Zaman Makinesi
Bir Zaman Makinası Nasıl Yapılır?
Paul DAVIES
Zaman yolculuğu, H. G. Wells’ in 1985 yılında ünlü romanı Zaman
Makinesi’ni yazmasından bu yana güncel bir bilim-kurgu
temasıdır. Fakat acaba gerçekten yapılabilir mi? Bir insanı
geçmişe veya geleceğe taşıyacak bir makine inşa etmek mümkün
müdür ?
On yıllar boyunca Zaman yolculuğu saygın bilimin sınırlarının
dışında kaldı. Fakat son yıllarda bu konu kuramsal fizikçiler
arasında bir çeşit yan uğraş haline gelmeye başladı. Çıkış
noktası kısmen eğlence amaçlıydı; Zaman yolculuğu üzerine
düşünmek eğlenceliydi. Fakat bu araştırmanın ciddi bir yanı da
var: Neden ve sonuç arasındaki ilişkiyi anlamak. Bu, fizikte
birleştirici bir kuram oluşturma çabalarının ana öğelerinden bir
tanesi. Eğer, kuramsal olarak bile olsa, sınırsız Zaman
yolculuğu mümkün ise, böyle bir birleşik kuramın yapısı bundan
büyük oranda etkilenecek demektir.
Zamana ilişkin en iyi kavrayışımız, Einstein’ in görelilik
kuramları sayesindedir. Bu kuramların öncesinde zaman kesin ve
evrensel; fiziksel koşulları ne olursa olsun herkes için aynı
kabul ediliyordu. Einstein, özel görelilik kuramında iki olay
arasında ölçülen zaman aralığının gözlemcinin nasıl hareket
ettiğine bağlı olacağını söyler. Temel olarak, farklı şekillerde
hareket eden iki gözlemci, aynı iki olay arasında farklı zaman
aralıkları deneyimleyeceklerdir.
Bu etki genellikle “ikizler açmazı” kullanılarak açıklanır.
Sally ve Sam’in ikiz olduklarını düşünün. Sam evde otururken
Sally bir rokete biner, yüksek bir hızda yakındaki bir yıldıza
gider, sonra dönüp dünyaya geri gelir. Sally için yolculuğun
süresi sözgelimi bir yıl olabilir; fakat geri dönüp de uzay
aracından indiği zaman, dünyada 10 yıl geçmiş olduğunu görür.
Artık kardeşi ondan 9 yaş daha yaşlıdır. Sally ve Sam, aynı
günde doğmuş olmalarına karşın artık aynı yaşta değildirler. Bu
örnek zaman yolculuğunun sınırlı bir çeşidini göstermekte.
Sonuçta Sally dünyanın geleceğine doğru 9 yıllık bir sıçrama
yapmış oldu.
Jet Lag
Zaman genleşmesi olarak bilinen etki, iki gözlemcinin
birbirlerine göre hareket etmeleri durumunda meydana gelir.
Günlük yaşantımızda bu tuhaf zaman çarpılmalarını
gözlemleyemeyiz, çünkü bu etki ancak, hareketin ışık hızına
yakın hızlarda olması sırasında belirgin hale gelir. Uçakların
ulaştığı hızlarda bile, tipik bir yolculukta meydana gelen zaman
genleşmesi birkaç nanosaniye kadardır. Bununla birlikte atom
saatleri bu kaymayı kaydedecek kadar hassastırlar ve hareket
sonucunda zamanın gerçekten de uzadığını onaylarlar. Dolayısıyla
geleceğe yolculuk, şimdilik nispeten heyecan vermekten uzak
miktarlarda da olsa, kanıtlanmış bir gerçektir.
Gerçekten gözle görülür zaman çarpılmalarını gözlemleyebilmek
için, günlük deneyimler dünyasının ötelerine bakmak gerekir.
Atomaltı parçacıklar, büyük hızlandırıcı cihazlarla neredeyse
ışık hızına yakın hızlara ulaştırılabiliyorlar. Bu
parçacıklardan muonlar gibi bazıları belli bir yarılanma ömrü
ile bozunduklarından içsel bir saate sahiptirler. Einstein’in
görelilik kuramına uygun olarak, hızlandırıcılar içinde yüksek
hızlarda hareket eden muonlar, sanki ağır çekimde bozunuyormuş
gibi gözlemlenirler. Bazı kozmik ışınlar da şaşırtıcı zaman
çarpılmalarına maruz kalırlar. Bu parçacıklar ışık hızına o
kadar yakın seyrederler ki, onlar açısından bakıldığında, dünya
zamanına göre on binlerce yıl gibi gözükmesine rağmen, dakikalar
içinde galaksiyi kat ederler. Eğer zaman genişlemesi olmasaydı,
bu parçacıklar buraya hiçbir zaman varamazlardı.
Hız, zamanda ileri sıçramanın bir yoludur. Kütle çekimi ise bir
diğer yolu. Einstein genel görelik kuramında kütle çekiminin
zamın yavaşlatacağı öngörüsünde bulunmuştu. Saatler tavan
arasında, dünyanın merkezine daha yakın olan ve dolayısıyla daha
derin bir kütle çekim alanı içinde bulunan bodrum katına göre
birazcık daha hızlı çalışırlar. Benzer şekilde, uzaydaki
saatler, yerdekilere göre daha hızlı çalışırlar. Yine bu etki de
çok küçüktür. Fakat, hassas saatler yardımıyla doğrudan
ölçülmüştür. Hatta bu zaman çarpıtma etkileri Küresel
Konumlandırma Sistemleri’nde dikkate alınmak zorundadır. Eğer
dikkate alınmazsa, gemiciler, taksi sürücüleri ve uzun menzilli
füzeler kendilerini rotalarından kilometrelerce sapmış halde
bulabilirler.
Bir nötron yıldızının yüzeyinde kütle çekimi öyle güçlüdür ki,
zaman burada, dünyaya göre yaklaşık yüzde 30 daha yavaş akar.
Böyle bir yıldızdan bakıldığında buradaki olaylar hızlı biçimde
ileri sarılan bir filmin görüntüsüne benzer. Bir kara delik ise
zaman çarpıklığının en uç noktasını temsil eder. Deliğin
yüzeyinde zaman, dünyaya göre durmuş haldedir. Yani bir
kenarından kara deliğe düşecek olursanız, sizi yüzeyine doğru
çektiği o kısa süre içerisinde evren tüm sonsuzluğunu yaşar ve
bitirir. Dolayısıyla kara deliğin içindeki bölge, dışarıdaki
evren söz konusu olduğu sürece, zamanın sonunun da ötesindedir.
Eğer bir astronot bir kara deliğin çok yakınına yaklaşıp
parçalanmadan geri dönebilirse- ki bu çok uzak bir olasılıktır-
geleceğe oldukça uzun bir sıçrama gerçekleştirebilir.
Başım Dönüyor…
Şimdiye kadar zamanda ileri gitmekten bahsettik. Peki ya geriye
doğru seyahat? Bu konu çok daha sorunlu. 1945 yılında
Princeton’daki ileri çalışma enstitüsünde bulunan Kurt Gödel,
Einstein’ in kütle çekim alanı denklemlerinden, dönen bir evren
tanımı ortaya koyan bir çözüm çıkartır. Bu evrende bir astronot,
kendi geçmişine ulaşacak şekilde uzayda seyahat edebilmekteydi.
Bu durum, kütle çekiminin ışığı etkileme şeklinde
kaynaklanıyordu. Dönen evren ışığı (ve dolayısıyla nesneler
arasındaki nedensel ilişkileri) sürükleyecek, maddesel bir
nesnenin uzayda ve zamanda kapalı bir döngü içinde, herhangi bir
devrede yakın çevresindeki ışık hızını aşmaksızın dönmesine izin
verir. Gödel’in çözümü matematiksel bir merak olarak bir kenara
bırakıldı; sonuçta, evrenin bir bütün olarak döndüğünü gösteren
bir kanıt yoktu. Fakat bulduğu çözüm bir taraftan da, zamanda
geri gitmenin, görelilik kuramı tarafından yasaklanmadığını da
ortaya koymuştur. Zira Einstein de bu kuramın bazı durumlarda
geçmişe yolculuğa izin verebileceği düşüncesiyle başının dertte
olduğunu itiraf etmişti.
Geçmişe yolculuk için başka senaryolar da bulundu, örneğin 1974
yılında Tulane Üniversitesi’nden Frank J. Tipler, kocaman ve
sonlu uzunluğa sahip bir silindirin kendi ekseni etrafında ışık
hızıyla dönmesinin, yine ışığı bir ilmek gibi kendi etrafına
çekerek, astronotların kendi geçmişlerini ziyaret etmelerini
sağlayabileceğini hesaplamıştır. 1991’ de ise Princeton
Üniversitesi’nden J. Richard Gott, evren bilimcilerinin Büyük
Patlamanın erken dönemlerinde yaratılan yapılar olarak
bildikleri kozmik sicimlerin de benzer sonuçlar verebileceğini
öngörmüştü. Fakat 1980’lerin ortalarında, “solucan deliği”
kavramı temel alınarak, bir zaman makinesi için en gerçekçi
senaryo ortaya çıktı.
Bilim kurguda solucan delikleri kimi zaman yıldız geçitleri
olarak adlandırılırlar. Bunlar sayesinde, uzayda birbirinden çok
uzak noktalar arasında kestirme bir geçiş yapılabilir. Hipotetik
bir solucan deliğinden atladığınızda, galaksinin diğer bir
yanına bir an içinde ulaşmak mümkündür. Solucan delikleri, kütle
çekiminin sadece zamanı değil uzayı da çarpıttığını gösteren
genel görelilik kuramına doğal olarak uygundurlar. Kuram,
uzaydaki iki noktayı birbirine bağlayan alternatif yol ve tünel
geçişlerine benzer yapılanmalara izin verir. Bir tepenin
altından geçen bir tünelin, tepe yüzeyini izleyen yoldan daha
kısa olabilmesi gibi, bir solucan deliği de bildiğimiz uzaydaki
normal bir güzergâhtan daha kısa olabilir.
Solucan deliği bir bilim-kurgu aygıtı olarak 1985 yılında
yayınlanan “Contact” adlı romanında Carl Sagon tarafından
kullanıldı. Sagon’ın da vurguladığı gibi Kaliforniya Teknoloji
Enstitüsünden Kip S. Thorne ve arkadaşları, solucan deliklerinin
bilinen fizikte uyumlu olup olmadığını bulmak üzere yola
çıkmışlardı. Başlangıç noktaları, bir solucan deliğinin korkunç
bir kütle çekimine sahip olması açısından bir karadeliğe
benzemesi gerektiği düşüncesidir. Fakat hiçliğe doğru tek yönlü
bir yolculuk sunan karadelikten farklı olarak, solucan
deliklerinin girişleri gibi çıkışları da olmalıydı.
Döngünün İçinde
Bir solucan deliğinin içinden geçilebilir özellikte olabilmesi
için Thorne’ un “ekzotik madde” dediği şeye sahip olması
gerekir. Bunun görevi, çok büyük kütleli bir sistemin kendi
yoğun ağırlığı altında bir kara deliğe çökmesi yönündeki doğal
eğilimle mücadele edecek bir karşıt kütle çekimi üretmektir.
Karşıt kütle çekimi veya kütle çekim itmesi, negatif enerji veya
basınçla üretilebilir. Negatif enerji durumlarının bazı Kuantum
sistemlerinde mevcut olduğu bilinmektedir ki, bu durum, yeterli
miktarda karşıt kütle çekimi malzemesinin bir araya toplanıp
toplanamayacağı pek açık olmasa da, Thorne’ un ekzotik
maddesinin fizik kurallarınca yasaklanmadığını düşündürmektedir.
(Bkz. “Negative Energy Wormholes and Warp Drive”, Lawrence H.
Ford ve Thomas A. Ramon: Scientific American, Ocak 2000).
Daha sonra Thorne ve meslektaşları, kararlı bir solucan deliği
oluşturulabilmesi halinde, bunun bir zaman makinesine de
dönüştürülebileceğini fark ettiler. Bunların birinden geçen bir
astronot sadece evrende başka bir yere değil, geçmişte veya
gelecekte herhangi bir zamana da çıkabilirdi.
Solucan deliğini zaman yolculuğuna uygun hale getirmek için
ağızlarından bir tanesi nötron yıldızına bağlanıp, yüzeyine
yakın bir şekilde konumlandırılabilirdi. Yıldızın kütle çekimi,
solucan deliğinin ağzının yakınlarındaki zamanı, solucan
deliğinin uçları arasındaki zaman farkının gittikçe artmasını
sağlayacak şekilde yavaşlatacaktır. Daha sonra her iki uç da
uzayda uygun yerlere yerleştirildiğinde bu zaman farkı aynen
korunacaktır.
Bu zaman farkının 10 yıl olduğunu varsayalım. Bu deliği bir
yönde geçen bir astronot geleceğe doğru 10 yıllık bir sıçrama
yaparken, ters yönde geçen bir astronot geçmişe doğru 10 yıllık
bir sıçrayış gerçekleştirecektir. Normal uzay üzerinden yüksek
bir hızla başlangıç noktasına dönen ikinci astronot, “henüz
ayrılmadan önce evine dönmüş” olacaktır. Diğer bir deyişle,
uzaydaki kapalı bir ilmek aynı şekilde zamanda da kapalı bir
ilmek haline gelebilir. Bunun kısıtlamalarından biri,
astronotun, solucan deliğinin henüz yapılmamış olduğu bir geçmiş
zaman dilimine gidememesidir.
Solucan deliğinden bir zaman makinesi yapma konusunda aşılması
en zor sorunlardan birisi, öncelikle solucan deliğinin nasıl
yapılacağıdır. Muhtemelen uzay, Büyük Patlama’nın kalıntıları
olan bu tip yapılarla doğal olarak örülü durumdadır. Eğer
öyleyse, üstün bir uygarlık bunlardan bir tanesine hükmedebilir.
Veya solucan delikleri Planck uzunluğu denen ve bir atom
çekirdeğinin 1020’de biri kadar minicik ölçeklerde doğal olarak
meydana çıkıyor olabilirler. Prensipte böyle minik bir solucan
deliği bir enerji itimiyle kararlı hale getirilip, bir şekilde
kullanılabilir boyutlara genişletilebilir.
Sansürlü !
Mühendislik sorunlarının çözüldüğünü kabul edersek, bir zaman
makinesinin üretilmesi, nedensel açmazlarla dolu bir Pandora
Kutusu’nun açılmasına neden olabilir. Geçmişe gidip kendi
annesini henüz genç bir kızken öldüren zaman yolcusunun durumunu
düşünelim. Buna nasıl anlam verebiliriz ? Eğer kız ölürse,
gelecekte zaman gezginin annesi olamayacaktır. Öte yandan zaman
yolcusunun doğumu gerçekleşmezse, geri dönüp annesini de
öldüremez.
Bu çeşit açmazlar, zaman gezgininin geçmişi değiştirmeye
kalkıştığı imkânsızlığı aşikâr durumlar da ortaya çıkar. Fakat
bunlar, bir kişinin geçmişin bir parçası olmasını da engellemez.
Sözgelimi zaman gezgini geçmişe gider, genç bir kızı ölümden
kurtarır ve bu kız da büyüdüğünde onun annesi olur. Nedensel
döngü şimdi tutarlıdır ve artık açmazlara neden olmaz. Nedensel
tutarlılık, bir zaman gezgininin neler yapabileceği konusunda
bazı kısıtlamalar getirebilir. Fakat, zaman yolculuğunu hepten
yasaklamaz.
Zaman yolculuğu tamamen açmazlarla dolu olmasa da, oldukça
acayip olacağı kesin. Bir yıl ileriye sıçrayıp Scientific
American’ın ileriki bir sayısındaki bir matematik teoremini
okuyan bir zaman yolcusu düşünün. Ayrıntıları not alsın, kendi
zamanına dönsün, bir öğrenciye bu teoremi anlatsın ve öğrenci de
bunu Scientific American’ a yazsın. Çıkan makale elbette zaman
yolcusunun okuduğu makalenin ta kendisidir. Dolayısıyla
karşımıza bir soru çıkıyor: Teoreme ilişkin bilgi nereden geldi
? Gezginimizden değil, çünkü o sadece bir yerde okudu;
öğrenciden de değil, çünkü o da bunu gezginimizden öğrenmişti.
Dolayısıyla bilgi, mantıksız bir şekilde hiçbir yerden gelip var
olmuş gibi gözüküyor!
Zaman yolculuğuyla ilgili garip sonuçlar bazı bilimcileri, bu
fikri tamamen reddetmeye itiyor. Cambridge Üniversitesi’nden
Stephen W. Hawking, nedensel döngüleri devre dışı bırakacak bir
“tarihsel sırayı koruma varsayımı” öneriyor. Görelilik kuramı
nedensel döngülerin oluşmasına izin verdiğinden tarihsel sıranın
korunması, geçmişe yolculuğu engelleyecek bir başka etmenin ise
karışmasını gerektirmekte. Peki bu etmen ne olabilir ? Bir
öneriye göre durumu kurtaran, kuantum süreçleri olabilir. Bir
zaman makinesinin varlığı, parçacıkların kendi geçmişleri ile
döngüsel ilişkilere girmesini mümkün kılacaktır. Hesaplamalardan
edinilen ip uçlarına göre, meydana gelecek karışıklık, kendi
kendini besleyerek, solucan deliğinin dağılmasına yol açacak bir
enerji kaçağına neden olabilir.
Tarihsel sıra koruması halen bir varsayımdan ibarettir ve Zaman
yolculuğu da halen bir ihtimal olarak durmakta. Konunun nihai
çözümü, sicim kuramı veya onun bir uzantısı olan M-kuramı gibi
bir kuram aracılığıyla, Kuantum mekaniği ile kütle çekiminin
başarılı bir birleşiminin ortaya konmasını beklemek zorunda
olabilir. Hatta gelecek nesil parçacık hızlandırıcılarının
yakındaki parçacıkları kısa ömürlü nedensel döngülere
sokabilecek kadar uzun ömürlü atom altı solucan delikleri
oluşturabilmeleri de mümkün gözüküyor. Bu olay Wells’in Zaman
Makinesi hayali yanında çok cılız bir çaba olarak kalsa da,
fiziksel gerçeklik görüşümüzü ebediyen değiştirecektir.