders kitapları da, öğretmenler de - sabit hızlı hareket söz konusu olduğunda yalnızca göreli hareketin önemi olduğu konusunda fikir birliği içindeydi. O halde ivmeli hareketin neden o kadar farklı olduğunu bir türlü anlayamıyordum. Hızı sabit olmayan hareket göz önüne alındığında, neden önemli olan tek şey - tıpkı göreli hız gibi - göreli ivme olmuyordu? Mutlak uzayın varlığı tersini emrediyordu, ama bana bu durum son derece garip görünüyordu.

Çok sonra, son birkaç yüzyıl içinde pek çok fizikçinin ve filozofun - kimi zaman yüksek sesle, kimi zaman sessizce - tam da bu konuyla uğraştığını öğrendim. Her ne kadar Newton'un kovası bir bakış açısını değil de öbürünü tercih edenin mutlak uzay olduğunu kesin olarak gösteriyor gibi görünse de (eğer biri ya da bir şey mutlak uzaya göre dönüyorsa gerçekten dönüyordur, yoksa dönmüyordur) bu konu üzerinde düşünen pek çok kimse için bu çözüm hiç doyurucu değildi. Mutlak uzay kavramı, hiçbir bakış açısının diğerinden "daha doğru" olamayacağına ilişkin içkin hissin ötesinde, Leibniz'in yalnızca maddesel cisimler arasındaki göreli hareketin bir anlamı olduğu yolundaki gayet mantıklı önermesinin ötesinde, pek çok kişinin, mutlak uzayın nasıl olup da - kova örneğinde olduğu gibi - gerçek ivmeli hareketi belirlememize olanak verirken, gerçek sabit hızdaki hareketi tanımlamamıza olanak vermediği sorusunu sormasına yol açmıştır. Ne de olsa, eğer mutlak uzay gerçekten varsa, yalnızca ivmeli hareket için değil her tür hareket için bir ölçüm referansı sağlamalıdır. Eğer mutlak uzay gerçekten varsa, o zaman neden bulunduğumuz konumu, başka maddesel cisimlere göre değil de mutlak olarak bilmemize olanak sağlamıyor? Eğer mutlak uzay gerçekten varsa, o zaman neden biz görünüşe göre ona hiçbir etki yapamazken o bizi etkileyebiliyor, örneğin kendi eksenimiz çevresinde dönerken kollarımızın dışarı doğru açılmasına neden oluyor?

Newton'un çalışmalarından sonraki yüzyıllarda bu konular zaman zaman tartışıldı, ama Avusturyalı fizikçi ve filozof Ernst Mach sahneye çıkıp uzay konusunda cesur, ileriyi gören ve son derece etkileyici yeni bir kuram önerdiğinde 1800'lerin ortalarına gelinmişti. Başka şeylerin yanı sıra, bu kuramın ileride Albert Einstein üzerinde derin etkisi olacaktı.

Mach'ın kavrayışını anlamak için - daha doğrusu, genellikle Mach'a atfedilen görüşlerin çağdaş bir yorumu için - kovaya geri dönelim. Newton'un savında garip bir yan vardır. Kova deneyi bizi, suyun yüzeyinin neden bir durumda düz, diğer bir durumda ise içbükey olduğunu açıklamaya davet ediyor. Açıklama ararken, iki durumu da inceledik ve bunlar arasındaki en önemli farkın suyun dönüp dönmemesi olduğunu bulduk. Suyun yüzeyinin şeklini hareket durumu ile açıklamaya çalışmamızda şaşırtıcı bir yan yok. Ama işte önemli nokta da burada: Mutlak uzayı öne sürmeden önce, Newton suyun hareket durumunun belirlenmesi için olası referans sistemi olarak yalnızca kovaya odaklanmıştı, ama gördüğümüz gibi bu yaklaşım başarısız oluyor. Ancak suyun hareketini saptamak için kullanabileceğimiz başka doğal referans sistemleri de var, örneğin deneyin yapıldığı laboratuvarın zemini, duvarları, tavanı. Bu deneyi güneşli bir günde açık havada yapacak olsaydık, çevredeki binalar veya ağaçlar ya da ayağımızın altındaki toprak suyun dönüp dönmediğini saptamak için kullanabileceğimiz "durağan" referans noktaları oluştururlardı. Aynı deneyi uzayda yapacak olsaydık, uzak yıldızları durağan referans noktalarımız olarak kullanabilirdik.

Bu da şöyle bir soru doğurur. Newton kovayı kolayca bir kenara fırlatıp atabilir ve gerçek hayatta başvurmaya meyilli olduğumuz, örneğin su ve laboratuvar, su ve Dünya veya su ve gökyüzündeki sabit yıldızlar arasındaki göreli hareketi hızlıca atlayıp geçebilir miydi? Böyle bir göreli hareket, mutlak uzay kavramının kullanılması ihtiyacını ortadan kaldırarak, suyun yüzeyinin şeklini açıklayabilir miydi? Mach’ın 1870'lerde ortaya attığı sorgulama mantığı buydu.

Mach'ın bakış açısını daha iyi anlayabilmek için uzayda olduğunuzu, kendinizi sakin, hareketsiz ve ağırlıksız hissettiğinizi hayal edin. Çevrenize baktığınızda görebildiğiniz uzak yıldızlar da tamamen hareketsiz görünüyor. (Bu, gerçek bir Zen anıdır.) Tam bu sırada yanınızdan biri geçiyor, sizi tutup kendi çevrenizde döndürmeye başlıyor, iki şey fark edersiniz. İlki, kol ve bacaklarınız çekiliyormuş gibi hissedersiniz ve eğer serbest bırakırsanız dışarı doğru açılırlar, ikincisi, uzak yıldızlara baktığınızda, yıldızlar size artık hareketsiz görünmez; uzak gökyüzünde devasa çemberler çizerek dönüyor gibi görünürler. Yaşadığınız bu deneyim, vücudunuzun üzerine etkiyen bir kuvveti hissetmek ile uzak yıldızlara göre harekete tanık olmak arasında yakın bir ilişki olduğunu ortaya koyar. Aynı deneyi bu sefer farklı bir ortamda tekrarlarken bunu aklınızda tutun.

Şimdi de tümüyle boş uzayın simsiyah boşluğunda olduğunuzu hayal edin: Galaksiler yok, yıldızlar yok, gezegenler yok, hava yok, mutlak siyahlıktan başka hiçbir şey yok. (Gerçek bir varoluşçu an.) Bu kez dönmeye başladığınızda bunu hissedebilir misiniz? Kol ve bacaklarınız dışarı doğru çekiliyormuş gibi hisseder misiniz? Gündelik hayattaki deneyimlerimiz bizi "evet" demeye yöneltiyor: Ne zaman dönmeme durumundan (hiçbir şey hissetmediğimiz durum) dönme durumuna geçsek, kol ve bacaklarımız dışarı doğru çekileceği için farkı hissederiz. Ama şu son örnek hiçbirimizin yaşadığı hiçbir şeye benzemiyor. Bildiğimiz evrende her zaman, çeşitli hareket durumlarımız için referans noktası olarak kullanabileceğimiz yakın veya uzak (örneğin uzak yıldızlar) başka maddesel cisimler vardır. Ama verdiğimiz bu örnekte "dönmeme" durumunu "dönme" durumundan diğer maddesel cisimlerle karşılaştırma yaparak ayırt etmenizin olanağı yoktur; çünkü başka maddesel cisimler yoktur. Mach bu gözlemi çok önemsedi ve çok büyük bir adım daha ileri götürdü. Bu durumda, çeşitli dönme durumları arasında bir fark hissedilmesinin de bir yolu olmayabileceğini ileri sürdü. Daha doğrusu, Mach biz hariç boş bir evrende dönme ve dönmeme arasında bir fark olmayacağını - karşılaştırma için bir referans noktası olmadığı zaman hareket ve ivme kavramı yoktur - dolayısı ile dönme ve dönmemenin aynı olduğunu ileri sürüyordu. Mach'a göre, eğer Newton un birbirine iple bağlanmış taşları boş uzayda dönüyor olsaydı ip gerilmeyecekti. Eğer boş bir evrende dönüyor olsaydınız, kol ve bacaklarınız dışarı doğru açılmayacak, kulak sıvınız etkilenmeyecek, hiçbir şey hissetmeyecektiniz.

Bu derinliği olan ve kolayca anlaşılmayan bir öneridir. Tam olarak anlamak için, kendinizi verilen örneğin içinde gerçekten de düşünebilmeniz ve tamamen boş uzayın siyah, tekdüze durgunluğunu tam olarak hayal etmeniz gerekir. Bu durum, ayağınızın altında zemini hissettiğiniz veya gözlerinizin kapıdan ya da pencereden sızan çok az miktardaki ışığa yavaş yavaş uyum sağladığı karanlık bir odada olmaya hiç benzemez. Tersine, çevrede hiçbir şey olmadığını hayal ediyoruz; o nedenle kesinlikle zemin de yoktur, gözlerin uyum sağlayacağı ışık da. Nereye uzandığınıza ya da baktığınıza bağlı olmaksızın, kesinlikle hiçbir şey görmez ve hissetmezsiniz. Değişmez siyahlıkta bir koza sizi sarmış durumda, karşılaştırma yapmak için kullanabileceğiniz hiçbir maddesel varlık yok. Mach'ın iddiası şuydu: Karşılaştırma cisimleri olmadan hareket ve ivme kavramları anlamlarını kaybeder. Konu sadece döndüğünüzde bir şey hissetmeyecek olmanızla ilgili değil, çok daha temel bir şey. Boş bir evrende tamamen hareketsiz olmak ve düzgün bir biçimde dönmek birbirinden farklı şeyler değildir.

Newton buna katılmazdı tabii. O, tamamen boş uzayda bile uzay olduğunu öne sürmüştü. Her ne kadar uzay dokunulamayan ve doğrudan elle tutulamayan bir şey ise de, Newton'a göre, yine de cisimlerin kendisine göre hareket ettiğini söyleyebileceğimiz bir şey sağlıyordu. Ama Newton'un bu sonuca nasıl ulaştığını anımsayın: Dönme hareketi üzerinde düşündü ve laboratuvarda elde edilen sonuçların (suyun yüzeyi içbükey bir şekil alır; Homer vücudunun dev kovanın kenarlarına doğru bastırıldığını hisseder; kendi çevrenizde dönerken kollarınız dışarı doğru açılır; dönmekte olan iki taşı bağlayan ip gerilir) deneylerin boş uzayda yapılması durumunda da aynı kalacağını varsaydı. Bu varsayım, Newton'u boş uzayda hareketin kendisine göre tanımlanabileceği bir şey aramaya yöneltti; o şeyin de uzayın kendisi olduğunu öne sürdü. Mach, bu kilit varsayıma meydan okudu: Laboratuvarda olanların tamamen boş uzayda olmayacağını öne sürdü.

Mach in başlattığı bu tartışma, iki yüzyıldan uzun zamandır Newton'un çalışmalarına yönelik en önemli meydan okumaydı ve yıllar boyunca da fizik dünyasını sarsmaya devam etti (dahası, Vladimir İliç Lenin Londra'da yaşadığı 1909 yılında yazdığı felsefi bir kitapçıkta başka konuların yanı sıra Mach'ın çalışmasının bazı yönlerini de tartışmıştır"). Fakat eğer Mach haklı ise ve boş evrende dönme kavramı yoksa  bile - ki bu Newton'un mutlak uzay kanıtlamasını boşa çıkarır - yeryüzünde yapılan ve suyun yüzeyinin içbükey şekil aldığı kova deneyi gene açıklamasız kalıyor. Mach suyun yüzeyinin aldığı şekli mutlak uzay kavramına başvurmadan - eğer mutlak uzay "bir şey" değilse - nasıl açıklayacaktı? Bu sorunun yanıtı, Mach'ın akıl yürütme biçimine yapılan basit bir itiraz üzerinde düşünürken ortaya çıkıyor.

Brian Greene - Evrenin Dokusu






Share this article :

Yorum Gönder

Not: Yalnızca bu blogun üyesi yorum gönderebilir.

 
SUPPORT / DESTEK : ATLAS
Copyright © 2014 ATLASİZM