Stephen Hawking’den zamanda yolculuk için giriş niteliğinde bir yazı

Tek ihtiyacınız olan şey bir solucan deliği, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı veya çok çok hızlı giden bir roket…

 

Zaman makinası nasıl inşa edilir?

 

Yazan: Stephen Hawking
Orijinal adı: How to build a time machine
Daily Mail, 27.04.2010
URL: http://www.dailymail.co.uk/home/moslive/article-1269288/STEPHEN-HAWKING-How-build-time-machine.html

 

Merhaba. Benim adım Stephen Hawking. Fizikçi, kozmoloji uzmanı ve bir miktar hayalperestim. Hareket edemiyor ve bir bilgisayar aracılığı ile konuşmak zorunda kalıyor olsam da, kendi aklımda özgürüm. Evreni keşfetmek ve büyük soruları sormak için özgürüm, örneğin: Zamanda yolculuk mümkün mü? Geçmişe bir geçit açabilir miyiz veya geleceğe kestirme bir yol bulabilir miyiz? Doğa kanunlarını en nihayetinde, zamanın kendisine hükmedecek şekilde kullanabilir miyiz?

Dr. Stephen Hawking

Zamanda yolculuğun bir zamanlar bilime aykırı olduğu düşünülüyordu. Eskiden, bana kaçık diyeceklerinden korktuğum için bu konuda konuşmaktan kaçınırdım. Ama artık o kadar temkinli değilim. Aslına bakılırsa, daha çok Stonehenge’i inşa eden kişiler gibiyim. Zaman konusunda takıntılıyım. Zaman makinam olsaydı, en meşhur olduğu zamanlarda Marilyn Monroe’yu ziyaret ederdim, veya Galileo teleskobunu göklere çevirdiği sırada ona bir uğrardım. Hatta belki evrenin sonuna gidip kozmik öykümüz nasıl sonlanıyor diye bile bir bakabilirdim.

Bunun nasıl mümkün olabileceğini anlamak için, zamana fizikçilerin yaklaştığı gibi yaklaşmamız gerek – dördüncü boyut olarak. Göründüğü kadar zor değil. Her dikkatli öğrencinin bildiği gibi, tüm fiziksel nesneler, benim sandalyem bile, üç boyutludur. Her şeyin bir genişliği, yüksekliği ve uzunluğu vardır.

Ama başka bir tür uzunluk daha var, zamanın uzunluğu. Bir insan, 80 yıl yaşayabilirken, Stonehenge’deki taşlar, örneğin, binlerce yıldır buralardalar. Ve Güneş sistemi, milyarlarca yıl var olacak. Her şeyin uzayda olduğu gibi, zamanda da bir uzunluğu mevcut. Zamanda yolculuk etmek demek, bu dördüncü boyutta yolculuk etmek demek.

Bunun ne olduğunu anlamak için, normal, günlük bir araba yolculuğunda olduğumuzu düşünelim. Düz bir çizgide gidiyorsanız, bir boyutta yolculuk ediyorsunuz demektir. Sağa ve sola dönerseniz, ikinci boyutu eklemiş olursunuz. Kıvrımlı yolları olan bir dağın tepesine doğru veya dağdan aşağı giderseniz, yüksekliğiniz de değişir ve üç boyutun tamamında yolculuk ediyor olursunuz. Fakat nasıl olur da zamanda yolculuk ederiz? Dördüncü boyuta giden bir yolu nasıl buluruz?

Kısa bir süreliğine biraz bilim-kurgusal düşünelim. Zamanda yolculuk filmlerinde çoğu zaman devasa, enerjiye aç makinalar görürüz. Makina, dördüncü boyut boyunca bir yol, zamanda bir tünel oluşturur. Zaman yolcusu, cesur, hatta belki fazla cesur olan kişi, kim bilir kiminle karşılaşmaya hazır bir halde, zaman tüneline adım atar ve kim bilir ne zamandan çıkar. Bu tasvir biraz zorlama olabilir; gerçeklik bundan çok farklı olabilir ama fikrin kendisi o kadar da saçma değildir.

Zamandaki tünellerini fizikçiler de düşünüyor, fakat biz farklı bir açıdan yaklaşıyoruz. Bizim merak ettiğimiz, geçmişe ya da geleceğe açılacak geçitlerin doğa kanunları çerçevesinde mümkün olup olamayacağı. Görünen o ki mümkün. Dahası, bunlara bir isim bile verdik: Solucan delikleri. Gerçek şu ki, solucan delikleri her yerde, ancak göremeyeceğimiz kadar küçükler. Solucan delikleri çok ufak. Uzay ve zamandaki kuytularda be köşelerde ortaya çıkıyorlar. Bu fikri inanması zor bulabilirsiniz, ancak benimle devam edin.

Hiçbir şey düz veya katı değildir. Herhangi bir şeye yeterince yakından bakarsanız, delikleri ve pürüzleri olduğunu görürsünüz. Bu basit bir ilkedir ve zaman konusunda bile geçerlidir. Bilardo topu kadar pürüzsüz bir şeyin bile küçük gedikleri, kırışıklıkları ve boşlukları vardır. Şimdi, bunun böyle olduğunu ilk üç boyut için göstermek kolaydır. Ancak bana güvenin, bu durum dördüncü boyut için de geçerli. Zamanda da küçük gedikler, kırışıklıklar ve boşluklar var. Ölçeklerin en küçüğü olarak, moleküllerden küçük, atomlardan küçük bir yerde, kuantum köpüğü denen bir yer görürüz. Solucan deliklerinin olduğu yer burasıdır. Uzay ve zamandaki küçük tüneller, bu kuantum dünyasında devamlı oluşur, kaybolur ve tekrar oluşur. Ve gerçekten iki farklı yeri ve iki farklı zamanı birbirine bağlarlar.

Ne yazık ki bu gerçek tüneller yalnızca santimetrenin milyar-tirlyon-trilyonda biri uzunluğundadır. Bir insanın içinden geçebilmesi için fazla küçük – ancak solucan deliği fikrinin bizi yönlendirdiği nokta şudur: Bazı bilim insanları, bir solucan deliğini yakalayarak, birçok trilyon kat, bir insanın hatta bir uzay gemisinin girebileceği kadar büyütmenin mümkün olduğunu düşünmektedir.

Yeterince güç ve ileri teknolojiye sahip olursak, belki dev bir solucan deliği uzayda da inşa edilebilir. Bunun yapılabileceğini söylemiyorum, ancak eğer yapılabilirse, bu gerçekten takdire şayan bir cihaz olur. Kişi, Yeryüzünün yakınındaki ucundan girip, çok çok uzaklarda diğer tarafta, başka bir gezegenin yanından çıkabilirdi.

Teorik olarak, bir zaman tüneli veya bir solucan deliği, bizi başka gezegenlere götürmekten fazlasını yapabilir. Eğer iki ucu da aynı yerdeyken, aralarında uzaklık farkı yerine zaman farkı varsa, bir gemi içine girip yine Yeryüzünün yakınından çıkabilir, ancak bu defa uzak geçmişe. Belki de dinozorlar bu geminin inişine şahit olurlar.

Şimdi, dört boyutta düşünmenin zor olduğunu ve solucan deliklerinin kavranması güç bir fikir olduğunu anlıyorum, ancak devam edelim. Solucan delikleriyle insanların şimdi veya gelecekte zamanda yolculuk yapmalarının mümkün olup olmadığını anlamak için bir fikir deneyi tasarladım. Basit deneyleri ve şampanyayı severim.

Bu yüzden en sevdiğim bu iki şeyi birleştirerek, gelecekten geçmişe zamanda yolculuk etmenin mümkün olup olmadığına bakacağım.

Diyelim ki, gelecekteki zaman yolcuları için bir parti veriyorum. Ancak bir kurnazlık var. Bunu, parti olup bitmeden önce kimseye haber vermiyorum. Uzay ve zamandaki tam koordinatları verdiğim bir davetiye hazırladım. Umuyorum ki kopyalarından biri, şu veya bu şekilde, binlerce yıl boyunca var olacak. Belki de gelecekte yaşayan biri davetiye üzerindeki bu bilgilere ulaşacak ve solucan deliği zaman makinasıyla geçmişe, partime gelecek; ve böylece, bir gün zamanda yolculuğun mümkün olacağını kanıtlamış olacak.

Bu arada ise, zaman yolcusu misafirlerim her an burada olabilirler. Beş, dört, üç, iki, bir. Fakat şunu söyleyebilirim ki, kimse gelmedi. Çok yazık… En azından bir tane kâinat güzeli kapıdan girer diye umuyordum. Peki, deney neden işe yaramadı? Nedenlerden biri geçmişe doğru zaman yolculuğu konusunda iyi bilinen sorunlardan biri olan paradokslar olabilir.

Paradoksları düşünmesi eğlencelidir. En ünlü olanına çoğu zaman Dede Paradoksu denir. Ben bunun, Çılgın Bilim İnsanı Paradoksu dediğim daha yeni ve basit bir versiyonunu biliyorum.

Bilim insanlarının filmlerde çoğu zaman deli olarak resmedilmesi hoşuma gitmiyor, ancak durum bu vaka için geçerli. Bu arkadaş, hayatına mal olacak olsa bile bir paradoks yaratmaya kararlı. Düşünün ki, bir şekilde, bir solucan deliği inşa etmiş olsun; yalnızca bir dakika geriye giden bir zaman tüneli.

Bu bilim insanı, solucan deliğinin içerisinden kendisinin bir dakika önceki halini görebiliyor. Peki ya bilim insanımız solucan deliğini kendisinin daha önceki haline ateş etmek için kullanırsa? Kendisini öldürdü diyelim. Peki öyleyse kim ateş etti? Bu bir paradokstur. Mantıklı değil. Bu kozmoloji uzmanlarına kâbus gördüren durumlardan.

Bu tür bir zaman makinası tüm evreni yöneten temel kurallardan birini ihlal ederdi – neden sonuçtan önce gelir, ve tersi asla olmaz. Ben, nesnelerin, kendilerini imkânsız hale getiremeyeceklerini düşünüyorum. Eğer bu olabilseydi, tüm evrenin kaosa sürüklenmesini önceleyecek bir şey olmazdı. Bu yüzden, her zaman paradoksu önleyecek bir şeyin gerçekleşeceğini düşünüyorum. Bir şekilde, bilim insanının kendisini vurmasını önleyecek bir şey her zaman gerçekleşmeli. Ve bu vakada, üzgümün ama, sorun solucan deliğinin kendisi.

Son tahlilde, bunun gibi bir solucan deliğinin var olamayacağını düşünüyorum. Bunun diğer bir sebebi ise geri besleme. Eğer bir rock konserine gittiyseniz, uğultu sesini hatırlarsınız. Bu geri beslemedir. Buna neden olan şey basittir. Ses, mikrofona girer. Kablolar boyunca iletilir, amfi tarafından artırılır ve sonra hoparlörlerden geri çıkar. Ancak eğer hoparlörlerden çıkan ses, mikrofona fazla miktarda girerse, bir döngü halinde gidip durur ve her defasında daha da yükselir. Eğer kimse engel olmazsa, geri besleme ses sistemine hasar verir.

Aynı şey solucan deliğinde de olacaktır, yalnızca ses yerine radyasyon ile. Solucan deliği genişler genişlemez, doğal radyasyon içine girecek ve bir döngü yaratacaktır. Geri besleme o kadar güçlü bir hale gelecektir ki, solucan deliği yok olacaktır. Bu nedenle küçük solucan delikleri var olmasına ve bir gün birini büyütmek mümkün olabilecek olmasına rağmen, bir makina olarak kullanılabileceği kadar uzun süre dayanmayacaktır.

Solucan delikleri veya başka bir yöntem ile herhangi bir tür geçmişe yolculuk muhtemelen imkansızdır, aksi takdirde paradokslar gerçekleşir. Bu nedenle, maalesef, geçmişe zamanda yolculuk hiçbir zaman gerçekleşmeyecek gibi görünüyor. Dinozor avcıları için hayal kırıklığı, tarihçiler için rahatlama…

Ancak hikâye bu kadar değil. Bu durum, tüm zamanda yolculuk olanaklarını ortadan kaldırmıyor. Ben zaman yolculuğuna inanıyorum. Geleceğe zaman yolculuğuna. Zaman bir nehir gibi akmaktadır ve öyle görünüyor ki, her birimiz zamanın akıntısıyla durmadan sürükleniyoruz. Ancak zaman başka bir açıdan da bir nehir gibi. Farklı yerlerde farklı hızlarda akıyor ve bu geleceğe yolculuk etmekteki anahtar nokta. Bu fikir ilk kez Einstein tarafından 100 yıldan daha önce ileri sürüldü. Einstein, zamanın yavaşladığı ve hızlandığı yerler olması gerektiğini fark etmişti. Kesinlikle haklıydı; ve kanıtı tam üstümüzde. Uzayda…

Bu, küresel konum belirleme sistemi veya GPS. Dünya’nın yörüngesindeki bir uydu ağı… Uydular, uydu ile yön bulmayı mümkün kılıyor. Fakat aynı zamanda, zamanın uzayda Dünya’da aktığından daha hızlı aktığını da gözler önüne seriyorlar. Bu uzay araçlarının her birinin içerisinde son derece hassas bir saat bulunuyor. Ancak son derece hassas olmalarına rağmen, her gün aşağı yukarı saniyenin bir milyarda üçü kadar ileri gidiyorlar. Sistem bu farkı düzeltmek zorunda, aksi takdirde, bu küçük fark tüm sistemi etkileyerek, yeryüzündeki tüm GPS cihazlarının günde 6 mil [~9.5 km] hata yapmasına neden olur. Bunun neden olacağı karmaşayı gözünüzde canlandırabilirsiniz.

Bu sorun saatlerden kaynaklanmıyor. Daha hızlı çalışıyorlar, çünkü zamanın kendisi, uzayda Dünya’da olduğundan daha hızlı akıyor. Einstein’ın fark ettiği, maddenin, zamanı çektiği ve nehrin yavaş akan kısmındaki gibi yavaşlamasına neden olduğuydu. Bu şaşırtıcı gerçek, geleceğe zamanda yolculuk imkanını veren şeyin ta kendisi.

Samanyolu’nun merkezinde, bizden 26,000 yıl uzakta, galaksideki en ağır cisim bulunuyor. Bu dört milyon güneş kütlesinin kendi kütleçekimi altında tek bir noktaya sıkıştığı bir süper-kütleli karadelik. Karadeliğe ne kadar yaklaşırsanız, kütleçekimi o kadar artar. Çok yaklaşırsanız, ışık dahi kaçamaz. Bunun gibi bir karadeliğin, zaman üzerinde dramatik bir etkisi vardır; zamanı galaksideki diğer her şeyden daha fazla yavaşlatır. Bu onu doğal bir zaman makinası yapmaktadır.

Uzay gemilerinin, onun etrafında yörüngeye girerek, bundan nasıl faydalanacaklarını düşünüyorum. Eğer bu görevi Dünya’dan denetleyen bir uzay ajansı olsaydı, her tam dönüşün 16 dakika sürdüğünü göreceklerdi. Fakat gemide bulunan cesur kişiler için, bu devasa nesneye yakın oldukları için, zaman yavaşlayacaktı. Ve buradaki etki, Dünya’daki kütleçekiminden çok daha fazla olacaktı. Mürettebatın zamanı, yarı yarıya yavaşlayacaktı. Her 16 dakikalık dönüş için, onlar yalnızca 8 dakika deneyimleyeceklerdi.

Yörüngede, karadelikten uzak olan herkesin deneyimleyeceğinin yarı zamanını yaşarlar. Gemi ve mürettebatı, zamanda ileri gidiyor olacaklardır. Karadeliğin yörüngesinde beş yıl kaldıktan sonra geri döndüklerini düşünün. Ger kalan her yerde on yıl geçmiş olacaktır. Eve döndüklerinde, Dünya’daki herkes, onlardan beş yıl fazla yaşlanmıştır.

Yani, süper-kütleli bir karadelik bir zaman makinasıdır. Ancak elbette, pek pratik bir makina değildir. Paradokslara neden olmadıkları için, solucan deliklerine nazaran avantajlıdır. Ama oldukça tehlikelidir de. Bu uzaktır ve bizi zamanda çok da ileri taşımaz. Neyse ki, zamanda yolculuk yapmak için başka bir yöntem daha var; ve bu bizim gerçek bir zaman makinası inşa edebilmek için son umudumuz ve en olası ihtimal.

Yapmanız gereken yalnızca çok, çok hızlı gitmek. Bir karadeliğin içine düşmekten kaçınmak için gittiğinizden çok daha hızlı. Bunun nedeni evren hakkındaki bir başka tuhaf gerçekten kaynaklanıyor. Kozmik bir hız sınırı mevcut; saniyede 186,000 mil [saniyede ~300,000, km]; başka bir deyişle ışık hızı. Bu bilimdeki en iyi bilinen ilkelerden. İster inanın ister inanmayın, ışık hızına yakın hızlarda seyahat etmek, sizi geleceğe götürür.

Bunu açıklamak için, bilim-kurgusal bir taşıma sistemi hayal edelim. Düşünün ki Dünya’nın çevresi boyunca uzanan raylar bulunsun; süper-hızlı tren rayları. Bu hayali treni, ışık hızına mümkün olduğunda yaklaşmak ve bunun bir zaman makinası olarak nasıl kullanılabileceğini anlamak için kullanacağız. Trende, geleceğe sadece gidiş yönünde bilet almış yolcular bulunsun. Tren ivmelenmeye başlar; hızlanır, hızlanır. Bir süre sonra Dünya’nın etrafında tekrar tekrar dönmeye başlar.

Işık hızına yaklaşmak demek, Dünya’nın etrafında oldukça hızlı dönmek demektir. Saniyede yedi defa. Ancak tren ne kadar güçlü olursa olsun, ışık hızına asla tam olarak ulaşamayacaktır; zira fizik kanunları buna izin vermez. Bunun yerine, diyelim ki çok yaklaşır, bu nihai hızın hemen altındadır. Şimdi, sıra dışı bir şey olur. Zaman, yolcular için, Dünya’nın geri kalanındaki kişilere göre daha yavaş akmaya başlar; karadelikte olduğu gibi ancak daha da fazla. Trendeki her şey ağır çekimdedir.

Bu, hız sınırını korumak için gerçekleşir, ve nedenini anlamak da zor değildir. Trenin içindeki bir çocuğun ileri doğru koştuğunu düşünün. Çocuğun hızı, trenin hızına eklenecektir, böylece kazara hız sınırını aşmış olamaz mı? Cevap, hayırdır. Doğa kanunları, bu olasılığı, trendeki zamanı yavaşlatarak önler.

Şimdi, çocuk, sınırı aşacak kadar hızlı koşamayacaktır. Zaman, her daim, hız sınırını koruyacak şekilde yavaşlayacaktır; ve bu zamanda bir çok yıl ileri gitme olasılığı da bu gerçekten kaynaklanır.

Trenin, istasyondan 1 Ocak 2050’de ayrıldığını düşünün. 100 yıl boyunca Dünya’nın etrafında tekrar tekrar döner ve nihayet 2150’nin yılbaşı gününde durur. Zaman trenin içinde oldukça fazla yavaşladığı için yolcular için yalnızca bir hafta geçmiştir. Trenden ayrıldıklarında, bıraktıklarından çok daha farklı bir dünya ile karşılaşırlar. Bir hafta içerisinde 100 yıl geleceğe gitmişlerdir. Elbette, böyle büyük hızlara ulaşacak bir tren inşa etmek neredeyse imkansızdır. Ancak bu trene benzer bir şeyi halihazırda, İsviçre, Cenevre’de bulunan CERN’de halihazırda inşa etmiş bulunuyoruz.

Yerin derinliklerinde, 16 mil [~25.7 km] uzunluğundaki dairesel bir tünelde, trilyonlarca parçacık akış halinde. Çalıştırıldığında, parçacıklar, sıfırdan saatte 60,000 mile [~96,600 km] saniyenin küçük bir kısmında ulaşabiliyorlar. Güç artırıldığında, parçacıklar tüneli yaklaşık 11,000 defa kat edecek kadar hızlanıyor; ki bu neredeyse ışık hızına denk düşüyor. Ancak trende olduğu gibi, hiçbir zaman tam olarak bu nihai hıza ulaşamıyorlar. Sınırın ancak %99.99’una varabiliyorlar. Bu gerçekleştiğinde, zamanda yolculuk etmeye başlıyorlar. Bunu, aşırı derecede kısa ömürlü parçalıklar olan pi-mezonları sayesinde biliyoruz. Bu parçacıklar, normalde, bir saniyenin milyarda 25’inde yok oluyorlar. Işık hızına yakın hızlara ulaştıklarında ise bundan 30 kat daha fazla dayanabiliyorlar.

Gerçekten bu kadar basit. Eğer geleceğe gitmek istiyorsak, çok hızlı gitmemiz yeterli. Gerçekten hızlı… Ve bunu gerçekleştirebilmemizin tek yolunun uzaya gitmek olduğunu düşünüyorum. İnsanlık tarihindeki en hızlı araç Apollo 10’du. Saatte 25,000 mil’e ulaştı. Ancak zamanda yolculuk edebilmemiz için bundan 2,000 kat daha hızlı gitmemiz gerekiyor. Bunun için de, çok daha büyük bir gemiye, gerçekten devasa bir makinaya ihtiyacımız var. Geminin, ışık hızına ulaşabilmek için gerekli yakıtı taşıyabilmesi için gerçekten devasa olması gerekiyor. Kozmik hız sınırının hemen altına ulaşabilmek, altı tam yıl boyunca tam kuvvet sağlayabilmesi gerekiyor.

 

Başlangıçtaki ivmelenme, gemi çok büyük olduğu için yumuşak olacaktır. Ancak giderek hızlanacak ve bir süre sonra çok geniş uzaklıkları kat ediyor olacaktır. Bir hafta içerisinde dış gezegenlere ulaşır. İki yıl sonra, ışık hızının yarısına ulaşmış olacak ve Güneş Sistemi’nin çok uzağında olacaktır. İki yıl sonra, ışık hızının %90’ına ulaşmıştır. Dünya’dan 30 trilyon mil [~48 trilyon km] uzaklaştığında, dört yıl geçmiştir ve gemi zamanda yolcuğa başlamıştır. Gemi üzerindeki her bir saat için, Dünya’da iki saat geçer. Karadeliğin yörüngesindeki uzay gemisi ile benzer bir durum.

Tam güçle ilerlenen iki yıldan sonra ise, gemi, ışık hızının %99’una, yani maksimum hızına ulaşacaktır. Bu hızda, gemideki bir tek gün, Dünya zamanı ile bir tam yıla eşit olacaktır. Gemimiz, tam anlamıyla geleceğe gidiyordur.

Zamanın yavaşlamasının başka bir iyi tarafı daha var. Bu durum, teorik olarak, bir yaşam süresi içerisinde çok büyük uzaklıklar kat edilebileceği anlamına gelir. Galaksinin ucuna yapılacak bir yolculuk 80 yıl alacaktır. Ancak yolculuğumuzun asıl harika olan tarafı, Evren’in ne kadar garip bir yer olduğunu ortaya çıkarmasıdır. Öyle bir evren ki, zaman farklı yerlerde, farklı hızda akar. Küçük solucan delikleri her yerdedir. Ve orada, fizik konusundaki bilgilerimizi kullanarak, dördüncü boyutta yolculuk eden gerçek gezginler haline gelebiliriz.

 

-oOo-