Zaman genişlemesine neden olan iki durum var: Birincisi; kütle çekime bağlı zaman genişlemesi. İkincisi; hızınıza bağlı zaman genişlemesi.

Dünyanın kendi ekseni etrafında dönmesi, yörünge etrafında dönmesi, Güneş Sistemi'nin galaksi etrafında dönmesi ve gezegen yüzeyinde kütle çekime maruz kalmamız hissedilemez, fakat ölçülebilir zaman genişlemesine neden olur.

Galaksi dışında kendi referansına göre tamamen hareketsiz ve kütle çekim etkisinden uzak bir gözlemcinin kolundaki saat ile bizim kolumuzdaki saat arasında bir zaman farkı oluşacaktır. Bu fark bir kaç milyon yılda bir saniyeden daha fazla değildir. ^[1]

Zaman ve hareket arasındaki ilişki, fizikte uzun zamandır en ilgi çekici sorulardan biri olmuştur. Einstein’ın görelilik teorisi bu konuya ışık tutarak bizi şaşırtıcı bir gerçekle tanıştırdı: Zaman ve mekan, mutlak değil, görecelidir! Newton’un "zaman her yerde aynı akar" fikrini bir kenara bırakabiliriz.

Şimdi soruya gelelim: Eğer uzayda bir cismi tamamen hareketsiz bırakabilseydik (yani “evrenin geri kalanına göre” hiç hareket etmese) o cismin zamanı nasıl akardı? İşte yanıt: Hareketsizlik, zamanın akışını durdurmaz ya da sonsuza yaklaştırmaz. Zamanın nasıl aktığı, hızınıza ve bulunduğunuz yerdeki kütle çekim etkisine bağlıdır.

Hız meselesine bakalım: Görelilik teorisine göre, ne kadar hızlı hareket ederseniz zaman o kadar yavaş akar. Bu, ışık hızına yaklaştıkça belirginleşen "zaman genişlemesi" dediğimiz bir fenomendir. Ancak yavaş hareket eden veya duran bir cisimde zaman daha "normal" akar, durduğunuzda zamanın durmasını beklemeyin!

Bir de kütle çekim etkisi var. Büyük kütleli bir cisim, çevresindeki zamanı adeta "yavaşlatır". Bu yüzden, bir kara deliğin yakınında zaman dışarıdaki bir gözlemciye göre daha yavaş akar. Ama yine, hareketsiz durmanın böyle bir etkisi yok.

Kısaca, mutlak hareketsizlik gibi bir durum olsa bile, bu zamanın sonsuz bir şekilde akmasına yol açmaz. Zaman, hız ve kütle çekiminin etkileriyle biçimlenir, hareketsiz olmanızla değil. Belki evrenin en derin köşelerinde mutlak bir durgunluk hayali mümkündür, ama zaman sizi asla bırakmaz!^[1][2][3][4]

Uzayda hiç hareket etmeyen bir cisim ancak evrenin merkezinde olabilir. Ancak evrenin merkezi yoktur, olsaydı evrenin herhangi bir anda bir sınırının olması gerekirdi.

Küre cismini örnek alırsak küre yüzeyindeki herhangi bir kesit alanının merkezinden söz edilemez ancak kürenin bir merkezi vardır, uzay zamanın merkezide Bing Bang'ın oluştuğu andır.

Zaman Büyük patlamadan sonra anlam kazanmıştır çünkü büyük patlamadan önce fizik kanunları işlemez , bilinen fizik büyük patlama ile başlamıştır.

Evrende İki nokta arasındaki metrik tanımı ile başlarsak;

Uzay zamanın geometrisi ‘metrik’ ile tanımlanır. Metrik; herhangi iki nokta arasındaki uzaklığın hesaplanması ile ilgili olup yay uzunluğunun karesi ile ifade edilmektedir:

Öklit Uzayında 2 nokta arasındaki uzaklık ; buradaki dx,dy,dz sonsuz küçüklükteki metrik değişimi ifade eder.

ds 2 =dx2 + dy2 + dz 2 dır.

4 boyutlu Minkowski uzayında metrik ise aşağıdaki gibi tanımlanır. Burada c ışık hızı ds sonsuz küçük eğri yay uzunluğu, dx,dy,dz sonsuz küçük boyut değişimi, t zaman değişimi

ds 2 =-c2dt 2 + dx2 + dy 2 + dz 2 ; Şimdi sabit cisme yaklaşmakta olan bir uzay gemisi düşünelim, cisim uzay gemisine bir fenerle 2 zaman aralığında ışık gönderiyor olsun (feneri yakıp söndürme) zaman aralığına delta t diyelim , deltatA cismin ölçtüğü zaman aralığı, deltatB uzay gemisindeki kaptanın ölçtüğü zaman aralığıdır. Bu iki cisim için gravistasyonel alan statik olduğu için dtA=dtB olur, ama burda bir çelişki doğdu uzayı eğri olarak kabul etmiştik ama dtA=dtB olması uzayın düz olması gerek. Burda bir çelişki doğdu . Bu çelişki ancak uzay zamanın eğri olduğunu kabul etmekle çözülür ;

tB=(1+fiB-fiA/c2)tA dır. ( gravitasyonel red shift ) . Burda fiB,fiA gözlemcilerin gravistasyonel alan değişim vektörüdür. Zaman gravistasyonel alan değişiminin küçük olduğu yerde yavaş akar . Karadeliğin olay ufkuna yaklaşmakta olan cismin gravistasyonel potansiyel değişimi sonsuza gideceğinden zaman sanki hiç akmıyormuş gibi yavaşlayacak cisim olay ufkunu geçtiği zaman gravitasyonel potansiyel değişimi sonsuza zamanda durma noktasına gideceği için ( uzay zaman kendi üstüne bükülüp sonsuza uzatıldı , ışık yolunu bulamıyor sanki) cisimden haber alınamayacaktır.

Sonuçta tek başına duran bir cisim için zamanın ne olduğunu belirlemek saçmadır, zaman ancak görelidir ve birbirlerine göre konumlanan cisimler için anlam kazanır.

Kaynak. Herhangi bir üniversite fizik lisans genel görelilik giriş kitabı, basit matematikle anlamak isteyenler için General Relativity Daniel Bauman University of Amsterdam ders notları.

Konuyu tam anlamak için tensör cebri ve diferansiyel geometri bilgisi şarttır, Burda tensör gösterimine girilmedi. ^[1]

Genel göreleliğe göre kütleye sahip olan cisimler zamanda ileriye giderler.^[1] Yani zamanda ileri gitmek için kütlemiz olmalıdır. Kütlenin olabilmesi için higs bozonu gerekiyor. ^[2] Ama higs bozonu çok az bir kütle verir. Bu kütlenin yanında atom altı titreşimler ve genel olarak hızımız bize fazladan kütle kazandırır. ^[3] Tabi modern fizikte bu davranış kütle artışı yerine harekete olan etkiler şekilde değerlendirilse de sonuç olarak aynı yere çıkıyor. Higs bozonu, atom altı parçacıkların titreşim enerjisi olmadan kütle veriyor. ^[4] Sonuç olarak Atom altı parçacıkların titreşimini azaltsak ve hiç hareket etmesek bile higs bozonuna sahip olduğumuz için daha yavaş ta olsa zamanda ileriye gitmeye devam ederdik. Ama belki zamanda geriye gitmemek veya geri gitmek için başka yollar vardır.

Buradaki hız kavramı göreli olduğu için referans objesine göre hızdan bahsediyoruz. Yani neyi incelemek istiyorsanız onun hızında sabit durmak ve ivmelerden kaçınmak en iyisi olacaktır. Hatta referans objesini aşırı hızlı bir şekilde ivmelendirebilirseniz siz sabit durmaya çalışmadan referans objesini slow motion video izler gibi izleyebilirsiniz. referans objesini ne kadar ivmelendirirseniz, referans objesini o kadar yavaşladığını gözlemlersiniz. Hatta kara deliğe düşen biri bize göre asla düşmez. Tam olay ufkunda donar kalır.