ZAMAN PARADOKSU

 

GELECEĞE DÖNÜŞ, GEÇMİŞE SEYAHAT – 2 SOLUCANDELİKLERİ VE ZAMAN MAKİNELERİ İLE GEÇMİŞE YOLCULUK EDEBİLİR MİYİZ? 

Fizikçiler 30 yıldır zaman makinesiyle geçmişe yolculuk etmenin mümkün olup olmadığını araştırıyor. Kip Thorne gibi geçmişe yolculuğun mümkün olabileceğini düşünenler var. Konuya olumsuz bakanlar da var. Örneğin Stephen Hawking, kendi geliştirdiği Zamanın Korunumu İlkesi nedeniyle geçmişe yolculuk etmenin imkansız olduğu kanısında.

“Fizik yasaları zamanda geçmişe yolculuk etmeyi önlemenin her zaman bir yolunu bulacak ve Evren’i tarihçiler için güvenli kılacaktır” diyen Hawking haklı olabilir. Sonuçta geçmişe yolculuk etmek mümkün olsaydı, torunlarımızın gelecekten gelip bizi ziyaret etmesi gerekirdi. Bugüne kadar “Merhaba baba; ben senin oğlunum, gelecekten seni görmeye geldim” diyen biriyle karşılaşmadık.

Geçmişe gitmekle ilgili en büyük sorun zaman paradoksları. Geçmişe gidebilseydik “Eyvah, yanlışlıkla babamın annemle tanışmasını önledim, şimdi hiç dünyaya gelmeyeceğim” tarzı paradokslarla karşılaşacaktık. Fizikçiler bu tür zaman paradokslarını aşmanın ve geçmişe güvenli bir şekilde yolculuk etmenin yollarını araştırıyor.

 

ZAMAN PARADOKSU

Bu yazının ardından siz de Uzay Yolu Klasik Dizinin 28. bölümünü izleyerek gizemli zaman yolculuklarının cesur Kaptan Kirk’ü bile nasıl sarstığını görebilirsiniz. “Sonsuzluğun Kıyısındaki Şehir” adlı bu bölüm TV tarihinin en güzel hikayelerinden birini anlatıyor.

Belki de geçmişe seyahat için son zamanlarda fiziğin ve sinemanın gündemine oturan solucandeliklerini kullanabiliriz. Sonuçta Türkiye’de yeni gösterime giren Interstellar bilimkurgu filmi de fizikçi Kip Thorne’un danışmanlığında solucardeliklerini ele alıyor.

Peki solucadelikleriyle zamanda yolculuk gerçekten mümkün mü? Birlikte görelim.

 

 

SOLUCANDELİKLERİYLE ZAMANDA YOLCULUK

Geçen yazılarımızda ayrıntılarıyla ele aldığımız için, burada solucandeliklerinin uzay-zaman dokusunda açılan tüneller olduğunu ve evrende ışık hızını aşmadan ışıktan hızlı yolculuk etmenizi sağladıklarını söylemekle yetineceğim. Ancak, solucandeliklerinin birbirine bağlı iki kara delikten oluştuğuna dikkatinizi çekmek istiyorum.

Kara deliklerin uzay-zamanı büktüğünü biliyoruz. Bu durumda solucandeliklerinin de hem uzayı hem de zamanı büktüğüne dikkat etmemiz gerekiyor. Kütlenin zamanı bükmesinin zamanın yavaşlamasına neden olduğunu ikizler paradoksu ve kara delik zaman makinesi örneklerinde anlattık. Bu mantığı devam ettirdiğimizde solucandeliklerinin zamanı da büktüğünü görebiliyoruz. Einstein’ın Görelilik Teorisi’nde belirttiği gibi uzay-zaman bir bütün; uzay ve zaman aynı kumaşın, aynı dokunun parçası.

Solucandelikleriyle zamanda nasıl yolculuk edebileceğimizi görmek için önce evimizin bahçesinde bir solucandeliği açıldığını hayal edelim. Delikten baktığımızda başka bir galaksideki başka bir dünyayı görüyoruz; yani bu solucandeliği tünelinin bir ucu bahçemizde, diğer ucu da başka bir galakside ve biz tünelde birkaç adım atarak milyonlarca ışık yılı uzaktaki o galaksiye gidebiliriz.

 

 

SOLUCANDELİĞİNDEN UZAY GEMİSİ OLUR MU? OLUR

Şimdi solucandeliğinin öbür ucunu, yani uzak galaksideki ucunu bir uzay gemisi gibi düşünelim ve varsayalım ki çok gelişmiş bir teknolojiye sahip olan uzaylılar solucandeliğinin uzak ucunu aldılar, uzayda ışık hızına yakın bir hızda yola çıkardılar: Solucandeliğinin beri ucu, yani Dünyamızdaki ucu ise yer değiştirmeden bahçede kaldı.

Ardından çılgın uzaylılar, solucandeliğinin öbür ucunu sucuk kangalı gibi büktüler ve galaksimize getirip, bahçemizdeki ucuyla yan yana koydular. Solucandeliğinin bu yolculuk sırasında ışık hızına yakın bir hızda giden öbür ucunda sadece 1 saniye geçerken, başından beri bahçemizde olan ucunda 24 saat geçecektir.

 

 

Fark ettiyseniz solucandeliği bir zaman makinesi oldu. Artık kangal şekilli bu solucandeliği tünelinin bir ucundan girip diğer ucundan çıkarak, tam 1 gün geçmişe gidebiliriz. Çünkü bir süre önce başka bir galaksiye açılan o uçta zamanın yavaşladığını ve bir gün yerine 1 saniye geçtiğini biliyoruz. Fizik yasalarının solucandeliklerine izin verip vermediğini ise bilmiyoruz. Ancak, birçok fizikçi, solucandeliklerinin oluştukları anda büyük bir patlamayla yok olacağını düşünüyor.

Bunun sebebi sanal parçacıklar: Sanal parçacıklar Evren’deki siyah boşluğu, vakumu dolduran parçacıklar. Bu parçacıklar uzay boşluğunda Heisenberg’in Belirsizlik İlkesi nedeniyle ortaya çıkıyor. Belirsizlik İlkesi’ne göre bir parçacığın konumu ve hızını aynı anda bilemeyiz.

Bu da konumunu bildiğimiz bir parçacığın hızının belirsiz olması ya da hızını bildiğimiz bir parçacığının konumunun belirsiz olması anlamına geliyor (Nitekim bu tür bir parçacık evrenin herhangi bir yerinde ortaya çıkabilir).

 

H.G. Wells’in Zaman Makinesi romanının film uyarlamasında ilk zaman makinesi tasarımı.

 

SANAL PARÇACIKLAR

Sonuçta Belirsizlik İlkesi uzay boşluğunun bile bir enerjisinin olmasına ve tıpkı çaydanlıktaki haşlak suyun kaynaması gibi, uzay boşluğunun da sanal parçacıklarla kaynamasına yol açıyor. Bu parçacıklar madde ve anti madde çiftleri halinde oluşuyor. Ancak, Madde ve anti madde birbirini aniden yok ettiği için sanal parçacıklar da deyim yerindeyse “gerçeklik dünyasına adım atmaya fırsat bulamadan” yok oluyor.

Söz konusu parçacıklara sanal parçacık adını vermemizin sebebi bu ve sanal parçacıklar solucan deliklerini zaman makinesi olarak kullanmanın önündeki en büyük engeli oluşturuyor. Sanal parçacıklar solucandeliklerini yok ediyor!

 

BUNUN SEBEBİ CASİMİR ETKİSİ

Casimir Etkisi’ni görmek için, içinde hiçbir molekül veya atom olmayan vakuma, bildiğimiz uzay boşluğuna, birbirine çok yakın mesafeyle iki ince levha koyduğumuzu düşünelim (levhaların arasında sadece birkaç milimetre aralık olsun). Bu levhaların hem arasında hem de dışında sonsuz sayıda sanal parçacık bulunuyor. Ancak levhaların dışında, levhaların arasından daha fazla sayıda sanal parçacık mevcut. Bu da levhaların dışındaki sanal parçacıkların levhaların arasına akmasına yol açıyor.

–1’in karekökü gibi sanal sayılarla ifade edilen sanal parçacıklar, tıpkı boş kaba dolan su gibi levhaların arasına akıyor. Dolayısıyla levhaların arasındaki boşluk, evrenin geri kalanından negatif enerji çekiyor (Evren’de toplam enerji sabit olduğu için, levhaların arasına akan enerji, levhaların dışındaki enerjinin azalmasına ve doğal olarak levhaların dışında negatif enerji oluşmasına neden oluyor).

Oysa negatif enerji çekim değil, itim kuvvetine sahip olduğu için bu etkinin levhaların arasını açması gerekiyor! Ancak bu etkiyi dengeleyen bir karşı kuvvet, bir çekim kuvveti var: Evren’in toplam enerjisi sabit olduğundan, bu kez levhaların arasında, Evren’in dışından akan enerjiyi dengelemek üzere pozitif enerji oluşuyor. Pozitif enerji ise kütleçekim kuvvetidir ve negatif enerjiye karşı koyan bu kuvvet levhaları birbirine çekiyor, birbirine doğru yaklaştırıyor.

 

 

SANAL PARÇACIKLAR VE SOLUCANDELİKLERİ

Levhaların arasında meydana gelen pozitif enerji tıpkı +1 ile – 1’in toplamının sıfır olması gibi, Evren’in toplam enerjisinin dengede ve sıfır olmasını sağlıyor (Nötr atomların, iyonize olmayan atomların toplam elektrik yükünün sıfır olduğunu hatırlayalım).

Solucandeliklerini de Casimir levhaları gibi düşünebiliriz: Bir solucandeliği oluşturduğumuz zaman, negatif enerji Evren’den deliğe doğru akarak itici kuvvet etkisiyle solucandeliğinin ağzının genişlemesini sağlıyor. Ancak, solucandeliğinin içinde negatif enerjiyi dengelemek için pozitif enerji oluşuyor. Bu da deliğin ağzını kapatan bir kütleçekim kuvveti meydana getiriyor. Zamanda yolculuk etmek üzere solucandeliklerini kullanmak istiyorsak, önce bu deliklerin ağzını açık tutmamız gerekiyor.

Öyleyse solucandeliklerinin dışında kalan evrende, bu deliklerin içinde oluşan pozitif enerjiden daha büyük miktarda negatif enerji üreterek, solucandeliklerinin ağzını açık tutmayı başarabilir miyiz? Solucandeliğinin ağzını büzen kütleçekim kuvvetini (deliğin içindeki pozitif enerjiyi) deliğin dışındaki kütle itim kuvvetiyle, yani karşı çekim kuvvetiyle yenebilir miyiz? 

 

BEDAVA ENERJİ YOK, HER ŞEYİN BİR BEDELİ VAR

İşimiz kolay değil. Solucandeliğinin içinde pozitif enerji oluşması bir tek şekilde mümkün: Solucandeliği Evren’in dışından negatif enerji ödünç almak zorunda. Ancak bunun bir bedeli var. Evren’in toplam enerjisinin 0 olması için solucandeliğinin içinde pozitif enerji oluşacak, yani kara delik gibi güçlü bir kütleçekim alanı meydana gelecek. Bu çekim kuvvetinin solucandeliğini kapanmaya ve çökmeye zorlayacağını söyledik.

Bununla birlikte bir şansımız olabilir. Evren’in dışındaki sanal parçacık sonsuzluğunun, solucandeliğinin içindeki sanal parçacıkların sayısından daha büyük olduğunu anımsayalım.

Bu durumda solucandeliğinin dışında, deliğin içindeki pozitif enerjiden daha güçlü bir negatif enerji oluşturabilir ve böylece deliğin ağzını açık tutmayı başarabiliriz; fakat bu yoktan enerji yaratmak, bir devridaim makinesi yapmak demek. Yalnız, devridaim makinesi yapmak termodinamik yasaları nedeniyle imkansızdır.

 

BEDAVA KAHVALTI

Nitekim Fizikçi Kip Thorne yukarıda anlatılan durumu test etmek için gereken hesaplamaları tamamladığında, solucandeliklerinin oluştuktan sonra bir yıldız gibi uzun ömürlü olması veya Stargate bilimkurgu dizisindeki “yıldız geçitleri” gibi en az 30 dakika boyunca açık kalması için, boşluktan bedava enerji üretmemiz gerektiğini anladı.

Kısacası solucandeliklerini ağzını açık tutmak için yoktan enerji üretmek ve dolayısıyla Evren’deki toplam enerji miktarını artırmak gerekiyordu. Bu da ancak devridaim makinesiyle mümkün olabilirdi; ama dediğimiz gibi termodinamik yasalarına göre devridaim makinesi yapmak imkansızdı.

 

 

CASİMİR ETKİSİ VE EVREN’İN GENİŞLEMESİ

Termodinamik yasaları enerjinin tamamının, yüzde 100’ünün işe dönüştürülemeyeceğini, enerjinin bir kısmının her zaman atık ısı olarak uzaya kaçıp ziyan olacağını söylüyor.

Bu nedenle boşluktan bedava enerji üretemiyoruz, çünkü boşluktan çektiğimiz enerjinin tamamını kullanamıyoruz. Bir kısmı hep boşa gidiyor ve boşluktan çekebileceğimiz enerji sürekli azalıyor. İşte bu nedenle solucandelikleri de ağzını sürekli açık tutmak için Evren’den sınırsız miktarda negatif enerji çekemiyor.

Evet, önce deliğin dışında, deliğin içindeki pozitif enerjiden daha büyük miktarda negatif enerji oluşuyor ve negatif enerjinin itici kuvveti ile deliğin ağzını genişletmeye başlıyoruz. Ancak deliğin ağzı genişledikçe, termodinamik yasalarının etkisiyle, dışarıdan içeriye negatif enerji akışı azalıyor.

 

Genişleyen Evren. Evren’in balon gibi şişerek genişlemesi gittikçe hızlanıyor.

 

Bu nedenle deliğin ağzını istediğimiz kadar genişletemiyoruz, örneğin İstanbul Boğazı kadar geniş bir solucandeliği üretemiyoruz ve deliğin ağzı bir insanın zar zor geçebileceği büyüklüğe eriştiğinde, negatif enerji pozitif enerjiye karşı koyamayacak kadar azalıyor. O noktada solucandeliğinin içindeki pozitif enerji güçlü bir kütleçekim alanı oluşturarak solucandeliğini çökertiyor. Bu süreçte serbest kalan boşluk enerjisi de büyük bir patlamaya yol açıyor.

İşte bu nedenle Casimir Etkisi yalnızca iki levha birbirine birkaç milimetre kadar yakınken, birbirine çok yakınken gözlemlenebiliyor. Bu etki Dünya ile Güneş arasındaki astronomik mesafelerde ortaya çıkmıyor. Buna da şükretmemiz gerek çünkü sanal parçacıklar, negatif enerji ve Casimir Etkisi hem Evren’in Büyük Patlama ile oluşmasından hem de Evren’in günümüzde hızlanarak genişlemesindensorumlu. 

1 Stephen W. Hawking, The Chronology Protection Conjecture, Physical Review D, 46, 603 (1992).

2 John Friedman and Atsushi Higuchi, Topological Censorship and Chronology Protection, Annalen Phys. 15:109-128,2006; also available on the web.

3 Matt Visser, The Quantum Physics of Chronology Protection, in The Future of Theoretical Physics and Cosmology: Celebrating Stephen Hawking’s 60th Birthday, edited by G.W. Gibbons, S.J. Rankin and E.P.S. Shellard (Cambridge University Press, Cambridge, England, 2003); also available on the web.

4 Kip Thorne, Black Holes and Time Warps: Einstein’s Outrageous Legacy, Norton, 1994: Chapter 14. 

🎥 Tenet Filmi 🎦 Gerçek zamanın ötesinde bir yerde uluslararası bir casusluk görevini yerine getirmeye çalışan kahraman

XXXXXXXXXXXXXXXXX