Fizikçiler, 1905 yılına Albert Einstein’ın o yıl yayınladığı makale sayısından ve o makalelerin içeriğinden ötürü “Mucizeler yılı” (annus mirabilis) adını da verirler.
Einstein o yıl, daha sonra kendisine Nobel kazandıracak olan ve ışığın aslında parçacık olduğunu söyleyen makalesini de yayınladı, bugün adına “özel görelilik” dediğimiz meşhur teorisini de. Her biri mucize niteliğinde ve devrim yaratıcı etkiye sahip 4 önemli makaleyi aynı yıl yazıp yayınladı.
Özel görelilik teorisinin bize söylediği şey şuydu: Işık, eğer evrende yegane sabit hıza sahip şeyse ve kütle ile enerji de birbirine dönüşebilir şeylerse, kütlesi olan hiçbir şey ışık hızından daha hızlı yol alamaz.
Neden yol alamaz?
Çünkü kütleli şeyler hızlandıkça, ışık hızına yaklaştıkça ilginç biçimde kütleleri de artar.
Aynı makalede Einstein’ın dünyaca ünlü denklemi de vardı: E= mc2.
Yani, enerji eşittir kütle ile ışık hızının karesinin çarpımı. Işık hızının karesi.
Sadece bu denklem bile bize kütlesi olan bir nesnenin ışık hızına erişebilmek için sonsuz enerjiye sahip olması gerektiğini, sonsuz enerjinin ise sonsuz kütle demek olduğunu söylüyor zaten.
Kütlesi olan bir nesnenin, mesela bir uzay gemisinin, yüksek hızlara çıktığında, mesela ışık hızının yüzde 20’si hızda hareket etmeye başladığında, boyu kısalır.
Bu şekilde kısalan bir başka şey daha var: Işık hızına yaklaştıkça zaman da aynı sebeple kısalır.
Biz zamanı neyle ölçüyoruz? Diyelim çok hassas ölçüm yapıyoruz, bunun için hep aynı hızda titreşen bir atom kullanıyoruz, yüksek hızda uzay gemisinin başına gelen şey o atomun da başına geliyor, yani boyu kısalıyor. Boyu kısalınca da eski düzeninde, eski aralıklarla titreşmemeye başlıyor.
Teorik olarak ışık hızına vardığımızda zaman da duruyor. Ama Einstein’ın dediği gibi kütlesi olan hiçbir şey ışık hızına çıkamayacağı için zamanın durmasını da tecrübe edemez zaten.
Einstein özel görelilik teorisini yayınladığında teorinin eksik bıraktığı şeyi çok iyi biliyordu. Teorisi henüz kütle çekimini içermiyordu.
Bunun için 10 yıl uğraştı. Ama bu arada 1908 yılında Herman Minkowski adlı bir fizikçi, onun özel görelilik teorisinden hareketle uzay-zaman diye bir kavram ortaya attı. Evet, Einstein’ın teorisi, ister istemez uzaya uzunluk, genişlik, yükseklik gibi klasik üç boyutun ötesinde bir de zaman boyutu ekliyordu.
Einstein, genel görelilik hakkında çalışırken birden 4 boyutlu uzayla ilgili hesapları yapmakta zorlandığını fark etti. Oysa o sırada belki 40 yıla yakın zamandan beri matematikçiler Öklid dışı geometriler üzerinde çalışmaya başlamış, 4, 5 hatta 6 boyutlu soyut geometriler yaratabilir ve onlar içinde matematiksel olarak hareket edebilir olmuşlardı.
Einstein bu eksiğini gidermek için devrin en büyük matematikçisi olan David Hilbert’i ziyarete, Göttingen Üniversitesine gitti.
Hilbert elbette yardım edecekti. Hatta Einstein’a şaka yollu, “Şurada bahçede gördüğün her doktora öğrencisi dört boyutlu uzayı becerebilir” dedi.
Birlikte oturdular, Einstein kısa sürede dört boyutlu uzayın içinden çıkmayı becerdi. Ama o ayrıldığında David Hilbert, Einstein’ın kafasında ne olduğunu da anlamıştı. Genel görelilik teorisini artık o da oturup yazabilirdi; çünkü temelinde yer alan matematiği o Einstein’dan çok daha iyi biliyordu. Hatta bir makale yazdı da. Ama hiçbir zaman genel göreliliğe sahip çıkmadı, her zaman Einstein’ın fikri mülkiyetine saygı duydu.
Dört boyutlu uzay, yani uzay-zaman, sahiden de nasıl zamanında Einstein tarafından kavranması zor bir konuysa hala çoğunluk için kavranması zor bir konu; çünkü bizim gündelik deneyimimize hiç uymayan bir şey.
Geçen hafta da sözünü ettim, “Uzay-zamanın bükülmesi”nden söz ediliyor ama bükülen şey ne?
Burada haftalardır zaman hakkında konuşuyoruz ve ben zaman diye evrensel, sabit bir şey olmadığını anlatıyorum.
Zaman, Einstein’ın dediği gibi “Saatin ölçtüğü şey.”
Uzunluk nedir? Ona da aynı şeyi uygulayabiliriz: Metrenin ölçtüğü şey.
Evet, elbette biliyorum, oturduğum evden Karar gazetesine gitmek için 7 kilometre yol yapmam lazım. Ama bu bilgi bana “uzunluk” diye evrensel geçerliği olan sabit bir şey olduğunu söylemez.
Geçen hafta söyledim, kütle çekim dalgaları uzunlukları kısaltıp uzatabiliyor. Benzer şekilde kütle çekim gücü de zamanı uzatıp kısaltabiliyor.
Bir anlamda, uzunluk ile zaman aynı soyut kavramın farklı bakış açılarından görünüşleri.
Bunlar, yani daha doğrusu uzay-zaman, insan zihninin çevresini ve doğayı kavrayıp anlamlandırmak için ihtiyaç duyduğu ve o sebeple de icat ettiği şeyler. Yok değiller ama var da değiller.
Baksanıza, Einstein bile tam olarak kavramakta zorlanmış. Bizim de zorlanmamızdan daha doğal bir şey yok.
