Görelilik Ve Ölümsüzlüğün Fiziği
Hiçbir şey sonsuza dek yaşamaz, en azından fiziksel evrende. Ancak görelilik sonsuzluğa tek bir perspektiften yaklaşmamızı sağlar.
Kim olursanız olun, ne olursanız olun, nerede olursanız olun ya da ne kadar hızlı seyahat ederseniz edin, zaman sizin için, yani gözlemci için her zaman ve her koşulda aynı hızda akar. Ancak kendinizi neredeyse ışık hızına çıkararak, zamanın diğer tüm evrenlerden daha hızlı akmasını sağlayabilir ve ölmeden önce tüm evrenlerin ortaya çıkan tarihini gözlemleyebilirsiniz. Foton olmak ya da yerçekimsel zaman genişlemesi yaşamak gibi birkaç hileyle sonsuza kadar yaşayabilirmişsiniz gibi görünebilir, ancak bu sadece bir perspektif hilesi. Sonunda herkes zamanın kaçınılmaz geçişine yenik düşer.
Eğer ölümsüzlük istiyorsanız, kendi ampirik bakış açınızdan, fizik yasaları size karşı yığılmıştır. Termodinamik açıdan bakıldığında, her sistem entropi ve düzensizliği artırma eğilimindedir ve buna karşı koymanın tek yolu sürekli olarak dış enerji kaynaklarını beslemektir. Zamanı genişletmek veya zamanın akışını yavaşlatmak için görelilik güçlerini kullanmaya çalışmak kişisel bir bakış açısından asla işe yaramaz.
Başka bir deyişle, ölümsüzlük hayali teknolojik ilerlemelerle ve yeni fiziksel yasalara ve olgulara dayanan bilim kurgu düzeyindeki teknoloji tabanlı çözümlerle sınırlıyken, göreliliğin sonsuza kadar yaşamak hakkında, en azından evrenin geri kalanına göre, söyleyecek çok şeyi vardır. Bununla birlikte, hem özel hem de genel görelilikten alınan dersler bize, bu evrende yaşayan varlıklar olarak geçirebileceğimiz süreyi en üst düzeye çıkarmak istiyorsak hedeflememiz gereken bir dizi fiziksel durum olduğunu söylüyor. İşte anlamamız gereken bazı temel bilgiler.
Göreliliğin temelleri: uzay-zaman
Einstein en çok Newton’un zamanından beri süregelen uzay ve zaman tartışmasının üstesinden gelen ve bu ikisini birbirine dokuyan dört boyutlu dokunun -uzay-zaman- çığır açan kavramını ortaya atan kişi olarak bilinir, ancak Einstein bu önemli kavrayışı elde etmede yalnız değildi. 1905 yılında Einstein için gerçekten parlak bir yıldı ve Özel Görelilik Teorisini güçlendiren iki temel kavrayış büyük önem taşıyordu:
Fizik yasalarının ivmelenmeyen tüm referans çerçevelerinde değişmez olduğu.
Ve ışığın boşluktaki hızı, c, gözlemcinin veya ışık kaynağının hareketinden bağımsız olarak tüm gözlemciler için aynıdır.
Bu görüşler Einstein’ın, farklı gözlemciler tarafından deneyimlenen uzunluk daralması ve zaman genişlemesi fenomenleri ve ‘eşzamanlılık’ kavramının göreliliği de dahil olmak üzere özel görelilik çerçevesini oluşturması için yeterliydi, ancak uzay ve zamanın eşit olmasını gerektirmiyordu. İronik bir şekilde, bunu yapan Einstein’ın eski profesörü Hermann Minkowski’ydi. Minkowski, eski profesörünün çalışmalarına dayanarak uzay ve zamanı dört boyutlu tek bir varlığa, uzay-zamana dönüştürdü.
Minkowski, 44 yaşında akut apandisitten zamansız ölümünden bir yıldan kısa bir süre önce verdiği derslerden birinde şöyle demiştir
Önünüze koymak istediğim uzay ve zaman görüşü deneysel fiziğin topraklarında doğmuştur ve gücü de burada yatmaktadır. Bu radikal bir görüştür. Şu andan itibaren, uzay ve zaman tek başlarına sadece gölgeler olarak yok olmaya mahkumdur ve sadece ikisinin belirli bir kombinasyonu bağımsız bir gerçekliği sürdürebilir”.
Minkowski’nin şaşırtıcı keşfi, rölativistik dönüşüm altında ne zamanın ne de uzayın değişmez (yani değişmez) olduğu, ancak değişmez olanla aynı şekilde hareket edebileceği, yani uzay-zamanın bir ‘Einstein aralığı’ olarak adlandırıldığıdır. Başka bir deyişle, uzay ve zamandaki bireysel hareketler, hiç hareket olmamasından ışık hızına kadar herhangi bir değerde olabilir, ancak zamandaki hareket (kare) ile uzaydaki hareket (kare) arasındaki fark her zaman aynıdır. Bu önemli farkındalık, uzay-zamanın dikkate alınması gereken en önemli fiziksel nicelik olarak formüle edilmesine yol açmıştır. Düz ve eğri uzayzamanda zaman
Özel görelilik bize zaman hakkında derin şeyler öğretmiştir. Bir roket gemisiyle sabit bir gözlemciye doğru ışık hızına yakın bir hızla seyahat eden bir kişi, sabit gözlemciye geri döndüğünde, her ikisi de uzayda çok daha uzun bir mesafe kat ettiklerini fark eder:
Her ikisi de uzayda çok daha uzun bir mesafe kat etmişlerdir,
Her ikisi de uzayda çok daha uzun mesafeler kat ederken, zamanda çok daha kısa mesafeler kat etmişlerdir.
Bu Einstein’ın (ve Minkowski’nin) bize öğrettiği her şeyle tutarlıdır. Bunun en ünlü örneği ikiz paradoksu olarak bilinen durumdur. Işık hızına yaklaşan (ve farklı referans çerçevelerine sahip) ikizler, evdeki ikizlere göre zamandan daha yavaş geçerler.
Ancak göreliliği yalnızca düz, boş bir evrenin özel durumunda değil, aynı zamanda madde ve enerjiyle dolu ve muazzam kütleye sahip daha gerçekçi bir evren durumunda da ele alırsak, uzay-zamanın genelleştirilmesi gerekir. Minkowski tarafından önerilen basit düz uzay-zaman yerine, tamamen yeni bir teori inşa edilmelidir:
Minkowski tarafından önerilen basit düz uzay-zaman yerine, tamamen yeni bir teori inşa edilmelidir: uzay-zamanın kendisine dair bir teori,
Ancak uzayzamanın kendisi, içindeki tüm madde ve enerjinin varlığı ve dağılımı nedeniyle bükülebilir (evrimleşebilir).
Yine, uzayda ne kadar hızlı hareket ederseniz, hareketsiz kalan birine kıyasla zamanın geçişini o kadar az hissedersiniz. İçinde bulunduğunuz uzay ne kadar şiddetle bükülürse, zaman akışı da o kadar şiddetle bükülür, ‘bir yandan artarken diğer yandan azalır’. Zaman yüksekliğe bağlı olarak farklı oranlarda akar, bu yüzden baş (dünyanın merkezinden daha uzakta olan ve uzay-zamanda biraz daha az eğriliğe sahip olan bölge) ayaklardan daha hızlı yaşlanır.
Parker Solar Probe, güneş sisteminin en büyük kütlesine (Güneş) diğer tüm nesnelerden daha yakındır, ancak şu anda yerçekimsel zaman genişlemesi açısından Dünya’ya en asenkron nesnedir. Bununla birlikte, özel göreliliği yerçekimini de içerecek şekilde genelleştiren genel göreliliğin dersleri güneş sisteminin çok ötesine uzanır. Bir cismin yoğunluğu ne kadar yüksek ve başka bir cisme ne kadar yakınsa, uzay ve zaman eğriliği de o kadar büyük ve şiddetli olur. En uç senaryolarda, bir kara deliğin olay ufkunun hemen dışında çok az zaman geçerken, evrenin geri kalanında normal yıllar akmaya devam eder.
Ölümsüzlüğün fiziği
Evrendeki zaman akışı söz konusu olduğunda, bu durum normal, genişlemeyen bir insan ömrü içinde evrenin uzak geleceğini deneyimlemenin iki farklı gerçekçi yoluna yol açar.
Işık hızına mümkün olduğunca yaklaşmaya çalışabiliriz, ancak ışık hızının sınırı olan c’ye ne kadar yaklaşırsak, zamanı deneyimleme şeklimiz ile durağan bir gözlemcinin zamanı deneyimleme şekli arasındaki farkın o kadar büyük olacağını fark etmeliyiz.
Görelilik Ve Ölümsüzlüğün Fiziği
Uzay-zamanın en güçlü eğriliğine sahip yerçekimi alanı, ‘geri dönüşü olmayan noktadan’ (yani olay ufkundan) geçmeden mümkün olduğunca derine dalabilir.
İlki yalnızca özel göreliliğe dayanır ve çok basit bir şekilde açıklanabilir: ‘1G’ dediğimiz bir hızda, yani dünya yüzeyindeki yerçekiminden kaynaklanan ivme: 9.8 m/s²’de hızlanmaya devam edebilen bir roket gemisinde seyahat ettiğimizi varsayalım. Hızınız arttıkça, zamanın dış gözlemciyle yaklaşık olarak aynı hızda geçtiğini ve ışık hızına yaklaşabileceğinizi, ancak asla ulaşamayacağınızı fark edeceksiniz.
Bununla birlikte, ışık hızına yaklaştıkça, göreceli etkiler geleneksel Newton etkilerine baskın gelmeye başlar ve evrenin tüm geleceği yanınızdan geçip gitmeye başlar: yaklaşık 10 yıl boyunca 1 G hızında seyahat ettikten sonra, çevrenizin ışık hızına inanılmaz derecede yakın olduğunu fark edeceksiniz: 299.792.457 m/s veya 1 m’nin hemen altında /s daha az. Roket geminiz 10 ışık yılından fazla (15 ışık yılından az) yol kat etmiş olurken, Dünya’daki başka biri 20 yıldan fazla yol kat etmiş olacaktır. Eğer daha da hızlanırsanız, özellikle de daha yüksek hızlarda, bu fark daha da büyük olacaktır.
20 yıl içinde siz 100 ışık yılından fazla yol kat etmiş olacaksınız (uzunlukların kısalması nedeniyle) ve Dünya’daki biri birkaç yüz yıl yol kat etmiş olacak (zaman genişlemesi nedeniyle); 30 yıl içinde siz birkaç bin ışık yılı yol kat etmiş olacaksınız ve Dünya’daki biri sizden yaklaşık 10.000 yıl daha yaşlı olacak.
50 yıl içinde, birkaç yüz bin ışık yılı yol kat etmiş olacaksınız ve Dünya’daki biri sizden birkaç milyon yıl daha yaşlı olacak. Ve bundan 100 yıl sonra, o kadar uzun yaşadığımızı varsayarsak (ki bu mümkün), yüz milyarlarca ışık yılı (gözlemlenebilir evrenden daha büyük) yol kat etmiş olacağız ve Dünya’daki gözlemciler için (artık yok olmuş) yüz milyarlarca hatta trilyonlarca yıl (mevcut evrenin yaşından daha uzun) geçmiş olacak.
Görelilik Ve Ölümsüzlüğün Fiziği
Öte yandan, ışık hızına mümkün olduğunca yaklaşmak istemiyorsanız, şunları yapabilirsiniz
Fiziği inceleyin ve böyle bir momentumu korumak için gereken enerjinin muazzam olduğunu anlayın,
Fizik çalışın ve gelecekteki roketlerde kullanılan yakıt ve yük kütlesinin nasıl hızlandırılacağını anlayın veya
Ya da fizik okudu ve yıldızlararası/galaksilerarası maddenin (toz taneleri, asılı atomlar ve hatta Büyük Patlama’dan kalan radyasyon dahil) hareket ederken nasıl ‘frenleneceğini’ anladı,
Bir kara deliğe yaklaşmak için fiziksel seçenekler de vardır.
Kara deliğin potansiyel kuyusunun ne kadar derinine inerseniz, olay ufkuna o kadar yaklaşırsınız ve kara delik ister dönmüyor, ister yavaş dönüyor, ister ışık hızına yakın bir hızla dönüyor olsun, uzay-zamanın eğriliği o kadar artar. Böylesine yoğun bir eğrilik bölgesine girdiğinizde, sizin için hiçbir şey değişmez:
Sanki uzay sizi merkezi tekilliğe doğru ‘sürüklüyor’ ve bu itiş gücüne karşı koymak için roket motorlarınızı daha da sert ateşlemeniz gerekiyor,
Ve üzerinize etki eden kütleçekimsel gelgit kuvveti (her parçanızı aynı tekilliğe doğru çeken ‘yırtılma’ kuvveti) artar.
Ancak kara deliğin çekim gücüyle savaşırken, aynı zamanda bu inanılmaz derecede yoğun kavisli uzay-zaman bölgesinde zaman geçiriyorsunuz. Bu yoğun eğrilik, zaman akışının dışarıdan bir gözlemciye kıyasla çok farklı olduğu anlamına gelir. Orada ne kadar uzun zaman geçirirseniz ve olay ufkuna ne kadar yakın olursanız, zaman anlayışınız ile dış dünyadaki zaman akışı arasındaki fark o kadar büyük olur.
Bu hikaye size tanıdık geliyorsa, bunun nedeni Yıldızlararası filminin konusu olabilir. Bir kara deliğin (ya da bir kara deliğin bir ucunu diğerine bağlayan benzer bir nesne olan solucan deliğinin) derinliklerine seyahat ederken, seyahat edenler ve evdekiler için zaman farklı hızlarda akar. En ciddi durumlarda, olay ufkunun hemen dışında, sizin için birkaç saniye olan şey, dışarıdaki evren için milyarlarca yıldır. Kütleçekimsel zaman genişlemesinin etkisi çoğu kozmolojik uygulamada (örneğin ikili kara delikler ve kütleçekimsel mercekleme süpernovaları) çok küçüktür, ancak genel görelilikte olay ufkunun hemen dışında aşırı olabilir.
Görelilik Ve Ölümsüzlüğün Fiziği
Bununla birlikte, bu tür hileler fiziksel olarak mümkün olan maksimum sonsuz zaman atlamasını deneyimlememize izin vermez. Işık hızına yakın bir hızda seyahat ederken, karanlık enerjinin varlığı uzaydaki hareketin kaçınılmaz olarak arka plan radyasyonuyla karşılaşacağı anlamına gelir. Bu radyasyon her zaman bir tür frenleme etkisi yaratarak yolcunun gerçekten keyfi bir hıza ulaşmasını engeller. Benzer şekilde, kara delikler de eninde sonunda kendilerinden yayılan Hawking radyasyonu tarafından buharlaştırılır, bu da ağır bir şekilde çarpıtılmış uzay-zamanı çökertir ve yok eder. Nihayetinde, tıpkı bu evrende var olmak için sınırlı bir süreye sahip olduğumuz gibi, gözlemcilerin bu evrende deneyimleyebilecekleri şeyler de sınırlıdır. Fizik kaçınılmaz olarak sonsuza kadar yaşamamızı engeller, ancak hayatın tadını sonuna kadar çıkarmamız için bize iki harika yol sunar:
Görelilik Ve Ölümsüzlüğün Fiziği
Bunlar: uzay-zamanda mümkün olduğunca hızlı seyahat etmek ve özel görelilik ve göreli zaman genişlemesi etkilerinden yararlanmak,
Bir kara deliğin olay ufkuna mümkün olduğunca yaklaşmak ve uzay-zaman eğriliği ile yerçekimsel zaman genişlemesinin etkilerinden yararlanmak.
Bilinen fizik yasaları doğru olduğu sürece, bu yöntemler bu evrende yaşayan varlıkların deneyimleyebileceği ölümsüzlüğe en yakın yöntem olabilir.
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Görelilik Ve Ölümsüzlüğün Fiziği
Uzay Yıldızlarla Dolu Olduğu Halde Neden Bu Kadar Karanlıktır?
Görelilik Ve Ölümsüzlüğün Fiziği