Çok yüksek hızda yolculuk yapan biri için zaman neden yavaşlar?

Buna benzer bir soru yakın zaman içinde de sorulmuştu.

Buraya bir video bırakıyorum: https://www.youtube.com/watch?v=W_IH8c5JZKE

Metnin bir kısmını buraya alıntılıyorum:

Zaman nedir? Newton hayranı da olan Einstein’ın kafasını en çok kurcalayan soruydu bu. Çünkü Einstein, Maxwell’in denklemlerini gördükten sonra bir şeyden emindi artık. Evrende sabit olan tek şey ışık hızıydı. Nereden baktığınıza, nerede durduğunuza bakılmaksızın sürekli aynı hızda hareket eden, sabit olan tek şey ışığın hareketiydi. E bu durumda newton’ın yasalarında bir şeylerin değişmesi gerekiyordu. Bir şeyler sabit olamazdı. Özellikle zaman. Sabit olamazdı… Gelin bir örnekle ilerleyelim. Bir felaket senaryosu ile. Güneşin yok olduğu bir senaryo. Bir gün, güneşimiz önceden de fark edemediğimiz bir şekilde birden yok olsa. Bu senaryoyu Newton’ın kütleçekim kanunu ile ele alırsak olacak olan şu. Dünya anında yörüngesinden çıkar ve uzay boşluğuna doğru yol alır. Anında. Çünkü Newton’un kütleçekim yasasına göre birbirine çekim uygulayan iki cisim arasında bir halat varmış gibi düşünebilirsiniz. Sanki büyük olan küçük olan cismi uzanmış ve tutuyormuş gibi. Sabit ve anlık bir güç. Fakat Einstein’a göre bu imkânsızdır.Çünkü evrende sabit olan ışık hızıdırve hiçbir şey ışık hızını geçemez.Evrensel limitimizdir ışık hızı.Ve güneş ışığının dünyamıza ulaşmasıise yaklaşık 8 dakika sürmektedir.Ve kütleçekim kuvveti de tam olarak ışıkhızında hareket ettiğine göre güneşşu anda yok olsa biz 8 dakika boyunca hiçbir şey olmamış gibi yaşayabilecektik.

İşte bu bulgu bilim tarihinin en önemli bulgularından biriydi. Ve garip olan şu. Newton’ın yasaları ile yaşayıp gidebilirdik. Hiç farkında bile olmazdık. Çünkü günlük hayatta bizim algılayabileceğimiz bir durum değil bu. Newton günlük hayatımızda algılayabileceğimiz kadarı ile ve güneş sistemimizdeki cisimlerin hareketlerini %99 oranında doğru hesaplayabilmişti. Fakat bizim için sorun olmayan o %1 Einstein gibi insanlar için sorundu ve herşeyin bir açıklaması olmalıydı.Einstein.Nasıl vardı bu sonuca peki? Einstein aslında 16 yaşındayken bunun farkına varmıştı. Düşünce deneyleri meşhurdur Einstein’ın. Kafasında herhangi bir durumu canlandırabilir ve bununla cevaplar arardı. İşte 16 yaşında kafasında kurduğu bir düşünce deneyinde bir tren ve iki insan vardı. Biri trenin içinde ve biri de dışarıda trene bakıyor. Tren ise çok çok yüksek hızda hareket ediyor. İşte bu trenin arka tarafında 100 metre aralıklarla 2 tane ağaç olduğunu ve bu iki ağaca aynı anda yıldırım düştüğünü farz edelim. Einstein’ın düşünce deneyine göre trenin dışında duran kişi için bu olay aynı anda gerçekleşir. İki ağaca da aynı anda yıldırım düşer. Ama hızla giden trende bulunan kişinin bakış açısından önce ilk ağaca yıldırım düşer ardından bir süre sonra diğerine… Şimdi görelilik, izafiyet kavramları biraz daha anlamlı gelmeye başladı mı? Aynı olay. İki farklı insan. İki farklı zaman.

Nasıl mümkün?

Şimdi biraz daha farklı bir örnekle Işık Hızının nasıl sabit olduğunu oturtmaya çalışalım. Günlük hayatta bizim algıladığımız şekliyle hız da görecelidir ve toplama çıkarma şeklinde referans noktasına göre hesaplanır. Yani iki araba düşünün. İkisi de saatte 60 km hızla ilerliyor olsun yan yana. İki arabadaki insanlar için diğer arabanın hızı kendi referans noktalarına göre sıfırdır. Yani hareket etmiyordur. Ama diğeri 80 km hıza çıktığında 60 km hızla giden araç için o araç 20 km hızla hareket ediyordur. Temel kanun bu. Ama ışık hızında bu işe yaramıyor. Mesela. Işık hızı tam olarak saniyede 299.792.458 metredir. Ama hesaplama kolaylığı açısından 300 milyon metre bölü saniye diyelim ve bir uzay gemisi inşa edelim ve bu uzay gemisi saniyede 150 milyon metre hızda gidebilsin ve bir ışık parçacığının yanında hareket edelim. Normal şartlarda bu uzay mekiğinden bu ışık parçacığının hızını ölçtüğümüzde sonucun 150 milyon m bölü saniye çıkması gerekiyor değil mi? İşte değil. İster durduğun yerden ölç ister ışık hızının yarısına ya da 100’de 90’ına ulaş. Nereden ölçersen ölç ışığın hızı tam olarak saniyede 299.792.458 metre çıkacaktır. Anlatmaya çalışalım. E = mc2 Fiziğin en bilinen denklemi. İlla ki duymuşsunuzdur. Burada E enerji m kütle c2 ise ışık hızının karesidir. Ve bu denklemi Einstein ilk yazdığında m = E / c2 şeklinde yazmıştı. Yani. Enerji ve kütle yer değiştirebiliyor. Yani enerji ve kütle. Aynı şey. Yani gördüğünüz, bildiğiniz her şey, somut olarak tutabildiğimiz, gözlemleyebildiğimiz her şey. Aslında enerji. Siz. Enerjiden meydana geliyorsunuz. Ve çok ciddi bir enerjiden bahsediyoruz. Mesela bir adet ataşı ele alalım. Şu kağıtları tutturduğumuz şey. Bu ataşı meydana getiren her bir atomu enerjiye dönüştürebilseydik ortaya 18 kiloton kuvvetinde TNT patlayıcıya eşdeğer bir enerji açığa çıkardı. Ve bu da hiroşimaya atılan atom bombasına yakın bir kuvvet demektir… Bahsedeceğiz bunlardan da… Ama konudan sapmadan bu denklem, dolayısıyla Einstein şunu söylüyor. Bir nesnenin hızı arttıkça enerjisi de artar ve dolayısıyla kütlesi de artar ve ışık hızına yaklaştıkça bu hızı koruması için sonsuz evet sonsuz enerjiye ve dolayısıyla kütleye ihtiyaç duyar ve işte bu nedenledir ki ışık hızını geçmek imkansızdır. Burada bizim algı sınırlarımızı zorlayan asıl nokta ise şu. Bizim algıladığımız fiziğe göre hız çarpı süre = mesafe’dir.

Ama işte bu denkleme ışık hızını koyduğunuzda bizim bildiğimiz haliyle fizik kuralları işlemiyor. Çünkü, söylediğim gibi, ışık hızı sabit. O nedenle zaman ve mesafede farklılıklar olması gerekiyor. İsterseniz son bir örnekle toparlayalım. Ahmet ve Ayşe isminde ikiz kardeşlerden bahsedelim. İkisi de astronot olsun ve bize bu yasayı kanıtlamak amacıyla bir deneye katılsınlar. Ahmet dünyada kalsın ve Ayşe de ışık hızının %99. 997’sine ulaşabilen bir uzay mekiği ile 1 yıl sürecek bir yolculuğa çıkmış olsun. Bu yolculuk başladığında ikisi de 30 yaşında olduğunu varsayarsak 1 yıllık yolculuk sonrasında Ahmet ve Ayşe buluştuğunda Ayşe haliyle 31 yaşında olacak ama dünyada kalan Ahmet tam 81 yaşında olacaktır. Bu hızda hareket eden biri için zaman çok çok yavaşlayacaktır. Ve Ahmet ile Ayşe de aralarında 51 yıl yaş farkı olan ilk ikizler olacaktır muhtemelen. Bu arada bu teori gerçek hayatta da 1971 yılında kanıtlandı. Hafele-Keating deneyi olarak bilinen deneyde birbirlerine senkronize edilmiş üç atom saatinden ikisini birbirlerine zıt yönde biri doğuya diğeri batıya olacak şekilde uçağa bindiriler. Üçüncüsü ise havaalanında bırakılır. Uçaklar iniş yapar ve üç atom saati kontrol edilir; artık senkronize değillerdir. Doğu yönünde uçan uçağın saati, havaalanında kalana kıyasla saniyenin milyarda 59'u kadar geridir. Batı yönünde uçan ise saniyenin milyarda 273'ü kadar geridir. Algılaması çok güç değil mi? İnsanın aklı bir türlü kabul edemiyor. Fakat günlük hayatımızı etkileyen sadece bir örnek bile bu teorinin önemini anlamamız için yeterli olabilir belki de. GPS sistemleri mesela. Yörüngede bulunan uydular oldukça yüksek hızlarda hareket ettikleri için çok az da olsa zaman farkı oluşuyor ve bu zaman farkı sürekli senkronize ediliyor. Aksi taktirde şu anda Google map gibi uygulamalardan baktığınızda konumunuz kilometrelerce sapabilir ve hiçbir şeyin yerini tam olarak saptayamazdık. Ve tüm bu bahsettiklerim Albert Einstein’ın1905 yılında yayımlamış olduğu Özel Görelilik Teorisinin çok çok kısa bir özetiydi.

Daha ayrıntılı bir açıklama için: https://evrimagaci.org/isik-hizi-ile-ilgili-temel-bilgiler-isik-hizini-neden-gecemeyiz-402