Solucan Delikleri ve Zamanda Yolculuk

Bilim yasalarının insanların zamanda yolculuk yapmasına gerçekten de izin verebileceğine ilişkin ilk işaret 1949'da Kurt Gödel'in genel görelilik tarafından izinli yeni bir uzay-zaman keşfetmesiyle geldi. Gödel tüm doğru önermelerin -kendinizi kesin olarak saptanmış aritmetik gibi bir konuya ait tüm doğru önermeleri kanılamaya çalışarak sınırlasanız bile- kanıtlanmasının imkansız olduğunu kanıtlayarak şöhret kazanmış bir matematikçiydi. Tıpkı belirsizlik ilkesi gibi, Gödel'in tamamlanmamışlık teoremi de evreni anlama ve öngörme kabiliyetimize temel bir sınırlandırma getiriyor olabilir, anacak şu ana kadar en azından bütünlüklü bir birleşik kuram arayışımızda karşımıza bir zorluk olarak çıkmadı.

Gödel, Princeton'daki ileri Araştırmalar Enstitüsün'de (Institute for Advanced Study) Einstein'la olgun dönemlerini birlikte geçirdikleri sırada genel görelilikten haberdar olmalıydı. Gödel'in uzay-zamanı, bütün evrenin döndüğü şeklindeki ilginç bir özelliğe sahipti. Ancak bu durumda "Evren neye referansla dönüyor?" diye sorulabilir. Yanıt, uzak maddenin, küçük topaçların veya jiroskopların gösterdiği yönlere göre dönecek olmasıdır.

^{[1], [8]}Bu, bir roket gemisiyle hareket eden birisinin, daha yola çıkmadan evvel dünyaya geri dönmesini olanaklı kılmak gibi bir yan etkiye sahipti. Bu özellik genel göreliliğin zaman yolculuğuna izin vermeyeceğini düşünen Einstein'in gerçek anlamıyla sinirine dokunmuştu. Ancak Einstein'ın kütleçekimsel çöküşe ve belirsizlik ilkesine temelsiz karşı çıkışı hatırlanacak olursa, belki de bu ümit vaat eden bir işaretti. Gelgelelim Gödel'in bulduğu çözüm içinde yaşadığımız evrene karşılık gelmez, zira evrenin dönmediğini halihazırda gösterebiliyoruz. Bununla birlikte söz konusu çözüm Einstein'ın evrenin değişmez olduğunu düşündüğü sırada ortaya attığı kozmolojik sabit için sıfır olmayan bir değeri öngörüyordu. Hubble evrenin genişlediğini öngördükten sonra kozmolojik bir sabite ihtiyaç kalmadı ve halihazırda bu sabitin değerinin sıfır olduğu genel kabul görmekte. Fakat genel görelilik tarafından izin verilen ve geçmişe yolculuğa müsaade eden daha makul başka uzay-zamanlar bulundu. Bunlardan biri dönen bir kara deliğin içerisindedir. Bir diğeriyse yüksek hızda birbirlerinin geçmişine hareket eden iki kozmik sicimi içeren bir uzay-zamandır. İsimlerinin de ortaya koyduğu gibi kozmik sicimler uzunluğa ve de küçük bir enine kesite sahip elan sicim benzeri nesnelerdir. Esasında bunlar daha çok ince lastiklere benzerler, zira bir milyon milyon milyon milyon ton gibi devasa bir gerilim altındadırlar. Dünyaya bağlı olan kozmik bir sicim, dünyanın hızını saniyenin 1/30'unda O'dan 100 kilometreye çıkarabilir. Kozmik sicimler kulağa saf bilimkurgu gibi gelebilir; fakat erken evrende oluşmuş olabileceklerine inanmak için bazı nedenler mevcuttur. Bunlar devasa bir gerilim altında olacağı herhangi bir konfigürasyonda başlayabileceği için düzleştirildiklerinde çok yüksek hızlara çıkabilirler.

Gödel'in çözümü ve kozmik sicim uzay-zamanı öylesine bükük halde başlar ki geçmişe yolculuk yapmak her zaman mümkün görünür. (Tanrı böylesine bükülmüş bir evreni yaratmış olabilir, fakat bunun böyle olduğuna inanmak için hiçbir nedenimiz yok. Ama en azından şimdilik, evrenin yaratılmış olma olasılığı ile en başından beri var olma olasılığı yada evrenin kendiliğinden varoluşu adına ortaya koyulan diğer teorilerin doğrulu konusunda hiçbir bilgiye sahip değiliz. Ne yazık ki! Evren'in büyük patlamadan önce ne halt yediğini asla öğrenemeyeceğemiz acı bir gerçek. Fakat belki bir gün bu konuda yanıldığımızı duyarız. Neyse konudan sapmayalım.) Mikrodalga ardalanının ve ışık fotonlarının çokluğuna ilişkin gözlemler erken evrenin zamanda yolculuğa izin vermek adına gerekli olan türde eğikliğe sahip olmadığını gösterir. Aynı çıkarım, sınırsızlık önerisi doğruysa kuramsal temelde de elde edilebilir. Dolayısıyla soru şudur: Evren zamanda yolculuk için gerekli olan türde bir eğikliği olmadan başladıysa, uzay-zamanın yerel bölgelerini daha sonra buna izin vermeye yetecek kadar bükmemiz mümkün müdür?

Bilimkurgu yazarlarını da ilgilendiren bununla yakın olarak ilişkili bir başka problem yıldızlar arası ya da galaksiler-arası hızlı yolculuktur. Göreliliğe göre hiçbir şey ışıktan daha hızlı hareket edemez. Bu yüzden bize en yakın komşu yıldız olan ve bizden yaklaşık dört ışık yılı uzakta bulunan Alpha Centauri 'ye bir uzay gemisi yolladığımızda, yolcuların dünyaya geri dönüp bize ne bulduklarını söylemelerini bekleyebilmek için en azından sekiz yıl geçmesi gerekir. Söz konusu sefer galaksimizin merkezine gerçekleştirilmiş olsaydı, uzay gemisi dünyaya geri dönene kadar en azından yüz bin yıl geçerdi. Yine de görelilik kuramı avunulacak bir şeye izin veriyordu. Zamanın özgün bir standardı olmadığı, fakat daha ziyade her bir gözlemci yanında taşıdığı saatle kendi zamanını ölçtüğü için, söz konusu yolculuğun dünyada kalanlara kıyasla uzay yolcularına daha kısa gelmesi mümkündür. Gelgelelim bir uzay yolculuğundan birkaç yaş yaşlanmış dönüp geride bıraktığınız insanların çoktan öldüğünü ve aradan binlerce yıl geçtiğini görmek pek de keyif alınası bir şey olmayacaktır. Dolayısıyla bilim-kurgu yazarları, hikâyelerinin insanlar için ilgi çekici olabilmesi için, bir gün ışık hızından nasıl daha hızlı hareket edileceğini keşfedeceğimizi varsaymak durumundaydılar. Ancak bu yazarların pek çoğunun fark edemez göründüğü şey, ışık hızından daha hızlı hareket ettiğiniz takdirde görelilik kuramının zamanda geriye gitmenin de aynı şekilde mümkün olduğunu ifade ediyor oluşuydu; tıpkı şu nükteli şiirde olduğu gibi:

Wight adasından genç bir kadın

Gidiyor işıktan hızlı

Çıktı bugün yola Göreli bir yolla

Ve ulaştı evine dün gece

Buradaki esas nokta, görelilik kuramının tüm gözlemcilerin uzlaşacağı özgün bir zaman ölçümünün olmadığı ni, fakat daha ziyade her bir gözlemcinin kendine ait bir zaman ölçümüne sahip olduğunu söylemesidir. Bir roketin ışık hızının altında A olayından (diyelim ki bu olay 2012'de gerçekleşen Olimpiyat Oyunlarındaki 100 metre yarışının finali olsun) B olayına (sözgelimi bu olay da Alpha Centauri Kongresinin 100.004'üncü buluşmasının açı- lışı olsun) gitmesi mümkünse, bu durumda tüm gözlemciler kendi zamanlarını esas alarak A'nın B olayından önce gerçekleştiği konusunda uzlaşacaktır. Ancak söz konusu uzay gemisinin yarışa ilişkin haberleri Kongreye taşımak için ışıktan daha hızlı hareket etmesi gerektiğini varsayın. Bu durumda farklı hızlarda hareket eden gözlemciler A olayının B'den önce gerçekleşip gerçekleşmediği ya da tam tersi durumun söz konusu olup olmadığı konusunda uzlaşmazlık gösterebilirler. Dünyaya göre durağan olan bir gözlemcinin zaman ölçümüne göre, Kongrenin açılışı yarıştan sonra gerçekleşmiş gibi görünebilir. Dolayısıyla bu gözlemci bir uzay gemisinin A'dan B'ye zamanında gidebilmesinin, bu aracın yalnızca ışık hızı hız limitini göz ardı edebildiği takdirde mümkün olacağını düşünecektir. Gelgelelim Alpha Centauri'de bulunan ve ışık hızına yakın bir hızda dünyadan uzaklaşan bir gözlemci için B olayı, eşdeyişle Kongrenin açılışı A olayından, yani 100 metre yarışından önce gerçekleşiyor görünecektir. Fakat görelilik kuramı fizik yasalarının farklı hızlarda hareket eden tüm gözlemcilere aynı göründüğünü ifade eder.

Bu sonuç deneylerle iyi bir şekilde sınandı ve büyük ihtimalle göreliliğin yerini alacak daha gelişmiş bir kuram bulsak bile söz konusu kuramın bir özelliği olarak kalmaya devam edecek. Böylece hareket eden gözlemci, eğer ışıktan hızlı hareket mümkünse, B olayından, eşdeyişle Kongrenin açılışından, A olayına, yani 100 metre yarışına gitmenin mümkün olması gerektiğini söyleyecektir. Bundan biraz daha hızlı gidilebilirse yarıştan önce geri dönmek ve hatta kimin kazandığı kesin bilgisi üzerine bahis bile oynamak mümkün olabilir.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Neden Desteğe İhtiyacımız Var?

Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.

Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.

Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.

Destek Ol

Gelgelelim ışık hızı limitini aşmanın beraberinde getirdiği bir problem vardır. Görelilik kuramı bir uzay gemisinin ışık hızına yaklaştıkça hızlanması için gereken roket gücünün gitgide büyüdüğünü ifade eder. Nitekim buna ilişkin uzay gemileriyle değil, fakat Fermilab ya da CERN'de (Avrupa Nükleer Araştırma Merkezinde) bulunan parçacık hızlandırıcılarındaki temel parçacıklar üzerinden deneysel kanıta da sahibiz. Parçacıkları ışık hızının yüzde 99,99'u büyüklüğüne kadar hızlandırabiliyoruz, fakat ne kadar daha fazla enerji verirsek verelim, söz konusu parçacıkların ışık hızı limitinin ötesine geçmesini sağlayamıyoruz. Aynı durum uzay gemileri için de söz konusudur: ne kadar roket gücüne sahip olurlarsa olsunlar ışık hızının ötesinde bir hıza erişemezler.

Bu durum hem hızlı uzay yolculuğunu hem de zamanda geriye gitmeyi olanaksız kılıyor görünebilir. Ancak bundan bir çıkış yolu mevcuttur. Uzay-zaman A ile B olayı arasında kestirme bir yol olacak şekilde bükülebilir. Bunu yapmanın bir yolu A ile B arasında bir solucan deliği oluşturmaktır. İsminin de ifade ettiği üzere bir solu- can deliği birbirinden uzak neredeyse tamamıyla düz iki bölgeyi birbirine bağlayan ince bir uzay-zaman tüpüdür.

Solucan deliği boyunca söz konusu olan uzaklık ile nerdeyse düz ardalanındaki iki ucunun sahip olduğu aralık arasında bir ilişki olmasına gerek yoktur. Dolayısıyla dünyayı güneş sisteminden Alpha Centauri'ye taşıyacak bir solucan deliğinin oluşturulması ya da bulunması tahayyül edilebilir bir şeydir. Bu solucan deliği boyunca söz konusu olan uzaklık, her ne kadar dünya ile Alpha Centauri birbirlerinden normal uzayda otuz iki milyon milyon kilometre uzak olsalar da yalnızca birkaç milyon kilometre olabilir. Böylesi bir solucan deliği 100 kilometre yarışına ilişkin haberlerin Kongrenin açılışına ulaşmasına olanak tanıyacaktır. Ancak bu durumda dünyaya doğru hareket eden bir gözlemci de, kendisini yarış başlamadan önce Alpha Centauri'deki Kongre açılışından dünyaya geri götürebilecek başka bir solucan deliği bulabiliyor olmalıdır. Dolayısıyla solucan delikleri, tıpkı diğer olası ışıktan hızlı hareket etme biçimleri gibi, geçmişe yolculuğa olanak tanıyacaktır.

Uzay-zamanın farklı bölgeleri arasındaki solucan delikleri fikri bilimkurgu yazarlarının biri icadı olmaktan ziyade oldukça güvenilir bir kaynaktan gelmişti.

1935 yılında Einstein ve Nathan Rosen genel göreliliğin "köprüler" adını verdikleri, fakat halihazırda solucan delikleri olarak bilinen şeylere izin verdiğini gösteren bir makale kaleme almıştı. Einstein-Rosen köprüleri bir uzay gemisinin geçeceği kadar uzun süre dayanmıyordu: solucan deliğinin küçülmesiyle gemi bir tekilliğe doğru gidiyordu. Ancak gelişmiş bir medeniyet için bir solucan deliğinin çıkışını açık tutmanın mümkün olabileceği ileri sürülmüştü. Zamanda yolculuğa olanak tanıyacak şekilde bunu ya da uzay-zamanı bir başka yolla bükmek için bir eyerin yüzeyi gibi negatif eğriliğe sahip bir uzay-zaman bölgesine ihtiyaç olduğu gösterilebilir. Pozitif bir enerji yoğunluğuna sahip sıradan madde uzay-zamana, tıpkı bir kürenin yüzeyi gibi, pozitif bir eğrilik verir. Dolayısıyla uzayzamanı geçmişe gitmeye olanak tanıyacak şekilde bükmek için ihtiyaç duyulan şey, negatif enerji yoğunluğuna sahip maddedir.

Enerji bir bakıma para gibidir: hesabınızda para varsa, parayı çeşitli yollarla dağıtabilirsiniz; gelgelelim yirminci yüzyılın başlarında inanılan klasik bilim yasalarına göre sahip olduğunuzdan fazla para çekme olanağına sahip değildiniz. Yirminci yüzyılı günümüzden ayıran önemli şeylerden biri kuantum mekaniği alanında geliştirdiğimiz kuramlardır. Dolayısıyla klasik bilim yasaları zamanda yolculuk imkânını tamamen dışarıda bırakıyordu. Ancak daha önceki bölümlerde de ifade edildiği gibi klasik yasalar belirsizlik ilkesini temel alan kuantum yasaları tarafından geliştirildi ve aşıldı. Kuantum yasaları, klasik yasalara kıyasla daha özgürdür ve toplam bakiyenizin pozitif olması koşuluyla bir ya da iki hesaptan fazla para çekmenize izin verir. Başka bir deyişle kuantum kuramı enerji yoğunluğunun diğer yerlerde pozitif enerji yoğunluklarının bunu telafi etmesi ve dolayısıyla toplam enerjinin pozitif kalması koşuluyla bazı yerlerde negatif olmasına olanak tanır. Kuantum kuramının nasıl negatif enerji yoğunluklarına izin verdiğine bir örnek Casimir etkisidir.(Yazım tutarsa Casimir etkisinden sonra bahsedeceğim.)

Dolayısıyla uzay-zamanın, hem bükülebileceğine (güneş tutulmaları sırasında ışığın bükülmesinin gösterdiği üzere) hem de zaman yolculuğuna izin verecek biçimde eğik olabileceğine (Casimir etkisinde olduğu gibi) ilişkin deneysel kanıta sahibiz. Bu yüzden bilimde ve teknolojide ilerledikçe nihayetinde bir zaman makinesi inşa etmemiz umut edilebilir. Gelgelelim durum buysa, o halde neden kimse gelecekten gelip bize bunun nasıl yapılacağını söylemedi? Mevcut ilkel gelişimimizde zaman yolcuğunun sırrını vermenin neden mantıksız olacağına ilişkin iyi nedenler olabilir, ancak insan doğası radikal bir biçimde değişmediği müddetçe gelecekten gelen ziyaretçilerin baklayı ağzından çıkarmayacağına inanmak oldukça güç.