Geçmişe (ya da) geleceğe yolculuk yapabilecek miyiz?
Geleceğe (çok küçük sıçrayışlarla da olsa) yolculuk yapabileceğiz. Geçmişe ise büyük olasılıkla gidemeyeceğiz: Böyle bir yolculuk pahalı, tehlikeli ve kuantum etkilerine açık olacaktır.
İleri geri, yukarı aşağı, sağa sola, yani mekanın üç boyutunda da hiç düşünmeden rahatlıkla hareket edebiliyoruz. Ama dördüncü boyuta gelince iş değişiyor. Zaman yalnızca bir yöne doğru akıyor ve biz de nehirde batıp çıkan mantarlar gibi çaresizce tek bir yöne doğru sürükleniyoruz. Zaman yolculuğu fikri bizleri her zaman cezbetmiştir. Kim 3000 yılındaki teknolojiyi görmek ya da Jül Sezar suikastine tanık olmak istemez ki?
Böyle bir işi yapmak inanılmaz derecede zor. Ayrıca biraz da riskli . Sezar suikastine engel olup tarihin akışını değiştirirseniz neler olur? Kendi büyük dedelerinizden birini yanlışlıkla öldürürseniz ne olur? O zaman, hiç doğmamış olurdunuz ve büyük dedenizi öldüremezdiniz. Ama büyük dedenizi öldürmediğiniz için doğabilir ve geçmişe gidebilirdiniz ve...ikilemi anladınız sanırım.
Fizikçiler olarak bizler de bu zorlukların farkındayız. Ama zaman yolculuğu fikrini düşünmeden edemiyoruz. Bunu uygulamada kullanmak için araştırmıyoruz, yalnızca kendi kuramlarımızın sınırlarını görmeye uğraşıyoruz.
Fizik yasaları, prensipte bile olsa zaman yolculuğuna olanak tanır mı? Evet belki, ama atomaltı dünyada. Bir pozitron (elektronun karşıt parçacığı) geçmişe yolculuk eden bir elektron olarak düşünülebilir. Eğer bir elektron-pozitron çifti yaratırsak ve bu pozitron başka, farklı bir elektronla çarpışıp yok olursa; bu olayı tek bir elektronun N şeklinde bir rota izleyerek zamanda zigzag çizmesi olarak düşünebiliriz: Geleceğe bir elektron olarak gidiyor, geçmişe bir pozitron olarak dönüyor ve geleceğe yeniden bir elektron olarak gidiyor.
Einstein gösterdi
Albert Einstein sayesinde buna benzer bir zaman yolculuğunun makroskopik dünyada da gerçekleştiğini biliyoruz. 1905 yılında yarattığı Özel Görelilik Kuramı 'nda, -sabit bir gözlemciye göre- ışık hızına yakın bir hızla hareket eden nesneler için zamanın daha yavaş işlediğini gösterdi. 1000 yıl önceye dönmek mi istiyorsunuz? Dünya'dan 500 ışık yılı ötedeki bir yıldıza gidin ve geri dönün. Ama hem giderken hem de dönerken ışık hızının %9.95'i bir hızla yol alın. Geri döndüğünüzde, Dünya 1000 yıl, siz ise yalnızca 10 yıl yaşlanmış olursunuz.
Hatta bugün bile bir zaman yolcusunu tanıyorum: Hubble Uzay Teleskopu'nu onarmak için yörüngede 53.4 gün kalan astronot arkadaşım Story Musgrave . Evinde otursaydı, şimdi birkaç milisaniye daha yaşlı olacaktı. Yolculuğun etkisi fazla olmadı. Çünkü Musgrave, ışık hızına göre çok daha yavaş hareket etmişti. Ama gerçekten zaman yolculuğu yaptı.
Daha fazla para harcayarak, gelecek yüzyılda bundan (biraz da olsa) daha iyisini yapabiliriz. Eğer Merkür gezegenine bir astronot gönderip, orada 30 yıl yaşamasını sağlayabilirsek, bu astronot 22 saniye gençleşmiş olarak geri dönecektir (Başka bir deyişle, 30 yıl Dünya'da kalsaydı, 22 saniye daha yaşlı olacaktı).
Merkür'deki saatler Dünya'dakilere göre daha yavaş işler, çünkü Merkür Güneş'in çevresinde daha hızlı dolanır. Astronotlar, Dünya'dan ışık hızının yüzde 1'i bir hızla 0.1 ışık yılı uzaklaşırlarsa, aynı hızla geri döndüklerinde 8.8 saat gençleşmiş olurlar.
Peki, geçmişe dönmek?
Geleceğe doğru zaman yolculuğu yapabiliyoruz. Peki geçmişe dönmenin bir yolu var mı?
Einstein bu soruya da doğru yanıt vermiş olabilir. 1915 yılında oluşturduğu Genel Görelilik Kuramı, zaman-mekânın eğri olduğunu ve kütlesi fazla olan nesnelerin bu eğriliği iyice artırdığını öne sürer. Eğer bir nesnenin yoğunluğu yeterince fazlaysa bu eğrilik sonsuza yaklaşabilir ve belki de, zaman-mekanın uzak köşelerini birbirine bağlayan bir tünel oluşabilir. Fizikçiler bu tünelleri, bir kurtçuğun elmanın bir tarafından girip öbür tarafından çıkarak oluşturduğu kestirme yola benzeterek, " kurtçuk deliği " olarak adlandırıyorlar.
1988 yılında, Caltech Üniversitesi'nden fizikçi Kip Thorne böyle bir kurtçuk deliğini kullanarak geçmişe yolculuk yapabileceğinizi öne sürdü.
Şöyle yapacaksınız: Kurtçuk deliğinin girişini, öbür uçtaki çıkışı sabit tutacak şekilde, ışık hızına yakın bir hızla hareket ettirin. Daha sonra hareket eden girişten deliğin içine atlayın. Tıpkı hareket eden astronot örneğinde olduğu gibi, deliğin girişi sabit kalan çıkışa göre daha yavaş yaşlanır. Bu yüzden deliğin sabit duran çıkışı geçmiş zamana açılır. Belli bir süre sonra, sabit kalan bu uçtan çıktığınızda kendi geçmişinize ulaşmış olursunuz.
Uygulanamayacak bir proje
Kurtçuk deliklerindeki sorun, deliklerin giriş ve çıkışlarının mikroskopik olması ve yaratıldıktan çok kısa bir sonra yok olmaya meyilli olmalıdır. Bildiğimiz kadarıyla, onları açık tutmayı sağlayacak tek şey negatif yoğunluktur. Bu size olanaksız bir şeymiş gibi gelebilir.
Ancak, 1948 yılında Hollandalı fizikçi Hendrik Casimir , havasız ortamda bulunan ve birbirlerine çok yaklaştırılmış iletken iki levhanın, gerçekten de negatif yoğunluk bölgesi yaratabildiğini ve bu bölgenin levhaların içine doğru basınç yaratabildiğini kuramsal olarak gösterdi. Casimir'in öngördüğü kuvvetin varlığı, laboratuvar deneyleriyle doğrulandı.
Thorne ve arkadaşları, bu fikirden yararlanarak, birbirlerinden yalnızca 400 proton çapıyla ayrılmış Casimir levhalarıyla çevresi 960 milyon kilometre olan bir kurtçuk deliği inşa etmeyi önerdiler. Zaman yolcuları kurtçuk deliğinin içinden geçebilmek için, bir şekilde bu levhaların içinde kapılar açmak zorunda kalacaklar. Böyle bir cihazın ağırlığı ne kadar mı olacak? Güneş'in tam iki yüz milyon katı kadar. Bunlar ancak üstün uygarlıkların hayata geçirmeye kalkışabileceği projeler; yoksa 21'inci yüzyıl mühendislerinin işi değil.
Kozmik sicimlerle seyahat
1991 yılında, kozmik sicimlerle de zamanda yolculuk yapılabileceğini buldum. (Kozmik sicimler, parçacık fiziğindeki bazı kuramlarca öngörülen ancak, Evren'de henüz gözlenememiş, milyonlarca ışık yılı uzunluğundaki enerji "iplikleridir").
Geniş bir kozmik halka bulup, onun bir şekilde kendi gerilimi altında tıpkı bir lastik gibi büzülmesini sağlayarak bir zaman makinesi yapmayı deneyebilirsiniz. Sicimin olağanüstü enerji yoğunluğu zaman-mekânı çok fazla büker. Bu halkanın iki ucu birbirinin yanından geçerken, ışık hızına yakın bir hızla giden bir uzay gemisiyle onların çevresinde uçarak geçmişe gidebilirsiniz.
Ne yazık ki, yalnızca bir yıl geçmişe gitmek istiyorsanız bile, tüm Evren'deki kütlenin yarısı kadar enerjiyi barındıran bir halkaya ihtiyacınız olacaktır.
Daha da kötüsü; büzülmeye başlayan kozmik sicim halkası kendi etrafında hızla dönen ve zaman yolculuğu yapılan bölgeyi emen bir kara delik yaratabilir. Büyük olasılıkla, hiç bir yeri ziyaret edemeden önce parçalanırsınız.
Tüm zorlukları atlattığınızı varsayalım. Her iki zaman makinesini öngören fizik yasaları da, yolculuk ettiğiniz zaman makinesinin icat ediliş tarihinden önceki bir döneme gidemeyeceğinizi söyler. Bu yüzden, kendi büyük dedenizle karşılaşamaz ve onu öldüremezsiniz. Ama böyle bir alet bugün yapılmış olsaydı, kendi torunlarınız sizi gelip öldürebilirlerdi. Böylece torunlarınız geçmişlerini değiştirmiş olurlardı.
Farklı dünya tarihleri
Bazıları son derece tutucu düşünerek, zaman yolcularının geçmişi asla değiştiremeyeceğini ileri sürüyor. Öte yandan, Oxford'da çalışan fizikçi David Deutsch 'un geliştirdiği, birbirlerinden farklı birçok dünya tarihi olabileceğini öne süren kuantum mekaniği kuramı, geçmişe bu tür yolculukların yapılabilmesini mümkün kılıyor.
Kurama göre, eğer geçmişe gidip ninenizi henüz küçük bir kızken öldürürseniz, zaman-mekânın yalnızca paralel başka bir evrene sıçramasını sağlarsınız. Bu değişim sizin kendi gerçek tarihinizi değiştirmez. Kısacası, birbiriyle iç içe birçok farklı dünya tarihi vardır.
Stephen Hawking ise "kronolojiyi koruma" adını verdiği bir varsayımla probleme başka yönden yaklaşıyor.
Hawking, fizik yasalarının her zaman geçmişe yolculuğu imkânsız kılması gerektiğini öne sürüyor. Kuantum etkilerinin ise gelecekte de sürekli, (geçmişe yolculuk edebilen) zaman makinelerinin olanaklılığına bir engel teşkil edeceğine inanıyor. Jüri kararı tartışıyor. Hawking'in haklı olup olmadığını öğrenmek için, bir kuantum kütleçekimi kuramına ihtiyacımız olabilir.
Sonuç olarak, gelecek yüzyılda zaman yolculuğu yapabilecek miyiz?
Evet, bence geleceğe (çok küçük sıçrayışlarla da olsa) yolculuk yapabileceğiz. Geçmişe ise büyük olasılıkla gidemeyeceğiz: Böyle bir yolculuk pahalı, tehlikeli ve kuantum etkilerine açık olacaktır.
Bu konuda çalışan bizler, elimizde zaman makinesi taslaklarıyla patent dairelerine akın etmiyoruz. Ancak, zaman makinelerinin yapılıp yapılamayacağını kuramsal olarak da olsa öğrenmeye çalışıyoruz. Çünkü bu soruya yanıt verebilirsek, hem fiziğin sınırlarını öğreneceğiz, hem de Evren'in çalışma mantığına ilişkin başka ipuçları toplamış olacağız.
J. Richard Gott III
(Princeton'da, genel görelilik ve evrenbilim üzerine çalışan astrofizik profesörü)
İleri geri, yukarı aşağı, sağa sola, yani mekanın üç boyutunda da hiç düşünmeden rahatlıkla hareket edebiliyoruz. Ama dördüncü boyuta gelince iş değişiyor. Zaman yalnızca bir yöne doğru akıyor ve biz de nehirde batıp çıkan mantarlar gibi çaresizce tek bir yöne doğru sürükleniyoruz. Zaman yolculuğu fikri bizleri her zaman cezbetmiştir. Kim 3000 yılındaki teknolojiyi görmek ya da Jül Sezar suikastine tanık olmak istemez ki?
Böyle bir işi yapmak inanılmaz derecede zor. Ayrıca biraz da riskli . Sezar suikastine engel olup tarihin akışını değiştirirseniz neler olur? Kendi büyük dedelerinizden birini yanlışlıkla öldürürseniz ne olur? O zaman, hiç doğmamış olurdunuz ve büyük dedenizi öldüremezdiniz. Ama büyük dedenizi öldürmediğiniz için doğabilir ve geçmişe gidebilirdiniz ve...ikilemi anladınız sanırım.
Fizikçiler olarak bizler de bu zorlukların farkındayız. Ama zaman yolculuğu fikrini düşünmeden edemiyoruz. Bunu uygulamada kullanmak için araştırmıyoruz, yalnızca kendi kuramlarımızın sınırlarını görmeye uğraşıyoruz.
Fizik yasaları, prensipte bile olsa zaman yolculuğuna olanak tanır mı? Evet belki, ama atomaltı dünyada. Bir pozitron (elektronun karşıt parçacığı) geçmişe yolculuk eden bir elektron olarak düşünülebilir. Eğer bir elektron-pozitron çifti yaratırsak ve bu pozitron başka, farklı bir elektronla çarpışıp yok olursa; bu olayı tek bir elektronun N şeklinde bir rota izleyerek zamanda zigzag çizmesi olarak düşünebiliriz: Geleceğe bir elektron olarak gidiyor, geçmişe bir pozitron olarak dönüyor ve geleceğe yeniden bir elektron olarak gidiyor.
Einstein gösterdi
Albert Einstein sayesinde buna benzer bir zaman yolculuğunun makroskopik dünyada da gerçekleştiğini biliyoruz. 1905 yılında yarattığı Özel Görelilik Kuramı 'nda, -sabit bir gözlemciye göre- ışık hızına yakın bir hızla hareket eden nesneler için zamanın daha yavaş işlediğini gösterdi. 1000 yıl önceye dönmek mi istiyorsunuz? Dünya'dan 500 ışık yılı ötedeki bir yıldıza gidin ve geri dönün. Ama hem giderken hem de dönerken ışık hızının %9.95'i bir hızla yol alın. Geri döndüğünüzde, Dünya 1000 yıl, siz ise yalnızca 10 yıl yaşlanmış olursunuz.
Hatta bugün bile bir zaman yolcusunu tanıyorum: Hubble Uzay Teleskopu'nu onarmak için yörüngede 53.4 gün kalan astronot arkadaşım Story Musgrave . Evinde otursaydı, şimdi birkaç milisaniye daha yaşlı olacaktı. Yolculuğun etkisi fazla olmadı. Çünkü Musgrave, ışık hızına göre çok daha yavaş hareket etmişti. Ama gerçekten zaman yolculuğu yaptı.
Daha fazla para harcayarak, gelecek yüzyılda bundan (biraz da olsa) daha iyisini yapabiliriz. Eğer Merkür gezegenine bir astronot gönderip, orada 30 yıl yaşamasını sağlayabilirsek, bu astronot 22 saniye gençleşmiş olarak geri dönecektir (Başka bir deyişle, 30 yıl Dünya'da kalsaydı, 22 saniye daha yaşlı olacaktı).
Merkür'deki saatler Dünya'dakilere göre daha yavaş işler, çünkü Merkür Güneş'in çevresinde daha hızlı dolanır. Astronotlar, Dünya'dan ışık hızının yüzde 1'i bir hızla 0.1 ışık yılı uzaklaşırlarsa, aynı hızla geri döndüklerinde 8.8 saat gençleşmiş olurlar.
Peki, geçmişe dönmek?
Geleceğe doğru zaman yolculuğu yapabiliyoruz. Peki geçmişe dönmenin bir yolu var mı?
Einstein bu soruya da doğru yanıt vermiş olabilir. 1915 yılında oluşturduğu Genel Görelilik Kuramı, zaman-mekânın eğri olduğunu ve kütlesi fazla olan nesnelerin bu eğriliği iyice artırdığını öne sürer. Eğer bir nesnenin yoğunluğu yeterince fazlaysa bu eğrilik sonsuza yaklaşabilir ve belki de, zaman-mekanın uzak köşelerini birbirine bağlayan bir tünel oluşabilir. Fizikçiler bu tünelleri, bir kurtçuğun elmanın bir tarafından girip öbür tarafından çıkarak oluşturduğu kestirme yola benzeterek, " kurtçuk deliği " olarak adlandırıyorlar.
1988 yılında, Caltech Üniversitesi'nden fizikçi Kip Thorne böyle bir kurtçuk deliğini kullanarak geçmişe yolculuk yapabileceğinizi öne sürdü.
Şöyle yapacaksınız: Kurtçuk deliğinin girişini, öbür uçtaki çıkışı sabit tutacak şekilde, ışık hızına yakın bir hızla hareket ettirin. Daha sonra hareket eden girişten deliğin içine atlayın. Tıpkı hareket eden astronot örneğinde olduğu gibi, deliğin girişi sabit kalan çıkışa göre daha yavaş yaşlanır. Bu yüzden deliğin sabit duran çıkışı geçmiş zamana açılır. Belli bir süre sonra, sabit kalan bu uçtan çıktığınızda kendi geçmişinize ulaşmış olursunuz.
Uygulanamayacak bir proje
Kurtçuk deliklerindeki sorun, deliklerin giriş ve çıkışlarının mikroskopik olması ve yaratıldıktan çok kısa bir sonra yok olmaya meyilli olmalıdır. Bildiğimiz kadarıyla, onları açık tutmayı sağlayacak tek şey negatif yoğunluktur. Bu size olanaksız bir şeymiş gibi gelebilir.
Ancak, 1948 yılında Hollandalı fizikçi Hendrik Casimir , havasız ortamda bulunan ve birbirlerine çok yaklaştırılmış iletken iki levhanın, gerçekten de negatif yoğunluk bölgesi yaratabildiğini ve bu bölgenin levhaların içine doğru basınç yaratabildiğini kuramsal olarak gösterdi. Casimir'in öngördüğü kuvvetin varlığı, laboratuvar deneyleriyle doğrulandı.
Thorne ve arkadaşları, bu fikirden yararlanarak, birbirlerinden yalnızca 400 proton çapıyla ayrılmış Casimir levhalarıyla çevresi 960 milyon kilometre olan bir kurtçuk deliği inşa etmeyi önerdiler. Zaman yolcuları kurtçuk deliğinin içinden geçebilmek için, bir şekilde bu levhaların içinde kapılar açmak zorunda kalacaklar. Böyle bir cihazın ağırlığı ne kadar mı olacak? Güneş'in tam iki yüz milyon katı kadar. Bunlar ancak üstün uygarlıkların hayata geçirmeye kalkışabileceği projeler; yoksa 21'inci yüzyıl mühendislerinin işi değil.
Kozmik sicimlerle seyahat
1991 yılında, kozmik sicimlerle de zamanda yolculuk yapılabileceğini buldum. (Kozmik sicimler, parçacık fiziğindeki bazı kuramlarca öngörülen ancak, Evren'de henüz gözlenememiş, milyonlarca ışık yılı uzunluğundaki enerji "iplikleridir").
Geniş bir kozmik halka bulup, onun bir şekilde kendi gerilimi altında tıpkı bir lastik gibi büzülmesini sağlayarak bir zaman makinesi yapmayı deneyebilirsiniz. Sicimin olağanüstü enerji yoğunluğu zaman-mekânı çok fazla büker. Bu halkanın iki ucu birbirinin yanından geçerken, ışık hızına yakın bir hızla giden bir uzay gemisiyle onların çevresinde uçarak geçmişe gidebilirsiniz.
Ne yazık ki, yalnızca bir yıl geçmişe gitmek istiyorsanız bile, tüm Evren'deki kütlenin yarısı kadar enerjiyi barındıran bir halkaya ihtiyacınız olacaktır.
Daha da kötüsü; büzülmeye başlayan kozmik sicim halkası kendi etrafında hızla dönen ve zaman yolculuğu yapılan bölgeyi emen bir kara delik yaratabilir. Büyük olasılıkla, hiç bir yeri ziyaret edemeden önce parçalanırsınız.
Tüm zorlukları atlattığınızı varsayalım. Her iki zaman makinesini öngören fizik yasaları da, yolculuk ettiğiniz zaman makinesinin icat ediliş tarihinden önceki bir döneme gidemeyeceğinizi söyler. Bu yüzden, kendi büyük dedenizle karşılaşamaz ve onu öldüremezsiniz. Ama böyle bir alet bugün yapılmış olsaydı, kendi torunlarınız sizi gelip öldürebilirlerdi. Böylece torunlarınız geçmişlerini değiştirmiş olurlardı.
Farklı dünya tarihleri
Bazıları son derece tutucu düşünerek, zaman yolcularının geçmişi asla değiştiremeyeceğini ileri sürüyor. Öte yandan, Oxford'da çalışan fizikçi David Deutsch 'un geliştirdiği, birbirlerinden farklı birçok dünya tarihi olabileceğini öne süren kuantum mekaniği kuramı, geçmişe bu tür yolculukların yapılabilmesini mümkün kılıyor.
Kurama göre, eğer geçmişe gidip ninenizi henüz küçük bir kızken öldürürseniz, zaman-mekânın yalnızca paralel başka bir evrene sıçramasını sağlarsınız. Bu değişim sizin kendi gerçek tarihinizi değiştirmez. Kısacası, birbiriyle iç içe birçok farklı dünya tarihi vardır.
Stephen Hawking ise "kronolojiyi koruma" adını verdiği bir varsayımla probleme başka yönden yaklaşıyor.
Hawking, fizik yasalarının her zaman geçmişe yolculuğu imkânsız kılması gerektiğini öne sürüyor. Kuantum etkilerinin ise gelecekte de sürekli, (geçmişe yolculuk edebilen) zaman makinelerinin olanaklılığına bir engel teşkil edeceğine inanıyor. Jüri kararı tartışıyor. Hawking'in haklı olup olmadığını öğrenmek için, bir kuantum kütleçekimi kuramına ihtiyacımız olabilir.
Sonuç olarak, gelecek yüzyılda zaman yolculuğu yapabilecek miyiz?
Evet, bence geleceğe (çok küçük sıçrayışlarla da olsa) yolculuk yapabileceğiz. Geçmişe ise büyük olasılıkla gidemeyeceğiz: Böyle bir yolculuk pahalı, tehlikeli ve kuantum etkilerine açık olacaktır.
Bu konuda çalışan bizler, elimizde zaman makinesi taslaklarıyla patent dairelerine akın etmiyoruz. Ancak, zaman makinelerinin yapılıp yapılamayacağını kuramsal olarak da olsa öğrenmeye çalışıyoruz. Çünkü bu soruya yanıt verebilirsek, hem fiziğin sınırlarını öğreneceğiz, hem de Evren'in çalışma mantığına ilişkin başka ipuçları toplamış olacağız.
J. Richard Gott III
(Princeton'da, genel görelilik ve evrenbilim üzerine çalışan astrofizik profesörü)
