Göreliliği anlamak-4: “Aynı anda” diye bir şey yok

Dünkü yazıda, hareket eden saatin yavaş işlediğini gördük. Ve yazıda bir ikilemden bahsetmiştik: madem mutlak hareketsizlik yoktur, hareket bir referansa bağlıdır ve dolayısıyla trendeki yolcuya göre perondaki yolcu, perondaki yolcuya göre de trendeki yolcu hareket ediyor dememizin fizik açısından hiçbir sakıncası yoktur. O halde ikisinin de saati birbirlerine göre geri kalmış olmalı. Hangisi gerçek ve nasıl?

Bunun nasıl mümkün olduğunu anlamak için, hayatımız boyunca sorgulamadığımız bir kelimeyi masaya yatırmamız gerekiyor: "şimdi."

Şimşek düşen tren

Şimdi yine Einstein'ın yaptığı bir düşünce deneyini kullanalım.

Uzun bir tren hızla ilerliyor. Tam trenin ortasında bir yolcu oturuyor. Peronda da bir adam duruyor ve tam o anda, yolcu adamın önünden geçiyor.

O sırada iki şimşek düşüyor: biri trenin ön ucuna, biri arka ucuna.

Perondaki adam ne görür? İki şimşeğin ışığı ona iki uçtan eşit mesafe kat ederek gelir ve aynı anda ulaşır. Adam kararını verir: bu iki olay aynı anda oldu. Olayı tam kavrayalım diye biraz daha açayım. Perondaki adam tam trenin ortası önden geçerken, şimşekler çakıyor dolayısıyla şimşekler çaktığı zaman trenin başına da sonuna da aynı mesafede. İki ışıkta ona ulaşmak için aynı uzunluktaki bir mesafeyi geçiyorlar, dolayısıyla olaylar onun için aynı anda oluyor.

Peki trendeki yolcu? O da iki ışığı bekler. Ama o, ışıklar yolu kat ederken duruyor değildir; trenin ön ucuna doğru ilerlemektedir. Yani öndeki şimşeğin ışığına doğru koşmakta, arkadakinin ışığından ise kaçmaktadır. Yani tekrar iyice kavrayalım. Önündeki şimşeğin çaktığı yani ışığın kendisine doğru yol aldığı noktaya, kendisi de hızlı bir şekilde gitmektedir, aynı şekilde arkasındaki şimşeğin çaktığı ışık noktasından da hızla uzaklaşmaktadır. Sonuç: öndeki ışık ona önce ulaşır, arkadaki sonra.

Şimdi kritik nokta. Yolcu "ışık bana önce geldi ama aslında aynı andaydı" diyebilir mi? Diyemez. Çünkü ışığın hızı onun için de sabittir; ışık ona yetişmek için hızlanmamış, gecikmemiştir. Vagonun ortasında olduğunu ve iki uca eşit mesafede durduğunu da bilmektedir. Elindeki tek dürüst sonuç şudur: önce ön uca düştü, sonra arka uca.

Perondaki adam "aynı anda" diyor. Trendeki yolcu "önce şu, sonra bu" diyor. İkisinin de ölçümü doğru. İkisi de yanılmıyor.

Yanılan, "aynı an" diye evrensel bir şey olduğunu sanan bizleriz. Bunun ağırlığını hissedin. Bu, dizinin en sarsıcı cümlesidir ve hızla geçilmemelidir. Evet gerçekten bunu kavrayabilmek lazım.

Şu anda gökyüzünün bir yerinde bir yıldız var. Siz sokakta duruyorken, "o yıldızın şu an patlamış olması"nı düşünün. Sizin yanınızdan hızla geçen bir araçtaki sürücü için ise o patlama çoktan olmuş, geçmişte kalmış bir olay olabilir. Başka yöne giden biri için henüz olmamıştır; geleceğindedir.

Aynı olay. Aynı evren. Kimin için geçmiş, kimin için gelecek — hareketinize bağlı.

Einstein'ın eski hocası Hermann Minkowski, 1908'de bu tabloya bakıp bir sonuca vardı: mekân ile zaman ayrı iki şey değildir, dört boyutlu tek bir dokudur. Herkesin "şimdi" dediği şey, o dokuda kestiği bir dilimdir — ve her gözlemci dilimi başka bir açıyla keser. Pratik hayatımızda biz bunu görmüyoruz çünkü hızımız ışık hızına göre çok çok çok düşük.

Peki geçmiş, şimdi ve gelecek arasında mutlak bir ayrım yoksa, o hâlde üçü de bir anlamda var mıdır? Fizikçilerin blok evren dediği tablo buradan doğar. Einstein, ömür boyu dostu Michele Besso öldüğünde ailesine yazdığı mektupta bunu söylemişti: geçmiş, şimdi ve gelecek ayrımı, inatçı bir yanılsamadan ibarettir.

"Peki sebep-sonuç ne olacak?"

Burada aklı başında her okurun soracağı bir soru var: eğer olayların sırası gözlemciye göre değişiyorsa, birinin ölümünü doğumundan önce gören biri de olabilir mi? Kurşun, tetikten önce mi çıkar?

Hayır. Ve evrenin bu konudaki koruması son derece zariftir.

Olayların sırası yalnızca birbirini etkileyemeyecek kadar uzak olaylar için değişebilir. Yani aralarındaki mesafeyi ışığın bile kat edemeyeceği kadar kısa aralıklı olaylar için. Trenin iki ucuna düşen şimşekler böyledir: biri ötekinin sebebi olamaz, aralarında hiçbir bağ yoktur, dolayısıyla sıralarının değişmesi kimseyi rahatsız etmez.

Ama iki olay arasında bir sebep-sonuç bağı varsa — yani birinden ötekine bir sinyal, bir ışık, bir el gidebiliyorsa — o zaman sıraları bütün gözlemciler için aynıdır. Hiçbir hız, hiçbir çerçeve bunu ters çeviremez.

Işık hızının aşılamaz olmasının asıl sebebi de budur. O sınır, sadece bir hız limiti değil; sebebin sonuçtan önce gelmesini garanti eden şeydir. Evren, "şimdi" kavramını feda etmiştir ama neden-sonucu feda etmemiştir.

İşte dünkü yazıdaki "çelişki" de burada çözülür.

Trendeki yolcu perondaki saatin yavaş işlediğini ölçer; perondaki adam trendeki saatin yavaş işlediğini ölçer. Çelişki yok, çünkü "aynı anda karşılaştırma yapmak" ikisi için farklı şey demektir. Her biri, kendi "şimdi" diliminde okuduğu değeri söylüyor — ve o dilimler farklı açıyla kesilmiş.

İkisi ancak yan yana gelip saatleri tokuşturursa tartışma biter. O zaman da biri gerçekten genç kalmış olacaktır.

Peki hangisi? Bu sorunun cevabını bugünkü yazıya sığdıramadık demek ki yarın devam edeceğiz.

Ve o meşhur denklem

Einstein aynı 1905 yılı içinde, birkaç ay sonra, üç sayfalık kısa bir ek makale yayımladı. İçinde tarihin en ünlü denklemi vardı: E = mc².

Anlamı şudur: kütle ile enerji aynı şeyin iki hâlidir. Kütle, donmuş enerjidir. Ve c² çarpanı — 300 binin karesi — o kadar devasadır ki, minicik bir kütle akıl almaz bir enerjiye karşılık gelir.

Güneş her saniye yaklaşık 4 milyon ton kütlesini enerjiye çevirerek yanıyor. Üzerinize düşen ışık, Güneş'in eksilen kütlesidir. Nükleer santraller de, maalesef bombalar da aynı denklemin sonucudur.

Buraya kadar zamanın esnediğini, "aynı anda"nın mutlak olmadığını, kütle ile enerjinin aynı kapıya çıktığını gördük. Ama hâlâ cevaplanmamış bir soru duruyor: madem herkes karşısındakinin saatini yavaş ölçüyor, iki insan buluştuğunda hangisi gerçekten genç kalır?

Yarın, evrenin herkese verdiği bütçeyi konuşacağız.