Rölativite Teorisi I
I. Bölüm

Bizler, metafiziksel kavram ve fenomenler karşısında bilinçli ya da bilinçsizce, hemen bilimsel ve akılcı bir kimliğe bürünüp sağduyumuzla çelişmesi yüzünden, bu tür konuların gerçek dışı ya da mümkün olmayan, hayali şeyler  olduklarına hükmederiz. Oysa 1900’ lü yılların başında Einstein ile birlikte başlayan modern bilimin verilerine baktığımızda, bunların da sağduyumuzla tamamen çeliştiğini, hatta bu bilgilerin akıl dışı gördüğümüz  metafiziksel olayları anlamamıza yardımcı bile olduklarını hayretle müşahede etmekteyiz. Her an bizi şoka sokan bu verilerin başında da Rölativite Teorisi gelmektedir.
Bildiğimiz üzere Newton (klasik) fiziği, her zaman sağduyumuzla uyumlu olarak çalışır. Evrende sabit, mutlak bir nokta (mekân) olduğu gibi, bu sabit noktadan bağımsız bir de evrenin her yerinde eşit bir biçimde işlemekte olan mutlak bir zamanın varlığı söz konusudur (1) .  Yani; saatin tik takları evrenin neresinde olursanız olun, aynı şekilde akar. Çekim kuvveti de ışık hızı gibi sabit değil, sonsuz bir hızla hareket etmektedir. Bu nedenle bir cismin konumunu değiştirdiğiniz an, bunun kütle çekim (gravitasyonel) gücü, etkileştiği diğer cisimler üzerinde aynı anda etkisini göstermekteydi. Işığın sonsuz hızda olması dolayısıyla da, biz evrenin şu anki durumunu gözlemlemekteydik. Oysa Einstein bize, bunlar klasik bakış açımızla uyumlu gibi görünse de, gerçekte durumun hiç de böyle olmadığını gösterdi.
Öncelikle evrende durgun hareketsiz bir nokta mevcut değildir. Biz, her ne kadar hareket etmekte ve bu hareketimizi de durgun olarak düşündüğümüz bir şeylere, mesela evlere, ağaçlara, dağlara...göre belirlemiş olsak da, diyelim ki, okyanusta bize yaklaşmakta olan bir başka gemiyi gördüğümüzde, birbirimize göre hareket durumumuzu bir öncekiler gibi rahatlıkla ortaya koyamayacaktık. Çünkü, o bize yaklaştığı gibi, o duruyor, biz ona göre hareket ediyor olabiliriz. Üçüncü bir sabit referans noktası olmadığı ya da motorun çalıştığını veya göstergelerden konum ile hızlarımızı bilemediğimiz müddetçe de bu durum anlaşılamayacaktır.
Durgun olarak düşündüğümüz şeylerse, gerçekte hareketsiz değil, her şey bir diğer şeye göre her an hareket durumundadır. Mesela dünya, içindekilerle birlikte sabit olarak referans aldığımız güneşe göre hareket etmektedir. Güneş ise, galaksi düzleminde hareket ederken, galaksimiz de bağlı olduğu galaksi grubuyla birlikte başka bir sabit referans noktasına göre hareketine devam eder ki, böylece makro kozmosta hareketsiz bir noktanın varlığının olmadığını görürüz. Keza, parçacık boyutlarına indiğimizde de aynı şekilde, durağan hiçbir taneciğin olmadığını görmekteyiz. Elektronlar, atom çekirdeği etrafında dolanırken, çekirdek de olduğu yerde titreşim hareketi yapar. Yine durgun olarak varsaydığımız atom ve moleküller benzer şekillerde, belli frekanslarda titreşerek hareket ederler. Velhasıl, yukarıda da  belirttiğimiz gibi, evrende her şey bir diğerine göre izafi biçimde hareket halinde olup sabit, durağan hiçbir şey yoktur. Evrenin bu özelliği ise, Mutlak uzay kavramını ortadan kaldırır.
Işığın boş uzaydaki hızı,(2) tüm gözlemcilerin hareket durumlarından tamamen bağımsız olarak, bütün referans sistemlerine (gözlemcilere) göre aynı ve sabittir. Evrenin neresinde olursanız olun, ışık, kaynağının her türlü hareketinden bağımsız bir biçimde sabit hızla yaklaşık saniyede 300 bin km’lik hızla hareket eder. Bu nedenle, gökyüzüne baktığımızda, yıldızların şu anki konumlarını değil, uzaklıklarına eşdeğer sürelerdeki geçmiş zamanlarındaki hallerini görmekteyiz. Benzer şekilde çekim hızının da ışık hızıyla aynı olması dolayısıyla, diyelim ki güneş şu anda ortadan kalkmış olsa, yaklaşık sekiz dakika sonra bunun etkisini görecektik. Oysa güneş, bu sekiz dakika boyunca kendisinde hiçbir değişiklik olmaksızın görünmeye devam ederdi. Güneşin bu etkisi bize göründükten yaklaşık dört dakika sonra Mars’ta, 152 dakika sonra Uranüs’te, 319 dakika sonra Plüton’da, 4 yıl sonra bize en yakın yıldız olan Alfa Century de, 3,5 milyon yıl sonra da Andromeda galaksisinde görünecekti.
Demek ki evrende tek bir olay meydana geldiğinde, bu olay farklı uzaklıklarda bulunan gözlemciler tarafından aynı anda değil, ayrı ayrı zamanlarda gerçek olarak gözlemlenmektedir. Ya da farklı mesafelerde bulunan gözlemciler, bir nesnenin o andaki durumunu değil, farklı zamanlardaki hallerini gerçek olarak algılarlar. Dolayısıyla, her birimin gözlemi veya yaşadığı gerçek bir diğerinin gerçeği olmasa bile, hepsi  ifadelerinde haklıdırl
Aynı olaya farklı açıdan bakarsak; bir mekânda somut biçimde görülen olaylar, bir başka mekânda soyut olarak geçmiş ya da gelecek şeklinde algılanır. Bu nedenle bir mekânda somut  şekilde yaşanılan gerçekler, diğer mekânlarda soyut olarak algılanmaktadır.
Bu yüzden Einstein evrende her şeyin determinist (belli bir plan ve programla meydana geldiğini) olduğunu “ Tanrı zar  atmaz” sözüyle dile getirdikten sonra devam ediyor: “Her şey, bizim üzerinde denetim kuramadığımız güçler tarafından belirlenmiştir. Bir sinek için olduğu kadar, bir yıldız için de her şey belirlenmiştir. İnsanoğlu, sebzeler ya da kozmik toz. Biz hepimiz çok uzaklardan çalınan görülmeyen bir kavaldan gelen gizemli ezgiyle dans etmekteyiz”.     
Ayrıca, klasik anlamda kullandığımız hızlar toplamı ya da farkı, ışık hızı için söz konusu değildir (ışığın hızı, bir de kaynağının hızı hareket yönüne bağlı olarak toplanıp birbirlerinden çıkartılamaz). Diyelim ki siz, saatte 100 km’lik hızla giden bir trenin üzerinde trenle aynı yönde saatte 40 km’ lik hızla giderseniz, trene göre hızınız 40 km/st iken, yere göre 140 km/st olur. Ya da aynı hızla, ama bu sefer de tren üzerinde zıt yönde giderseniz, yine sizin hızınız trene göre 40 km/st iken yere göre 60 km/st ‘dir. Klasik hızlarda bu böyle olmasına karşın, ışık hızı için geçerli değildir. Siz elinizdeki ışık kaynağıyla birlikte çok hızlı giden bir araçla ışık hızını ölçen bir dedektöre doğru ya da ters yönde hareket etmiş olsanız dedektör, her iki seferde de ışığın hızını aynı ölçer. Bu aynı aracın ışık hızına yakın hızlarda benzer hareketleri sergilemesinde de aynen geçerlidir.
Görüldüğü gibi evrende her şey rölatif, izafi olmasına karşın, Mutlak olan, sadece ışık hızıdır. Bu yüzden  rölativite kavramı evrendeki tüm olayların bu mutlak sabit hıza göre ölçümlenmesi sonucu ortaya çıkmış bir gerçektir. Rölativite teorisi de iki başlık altında incelenir. Özel rölativite teorisi, genel rölativite teorisi olarak. Bunlardan özel rölativite teorisi; birbirlerine göre sabit hızla hareket eden bütün referans sitemlerine (gözlemcilere) göre fizik (doğa) yasaları aynıdır der. Genel rölativite teorisi ise; birbirlerine göre sabit olmayan hızlarda yani, giderek hızlanan ya da yavaşlayarak hareket eden bütün referans sistemlerine (gözlemcilere) göre doğa yasalarının aynı olduğunu söyler. Ancak, evrenin her bir noktasında doğa yasalarının  aynı olmasına karşılık, olaylar görecelidir (izafidir). Bu yüzden bir olay, o olaya bakan bir veya birden çok gözlemciye aynı gözükmeyebilir (farklı görülür) ki, yukarıda buna değinmiştik.      
Bu nedenle; hareket halindeki cisimlerin klasik fizikteki gibi sabit olan referans sistemlerine göre boyutları (en,boy, yükseklik...), kütlesi ve zamanı da cisimlerin hızları oranında sabit kalmamaktadır. Çünkü, duran gözlemci, hareketli cismin hızı arttıkça kütlesinin arttığını, hareket doğrultusundaki uzunluğunun kısaldığını(boyutların küçüldüğünü), zamanın ise genişlediğini gözlemlemektedir. Tam ışık hızında ise, cismin boyu (boyutları) sıfıra inerken, kütlesi sonsuza ulaşmaktadır. Zaman ise, tamamen durur ki, cismin boyutları ve kütlesinin bir an için değişmediğini varsayarsak, bu durumda cismin hareketsiz kalıp donduğunu görürdük.
Buna karşılık, hareket halinde olan cismin veya aracın içindekiler, tam ışık hızına ulaşıncaya kadar hiçbir anormallikle karşılaşmazlar. Onlara göre aracın içindeki tüm nesnelerin boyut, kütle ve zamanı, araca bindikleri ilk durumdaki gibi normaldir. Bunun nedeni, kendileriyle birlikte içinde bulundukları sistemin de eşit, orantılı biçimde değişime uğramasıdır (yani araç ve içindeki tüm atom ve moleküller, paralel biçimde küçülmekte, kütleleri artmakta, zamanları da yavaş akmaktadır). Ancak, bu da aracın penceresinden dışarı bakmamaları şartına bağlıdır. Bakacak olurlarsa, hepsi şoka girerler. Çünkü, dışarıda duran gözlemcinin (dolayısıyla, evrendeki tüm nesnelerin) uzunluğunun (boyutlarının) arttığını, kütlesinin hafiflediğini (azaldığını), zamanın ise aracın hızına bağlı olarak hızlandığını (duran adamın saatinin delice döndüğünü) dolayısıyla, olayların hızlı geliştiğini ve tam ışık hızının da boyunun ve zamanının (boyutlarının) sonsuz, kütlesinin  de sıfır olduğunu görür. Bu açıdan bakıldığında da, tam ışık hızında mekân ve zaman kalkmış olur. Oysa, dışarıdaki gözlemci açısından, kendisinde ve çevresindeki uzayda hiçbir değişiklik söz konusu değildir.       
Burada dikkât edilmesi gereken birkaç husus vardır. Bunlardan ilki; cismin kütlesinin artması demek, o cismin parçacıklarının yani atom ya da molekül sayılarının artması değil, bu taneciklerin direkt kütlelerinin artması demektir. İkinci olarak; cisimler üzerindeki bu tür değişiklikler ancak ışık hızına yakın hızlarda kendini gösterirken, düşük hızlarda boyut, kütle ve zaman değişimleri ihmal edilebilecek kadar küçük olduğundan, bu nesneler klasik fizik yasalarınca davranış sergilerler.

Bu duruma küçük bir örnek verirsek; ışık hızının % 98’ i kadar bir hızla giden bir aracın boyu beş kat kısalırken, kütlesi beş kat artar. Aynı şekilde, duran gözlemciye göre zamanı da beş kat genişler. Diyelim ki, hareketli adam iki yıl yaşlanırken, duran gözlemci 10 yıl yaşlanır. Hızlandırıcılarda yapılan deneylerde de parçacıkların ışık hızına yaklaşmaları oranında kütlelerinin onlarca, yüzlerce, binlerce kat arttığı, zamanlarının ise yavaş akmaya başladığı gözlemlenmiştir. Bunlardan ışık hızının %99’ una ulaştırılan elektronların kütleleri 7 kat artarken, ışık hızının % 95’ ine hızlandırılan Hidrojen çekirdeklerinin (protonların) ise yaklaşık 3 kat arttığı görülmüştür. Bunun gibi evrendeki tüm cisim ve tanecikler en fazla ışık hızına yüzde, binde, on binde,...vb oranlarla yaklaşabilirler. Çünkü tam ışık hızında kütle sonsuz olacağından bu hız ve üzerine çıkılamaz. Ancak, bu durumda bizim evren için geçerli olduğunu unutmamamız gerekir. Fotonların bu hızda olmalarının sebebi, kütlesiz ve her an ışık hızında hareket etmeleridir. (3) Ayrıca denklem grafikleri de asimtotiktir. Bunun anlamı; ışık hızına çok yakın değerlerdeki çok çok küçük farklılıkların cisimlerin boy, kütle ve zaman parametrelerinde çok büyük oranlarda  oynamalara, değişimlere neden olmasıdır.    

Cisimlerin hızı yükseldikçe zamanlarının yavaşladığını ünlü fizikçi Paul Langevin de şöyle ifade etmektedir: “Bir taşıtın, içindeki insanlarla birlikte yeryüzünden ışık hızının yirmi binde bir hızla ayrıldığını düşünün. Bu taşıt ve içindeki insan, taşıt içindeki kendi zamanı ile tam bir yıl dünyadan uzaklaşıyor. Bir senenin sonunda ise çark ediyor ve dünyaya geri gelmeye başlıyor ve sonuçta dünyaya geri döndüğü zaman, kendi öz zamanına göre iki sene geçmiş iken, dünyanın tam iki yüz yıl yaşlanmış olduğunu, dünya üzerinde üç neslin değişmiş bulunduğunu görüyor.”

Burada önemli bir nokta da; taşıttaki insanın bu hareketiyle yaşamına devam ettiğini düşünsek bile, kendi zamanına göre ömrü neyse yine onu yaşamasıdır. 60 ise, 60 yıl, 70 ise, 70 yıl.

Eğer uzay boşluğunda ışık hızına yakın bir hızda “birbirlerine göre” yan yana ya da karşılıklı sabit hızla hareket eden iki özdeş taşıtı göz önüne almış olsak, birbirlerinin boylarını, kütlelerini ve zamanlarını ölçtüklerinde her ikisi de karşı taşıtın boyunun daha kısa, kütlesinin daha fazla ve zamanlarının da daha yavaş aktığını ölçümlerler. Biri diğerini bu şekillerde ölçümlemesine karşılık, kendilerinde en ufak bir anormallik görmezler. Çünkü, birinci taşıta göre ikinci taşıt hareketli, kendisi durmakta, ikinci taşıta göre ise, kendisi durmakta birinci taşıt hareket etmektedir. Burada hemen şöyle bir soru sorulabilir: Buradaki durum bir önceki anlatımla bir çelişki oluşturmuyor mu?. Yani burada taşıtlar birbirlerinin uzunluğunu, kütle ve zaman değişimlerini aynı, benzer biçimde ölçümlerken, bir önceki örnekte ise farklı biçimlerde ölçümlemekteydiler. Dolayısıyla, bunu Lengevin’ in örneğine uygularsak; yerde duran kişiye göre, hareket halindeki taşıt daha genç kalırken, taşıttaki insana göre de aslında taşıt duruyor, yeryüzü hareket ediyor görünmeli ve bunun sonucunda da dünyadaki gözlemcinin genç kalması gerekir ki bu da bir paradoks oluşturmuyor mu?.

Hayır oluşturmaz. Çünkü rölativite teorisinin özel ve genel olarak iki şekilde incelendiğini belirtmiştik. Bunlardan özel rölativite teorisi; eylemsizlik sistemlerinde yani birbirlerine göre duran ya da sabit hızla hareket eden sistemlerde (ki ivmesiz hareketlerde), genel rölativite teorisi de eylemli yani ivmeli sistemlerde geçerliydi. Bu nedenle ikizler örneğini eğer eylemsizlik sisteminde incelemiş olsaydık, birbirlerini, kendisi duruyor diğeri hareket ediyor şeklinde göreceğinden benzer biçimli değişimler meydana gelecekti. Oysa Lengevin örneğinde eylemsizlik sistemi değil, eylemli sistemin varlığı söz konusudur. Çünkü araç önce hızlanmak, belli bir süre gittikten sonra geri dönmek ve en sonunda da durmak için ivmeli hareket yaptığından, artık her iki gözlemci için eylemsizlik sistemlerine özgü var olan simetri bozulmuş, dünyadakinin durağan, uzay aracındakinin ise hareketli olduğu kesinleşmiş, anlaşılmış olur. Böylece  paradoks da ortadan kalkar. Tekrar özetlersek; birbirlerindeki değişimleri benzer nitelikli görme olayı ivmesiz sistemlerde yani sadece, hızlarında hiçbir değişiklik yapmadıkları sürece geçerli olmaktadır.

Buna değindikten sonra yine ikizler örneğine dönüp bu sefer de “taşıtımız ışık hızına yakın bir hız yerine, tam ışık hızıyla mesela, beş yıl boyunca uzayda dolaşıp geri dönerse sonuç ne olurdu?” diye soralım. (Ancak, bu esnada konunun daha iyi anlaşılması için, kütle artışını göz ardı edip sadece boyut ve zaman değişikliğini göz önüne alarak düşünelim). Cevap gayet basit: Çünkü, taşıttaki adam hiç yaşlanmazken yeryüzünde beş yıl geçmiş olur. “Peki, bu daha önce değindiğimiz benzeri örnekle çelişki oluşturmuyor mu?” diye sorulursa buna cevap olarak da şöyle deriz: Taşıtın tam ışık hızıyla hareket etmesi sonucunda, aracın zamanı tamamen durur. Dışarıdan bakan gözlemci, ışığın klasik boyutlardaki hareketi nedeniyle ışık haline dönüşen bu aracın saniyede 300 bin km’ lik sınırlı hızla, beş yıl boyunca uzayda hareket ettiğini,dolayısıyla bu süre sonunda yeryüzüne geri döndüğünde onun hiç yaşlanmadığını, kendisinin ve dünyanın ise, beş yıl yaşlandığını görür. Buna karşın, araçtaki insan da, ışık hızında hareket ettiğinden dünyanın ve evrenin tüm tarihinin tükendiğini görür, dolayısıyla zaman ve mekân onun için de ortadan kalkar. Yani, dışarıdaki gözlemci onu bir ışık halesi olarak görüp adamın boyutları ve zamanı ortadan kalkarken (çünkü fotonlar birer boyutsuz noktacıktırlar) hareket halindeki insan da, adamın evrenle birlikte yok olduğunu, zamanın ve mekânın ortadan kalktığını görür.(Bununla birlikte, taşıttaki adam tam ışık hızında iken beş yıl boyunca hepliğini yaşayarak, gitmesiyle dönmesi bir olur). Ancak, aracın yeryüzüne geri dönmesi yine taşıtın ivmeli bir biçimde yavaşlayıp durmasına neden olacağından bu durum, taşıtın tekrar ışık halinden madde durumundaki üç boyutlu uzay zaman sınırları içerisine girmesine, dolayısıyla zamanının sonsuzdan tekrar geri gitmesine yol açar. Ancak geldiği zaman, dünyadan ayrıldığı beş yıl sonrasıdır. Aynı olayı kara-deliklerde de görebiliriz. Bu sefer, taşıtımızı kara-deliğin olay ufkuna gönderip beş yıl orada kaldıktan sonra tekrar yanımıza getirebilseydik, durumun yine aynı olduğunu görürdük.

Gerçi kütle artışını göz önüne almış olsak bile, yine değişen bir şey olmaz. Çünkü, ışık hızına doğru hareket eden cismin boyutları küçülürken kütlesi artmaktaydı. Boyutların küçülmesi ise, işin içine kuantum fiziğindeki belirsizlik ilkesini de katacaktır. Bir cismin tam ışık hızında sonsuz kütle ve sıfır boyutta bulunması, belirsizlik ilkesince yasaklandığından cisim uzay-zamanı terk ettiği noktada sonsuz kütle bir anda sonsuz enerjiye dönüşür ki, cismi burada insan olarak ele aldığımızda, bu insan sonsuzlukta hepliğini yaşayacaktır. Artık o, hep olmuştur. Onun için çokluk, parça-bütün ve her türlü dualitelerle, baş-son, gelme-gitme...vb kavramların tamamı düşer. Yine ayrıldığı uzay-zamana döndüğü taktirde, bir önce de değindiğimiz gibi, zaman sonsuzdan geri döner, kütle azalır, boyutlar ise eski şeklini alır. Ancak, bu sefer bilinci et beden boyutuyla kayıtlı değildir. Çünkü onun Bilinci artık Evrensel Bilinçtir. Bunu bir adım daha ileri götürürsek, yaşadığımız boyutta hepliğini yaşamaya başlayan bilinç, sonsuz uzay-zamanlara bürünerek ortaya çıkan varlıkların kendisi olur kesintisiz bir biçimde. Zaten Kâinatın Efendisi Hz. Muhammed (sav) Efendimiz demiyor muydu: “ Zerre külün aynısıdır” diye.  

 

Devam edecek...

hologramk@yahoo.com
İstanbul - 30.01.2004
http://sufizmveinsan.com

(1) Newton’ un Mutlak uzay-zaman kavramı hiçbir şeye (dolayısıyla gözlemcilere) bağlı olmayan ve sadece bizatihi kendi kendine var olan uzay-zamandır. Bu nedenle, evrenin neresinde olunursa olunsun, hangi gözlemci tarafından bakılırsa bakılsın fark etmez; bir cismin mutlak hareketinin bu Mutlak, salt mekâna göre tespit edilebileceğini, zamanın ise, yine tüm gözlemcilerin bakış açılarından bağımsız olarak her yerde aynı, eşit bir biçimde akmakta olduğunu söyler (ki bu da zamanın mutlak olması demektir.)    
(2)
Işığın boşluktaki gerçek hızı 299,792,458 km/sn’dir. Işığın çeşitli yoğun ortamdaki hızları ise mesela su içinde 225 bin km/sn, cam içinde 176 bin km/sn’dir. Bunun nedeni, bu ortamlarda enerji yitirmesidir.
(3)
Aslında fotonların durgun kütleleri sıfır olmasına karşın, hızlarından yine de ihmal edilebilecek bir kütleye sahiptirler. Bu yüzden yığınsal etkileri, çarptıkları yüzeylerde bir basınç uygular. Mesela güneşten gelen fotonların dünyaya çarpmaları ile oluşturdukları basıncın yaklaşık 320 milyon ton olması gibi.

 


Üst Ana sayfa e-mail