Zaman Nedir? Bir Fizikçi Bu Ezeli Soruya Cevap Arıyor

Bilim insanı olarak fark edilmenin yollarından birisi, oldukça zor bir problemin üstesinden gelmektir. Fizikçi Sean Caroll şimdiye kadar hiç bir bilim insanının tamamıyla açıklayamadığı çok eski bir soruyu cevaplamaya çalışarak, fizikçi çevrelerinde bir nevi rock yıldızı haline geldi: Zaman nedir?
Zamanın yönü hakkında bir sunum yaptığı, Amerikan Bilimde İlerleme Derneği’nin yıllık toplantısında, katılımcılar, çalışmalarının hayranı olduklarını söylemek için yol boyunca Carroll’ı durdurdular.
Carroll toplantı esnasında buluştuğu Wired.com çalışanlarına bir röportaj vererek, teorilerini ve zamanın daima ileri doğru aktığı, asla geriye doğru akmadığı gerçek dünyada Geleceğe Dönüş filmlerinin baş karakteri Marty McFly’ın başından geçenlerin neden asla olamayacağını anlattı.
W: Teorinizi sokaktaki fizikçi olmayan birine anlatır gibi anlatır mısınız?

S.C.: Zamanın nasıl çalıştığını anlamaya çabalıyorum. Ve bu da çok farklı yönleri olan, oldukça büyük bir soru. Bunların çoğu Einstein’a, uzay-zamana, saatleri kullanarak zamanı nasıl ölçtüğümüze kadar gidiyor. Fakat zamanın özellikle ilgimi çeken tarafı, zamanın yönü: Geçmişin, gelecekten farklı olduğu gerçeği. Geçmişi hatırlıyor ama geleceği hatırlayamıyoruz. Bunlar tersinmez süreçler. Bazı olaylar vardır, mesela bir yumurtadan omlet yapabilirsiniz ama omletten asla yumurta yapamazsınız.
Ve bunu yarı yarıya anladık sayılır. Zamanın yönü fikri, 1870’li yıllara Avusturyalı fizikçi Ludwig Boltzmann’a kadar eskiye gidiyor. Kendisi, entropi denilen kavramı buldu. Entropi, varlıkların düzensizliğini gösteren bir ölçüt. Ve büyümeye eğilimli. Termodinamiğin ikinci yasası: Entropi zamanla yükselir ve varlıklar daha düzensiz hale gelir. Yani; eğer kâğıtları masanızın üstünde düzgünce toparlar ve odadan ayrılırsanız, geri döndüğünüzde her şeyin dağıldığını gördüğünüzde şaşırmazsınız. Eğer dağılmış kâğıtların, düzgünce toplanmış kâğıt istiflerine dönüştüğünü görseydiniz, şaşkınlıktan küçük dilinizi yutabilirdiniz. İşte bu entropidir ve zamanın yönüdür. Her şey dağılmaya devam ettikçe, entropi yükselir.
Yani Boltzmann bunu fark etmiş ve entropinin zamanın yönüyle nasıl ilişkili olduğunu açıklamış. Fakat açıklamasında eksik olan bir parça vardır; neden entropi bu kadar düşük başlamıştır? Neden evrendeki kâğıtlar düzgünce toplanmış durumdaydı? Basitçe ifade etmek gerekirse, gözlemlenebilir evrenimiz 13,7 milyar yıl önce muazzam bir düzen içinde, oldukça düşük bir entropi ile meydana geldi. Evren, 13,7 milyar yıldır kendi halinde dolanan ve en sonunda hiç bir şey olacak olan kurmalı bir oyuncak gibi. Fakat neden en başta kuruldu ki? Neden bu türden olağandışı düşük entropi düzeyindeydi?
İşte üstesinden gelmeye çalıştığım şey bu. Kozmolojiyi, Büyük Patlama’nın neden sahip olduğu özelliklere sahip olduğunu anlamaya çalışıyorum. Ve bunun doğrudan mutfaklarımıza bağlantılı olduğunu düşünmek ilginç. Nasıl yumurta yapabiliyoruz, zamanın tek yönünü nasıl hatırlayabiliyoruz, neden sebepler sonuçlardan önce geliyor, neden genç doğup yaşlılığa doğru gidiyoruz? Bunların hepsi artan entropi yüzünden. Bunların hepsi Büyük Patlama’nın koşulları yüzünden.
W: Yani tüm bunları Büyük Patlama başlattı. Fakat teorilerinize göre, Büyük Patlama’dan önce de bir şey vardı. Büyük Patlama’nın olmasını sağlayan bir şey? Bu neydi?

S.C.: Eğer dolabınızda yumurta bulursanız, şaşırmazsınız. “Şuna bak, burada bir düşük entropi konfigürasyonu var. Bu “sıra dışı” demezsiniz, çünkü yumurtanın evrende yalnız olmadığını bilirsiniz. O bir tavuktan gelmiştir, tavuk çiftliğin bir parçasıdır, çiftlik biyosferin bir parçasıdır vs. Fakat evren söz konusu olduğunda başvurabileceğimiz böyle bir mantık yok. Evren’in başka bir şeyin parçası olduğunu söyleyemiyoruz. Benim söylediğim de işte bu. Modern kozmolojinin, gözlemlenebilir evrenin bununla sınırlı olmadığını görüşünü paylaşıyorum. Evren, daha büyük bir çoklu evrenin parçası. Ve Büyük Patlama da başlangıç değildi.
Eğer bu doğruysa, sormanız gereken soru değişir. Soru, “neden evren düşük entropi ile başladı” değildir. Soru, “evrenin parçası neden düşük entropili bir duruma girmiştir” halindedir. Ve bu da cevaplanması daha kolay olan sorudur.
Bu Linki Görmeniz İçin SupersatForuma Uye Olmanız Gerekmektedir.
W: Bu çoklu evrenler teorisinde, ortada statik bir evren öngörüyorsunuz. Bu evrenden, daha küçük evrenler baloncuklar gibi kabarıyor ve farklı doğrultularda ve zaman yönlerinde ilerliyor. Bu, merkezdeki evrende zamanın olmadığı anlamına mı geliyor?

S.C.: İşte burada yapılması gereken bir ayrım var. Evrenin tarihinde farklı anlar vardır ve zaman hangi an hakkında konuştuğunuzu size söyler. Ve bir de zamanın yönü vardır, bize ilerleme hissini, zaman içerisinde süzüldüğümüz veya hareket ettiğimiz hissini verir. Yani bu merkezdeki statik evrende koordinat olarak zaman var ama zamanın yönü yok. Orada ne geçmiş ne de gelecek var, her an birbirine eşit.
W: Yani anlayamadığımız ve algılayamadığımız bir zamandan mı söz ediyoruz?

S.C.: Onu ölçebilirsin, fakat muhtemelen hissedemezsin. Onu tecrübe edemezsin. Çünkü bizim gibi nesneler muhtemelen o türden bir çevrede var olamazdı. Çünkü bizler, var olabilmek için zamanın yönüne bağımlıyız.
W: Öyleyse, o evredeki zaman nedir?

S.C.: Boş uzayda bile, zaman ve uzay hala vardır. Fizikçiler şu soruyu cevaplamakta hiç bir zorluk çekmezlerdi: “Eğer ormanda bir ağaç devrilse ve bunu duyacak kimse olmasa, yine de ses çıkarır mıydı?” Şu cevabı verirlerdi: “Evet! Elbette ses çıkarırdı!” Benzer şekilde, eğer zaman entropi olmadan akmaya devam ediyorsa ve bunu tecrübe edecek kimse yoksa yine de zaman var mıdır? Evet, yine de zaman vardır. Evrenin o kısmında bile, zaman hala doğanın temel yasalarının bir parçası olmaya devam eder. Bu sadece o boş evrende meydana gelen olayların nedensel olmadığı, hafızasının bulunmadığı, bir ilerleme içerisinde olmadığı ve yaşlanma veya metabolizma veya buna benzer şeylere sahip olmadığı anlamına gelir. Bunlar sadece rasgele dalgalanmalardır.
W: Peki eğer merkezdeki bu evren sadece oturuyor ve orada hiçbir şey olmuyorsa, peki zamanın yönlerinin olduğu bu evrenler nasıl o evrenden çıkabiliyor? Çünkü bu ölçülebilir bir olay gibi görünüyor.

S.C.: Doğru, mükemmel bir noktaya parmak bastınız. Cevap ise, orada neredeyse(!) hiçbir şeyin meydana gelmediği. Geliştirmeye çalıştığım düşüncedeki bütün olay, “Neden etrafımızdaki evrenin değiştiğini görüyoruz?” sorusuna verilecek cevaptır; bir evrenin asla tam anlamıyla statik olmasının mümkün olmadığıdır. Evrenin olduğu gibi kaldığı ve kalmaya devam ettiği hiçbir durum yoktur. Eğer olsaydı, o duruma geçer ve sonsuza kadar o durumda kalırdık.
Bu bir tepeden aşağı yuvarlanan topun durumuna benzer, fakat tepenin bittiği bir nokta yoktur. Top daima geçmişe ve geleceğe doğru yuvarlanmaya devam edecektir. Böylece, merkezdeki kısım yerel olarak statiktir, yani hiçbir şey olmuyormuş gibi görünen o bölge. Fakat kuantum mekaniğine göre, şeyler ara sıra olur. Şeyler var olmaya doğru dalgalanabilir. Burada bir değişim olasılığı söz konusudur.
Yani düşündüğüm şey evrenin bir tür atom çekirdeğine benzediği. Asla tamamen kararlı olamıyor. Bir yarı ömrü var. Ve bozunacak. Eğer ona bakarsanız, mükemmel bir biçimde kararlı görünür, hiçbir şey olmamaktadır… Hiçbir şey olmamaktadır… Ve sonra, bom! Aniden içerisinden bir alfa parçacığı fırlar, alfa parçacığının da bir başka evren olmasının haricinde.
W: Yani zamanın yönüyle ileri doğru hareket ettiğimiz bu yeni evrenlerde, fizik yasalarının farklı olduğu, uzay-zamanda anomalilerin olduğu yerler var. Peki, zamanın yönü buralarda da var mı?

S.C: Olabilir. Zamanın yönüyle ilgili tuhaf olan şey, fiziğin altında yatan yasalarda bulunmuyor oluşu. Orada değil. Yani gördüğümüz evrenin bir özelliği, fakat bireysel parçacıklara ait yasaların bir özelliği değil. Yani zamanın yönü, oradaki yerel fizik yasalarının üstüne inşa edilmiş bir şeydir.
W: Peki zamanın yönü bizim bilincimize ve onu algılama yeteneğimize dayanıyorsa; bu, sizin gibi onu daha iyi anlayabilen kişilerin, zamanı diğerlerinden daha farklı tecrübe ettiği anlamına mı geliyor?
S.C: Aslında değil. Önce algılama gelir, anlayış ise sonradan. Böylece anlama, algılamayı değiştirmez, sadece bu algıyı daha geniş bir bağlama oturtmanıza yardımcı olur. St. Augustine’e ait bir kitapta ünlü bir söz var, şöyle diyor: “Sen bana zamanın tanımını sorana kadar zamanın ne olduğunu biliyorum, bu yüzden sana o tanımı veremiyorum.” Yani bence hepimiz zaman geçişlerini oldukça benzer şekillerde algılıyoruz. Fakat onu anlamaya çalışmak, algılarımızı değiştirmiyor.
W: Peki zaman algımızın değiştiği bir kara delik gibi yerlerde veya yüksek hızlarda zamanın yönüne ne oluyor?

S.C.: Bu konu Einstein ve göreliliğe giriyor. Uzay-zamanda hareket eden birisi için, kendileri ve yanlarında getirdikleri saatler, kalp ve zihinsel algılar gibi biyolojik saatler dahil, kimse zamanın daha hızlı veya daha yavaş aktığını hissetmiyor. Yanınızda daha hassas saat getirmiş olsanız bile, bu saat saniyede sadece bir saniyelik tik atacaktır. Bu bir kara delikte, Dünya’da veya hiçliğin ortasında bile olsanız, neresi olduğu fark etmez, her yerde geçerlidir. Fakat Einstein’ın bize söylediği uzay ve zamanda aldığınız yol, geçtiğini hissettiğiniz zamanı çarpıcı bir biçimde etkiler.
Zamanın yönü, doğrultuyla alakalıdır, hızla alakalı değil. Buradaki önemli husus, ortada tutarlı bir doğrultu olduğudur Yani uzay ve zamandaki her yerde, bir taraf geçmişken, diğer taraf gelecektir.
W: Öyleyse Michael J. Fox’a (Geleceğe Dönüş filmlerinde Marty McFly karakterini canlandıran aktör) geçmişe gidip ailesini kurtarmasının mümkün olmadığını söyleyebilirsiniz.

S.C.: Zaman yolculuğu bilmecesinden kaçmanın en basit yolu, yapılamayacağını söylemektir. Doğru cevabın bu olması daha olası. Ama yine de emin değiliz. Zamanda yolculuğun yapılamayacağına dair kanıt sunamıyoruz.
W: En azından zamanda geriye gidemiyoruz.

S.C.: Yani, evet. Zamanda kolaylıkla ileriye gidebilirsin, bu sorun olmaz.
W: Tam da şu anda geleceğe gidiyoruz zaten!

S.C.: Dün geleceğe gittim ve şimdi buradayım!
Kitapta dikkat çektiğim noktalardan birisi varsayımsal olarak geçmişe gitmenin mümkün olduğunu düşünürsek; ortaya çıkması muhtemel tüm paradoksların en sonunda, eğer geçmişe gidebilirsen tutarlı bir zaman yönü tanımlayamayacağın gerçeğine bağlanmasıdır. Çünkü düşündüğün şey, geleceğinin evrenin geçmişinde olduğudur. Bu da fizik yasalarıyla uyumsuz olmasa da; geleceği etkileyen seçimler yapabildiğimiz ama geçmişi etkileyen seçimler yapamadığımız günlük hayattaki deneyimlerimizle uyumsuzdur.
W: Yani, bu çoklu evrenler teorisinin bir bölümü, evrenimizin en sonunda boş ve statik bir hale geleceğiyle ilgili. Bu da bizim en sonunda bizim evrenimizden de başka bir evrenin çıkacağı anlamına mı geliyor?

S.C.: Zamanın yönü sonsuza dek ileri doğru hareket etmez. Evrenin tarihinde, düşük entropiden yüksek entropiye doğru yol aldığınız bir dönem vardır. Fakat yerel olarak ulaşabileceğiniz maksimum entropiye ulaştığınızda, artık zamanın yönü olmaz. Bu tıpkı, bu oda gibidir. Eğer odadaki bütün havayı alır ve köşeye koyarsanız, bu düşük entropidir. Ardından dağılmasına izin verirsiniz ve en sonunda odayı doldurur ve durur. Ve hava artık hiç bir şey yapmaz. Değiştiği süre boyunca, zamanın yönü vardır. Fakat bir kez dengeye ulaştığınızda, ok varlığına son verir. Ve teorik olarak, yeni bir evren meydana çıkar.
W: Yani bizden önce sayısız miktarda evren vardı ve bizden sonra da sayısız evren daha olacak. Bu da bizden sonraki evrenleri gidip ziyaret edebileceğimiz anlamına mı geliyor?

S.C.: Bana göre bu mümkün değil ama bilmiyorum. Caltech’de evrenlerin birbirleriyle çarpışma olasılığıyla ilgilenen doktora sonrası bir araştırmacım var. Bunlara şu an evrenler diyoruz. Ama gerçekte dürüst olmak gerekirse, bunlar farklı yerel koşullara sahip uzay bölgeleri. Bu metafiziksel olarak birbirlerinden ayrı olmaları gibi değil. Bunun çok dışındalar. Evrenlerin birbirlerine çarptığını ve arkalarında izler, gözlemlenebilir etkiler bıraktıklarını düşünmeniz mümkündür. Fakat aynı zamanda bunun olmaması da mümkün. Yani eğer oradalarsa, orada olduklarına dair herhangi bir işaret olmayacak. Eğer bu doğruysa; bu sahnenin mantıklı olabilmesinin tek yolu, çoklu evrenleri bir teori olarak değil, bir teorinin öngörüsü olarak düşünmektir.
Eğer kuantum mekaniği ve kütle çekimin kurallarını çok çok iyi anladığınızı düşünüyorsanız, şunu söyleyebilirsiniz: “Kurallara göre, evrenler var olmanın içine doğru kabarır. Eğer onları gözlemleyemiyor olsam bile, bu teorimin bir öngörüsüdür ve bu teoriyi diğer yöntemleri kullanarak test etmişimdir.” Henüz o noktada değiliz. İyi bir teoriye nasıl sahip olacağımızı ve onu nasıl sınayacağımızı bilmiyoruz. Eğer birinin tasvir ettiği proje, kuantum kütle çekimiyle ilgili güzel bir teoriyle gelir, burada kendi evrenimizde sınanırsa, gözlemleyemediğimiz başka yerler ile ilgili şeylere dair öngörüleri ancak o zaman ciddiye alabiliriz.
Sean Carroll kimdir?
Sean Carrol, Caltech’de çalışan teorik bir fizikçidir. Kozmoloji teorileri, alan teorisi ve kütle çekim üzerinde yoğunlaşmaktadır. Carroll son kitabı “From Eternity to Here: The Quest for The Ultimate Theory of Time” (Sonsuzluktan Buraya: Nihai Zaman Teorisi’nin Arayışında)’da zaman ve evrenle ilgili teorilerini fizikçiler ve fizikçi olmayanlara açıklamaya çalışıyor.

Kaynak:
What is time? One physicist hunts of the ultimate theory Bu Linki Görmeniz İçin SupersatForuma Uye Olmanız Gerekmektedir.