Fizik ve Ötesi – Uzay ve Zaman
Evrenin nasıl var olduğunu düşündüğümüz anda akla gelen ilk şey şüphesiz büyük patlamadır. Peki bunun hakkında ne biliyoruz? Nereye kadar ispata gidebiliriz? Gelin hep birlikte öğrenelim.
Fizik ve bilimin içinde olması gereken bir kabul şüphesiz ki inançtır. İnançtan kastım ise bir noktadan sonra ispatın mümkün olmadığı (bulunulan koşullara göre) ve bu yüzden yüzde kesri en büyük tahmini kabul etmemiz gerekir. Basit bir örnek vermek gerekirse, atomun şeklini tamamen bilmiyoruz. Fakat atom ve atom altı araştırmaları için, mikro ve makro evren kontağı için ve en önemlisi bilimsel gelişim için şüphesiz ki modern atom teorisindeki atom tasvirine inanıyoruz. Elektron bulutları ve çekirdeğin içindeki tanecikler… Bu tasvire inanmasaydık hâlâ atomda takılı kalır, hiçbir şekilde ötesine geçemezdik. Uzay ve zamanı anlamak için de tam olarak bu noktadayız.
Einstein, uzayın biçimlendiğini söyledi. Zamanın esnediğini ve ışık hızı hariç hiçbir büyüklüğün sabit olmayacağını da düşündü (İzafiyet Teorisi). Kuantum fiziğinde rol alan bilim insanları da (Einstein dahil) geçtiğimiz günlerde yazımda bahsettiğim gibi bir evrenin keşfindeydi. Yaklaşık 25 ila 30 yıl süren keşfin ardından keşfedilen kuantum evreni, genel evren hakkında bilgilerimizi biraz daha diriltti. Sonrasında ise Sicim Teorisi hüküm sürdü. Peki bunları ne kadar biliyorsunuz? En basit tabiriyle uzay ve zamanı anlatmaya başlıyorum.
Bildiğiniz gibi hareket hiçbir zaman durmaz. Her kuvvet bir hareket oluşturur ve en baskın olan kütle çekim kuvveti, zayıf etkileşimler, güçlü etkileşimler gibi kuvvetler her daim vardır ve olmaya devam edecektir. Daha basit düşünmek gerekirse, elektronlar her zaman hareket halindedir. Durmuş bir elektron yoktur. Bu da evrende hareketin durmayacağını gösterir. Lisede gördüğünüz fizik dersini hatırlayın. Kuvvet ve Hareket adında gördüğümüz derste kullandığımız büyüklükleri de hatırlıyorsunuz. Neredeyse hepsi türetilmiş büyüklüktü, değil mi? Bunun yanında kullandığımız en önemli temel büyüklükler ise kütle ile uzunluktur. Peki ya kuvvet ile hareket olmasaydı? Bu büyüklükler ne kadar etkili olurdu veya kaç tanesi var olurdu? İşte bu noktada anlıyoruz ki, kuvvetin ve hareketin varlığı sayesinde doğmuş birçok büyüklük var. Buraya kadar kuvvet ve hareketin varlığının önemini anladık. Şimdi de evrendeki işleyişi inceleyelim.
Su altında ateşlenen bir silahın mermisinin nasıl göründüğünü hatırlıyor musunuz? Arkasında bir doğrultu bırakırdı. Bu örnek biraz daha gözle görünür olduğu için çok önemli bir örnek çünkü şimdiki söyleyeceğim şeyin betimi tam olarak bu; Her hareket ardında bir doğrultu bırakır.
Uzay ortamı, Dünya ortamından farklı olarak işler. Uzaydaki her hareket ardına bir doğrultu bırakır ve bu sayede aynı yahut yakın doğrultudan geçecek olan bir diğer hareketli için ortam değişmiştir. Doğrultuyu bırakan hareketlinin büyüklüğü veya yoğunluğu, sadece doğrultunun etkisini değiştirir, varlığını değil. Uzayda hiçbir hareket tersinir değildir. Sağa doğru süzülen bir asteroid, sola doğru aynı şekilde süzüldüğünde sanki düzlemler katlanmışçasına ekstra etki gösterir. Bu olaylar asla tersinir değildir. Ortam değişimine gelecek olursak, onu da güzel bir örnekle açıklamak isterim.
A kişisi 100m/s hızla, B kişisi 1m/s hızla koşabiliyor olsun. 1000 metrelik bir parkurda yarışacaklarını düşünün ve her birinin görebilme mesafesi maksimum 200 metreye kadar olsun. Yarış başladıktan 5 saniye sonra A kişisi 500 metre, B kişisi 5 metre koşmuş olacak. Tam 5.saniyede A kişinin yola bir tabela koyduğunu ve koşmaya devam ettiğini düşünün. B kişisi 500.metreye geldiğinde o tabelayı görecektir. Ama öncesini bilmediğinden onun için gerçeklik, o tabelanın hep orada var olmasıdır. İşte uzaydaki ortam da bir sonraki hareketli için böyle değişir. Peki bu doğrultular neye etki eder? Tam olarak ne işe yarar? Çocukken kumsalda kumdan kale yapmaya çalışmışızdır. Kazdığımız yerleri hatırlayın. Birçok kürek darbesiyle bir derinlik oluştururduk (tabii ki kapalı bir alan). Her kürek darbemiz özdeş değildi fakat benzer ve sürekli hareketti. İşte uzayda da benzer ve sürekli hareketler, tekrarlı hareketler ortam biçimi ve sınırlarını belirler.
Peki uzay nasıl büyür? Nasıl genişler? Bir lastiğin esneme katsayısını sonsuz olarak düşünün. X eksenine 45 derecelik açıyla sağdan ve soldan çektiğinizi varsayalım. Lastik, bu çekme kuvvetlerinin bileşkesi yönüne esner yani büyür. Uygulanan net kuvvet ile net hareket de uzay/zaman oluşturur. Burada bileşke ve net kuvvet arasındaki farkı söylemem gerekirse; Bileşke ne kadar büyüyebileceğini, net ise ne kadar büyüdüğünü gösterir. Bu, uygulanan kuvvetlere bağlıdır. Fakat verdiğim örnek ile uzayın örtüşmediği bir nokta var; Uzay asla küçülmez.
Uzayda çökme gibi birçok reaksiyon meydana gelir. Fakat uzay boyutu küçülmeye elverişli değildir. Ya yok olur ya da büyümeye devam eder. Bir şeyin yok olmasıyla küçülmesi aynı şey değildir. Uzay esnediği noktada kalır, geri dönmez. Bunun sebebi ise hiçbir hareketin aynı olmayacağıdır. Hiçbir hareket aynı olmayacağı gibi hiçbir hareketin tersini yapmak da mümkün değildir. Çünkü uzayda hiçbir birim ideal değildir. Bu yargı, Termodinamik Yasalarından entropi yasasını destekler. Uzayın işleyişini temel olarak anladığınızı düşünüyorum. Şimdi zamana geçelim.
Zamanı sayı saymak gibi düşünebiliriz. Sayı saymayı yeni öğrenen bir çocuğun, 1’den 100’e kadar saymayı bildiğini varsayalım. Bu çocuk toplama işlemini öğrendiğinde, 100+1 işlemini görecektir ve 100’den sonra gelen 101’i, 102’yi, 103’ü ve daha fazlasını böylece öğrenecektir. Sadece ilk başta sayma limiti 100’e kadardı. Artık toplayabildiği kadar sayıyı toplayıp daha fazlasını öğrenecek. Bu örnekte, önceden bilinen sayı miktarı, sabit kaldığı varsayılan uzay içindeki zamanı temsil eder. Toplama işlemi ise en başta söylediğim hareketleri temsil eder. Hareket uzayı büyüttükçe zamanı da uzayla beraber ekler. Zaman, uzayın büyümesiyle oluştuğu gibi harekete bağlı esner (rölativite). “Ama karanlık madde? Karanlık enerji? Kara delik? Onlar ne olacak?” dediğinizi duyar gibiyim. En başta dedim ya, kuvvet ve hareket ilişkisi. Hareketten kastım bir insanın koşması gibi bir şey değil. Kuvvet neticesinde ortaya çıkan hareket. Bunlardan en spesifik olanı ise rölativitedir.
Rölativite demişken yine Einstein abimize değinmek istiyorum. Uzayın biçimlendiğini söylemişti hatırladınız mı? Peki sadece kütle çekim mi? Hayır. Kütle çekim, var olmuş uzay içinde geçerli olan bir kuvvet. Aynı veya çakışık doğrultudaki hareketler (titreşim, salınım gibi) uzayı biçimlendirir. Kumdan kale örneğine benzer fakat biraz daha farklı; Bu hareketler kapalı alan oluşturmaz.
Neticede görüyoruz ki her uzay birimi bir sonraki zaman birimini oluşturur ve bu olay eşzamanlıdır. Sonuç olarak uzay ve zaman ayrı ayrı düşünülemez.
Termodinamiğe yine değinecek olursak son bir çıkarım daha yapmak isterim. Söylediğim gibi, evrenin hiçbir birimi asla ideal olamaz. Evren ağzına kadar dolu değildir çünkü sonsuzluğa uzanır yani dolum noktası yoktur. Evrenin yoğunluğu, genişleme oranı/birim başına düşen herhangi yoğunluk ölçütü oranı hesabına göre değişir. Fakat hiçbir noktasında yoğunluk asla sabit kalmaz. Bu yüzden ideallik mümkün değildir.
İşbu yazıdaki tüm çıkarımlarımızı sıralamak gerekirse, aşağıda maddeler halinde şu şekilde belirtebiliriz:
Fizik ve Ötesi
1 – Hareket, evrende her zaman vardır ve asla durmayacaktır.
2 – Hareket, beraberinde dönüşümlü veya temel vektörel büyüklükler getirebilir.
3 – Her hareket ardında bir doğrultu bırakır
4 – Aynı veya yakın doğrultudan geçecek olan bir sonraki hareketli için ortam değişmiştir.
5 – Ortam sınırları ve biçimi; tekrarlı ve sürekli hareketlere bağlıdır.
6 – Uzay, hareketlerin bileşkesine göre büyür ve net hareket uzay ile zamanı oluşturur.
7 – Uzay asla küçülmez.
8 – Hiçbir hareket birbirinin aynısı değildir. Bu yüzden uzay her zaman büyür ve entropisi buna bağlı artar. Bu olay tersinir değildir. (termodinamiğin entropi yasası)
9 – Zaman, uzay büyümedikçe ve genişlemedikçe sabit kalır. Fakat her birim zamanda uzay genişler ve büyür.
10 – Zaman, sadece harekete bağlı esner.
11 – Aynı veya çakışık doğrultudaki hareketler (titreşim, salınım vs.) uzayı biçimlendirir.
12 – Her uzay birimi bir sonraki zaman birimini oluşturur. Bu olay eşzamanlıdır.
13 – Evrenin hiçbir birimi asla ideal olamaz.
Yazan: Mehmet Berk AYDIN
Fizik ve Ötesi Uzay ve Zaman
Çok iyi anlatmışsın eline sağlık