Zaman Yolculuğu: Zamanda Yolculuk Yapmak Mümkün mü?

Zamanda yolculuk, herkes tarafından merak edilen meşhur bir fiziksel soru işareti. Herkes hayatında en azından bir kere "Zamanda yolculuk yapsam, hangi zamana giderdim?" sorusunu kendine sormuştur ya da bu soruyla karşılaşmıştır. Zaman yolculuğu bir yana, zamanın kendisi de yüzyıllardır insanların bir anlam yüklemeye çalıştığı derin ve anlaşılması güç bir gizemdir. Felsefeye göre zaman, değişimin ta kendisidir. Fiziğe göre ise gözlemleyebildiğimiz evrenin 4. boyutudur.

Peki zamanın kendi akışının ötesine geçip, onun içinde ileri ya da geri hareket etmek mümkün mü? Yani zamanda yolculuk yapabilir miyiz? Bu soruya farklı fiziksel teoriler altında aşağıdaki gibi farklı cevaplar verebiliriz.

Newton Fiziği Çerçevesinde Zaman Yolculuğu

Temellerini Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Doğa Felsefesinin Matematiksel Prensipleri) isimli kitabıyla 17. Yüzyılda Isaac Newton’ın attığı, ve sonrasında başta J. L. Lagrange, W. R. Hamilton ve C. G. J. Jacobi olmak üzere bir çok fizikçinin ve matematikçinin geliştirdiği klasik mekanikte, ya da kısaca Newton fiziğinde, mutlak zaman kavramı vardır. Bütün gözlemcilere göre zaman aynı yönde ve eşit hızda akar. Bunu, basitçe bir nehir gibi düşünebiliriz. Sürekli olarak, bir andan diğerine akıyor gibidir, tek yönlü olarak yalnızca geleceğe doğru... Bu, bizim günlük hayattan alışkın olduğumuz ve içgüdülerimize de doğru gelen zaman anlayışıdır.

Zamanın fiziksel dinamiklerden ya da gözlemcilerden bağımsız ve mutlak olması demek, Newton fiziği çerçevesinde bizim zamanda ileri ya da geri gidebilmemizi imkansız kılmaktadır. Bu Newton kanunlarının doğrudan bir sonucudur: Newton, etrafında gözlemlediği olguları açıklayabilmek için mutlak uzay ve mutlak zaman kavramlarına ihtiyaç duymuş, bu kavramlarla oluşturduğu fizik de doğayı açıklayabilmiştir. Bu yüzden de Newton fiziği kapsamında en baştan zaman yolculuğunun olamayacağını kabul etmiş oluruz.

Ancak ilginç bir şekilde, olayların ileri doğru hareket eden bir sırayla meydana gelmek zorunda olduğunu söyleyen herhangi bir fizik yasası yoktur. Fizikteki tüm denklemler zaman ileri doğru akarken de geri doğru akarken de aynen geçerlidir. Peki bizler neden olayların meydana gelişini yalnızca tek yönlü olarak izleyebiliyoruz? 

Görelilik Teorisi Çerçevesinde Zaman Yolculuğu

Albert Einstein’ın 1905 yılında geliştirdiği Özel Görelilik teorisine göreyse durum farklıdır. Einstein’a göre meydana gelmiş ve gelecek olan her şey aslında var demektir. Einstein, bu cesur fikirle zamanı algılayışımız konusundaki en temel kavramlardan birini yıkmıştır. Yakın dostu ve uzun yıllar beraber çalıştığı Michele Besso'nun ölümü sonrasında ona ithafen yazdığı bir mektupta, Einstein şöyle söylüyor:

O, bu tuhaf dünyadan benden birazcık önce ayrıldı. Bunun hiçbir anlamı yoktur. Bizim gibi, fiziğe inanan insanlar; geçmiş, şimdiki zaman ve gelecek arasındaki farkında sadece inatçı bir illüzyondan ibaret olduğunu çok iyi bilirler.

O halde zaman içerisindeki her an şimdiden varsa, belki de zaman akmıyordur. Tıpkı donmuş bir nehir gibidir. Her an bulunduğu yerde donakalmıştır.

Newton’un mutlak zaman ve mutlak uzay kabullerinin aksine Einstein, mutlak olması gereken şeyin "ışığın farklı gözlemcilere göre hızı" olduğunu ileri sürmüştür. Fiziğin bütün gözlemcilere göre de aynı olmasını şart koştuğumuzda da, mutlak zaman ve mutlak uzay kavramları kalkmak zorunda kalmıştır. O halde zamanda geçmişe veya geleceğe gitmek mümkün müdür?

Columbia Üniversitesi’nden teorik fizikçi Brian Greene’e göre zamanda yolculuk mümkün. Eğer geleceğe gitmek istiyorsanız bunu iki şekilde gerçekleştirebilirsiniz:

1. Özel görelilik teorisi altında hıza bağlı zaman genişlemesi kullanarak
2. Genel görelilik teorisi altında çekimsel zaman genişlemesi kullanarak

Özel Görelilik Teorisi Çerçevesinde Zamanda Yolculuk

Bu durumda ek bir şart koymazsak, Einstein’ın Özel Göreliliği başka gözlemcilere göre hızımızı değiştirerek o gözlemcilerin geçmişlerine ve geleceklerine gitmemize izin vermektedir. Gerçekten de matematiksel olarak sadece durgun olduğumuz biriyle aynı zamanı paylaşırız. Eğer ki bir arkadaşımıza göre ışık hızından daha az hızlarla hareket ediyorsak, bizim zamanımın ona göre daha yavaş akacaktır, ve biz bu şekilde bir süre hareket edip sonra tekrar ona göre duracak olursak bize göre daha az zamanda ona göre daha çok zaman geçirmiş oluruz: Yani arkadaşımızın geleceğine gitmiş oluruz!

Bu noktayı şöyle bir örnekle açıklayalım: Ali ve Bahar bir parkta oturuyor olsun. Bahar oturmaya devam ederken Ali biraz dolaşıp tekrar Bahar'ın yanında oturursa Ali, Bahar'ın geleceğine gitmiş olur; çünkü Ali yürürken sıfırdan yüksek bir hıza sahiptir ve dolayısıyla zaman onun için Bahar'a göre daha yavaş akacaktır! Elbette günlük hayatta karşılaştığımız hızlar aşırı düşük olduğu için, bu geleceğe sıçrama da inanılmaz düşük (hatta belki de hesaplamaya değmeyen) miktarlardadır. Örneğin Ali ortalama bir hızla bir saat yürüyüp gelse, Bahar'ın sadece bir nanosaniyenin beş binde biri kadar geleceğine gitmiş olur! Oysa ışık hızının yarısı bir hızda hareket etseydi, aynı sürede Bahar'ın dokuz dakikadan fazla geleceğine gitmiş olurdu.

Ek bir şart koymadığımız zaman Özel Görelilik’in matematiğine göre zamanda geriye gitmemiz de mümkündür! Eğer bir gözlemciye göre ışık hızından daha hızlı hareket edecek olursak, bizim zamanımız o gözlemciye göre geri yönde akar! Yani yukarıdaki örnekte Ali, Bahar’a göre ışık hızından hızlı hareket edip sonra geri otursaydı, Bahar'ın yanına döndüğünde bıraktığından daha genç bulacaktı!

Ali’ye göre heyecan verici bir deney olsa da, durum Bahar için pek iç açıcı değil: Ali’nin gezmeye çıkmadan daha önce gezmekten döndüğünü görecektir! Üstelik sıkıntı sadece Ali’nin zamansız dönüşü de değil. Işık hızından hızlı gidebilen gözlemciler olursa, olay sıralaması bu gözlemciler için farklı olacaktır: Örneğin hareketi sırasında Ali, Bahar'ın önündeki cam kırıklarının birleşip Bahar'ın elinde tuttuğu bir bardağa dönüştüğünü görecektir.

Biz doğada belirli olaylar için olay sıralamasının değişemeyeceğini gözlemliyoruz. Böyle gözlemlediğimiz olaylarda da genel olarak bir neden-sonuç ilişkisi bulunuyor. Yukarıdaki örnekte Ali’nin gördüğünün "saçma" olmasının sebebi de bu: Bir bardak yere düşünce kırılır, çünkü kırılmasının sebebi yere düşmesidir. Yani düşme bir sebep, kırılma ise sonuçtur. Bu yüzden hiçbir zaman kırılmanın önce, düşmenin sonra gerçekleştiğini gözlemlemeyiz. Buna da nedensellik deriz: Neden, sonuçtan önce gelmelidir! Özel Görelilik’te matematiksel olarak bu durumun sağlanabilmesi için de "Bilgi taşıyan hiçbir şey, ışık hızından hızlı gidemez!" deriz!

"Hiçbir şey ışık hızından daha hızlı gitmemeli!" demememizin sebebi nedenselliği bozacak bir sonuç üretmediği sürece ışık hızından hızlı giden bir parçacık Özel Görelilik’e uygundur. Nedenselliği bozmaması için de "bilgi taşıyan" diye ifade kullanırız. Örneğin kuantum mekaniğinde ışık hızından hızlı giden parçacıklar vardır, fakat bu parçacıkları etkileri ile onlara karşılık gelen antiparçacıkların etkileri birbirini götürür, bu sebeple ışık hızından hızlı net bir bilgi taşınmamış olur!

Son zamanda geriye yolculukla ilgili bir diğer büyük problem, kütleli cisimlerin ışık hızından yüksek bir hıza (hatta doğrudan ışık hızına) ulaşması için gereken enerji miktarının sonsuz olmasıdır. Ancak Evren'de sonsuz enerji bulunmadığını bilmekteyiz. Işık hızının neden aşılamayacağıyla ilgili kapsamlı bir analizimizi buradan okuyabilirsiniz.

Genel Görelilik Teorisi Çerçevesinde Zamanda Yolculuk

Zamanda yolculuk yapmanın bir diğer yolu da, uzay-zamanın çok fazla büküldüğü bir yere (örneğin bir nötron yıldızının veya bir kara deliğin yanına) gitmelisiniz. Einstein’a göre kütle çekimi, zamanı büyük ölçüde etkiler. Çekim kuvveti ne kadar güçlüyse zaman o kadar yavaşlar. Ve bildiğimiz gibi kara deliklerin ışığın bile kaçamadığı bir çekim kuvveti vardır. Siz, bir karadeliğin yanına yaklaştığınızda, zaman bükülecek ve yavaşlayacaktır. Sizin için oradaki birkaç saat dünyada yüzlerce yıl demek olduğundan eve döndüğünüzde dünyanın geleceğine gelmiş olursunuz. Bu, Interstellar isimli bilimkurgu filminde detaylıca gösterilmiştir; konuyla ilgili bir analizimizi buradan okuyabilirsiniz.

Peki ya geçmişe gitmek? Hepimizin bir şekilde gerçekleştirmek istediği bu olay, teoride solucan delikleri ile mümkün gibi görünüyor. 1935 yılında Albert Einstein ve Nathan Rosen tarafından geliştirilen kurama göre solucan delikleri (ya da Einstein-Rosen Köprüleri), uzay-zaman düzleminin kara delikler gibi büyük kütleli cisimlerce muazzam miktarda bükülmesi sonucu, uzayın aslen birbirinden yüz binlerce ışık yılıyla ayrılmış bölgelerinin, tıpkı bükülen bir kağıdın uç köşelerinin bir araya gelmesi gibi yakınlaştığını öngören, adeta "kestirme yol" olarak görebileceğimiz astronomik yapılardır. Sadece iki mekanı değil, iki zamanı da birbirine bağlarlar. Bir solucan deliği uzay-zamanın bir parçasıyla daha önceki ana ait bir başka parçasını birbirine bağlayabilir. Ancak ufak bir sorun var: Solucan deliklerinin varlığı henüz ispatlanabilmiş değildir; hatta sabit bir şekilde açık kalabilmek için ihtiyaç duyacakları enerji miktarından ötürü, teorik olarak mümkün oldukları bile oldukça şaibelidir.

Zamanda geriye gitmenin mümkün olabileceğini söyleyen bir diğer bilim insanı Einstein’ın yakın arkadaşı Kurt Gödel’dir. 1940’larda Princeton Üniversitesi İleri Araştırmalar Enstitüsü’nde çalışan Kurt Gödel, Einstein’ın kütle çekimi alanı denklemlerini kullanarak kendi ekseni etrafında dönen silindirik bir evren modeli tasarlamıştır. Bu evren modeline göre madde ışık hızını aşmaya gerek kalmaksızın uzayda ve zamanda kapalı bir halka çizecekti. Ve siz zamanda ileriye giderek kendi geçmişinize ulaşabilecektiniz. Ancak bu da, termodinamiğin ikinci yasasını ihlâl etmeyi gerektirmektedir ve bu nedenle pek mümkün gözükmemektedir.

Umudu Yitirmemize Engel Olan Bazı Olasılıklar

Elbette buraya kadar anlattıklarımız, teorik fizikçilerin ve bilimkurgu yazarlarının çeşitli şekillerde zaman yolculuğu ihtimallerini zorlamasına engel olmamıştır. Bunların hepsi tamamen hipotetik/teorik yaklaşımlar; dolayısıyla hiçbiri tek başına zaman yolculuğunu mümkün kılamıyor. Fakat bu olasılıklar üzerine kafa yorup, bunların teorik altyapısını geliştirmeye çalışmak, bize kendi evrenimiz ile ilgili birçok kıymetli bilgi veriyor ve sırf bu nedenle bile araştırmaya değer konular.

Peki Ya Takyonlar?

Işıktan hızlı gidebileceği düşünülen takyon isimli parçacıklar teorize edilmektedir. Ancak bunlar tamamen varsayımsal parçacıklardır ve var olduklarına dair hiçbir bulgu bulunmamaktadır. Bu varsayıma göre nasıl ki fotonlar (ışık paketleri) ışık hızında yol almaktadır ve başka hiçbir hızda hareket edememektedir; takyonlar da ışıktan hızlı hareket edildiğinde ortaya çıkan parçacıklardır. Teorik olarak, eğer ki takyonlar gerçekse, ışıktan hızlı yol almak mümkün olabilirdi.

Ama burada da bir problem var: Princeton Üniversitesinden ABD’li fizikçi Richard Gott, 1974 yılında tıpkı ses hızını aşan uçaklarda "şok dalgası konisi" oluşması gibi, takyonların da arkasında bir "kütleçekim dalgası konisi" geldiğini buldu. Teorik parçacıklar olan takyonların sıra dışı özellikleri nedeniyle bu koni, parçacığın enerji kaybedip daha da hızlanmasını sağlıyor; yani beklenenin tam tersi! Ardından aynı hızda hareket eden bir anti-takyon ile çarpışıp yok oluyor. Çarpışma sonsuz hızda gerçekleşse de Gott'un önerdiği çözümler, bir takyonun ömrünün büyük bir kısmını ışık hızının üstünde geçireceğini söylüyor. Ancak bu, zamanda yapılması istenen yolculuğu süre olarak fazlasıyla kısıtlıyor.

Takyonlar ile ilgili daha fazla bilgiyi buradaki yazımızdan alabilirsiniz.

Evren Dönüyorsa, Bir Zaman Makinası Gibi Çalışabilir mi?

Einstein’ın arkadaşı ve Princeton’dan meslektaşı olan Kurt Gödel, evreni zaman makinalarına izin verecek hale sokan bir çözüm bulmayı başarmıştır. Ancak bunun mümkün olması için gereken en önemli şey, Evren'in dönüyor olmasıdır. Bu tarz bir Gödel Evreni, zaman makinası gibi davranan kapalı halkalar oluşturabilmektedir. En azından teoride, bunlardan birinde yolculuk yaparak düne gidebilirdiniz. Bir tur daha atınca, bir gün daha geriye gitmek mümkündü.

Gödel Evreni'nde kozmik dönüş nedeniyle ışık ışınları, muz biçiminde bir yol izler. Bu da demek oluyor ki muzun bir ucundan diğerine, bir doğru üzerinde hareket ederek ışık ışınlarından hızlı yol almak mümkündür.

Ama görünen o ki bizim evrenimiz bir Gödel Evreni değil. 1920’lerde Edwin Hubble’ın keşfiyle bildiğimiz gibi, genişleyen bir evrende yaşıyoruz. Dolayısıyla dönen bir evren çözümü en azından şimdilik çok olanaklı gözükmüyor.

Paralel Evrenler, Zaman Yolculuğuna İzin Verir mi?

Zamanda yolculuğunda bazı problem veya paradoksları var ve bunlar bazen zamanda yolculuğun mümkün olup olmadığını sorgulatıyor. Bunlardan en popüleri "Büyükbaba Paradoksu/Problemi".

Diyelim ki zamanda yolculuk yapıp geçmişe gittiniz ve büyükbabanızı, büyükannenizle tanışmadan öldürdünüz. Bu durumda karşımıza bazı problemler çıkar. Örneğin: Büyükbabanızı büyükannenizle tanışmadan öldürdünüz; ama onlar tanışmadıysa, siz nasıl doğdunuz? Doğmadıysanız, büyükbabanızı nasıl öldürdünüz? 

Ama merak etmeyin, bu paradokstan çıkmanın bir yolu var: Bildiğiniz gibi, atomların ve parçacıkların dünyasını anlamak için elimizdeki en iyi teori Kuantum Teorisi. Buna göre temel parçacıklar aynı anda birden fazla ihtimali barındırabiliyorlar (buna süperpozisyon adı veriliyor). Kuantum kuramının çoklu dünya yorumuna göre, ne zaman bir kuantum olayı olsa (mesela bir atom tarafından foton açığa çıkarılsa ya da çıkarılmasa), aslında iki olay da paralel gerçeklikte gerçekleşiyor. Evren, durmaksızın, olası tüm geçmişlerin olduğu senaryolara bölünüp duruyor. Çoklu dünya senaryosuna göre eğer gidip büyükbabanızı öldürürseniz, paralel evrendeki büyükbabanızı öldürdünüz demektir. Çünkü eğer böyle olmasaydı az önceki paradokslar senaryosu dizilirdi ve paradoks deneyimini hiç yaşadığımız için sonuçlarının ne olacağını bilemiyoruz.

Çoklu evrenler kuramı, bir miktar deneysel alt yapısı olmakla birlikte, şu etapta tamamen hipotetiktir. Daha fazla bilgiyi buradan alabilirsiniz.

Kozmik Sicimler, Zaman Yolculuğunu Mümkün Kılar mı?

Kozmik sicimleri kullanarak zaman makinesi yapmak mümkün olabilir. Uzay zamandaki tek boyutlu "faylar"ın, evrenin çok erken dönemindeki çok yüksek enerjili koşulları koruduğu düşünülmektedir. Kozmik sicimleri, suyun donduktan sonra oluşan çatlaklara benzetmek mümkün ve doğadaki temel güçleri birleştirmeye yönelik kuramların çoğunda bu kozmik sicimler karşımıza çıkıyor. Bu sicimlerin sonu yok ve ya onlar da sonsuz ya da kapalı birer döngü oluşturuyorlar. Kozmik sicimler muazzam bir gerilime sahip ve bu da onların zamanla daha da gerilmelerini ve genelde ışık hızının yarısından yüksek bir hızla hareket edebilmelerini sağlıyor. Genel Görelilik Teorisi'nde böyle bir gerilim, "itici kütle çekimi"ne sebep oluyor. O yüzde sicimler inanılmaz kütlelerine rağmen (santimetre başına 10 milyon kere milyar ton), kütleçekim etkisi birbirini sıfırlıyor ve yanındaki cisimler bundan etkilenmiyor.

Bir sicimin zaman yolculuğu için kullanılabileceğinin ipuçları, sicimin uzay-zamana yaptığı şeyden geliyor. Bir kağıdın üzerinde sicimin sayfanın içinden ve sayfanın düzlemini çevreleyen dairesel diskten geçtiğini düşünelim. Bu, normal uzay-zamandır. Ama bir sicim uzay-zamana garip bir şey yapar ve onu pizza dilimi gibi keser eksilen dilimin iki yanında uzay-zaman tekrar birleşir. Yani sicimin etrafındaki uzay-zaman düz değil de sığ bir koni şeklini alır. Böylece bir ışık demetinden daha hızlı yol alabilecek konuma gelir. Sicimin etrafında yolculuk yapmak, uzay-zamanın içinden geçen kestirme bir yol gibidir çünkü böylece 360 derece dönmeden bir daire oluşturmanız mümkündür.

Uzay-zamandan kesilen pizza diliminin çok küçük, bir derecenin binde biri genişlikte olduğunu belirtmeliyiz. Yani bir kozmik sicim gerçek olsaydı bile, uzay-zamanın zırhında küçük bir açıklık gibi olacaktı ve orada yolculuk yapmak çok büyük beceri isterdi.

Solucan Delikleri ve Zamanda Yolculuk

Genel Görelilik Teorisi'ne göre zaman farklı, kütle çekim etkileri altında farklı hızlarda akıyor. Yani bir zaman makinesi yapmak için bu türden iki farklı bölgeyi bulup bağlamanız ve aralarında yolculuk yapmanız gerekiyor.

İki nokta alalım. Biri Dünya’da zamanın normal hızda aktığı bir nokta olsun, diğeri ise kütle çekimi yüzünden daha yavaş aktığı, kara delik civarı bir nokta olsun. Eğer birbirinin aynı iki saati Pazartesi günü (biri Dünya’da, diğeri kara delikte olacak şekilde) çalıştırırsanız Dünya’da Cuma gününe gelindiğinde, kara delikte ise Çarşamba olur. Bu durumda Dünya’dan anında kara deliğe gitmenin bir yolunu bulursanız, zamanda geriye gidersiniz.

İşte burada devreye Solucan Deliği kavramı giriyor. Şu şekilde düşünmek de mümkün: Bir kağıtta iki nokta var, eğer kağıdı katlayıp noktaları üst üste getirirseniz ve delikleri birleştirirseniz, iki nokta üzerinde seyahat edersiniz (tabii ki fiziksel olarak değil). İşte buradaki kestirme birleşik Solucan Deliğine karşılık geliyor.

Solucan Delikleri’nin sorunu, göz açıp kapayıncaya kadar kayboluyor olmaları ve içinden geçebilmemiz için de itici kuvvet gibi bir şey ile açık tutulmaları gerekiyor. Buradaki itici kuvvet, karanlık enerji olabilirdi, ama karanlık enerji, böyle bir deliği uzun süreler açık tutamayacak kadar zayıf.

Harvard Üniversitesi'nde fizik alanında doçent olan Dr. Daniel Jafferis ve meslektaşları Dr. Ping Gao ile Dr. Aron Wall bir başka yol bulduklarını söylüyorlar:

Kara deliklerle içinden geçilmez bir kara deliğin iki ucunun doğrudan etkileşimi, negatif enerji sağlayabilir.

Ortaya çıkan anti kütle çekim etkisi, Einstein-Rosen Köprüsü’nün (nam-ı diğer "Solucan Deliklerinin") çöküşünü önleyerek, solucan deliğinin içinden geçilebilir hale getirebilir. Yani içinden geçilebilen solucan delikleri belki de teorik olarak mümkündür. Jafferis, en azından teoridebir insanın solucan deliğinden geçmesinde bir sıkıntı olmadığını söylüyor.

Solucan delikleriyle ilgili daha fazla bilgiyi buradan alabilirsiniz.

Sonuç

Özetleyecek olursak, Newton fiziğinde zamanda yolculuk yapılamayacağı bir kabuldür çünkü zaman mutlak kabul edilir. Özel Görelilik ve Özel Göreliliği içine alan diğer teorilere göreyse de (Genel Görelilik ve Standard Model gibi) zamanda ileri yolculuk yapılabilir, fakat geriye yolculuk yapılamaz. Bu da bizim nedenselliğin her gözlemci için geçerli olduğunu kabul etmemizden kaynaklanır.

Tüm bunlardan sonra, varabileceğimiz kısmen hayal kırıcı sonuç şu: Geçmişe gitmek teorik olarak imkansız gözüküyor; geleceğe gitmek içinse yeterli teknolojimiz bulunmuyor. Bu da, çok daha fazla çalışmamız ve Evren'in daha fazla sırrını, daha hızlı ve isabetli bir şekilde çözmemiz gerektiğini gösteriyor.