Fizikte zaman kavramı nedir? Ne değildir?  Buna değineceğiz.

Fizik bilimi zaman olgusunu direkt inceleyen tek bilim dalıdır. Bu bilim dalı denince de akla gelen iki fizikçi Sir İsaac Newton ve Albert Einstein’dır. Bu kurucu babaların fikirleri ekseninde ‘zaman’ üzerinde bir tartışma çerçevesi oturtacağız.

İsaac Newton ve Zaman

Newton tarafından yazılan ve tüm zamanların en etkileyici kitaplarından biri olan‘Doğal Felsefenin Matematiksel İlkeleri’ isimli eserde tanıtılan mutlak zaman ve mekan kavramları Newton mekaniğinin( Yayınlandığı zaman , şüphesiz ki o zamana kadar geliştirilmiş  en kapsamlı ve aklı en doyurucu kozmolojik kuramdı. Albert Einstein’in Görelilik Kuramları bile büyük oranda Newton Mekaniğinin bazı eksiklerini düzeltme üzerinedir.) ve açıklamasını kolaylaştıran teorik bir alt yapı oluşturur. Newton'a göre, mutlak zaman ve mekan sırasıyla nesnel(genel) gerçekliğin bağımsız yönleridir. Mutlak, gerçek ve matematiksel zaman, doğası gereği değişmeyen ve değiştirilmeyen şekilde akar ve diğer bir isimle buna süre denir. Göreceli, görünür ve genel zaman, hareketle ifade edilen sürenin makul ve dış   ölçüsüdür. Buna da genel olarak gerçek zaman adı verilir. Newton’a göre, mutlak zaman herhangi bir algılayıcının onu algılamasına bağlı olmadan var olur ve evrende bir sistem dahilinde işler. Newton, göreceli zamanın aksine, mutlak zamanın algılanamaz olduğuna ve sadece matematiksel olarak anlaşılabilir olduğuna inanıyordu. Newton'a göre, insanlar sadece, hareketi hissedilen nesnelerin (göktaşı, ay’ın hareketi) bir ölçüsü olan göreceli zamanı algılama yeteneğine sahiptir. Biz bu hareketlerden, zamanın geçtiğini anlarız. Mutlak uzay, kendi doğasında, dış şeylere bakılmaksızın, her zaman ayrımsız ve taşınmaz kalır. Rölativistik (Göreceli) uzay ise mutlak alanların biraz hareketli boyutu ya da ölçüsüdür ki bunu beş duyumuz ve içsel sezgilerimiz cisimlerin konumuna göre belirler ve kabaca taşınmaz uzay olduğu yanılsamasını yaşatır bize. Mutlak hareket bir cismin mutlak bir yerden bir diğerine nakledilmesi, izafi hareket ise, bir cismin göreceli bir yerden bir diğerine nakledilmesidir. Bu kavramlar mutlak uzay ve zamanın fiziksel olaylara bağlı olmadığını fakat fiziksel olayların ortaya çıktığı zemin olduğunu örtük olarak ifade eder. Haliyle, her nesnenin mutlak uzaya göreceli hareket eden mutlak durumu vardır, yani nesnenin ya mutlak bir durgunluğa sahip olması gerekir veya mutlak bir hızda hareket etmesi gerekir.

Albert Einstein ve Zaman

Albert Einstein, 16 yaşından itibaren başladığı uzun soluklu düşünce deneyleriyle, insanlığın zamana ve evrene bakışını köklü bir şekilde değiştiren dahi kişiliktir. Yayınladığı Özel Görelilik ve Genel Görelilik kuramlarıyla hem kendi döneminin bilim insanlarını ve sonraki kuşak bilim insanlarını hayrette bırakan

Einstein, sadece fizik bilimine dair değil, insan doğasının yasalarına dair de inanılmaz bir iç görüye sahipti. Şimdi bu, sıra dışı dehanın zamana dair fikirlerine bakalım.

Albert Einstein, Newton’un aksine zamanın mutlak olmadığını, bireye özgü bir akışa sahip olduğuna dair ezber bozan bir yaklaşım ortaya koydu. Yani evren de zaman denen olgu da aslında mutlak değildi ve bireye özgüydü. Bununla birlikte zaman ve hareket arasında da yeni bir ilişkleniş yakaladı. Şöyle ki; karşısında hareket eden bir cismi gözlemleyen kişiye göre, hareket eden bir cismin hareketi esnasında zaman daha yavaş akmaktadır. Yani bir cisim hareket halindeyse onun için zaman daha yavaş akar. Fakat kendisi için zamanın yavaş aktığını hareket eden o cisim anlamaz, onu gözlemleyen kişi ancak anlayabilir. Eğer iki cisimde duruyorsa daha doğrusu birbirlerine göre hareket halinde değillerse sadece zaman içerisinde hareket ederler (Saatleri ileriye doğru çalışmaya devam eder) ve bu iki cisim içinde zaman aynı şekilde akar.Ancak iki cisimden biri hareket ederse iki cisim içinde zaman kavramı farklı bir seyir izler.

Peki bunu bizler neden algılayamıyoruz?

Einstein’ın kuramında ışık hızı en üst hız limiti olarak kabul edilir ve bundan yola çıkarak ifade edecek olursak: Dünya’daki yavaş hızla yapılan hareket, ışık hızına göre daha düşük bir hıza ve zaman üzerinde daha düşük bir etkiye sahip olduğundan,  bu nedenle algılayamayız. Einstein’ın bu keşfi 1971 yılında yapılan deneyle kanıtlandı. Einstein’ın sarsıcı diğer keşfiyse uzay ve zamanın birbirine bağımlı olduğu ‘uzay-zaman’ kavramını ortaya atmasıdır .(Burada bilgi bazında beslendiği Newton ve Kant’ın zaman ve mekanın ayrıklığı tezinin zıddı bir sav ortaya attı.) Burada kütle çekiminin de zamana etki edebileceğini ifade etti. Yani kütle çekim zamanı yavaşlatabilir veya hızlandırabilir. Bu kurama göre kütle çekim ne kadar güçlüyse zaman da o kadar yavaşlar. Söz gelimi karadelikler çok büyük bir kütle çekimine sahiptir. Bu çekime maruz kalan cisimler için zaman, çok yavaş bir seyir halinde olur.

 Albert Einstein bu sarsıcı keşifleri nasıl yaptı?

Einstein  yaptığı bu keşifleri ışığın hareketinden yola çıkarak buldu. Bir fotona (Durgun kütlesi sıfır olan; ışık hızıyla giden; ışık hızıyla gittiği için fotonlar için zaman durgundur; etkileşimlere parçacık olarak girebilir ancak dalga olarak yayılır. Kütlesi sıfır olduğu halde, diğer parçacıklar gibi kütle çekiminden etkilenir. zamandan etkilenmediği için evrim geçirmeyen tek maddedir) bindiğini hayal edip dünyayı ve evreni dolaştığını düşündü.  Işığın ne kadar hızlı olduğunu farketti. Ve bulduğu sonuç etkileyiciydi: ‘Evrende değişmeyen tek şey ışık hızıydı.’  Zaman, mekan ve hareket gibi olgular evrende hep değişken iken ışık hızı mutlak sabitti. Ona göre evrende her şey kendisini ışığın mutlak hızı durumuna göre ayarlar. Zaman içinde hareket eden birini gözlemleyen bir gözlemci için hareket eden nesne ışık hızına yaklaştıkça büzüşür ve zamanı yavaşlar. Bu  hız (ışık hızı)   299.792.458 m/sn’dir. Eğer ışık hızına yakın hareket ediyorsak zaman bizim için çok ama çok yavaş akar.

Yani zamandaki hızımız çok yavaştır. Ama bu durumu biz fark edemeyiz çünkü yukarıda belirttiğimiz gibi biz hareket içinde olduğumuz için fark etmeyiz. Ancak dışardan bizi izleyen bir gözlemci bizi durağan görür.

Zamanda yolculuk mümkün müdür?

Zamanda yolculuk olayıysa, Termodinamiğin 2. Yasası (Entropi Yasası) gereği mümkündür. Ve burada sadece ileriye doğru bir yolculuk mümkündür. Geriye doğru bir yolculuktaysa(ışık hızının aşılmasıyla) sadece olmuş olaylar izlenebilir. Olaylara müdahil olma söz konusu değildir. Bu inanılması güç bilgiler ve keşifler Einstein’ın yaşadığı dönemde bilim İnsanlarının bazılarının da gündemindeydi.(Dönemin fizik paradigmalarından biriydi. Einstein bunu sıfırdan bulup türetmedi.)

Bunlardan biri olan Fransız matematikçi fizikçi Poincare’dir.

( Poincare’nın, Meşhur 7 sorusundan biri olan ve çözümü evrenin olası şeklini veren soruyu çözen Rus dahi Perelman’dan hatırlanabilir.)

Albert Einstein, Poincare’nin kendinden önce bu sonuçlara ulaşıp; yayınlamasından korktuğunu biliyoruz. Albert Einstein’ın bulduğu bu sonuçlar, başta kozmoloji olmak üzere matematik, fizik,  psikoloji(Bireyin evrene dair sahip olduğu fikirler, onun psikolojisine direkt etki eder.), sosyoloji vb. birçok alanda etkili oldu. Şu ana kadar, Albert Einstein’ın bu alandaki kuramları çürütülemedi ve gün geçtikçe gelişen teknolojimiz ve bilimsel gelişmeler sayesinde dediklerinin doğruluğu kanıtlanmaktadır.

Newton ve Einstein başta olmak üzere birçok fizikçinin bilimsel olgulara dayanarak kabul ettikleri zamanı, reddeden pek çok fizikçi de var.

Bunlardan biri olan Fizikçi Julian Barbour, 1999 yılında yayınladığı Zamanın Sonu isimli eseriyle, zaman diye bir şey olmadığını iddia eder. Zamansız fizik üzerine çalışmalar yürütür. Fizik

denklemlerindeki zaman değişkenini gereksiz hale getirecek yeni bir yaklaşım öne sürer. Zaman kavramının evrenin bir haliyle ile diğer bir hali arasındaki farka dayandığını iddia eder. Zaman ya da hareket kavramlarının bizim "şekiller arasındaki farkı" algılamamızı kolaylaştıran kavramlar olduğunu ve mesafe ya da zaman yerine açı değerlerinin evrenin temel bazını oluşturduğunu savunur.

Barbour’un zamanı tanımı ise şöyledir:

Sürekli değişen ardışık görüntüler, ardışık fotoğraflardır. Görüntüler arasındaki bu farklılık, her bir anın kendi içinde, eksiksiz ve bütün olarak var olduğu bir zaman yanılsaması yaratır. Eşyaların pozisyonlarını değiştirme ölçüsünden başka bir şey değildir zaman.

Sonuç bağlamında ifade edecek olursak, objektif anlamda zamanın var olduğunu veya yok olduğunu kabul etmek bazı güçlükleri barındırmaktadır. Fakat biz sentezci bir bakış açısıyla bu kavramı ele alıyoruz. Bilimsel kavrayışlar ve insanın içsel donanımı çerçevesinde zamanın hem var olduğunu hem de bizim onu algılayışımızda bir çok  yanılsamayı barındırdığını düşünüyoruz.  Bunun ana nedeniyse, evrene ve beynimize dair bilgilerimizin kıtlığıdır. Bu sebeple bu ve bunun gibi bir çok  kavramın yakın ve orta zaman ölçeğinde açıklığa kavuşturulamayacağını düşünüyoruz.