Çok çok hızlı yolculuk yapmak zamanda geleceğe gitmemizi sağlar. Zamanda geçmişe gitmek ise birçok fizik modeline göre imkânsızdır. Kimi görüşlere göre yalnızca “kapalı zamansı eğri” adı verilen yapılarla mümkündür. Solucan delikleri bahsedilen yapılara örnektir. Şayet solucan delikleri varsa, içine girdiğinizde bir tünele girmişçesine uzay-zamanın etrafınızdan akıp geçtiğini gözlemlersiniz. Kapalı zamansı eğriler kavramı, oldukça faydalı matematiksel modellerdir. . Evrenin yapısı olan kuantum mekaniği solucan deliklerinin var olmasına imkân vermiyor. Kimi fizik modelleri, kapalı zaman eğrileri sayesinde evrenin kendi kendini yarattığını söylüyor. Fizikçiler konu üzerinde çalışmaya devam ediyor.
Tim Folger / National Geographic, Discover gibi dergilerde yazar
H. G. Wells, ilk romanı The Time Machine’i (Zaman Makinesi) 1895’de; yani Büyük Britanya Kraliçesi Victoria’nın hükümdarlığının sona ermesinden yalnızca birkaç yıl önce yayımlamıştı. Tıpkı bu hanedanın bitişi gibi, o dönemde dünyada başka bir hanedanlık da etkisini yitirmekteydi: 200 yıllık Newton fiziği… 1905 yılında Albert Einstein özel görelilik kuramını yayımladı. Kuram Newton’ın “elma fiziği”ni bir kenara atıp, Wells’in varsayımlarını mutluluğa boğuyordu, çünkü kuramın mümkün kıldığı şeylerden biri de zamanda yolculuktu. Böyle bir şeyi Newton fiziğinde düşünmek bile imkânsızdır, zira Newton fiziği için zaman düz akan bir ok gibidir, ne hızlanır ne de yavaşlar. Fakat Einstein için zaman “göreli”ydi.
Zamanda yolculuk yalnızca mümkün olarak görülmüyor, aynı zamanda yaşanıyor, yalnızca Wells’in hayal ettiği bir biçimde değil. Princeton Üniversitesi Fizik Bölümü akademisyeni J. Richard Gott’a göre, dünyadaki gelmiş geçmiş en büyük zaman gezgini Sergei K. Krikalev’dir. 1985’de başlayan uzun kariyeri boyunca Sovyet kozmonot, uzayda kesintisiz olarak 803 gün geçirdi. Einstein’ın da kanıtladığı gibi, onun için zaman Mir Uzay İstasyonu’nda, Dünya’ya göre çok daha yavaş geçti. Tüm bunların sonucunda Krikalev, dünyada bulunan tüm varlıklardan 1/48 saniye daha az yaşlandı, yani başka bir açıdan baktığımızda zamanda 1/48 saniye geleceğe gitmiş oldu.
Zamanda yolculuğu gözlemlemek, çok yüksek hızlarda çok uzun mesafeler kat edildiğinde daha kolay anlaşılır. Eğer Krikalev Dünya’yı 2015 yılında terk edip Betelgeuse yıldızına, ışık hızının yüzde 99,995’ı gibi bir hızda gidip geri gelseydi (Betelgeuse 520 ışık yılı uzaktadır), döndüğünde Dünya’da 1000 yıla yakın bir zaman geçmiş ve tanıdığı herkes ölmüş olacaktı. Onun için ise, yalnızca 10 yıl gibi bir süre geçmiş olurdu. “Zamanda yolculuğu nasıl yapacağımızı biliyoruz,” diyor Gott, “bu tamamen para ve mühendislik meselesi”.
Birkaç nanosaniye, yahut yüzyıl geleceğe gitmek, tamamen imkânlı ve inşa edilebilecek makinelerle gerçekleşebilecek durumlardır. Ancak zamanda geçmişe gitmek o kadar kolay bir şey değildir. Hatta Einstein’ın özel görelilik kuramına göre mümkün de değildir. Bu, görelilik kuramlarının belki de en önemli kısıtlamasıdır. Ancak tüm bunlarla birlikte, Einstein’ın yarattığı bu kuramlar doğrultusunda ortaya çıkan denklemlerin yalnızca bir çözümü, zamanda geçmişe yolculuğun mümkün olduğunu söylüyor, yani açık kapılar hâlâ var.
Tüm bunlar ise soruları beraberinde getiriyor: Evrenin kendisi, zamanda geçmişe yolculuğu engeller mi? Einstein’in denklemlerinde bu ihtimali dışarıda bırakacak bir kural olmasa bile? Fizikçiler bu sorular üzerine düşünmeye devam ediyor; sadece zaman yolculuğu tasarısı hiçbir zaman pratik olamayacağı için değil, ama aynı zamanda, bunun olabilirliği hakkında düşünmek, evrenin var olduğu ilk zamanlara geri dönmek de dahil, evrenin doğası hakkında olağanüstü kimi kavrayışlar üzerine düşündürdüğü için.
Zamana yeni bir bakış
Einstein’ın özel görelilik kuramıyla birlikte, zaman bir bakıma uysallaşmış oluyordu. Bu Wells’i mutlu eden bir durumdu, çünkü zamanın üç boyutlu uzayla iç içe bulunan bir dördüncü boyut olduğu öngörülmekteydi. Einstein, bu devrimci sonuca iki temel fikri ürettikten sonra vardı. Birincisi, bütün hareketin göreli olduğu gerçeğiydi. Fizik yasaları herkes için geçerliydi, ancak evrende mutlak bir referans noktası bulunmuyordu. İkincisi ise ışık hızının asla aşılamayacak bir doğa kanunu olduğunun ortaya çıkarılması oldu. Bundan dolayı eğer herkes aynı fizik kurallarına tabi ise, ışık hızına yakın hareket eden bir cisim ile normal hızlı bir cisim için ortak bir çözüm üretilebilmeliydi.
Işığı evrensel bir sınır haline getirmek için Einstein, insanlar tarafından hayal edilemeyecek kavramlar ile baş etmek durumunda kaldı. Bunun ardından, insanlara hareket etmekte olan bir gözlemci için zamanın, sabit duran bir gözlemciye göre daha yavaş geçtiğini gösterdi. Aynı şekilde hareket halinde olan bir saat, durağan bir saatten daha yavaş hareket ederdi.
Sıradan hız birimlerinde bu bahsedilen etkiler yok sayılacak kadar az görülür, ancak ışık hızına yaklaşıldıkça ve hareket edilen süre arttıkça etkiler görülmeye başlanır. Bu etkiler gerçektir ve laboratuvarlarda gözlenir. Parçacık hızlandırıcılarında hızlandırılan müonlar, sabit müonlara göre daha uzun ömürlüdür, yani daha sonra bozunurlar. Yani bir bakıma parçacıkları ışık hızına yakın hızlara getirerek onları zamanda geleceğe göndermiş oluyoruz.
Gödel’in garip evreni
Hızlanan saatler ve ışık hızına yolculuklarla zamanda geleceğe gitmek mümkün hale geliyor. Peki ya saati geriye sarmak mümkün mü? Genel görelilik denklemlerini gerekçe göstererek zamanda geçmişe yolculuğun mümkün olduğunu iddia eden ilk kişi, eksiklik teoreminin ünlü yaratıcısı Kurt Gödel idi. Bu teorem, matematiğin ispat edebilecekleri ve edemeyeceklerinin kapsamının sınırlarını düzenliyordu. Gödel, 20. yüzyılın yükselen matematikçilerinden olmanın yanı sıra, en gariplerindendi; pek çok takıntısından biri de, en çok tercih ettiği yiyeceklerin bebek maması ve müshil ilacı olmasıydı.
Gödel, evren modelini 70. doğum gününde Einstein’a bir hediye olarak sundu. Gödel’in kuşkucu arkadaşına betimlediği evren, iki ilginç özelliğe sahipti; dönüyordu ve bu dönmeden oluşan merkezcil kuvvet, yerçekiminin evrendeki tüm cisimleri bir araya getirip ezmesine engel oluyordu. Böylelikle Einsten’in herhangi bir kozmik modelden beklediği stabiliteyi yaratıyordu. Ama aynı zamanda Einstein’a derinden huzursuzluk yaşatarak, geçmişte zaman yolculuğuna izin veren bir modeldi. Gödel’en evreninde, evrenin çevresinde ışık hızına yakın bir hızda atılacak bir tam turla kişi, kendi geçmişinde bir noktaya gidebilirdi. Fizikte bu tür döngülere “kapalı zamansı eğriler” adı verilir.
Belirli bir noktadan çıkıp yine o noktaya ulaşılan tüm eğriler kapalı zamansı eğrilerdir. Gödel’in dönen evren modelinde, böylesi bir eğri, tıpkı Dünya’nın çevresindeki bir enlem çizgisi gibi, bütün evrenin çevresini dolaşır. Fizikçiler, en azından teoride, geçmişe yolculuk sağlayan böylesi kapalı zamansı eğrilerin var olabileceğini öngörüyor. Ancak böyle yapılar mümkün olsa bile, bu yapılara yolculuk yapmak neredeyse imkânsız olur. Eğer böyle bir eğri boyunca yolculuk yaptığımızı varsayarsak, yine uzay gemimizin penceresinden yıldızları, gezegenleri ve derin uzay manzaralarını görebilirdik. Hatta saatimiz hâlâ ileri doğru akmaya devam ederdi. Uzay gemimiz, uzayzaman içinde geçmişimizde varolan bir konuma hareket etse bile, saatler geriye doğru akmaya başlamazdı.
“Einstein daha 1914’te böyle yapıların evrende var olabileceğini öngörmüştü” diyor teorik fizikçi Julian Barbour. Barbour Oxford yakınlarında yaşayan bağımsız bir teorik fizikçi. Ancak Einstein’ın şöyle dediğini de ekliyor: “Sezgisel uğraşım, buna şiddetle karşı.” Eğrilerin varlığı, nedensellikle birlikte bu türden problemler yaratabilir: Zaten olmuş olan bir geçmiş, nasıl değiştirilebilir? Örneğin, aksaçlı büyükbaba paradoksu: Buna göre zamanda geçmişe giden biri, büyükannesiyle tanışmadan önce kendi büyükbabasını öldürürse ne olur? Hiç doğmamış olacağı için büyükbabasını öldüremez. Büyükbabasını öldüremeyeceği için ise büyükbabası yaşıyor olur.
Biliminsanlarının evrenin döndüğüne dair en ufak bir kanıt dahi bulamamış olması, nedensellik hayranlarının hoşuna gidecektir. Gödel’in kendisi de bu gerçeğin farkındaydı ve galaksi kümelerinin üzerinde çalışarak bu cisimlerden bir ipucu bulmaya çalıştı. Bir sonuca ulaşamasa da yaptığı matematiksel çalışmalar, kapalı zamansı eğrilerin, genel göreliliğin denklemleriyle tamamen tutarlı olduğunu gösterdi: Doğa kanunları, zamanda geçmişe yolculuğu matematiksel olarak devre dışı bırakmıyor.
Can sıkıcı olasılık
Birkaç on yıl boyunca kozmologlar Einstein’ın denklemleriyle yukarıda bahsedilen kapalı zamansı eğrileri inşa etmeye çalıştı. Gödel modeli bu tür yapılara izin verse de, kanıtlara göre yapılan araştırmalar bu tür zamansı eğrilerin uzayı bükeceğini gösteriyor.
Genel görelilik kuramına göre; gezegenler, yıldızlar, galaksiler ve diğer yüksek kütleli yapılar uzayı büküyor. Bu bükülme, yüksek kütleli cismin çevresindeki zamanı da etkiliyor. Fizikçi John Wheeler bunu şu şekilde açıklıyor: “Uzay-zaman, maddeye nasıl hareket edeceğini söyler, madde ise uzay-zamana nasıl büküleceğini gösterir.” Sıra dışı durumlarda, uzay-zaman, “geçmişi günümüz gibi gösterecek” bir zaman eğrisine dönüşebilir.
Fizikçiler bu tür zamansı eğrileri inşa etmek için birtakım farklı ve ilginç araçlar inşa etmeyi önerdiler. 1991 yılında yayımlanan bir makalede Gott, kozmik sicimlerin (evrenin başlangıcında oluştuğu düşünülen ve atomaltı parçacıklardan da daha ufak teorik yapı veya yapılardır) iki sicimin kesiştiği yerde bu tür bir zaman eğrisi yaratabileceğini ortaya attı. Bu konudan ilk defa bahseden kişi ise Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü (Kaltek) fizikçisi Klip S. Thorne idi. Thorne uzayın bükülmesine ve zamanda yolculuğa imkân verebilecek bu teorik tünellere “solucan deliği” ismini verdi. “Genel göreliliğe” göre, eğer iki farklı uzay konumunu bir bükme ile birleştirirseniz, o iki konumunun zamanını da birleştirmiş olursunuz” diyor Thorne’un Kaltek’teki çalışma arkadaşlarından Sean M. Carroll.
Bir solucan deliğine giriş küresel olacaktır, çünkü uzay-zamandaki dört boyutlu bir tünelin içine giriş üç boyutlu bir küreyle olur. Solucan deliğine girmek sizi ışınlamayacaktır Carroll’a göre. “Solucan deliğine girildiğinde ışınlanmazsınız, herhangi bir yolculuk gibi bir yolculuğa çıkarsınız. Bu yolculuk, bir anda kaybolup zamanın başka bir anında yeniden birleştirilmeniz değildir” diyen Kaltek fizikçisi Carrol ekliyor, “Zaman sizlere hâlâ ‘saniyede bir saniye’ olarak akıyormuş gibi gelir. Bu sadece sizin “ileri” bir yerel halinizin evrenin geri kalanıyla uyumlu hale gelip, küresel olabilmesidir.”
Fizikçiler solucan deliklerini zamansı eğriler olarak tanımlayan eşitlikler oluşturabilseler de bunun çok ciddi başka sorunları var. “Bir solucan deliği yaratabilmek için sürekli ve inanılmaz yüksek miktarda ‘negatif enerji’ye ihtiyacınız var” diyor Carroll. Negatif enerji, bir bölge içerisindeki enerji miktarının sıfırdan aşağı inmesi durumunda oluşan enerjidir. Negatif enerji olmaksızın, bir solucan deliğinin küresel girişi ve dört boyutlu tüneli anında çökecektir. Negatif enerji tarafından açık tutulan bir solucan deliği, “Çok zor, muhtemelen imkânsız” görünüyor diyor Carroll, “Negatif enerji, fizikte kötü bir şey olarak görülüyor.”
Negatif enerji bir solucan deliği açsa ve onu açık tutmaya devam etse bile, bizler zaman makinesinin içine gidecek dönemecin hemen eşiğinde olurduk, içine giremezdik. “Parçacıklar solucan deliği boyunca hareket ederdi ve her parçacık sonsuz kez geri döngüye girerdi” diyor Caroll. “Bunun için de sonsuz miktarda enerji gerekirdi” diye ekliyor. Çünkü Caroll’a göre bu miktar enerjiyi bulamayan bir solucan deliğinin içe çökerek bir kara delik oluşturma ihtimali var. “Böyle olacağından yüzde 100 emin değiliz” diyor Caroll ve ekliyor, “Aslında, evrenin bir karadelik yaparak, bir zaman makinesi yapmayı engelliyor olması makul bir olasılık gibi görünüyor.”
Genel göreliliğin doğal bir sonucu olan kara deliklerin aksine, teorinin sınırlarını test etmenin bir imkânını sunan solucan delikleri ve kapalı zamansı eğriler, yapay ve önerilen iddialardır. “Karadeliklerden kaçınmak çok zor” diyor Caroll, “ama kapalı zamansı eğrilerin de inşası çok zor.”
Solucan delikleri fiziksel açıdan mantıksız olsa da, genel görelilik kuramına göre tutarlılar ve bu üzerinde durulması gereken bir nokta. “Zamanda yolculuğun kurallarını ve kavramlarını çözmeye çok yakınız, ancak hâlâ yapamıyoruz. Bu durum merak uyandırıcı, ama biraz da sinir bozucu” diyor Caroll. Einstein’ın muhteşem kuramı, üzerine düşününce mantıksız gelen böyle şeyleri olanaklı kılmakta. Fakat bu “sinir bozucu olasılık” üzerine düşünürken, fizikçiler içinde yaşadığımız evrene daha farklı bir anlayış biçimi getirebilir. Ayrıca eğer evren zamanda geçmişe yolculuğa izin vermez ise, hiçbir zaman gerçekleştiremeyebiliriz.
Evren kendi kendini mi yarattı?
Genel görelilik evreni çok büyük ölçeklerde açıklar. Ancak küçük ölçeklerde kuantum mekaniğine ihtiyaç duyarız. Kuantum mekaniği, atomik boyutlarda adeta elimizdeki rehberdir ve bizlere zaman eğrileri bakımından farklı olasılıklar sunar. Bu olasılıklardan birisi bizi evrenin başlangıcına kadar götürüyor.
“10-30 cm gibi çok ufak ölçeklerde, zamanda bir dalgalanma görmeyi bekleyebilirsiniz. Aslında bu ölçeklerde zamanda bir dalgalanma olmasını önleyen herhangi bir engel yoktur. Bu oluşan dalgalanmalar kapalı bir zaman eğrisi oluşturabilir” diyor Wisconsin-Milwaukee Üniversitesi’nden fizikçi John Friedman. Bu kuantum dalgalanmalar her nasılsa büyütülerek gerçekten zaman makinesi gibi davranabilir mi? “Bunu gösteren hiçbir gözlemsel kanıt olmasa da matematiksel olarak bu gibi soruların sürekli sorulması gerekir” diye ekliyor Friedman.
Ne kuantum ölçeklerde, ne de kozmik ölçeklerde yukarıda bahsedilen ve zamanda geçmişe gitmeyi sağlayan bir tünel görüldü ve yaratılması da çok “uç seviyelerde” fizik gerektirebilir. Ancak Gott’a göre bu “uç fizik” koşulları, evrenin başlangıcında bulunmaktaydı. Yani bu ortam yeniden yaratılabilir.
1998 yılında Gott ve Pekin Üniversitesi’nden astrofizikçi Li-Xin Li birlikte bir makale yayımladılar. Makalede kapalı zamansı eğrilerin var olmasının tamamıyla imkânsız olmadığını, evrenin başlangıcında oluşmuş olabilecekleri iddiasını ortaya attılar. “Evrenin başlangıcı sırasında oluşan bir zaman döngüsünden dolayı ‘evrenin, kendi annesi olması’ olasılığını araştırıyorduk” diyor Gott.
Gott’un ve Li’nin evreni, bir bütün yaygın enerji alanının evrenin ilk genişlemesini yönlendirdiğini söyleyen standart büyük patlama kozmolojisinde olduğu gibi, enflasyon sırasında “başlıyor”. Birçok kozmolog enflansyon sırasında oluşan yüksek enerjilerin başka evrenleri yaratacağını düşünmekte. “Enflasyon bir kere başladı mı durdurmak çok zor,” diyor Gott. “Bu sonsuz dallı bir ağaç oluşturur. Bu dallardan biri biziz. Ama kendimize, gövdenin nereden geldiğini sormalıyız. Li-Xin Li ve ben, bu dallardan birinin kendi etrafında döngüler yaptığını ve gövde olacak kadar büyümüş olabileceğini düşünüyoruz” diye ekliyor.
Gott’un ve Li’nin, makalelerinde iddia ettikleri evren modelinin bir iki boyutlu çizimi bulunuyor. Bahsedilen evren modeli alttaki kısmıyla uzay-zaman döngüsünü, üstteki sap kısmıyla ise evrenimizin şimdiki dönemini gösteren bir “6” rakamına benziyor.
Gott’a ve Li’ye göre başlangıç ve enflasyon arasında bir döngü vardır. Enflasyon sonrası oluşan şimdiki zamanda ise, evren soğuduğu için düşen enerji miktarından dolayı düzenli hareket eden bir zaman vardır. Gott’un ve Li’nin iddiasına göre enflasyon, birisi geçmişe birisi geleceğe olmak üzere iki ayrı zaman düzlemi yaratmış olabilir.
Bu modelleri akılda canlandırmak zor, ancak Gott’a göre bu model, “yoktan bir evren yaratma”ya gerek duymuyor. Bununla birlikte Tufs Üniversitesi’nden Alexander Vilenkin, Cambridge Üniversitesi’nden Stephen Hawking ve Kaliforniya-Santa Barbara Üniversitesi’den Jamer Gartle yayınladıkları evren modellerinde, evrenin “hiçlik” içinden var olduğu görüşünü belirtiyorlar. Kuantum mekaniği yasalarına göre, uzay boşluğu aslında “boşluk” değil, “sanal” parçacıklarla kaplı ve bu parçacıklar anlık olarak ortaya çıkıp yok oluyorlar (ÇN: Detaylı bilgi için Schödinger’in kedisi düşünce deneyini araştırabilirsiniz). Hawking ve çalışma arkadaşlarının teorilerine göre evrenin patlaması, işte bu kuantum-vakum “güveç”inde gerçekleşti. Lakin Gott’un görüşüne göre evren, kendiliğinden var oldu. (Interstellar filmindeki zaman akışına benzer bir durum. Kara deliğin içine girildiğinde yaşananlar, Gott’un önerisindeki zaman akışına güzel bir örnek olarak verilebilir.)
Kozmik bir satranç oyunu
Şimdilik tüm bu hipotezlerin doğru olup olmadığını test edecek modellemelere ve deneylere sahip değiliz ne yazık ki. Bu belirsizliklerden ötürü Richard Feynman, evreni “tanrılar” tarafından oynanan devasa bir satranç oyununa benzetmişti. Feynman’a göre fizikçiler oyunun gidişatına bakarak kuralları öğrenmeye, kurallardan da hamleleri geri sararak başlangıçtaki durumu anlamaya çalışmaktaydı. Gott, yazdığı yazılarda bu benzetmeyi hatırlatarak iddiasını “oyunun belirli bir kısmında piyonun vezire dönüşmesi” olarak tanımlıyor. Piyon vezire dönüşebilir mi? Belirli şartlar bir araya gelirse, evet. İşte zamanda yolculuk da bu uç koşulların fiziğinde var oluyor olabilir. Bu yüzden saçma olarak kabul edip elimizin tersiyle itmek doğru olmayacaktır.
Fiziğin içindeki bazı fikirler fizikten çok felsefe gibi görünebilir. Ancak unutulmamalıdır ki kuantum mekaniği ve genel görelilik de bir zamanlar öyle görülmekteydi. Kuantum mekaniği ve görelilik ile uğraşan ilk insanlara sorduğunuzda “Ne yaptığım hakkında en ufak bir fikrim yok” diyorlardı. Ancak bu iki farklı fizik alanını birleştiren temel bir yapı vardır, o da matematiktir. Günümüzde bundan dolayı yapılması gereken temel şey, matematiğin açıklayamadığı fizik alanlarındaki boşlukları dolduracak yapıları geliştirmek olmalı. Ardından “Piyon, hangi koşullarda vezir olabilir?” sorusuna cevap verecek bilgiye ulaşabilecek duruma geleceğiz.
Gelecekte fizikteki bulgular zamanda geçmişe yolculuk fikrini tamamen rafa mı kaldıracak? Yoksa evren gelecekte hayal ettiğimizden de garip bir hale mi gelecek? Einstein, zaman kavramını yeniden tanımladığından beri, fizik inanılmaz hızlı bir ilerleme kaydetti. Bilimkurgu yazarlarının hayallerini süsleyen zamanda yolculuk, bugün kısmen mümkün olduğu düşünülen akademik bir araştırma alanı. Peki evrende geçmişe yolculuğa izin verecek en ufak bir simetrinin bile var olması mümkün değil mi? Bu soruya Gott, bir anekdot ile cevap veriyor: “Bir hikâye vardır: Einstein zamanında bir adamla konuşur. Adam defterini çıkarır ve bir şeyler yazmaya başlar, Einstein adama ne yazdığını sorar. Adam yanıtlar ‘Bu deftere aklıma gelen iyi bir fikri not alıyorum.’ Einstein ise şöyle der: ‘Benim hiç deftere ihtiyacım olmadı, çünkü aklıma hayatım boyunca sadece üç tane iyi fikir geldi (görelilik kuramlarına ve atom teorisine gönderme yapıyor).” Gott şöyle tamamlıyor: “Bizim yeni bir ‘iyi fikre’ ihtiyacımız var.”
