Blok Zaman: Zamanın Akışı Bir Yanılsama mı?

Einstein’ın görelilik teorisinde uzay-zaman ayrılmaz bir bütün ve mutlaktır. Genel görelilikteki blok zaman modelinde uzay-zaman ekmeğe benzeyen 4 boyutlu bir blok meydana getiriyor. Yaşadığımız anlar da bu ekmeğin ardışık dilimleri oluyor. Bizler yaşadığımız an diliminde tutsak olduğumuz için blok uzay-zamanı göremiyoruz.

Oysa görebilseydik geçmiş, gelecek ve şimdinin yan yana olduğunu fark edecektik. Blok zaman evrendeki bütün olayların aynı anda gerçekleştiği hareketsiz bir fotoğraf gibidir. Nitekim görelilikte uzay-zaman değişmez bir bütün ama uzay ve zaman birbirine göre değişiyor: Kütle uzayı büküyor ve zaman yavaşlıyor. Peki zaman akıyor mu, yoksa zamanın akışı bir yanılsama mı?

İlgili yazı: Evren Simülasyon ise Bilgi İşlem Kapasitesi Nedir?

 

Blok zaman nereden çıkıyor?

Einstein genel görelilik teorisinde uzay ve zamanın mutlak olmadığını gösterdi. Örneğin ışık hızına yaklaşan bir uzay gemisindeki astronotun saati Dünya’dan bakan size göre yavaşlar, ama astronota göre sizin saatiniz yavaşlar.

Bu ünlü ikizler paradoksunu oluşturur ve çözmenin tek yolu gözlemlenebilir evrenin tamamını mutlak referans çerçevesi alıp uzay gemisi ile Dünya’yı buna göre karşılaştırmaktır. Öyle ki Dünya’nın evrende uzay gemisinden yavaş hareket ettiğini görür ve ışık hızına yaklaşan uzay gemisindeki saatin yavaşladığını kabul ederiz (Tabii gemideki astronota göre kendi saati normal hızda çalışacaktır).

Keza Dünya yörüngesinde zaman yerçekimi olmayan uzay boşluğundan daha yavaş akar. Hatta deniz seviyesinde yürüdüğünüz kumsaldaki zaman da yörüngedeki zamandan yavaş akar; çünkü Dünya yörüngesinde mikro yerçekimi vardır ve yeryüzündeki yerçekimi daha güçlüdür. Bu genel görelilikte yerçekimi üreten kütlenin uzayı bükerek zamanı yavaşlatmasına bir örnektir.

Hatta Samanyolu merkezindeki süper kütleli kara delik Sagittarius A* yörüngesinde zaman yüzde 50 yavaşlar ki siz de uzak gelecekte Sagittarius A* yörüngesine girerseniz zamanın yavaşlamasını geleceğe gitmekte kullanabilirsiniz. Peki bunun blok zaman ve zamanın bir yanılsama olabileceğiyle ne ilgisi var?

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

 

Blok zaman ve zamanın akışı

Einstein’ın uzay ve zamanın birbirine göre değişmez olduğunu göstermesinin tek yolu ışık hızının herkes için aynı olduğunu kabul etmesiydi. Bakın burası önemli: Einstein ışık hızını ölçmedi. Michelson ve Morley 1887 yılında ışık hızını saniyede yaklaşım 300 bin km olarak ölçtüler.

Einstein ise saniyede 299 bin km ile giden bir geminin farlarından çıkan ışık bile ışık hızında gider, hızlar birbirine eklenmez, ışık hızı saniyede 599 bin km olmaz dedi. Özel göreliliğe kütleyi ekleyerek genel göreliliği geliştirdi.

Einstein bu yüzden büyük dâhidir! Öyle ki ışık hızının sabit olduğuna dair ortada hiçbir kanıt yokken kütlenin uzayı bükerek yerçekimini oluşturduğunu açıklamak amacıyla ışık hızının evrende geçerli tek gerçek mutlak referans çerçevesi olduğunu varsaymıştı. Tabii sonra haklı çıktı. 😊 Şimdi bunu blok zaman modeline bağlayalım:

Mademki uzayla zaman birbirine göredir ve mademki bizler uzayla zamanı ölçmek için ışık hızını referans alırız (yani her şey ışık hızına göredir) öyleyse uzay-zaman ayrılmaz bir bütündür. Bu durumda uzay ve zaman değişir ama uzay-zaman mutlaktır. Newton uzayla zamanı birbirinden ayrı ve mutlak olarak düşünmüştü. Einstein ise uzay-zamanı mutlak olarak düşündü ve blok zaman olarak kısalttığımız blok uzay-zaman modeli buradan çıktı. Peki blok zaman nedir?

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Donmuş fotoğraf kareleri

Zaman geçmişten geleceğe akar ve bizler bebek doğarak yaş alırız. Öyle ki evrene bir film gözüyle bakabiliriz. Sinemaya gittiniz ve bir macera filmi izliyorsunuz. Heyecanlı bir hikaye gözünüzün önüne seriliyor ve olaylar hızla gelişiyor. Belli ki zaman geleceğe akıyor. Peki ya ssize aslında hiçbir şeyin olmadığını söylesem? Filozof Herakleitos’un tersi Parmenides gibi oluş yoktur, sadece mutlak ve değişmez varlık vardır desem? Üstüne üstlük Einstein’ın blok zaman modeli bunu gösteriyor desem?

Bunu sezgilerimizle dolaysız olarak algıladığımız zamanın akışıyla nasıl bağdaştırırız? Sonuçta yaş alıyor ve nihayet yaşlanıyoruz. Hayatımız an be an değişiyor. Ben de Studio Canlı mobil uygulamasında sırf bu gerçekten hareketle Hayat Nasıl Yaşanır adlı 45 dakikalık bir online atölye hazırladım. Aslında insanların sağduyu kullanarak bunu bağdaştırması kolay ama fizikte yapmak çok zor:

Netflix’te bir film izliyorsunuz. Film laptopta kayıtlı değil ama film dosyası Netflix sunucularında mevcut. Bu dosyada film saniyede 24 veya 48 kareyle göstermek üzere kaydedilmiş durumda. Siz filmi yürütüyor ve olayların ardışık akışını izliyorsunuz. Oysa film dosyası değişmiyor. Zamanın akışı sadece doğru sırayla dizilen ama birbirinden kopuk olan anlık karelerden ibaret. İşte blok uzay-zaman modeli de evrenin filmidir.

Evrenin filmi nasıl izlenir?

Siz bu filmi belirli bir yerde (evde) ve belirli bir anda (mesela bu sabah) oynatırsınız ama film dosyası olan blok uzay-zaman değişmez ve mutlaktır. Öyleyse Einstein’ın genel görelilik teorisinde uzay-zaman bir yanılsamadır. Bunu baştan söylediğime göre anlatacağım daha çok şey var demektir. 😉 Zaten Einstein da aynı sorunla boğuşuyordu. Geçmiş ve geleceğin ne olduğuna dair iyi bir fikrim var ama şimdiki zamanın ne olduğundan emin değilim demiştir. Öyleyse neden zamanın aktığını hissediyoruz?

İlgili yazı: 5 Soruda Paralel Evrenler

 

Blok zaman ile anı yaşamak

Blok zamanda uzay ve zamanın bütün olması demek zamanın da tıpkı uzay gibi geometrik olarak ifade edilmesi demektir. Blok zaman uzun bir dikdörtgense bu dikdörtgenin uzunluğu geçmişten geleceğe akan zamandır. Dikdörtgen şekilli ekmekte kestiğiniz ilk anlık dilim, keserken şimdiki zamana ve kesince geçmişe karşılık gelir. Az sonra keseceğiniz dilim de gelecek zamandır ve her dilim o anki evren, anlık uzaydır; çünkü uzayla zaman yakından ilişkilidir: Hız, uzaklık bölü zamana eşittir.

Şimdi diyeceksiniz ki “Ama hocam, çözdük işte! Blok uzay-zaman modelinde şimdiki zaman, geçmiş ve gelecek bellidir.” Hayır, aslında değil; çünkü cisimlerin uzaydaki hareket ve yönünü hesaba katmadık. Diyelim ki siz odadan kalkıp çay koymaya gittiniz. Bu sırada saatte 2 km hızla gittiniz ve sağa döndünüz. Düz yürürken çok, çok uzak bir galaksideki Han Solo’nun 10 yıl geçmişine ve sağa dönerken de 100 yıl geleceğine gidebilirsiniz.

Aynı şey Han Solo için geçerlidir. Onun şimdiki zamanı da sizin geçmiş veya geleceğinize karşılık gelebilir. Bunun nedeni blok modelde zamanın akışının bir projeksiyon olmasıdır. Blok uzunluğunun zamana karşılık geldiğini hatırlayın ve sinema perdesine film yansıtan projektörü düşünün. Işık makinedeki küçük bir delikten çıkar ve yolda genişleyerek koca perdeyi aydınlatır.

İşte ışık ışınlarının yolda bu şekilde genişlemesi, ince bir çizgiden binlerce km genişliğindeki bir koniye dönüşmesi sizin şimdiki zamanınızın Han Solo’nun geçmiş veya geleceğine karşılık gelebileceğini gösterir. Blok zamanda zamanın akışının yanılsama olmasının sebebi budur.

Yine de akıyor

Hangisi daha gerçek? Sizin şimdiki zamanınız mı, yoksa Han Solo’nun şimdiki zamanı mı? İkisi arasında bir tercih yapamazsınız ve bu durumda şimdiki zaman bir hayal, zamanın akışı da bir yanılsamadır. Oysa Galileo’nun Dünya’nın Güneş çevresinde dönmediğinde ısrar eden tutucu kilise insanlarına söylediği gibi “Yine de dönüyor!” Blok zamanda illüzyon olmasına rağmen zaman yine de akıyor. Peki nasıl?

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

Zamanın oku

Zamanın geleceğe aktığını biliyoruz; çünkü zaman olayların akış hızıdır ve olaylar ışık hızında akar. Bunun nedeni de fizik kuvvetlerinin uzayda ışık hızında yayılmasıdır. Keza radyo sinyalleri vb. de uzayda ışık hızında yayılır. Öyleyse ışık hızı nedenselliğin, yani neden-sonuç ilişkisinin hızıdır. Ancak, blok zamanda olayların akışı yoktur. Anlık kareler birbirinden kopuktur ve bu durumda neden sonuç ilişkisi de yoktur. Tabii blok zamandaki anların geçmişten geleceğe doğru sırayla dizilmiş olması hariç.

Öyleyse blok zamanda bile zamanın akışından ve neden-sonuç ilişkisinden söz edebiliriz. Gerçek hayatta bunu bize termodinamik gösterir. Isı hep sıcaktan soğuğa akar. Bu nedenle yere düşüp kırılan yumurtanın kendi kendine birleşip eski haline dönmesi, atomların eskisi gibi dizilmesi gerçekleşmeyecek kadar düşük bir olasılıktır. Bu da zamanın geçmişten geleceğe aktığını gösterir.

Oysa hem görelilik teorisi hem de kuantum fiziği zamanda simetriktir. Bunlarda zamanın neden geleceğe aktığını gösteren bir denklem yoktur. Zaman geçmişe aksaydı kuantum fiziği aynen çalışırdı. Zaten öyle olmak zorunda. Fizik yasalarının geçmiş ve gelecekte aynen geçerli olması gerekiyor. Yoksa geçmişe bakarak evrenin büyük patlamayla nasıl oluştuğu ve geleceğe bakarak nasıl genişlemekte olduğunu anlayamazdık.

Öyleyse zaman neden geleceğe akıyor? Zamanın akışını başlatan ve sürdüren mekanizma nedir? Bunun nedeni entropidir: Termodinamiğin ikinci yasasına göre enerjinin tamamını yararlı işe dönüştüremezsiniz. Evren yaşadıkça, makineler çalıştıkça kullanabileceğimiz enerji stokları azalır ve kullanamayacağımız enerji miktarı, yani atık ısı sürekli artar. Buna entropi artışı deriz. Toplam entropi hep artar ve bu da zamanın geçmişten geleceğe aktığını gösterir. Peki neden öyle?

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Blok zaman ve zamanın başlangıcı

Entropinin sürekli artmasının tek yolu evrenin büyük patlama anında sıfır entropiye sahip olmasıdır. Büyük patlama anında evrenin kinetik enerjisi sıfır ve potansiyel enerjisi de maksimumdu. Tıpkı sigara dumanının sigaranın ucundan çıkıp boş odaya yayılması gibi bir durum söz konusuydu. Sigara dumanının odaya yayılması için odanın belirli bir noktasından, sigaranın ucundan çıkması gerekir.

Peki büyük patlama anında evren neden sıfır entropi durumundaydı? Bunun cevabını 1979’da kozmik enflasyon teorisini geliştiren Alan Guth verdi ve siz de detayları kozmolojik kriz yazısında okuyabilirsiniz ama özetle: Evreni oluşturan sıcak büyük patlamadan önce başka tür bir uzay-zaman vardı ve uzay yerçekimini anti yerçekimine çeviren yerçekimsel olarak itici bir maddenin etkisi altındaydı.

Bu da uzayın ışıktan hızlı genişlemesine neden oldu. (soğuk büyük patlama). Ancak yerçekimsel olarak itici madde tıpkı plütonyum elementi gibi radyoaktif olarak kararsızdı. Böylece bozundu. Bir yandan uzayın ışıktan hızlı şişmesi devam ediyor, diğer yandan uzayın genişlemesi küçük kabarcıklar halinde ışıktan yavaş bir hıza iniyordu. Su kabarcıklarına benzeyen bu köpüklerden biri de bizim evrenimizdi.

Gözlemlenebilir evrende uzayın genişlemesi ışık hızının altına düştü ve ani yavaşlamayla uzaya boşalan enerji sıcak büyük patlamaya yol açtı. Demek ki kozmik enflasyon teorisine göre uzayın soğuk büyük patlamayla ışıktan hızlı şişmesi, gözlemlenebilir evrende entropiyi sıfırlamış ve entropi artışıyla zamanın geleceğe akmasını sağlamıştır. Peki ya kuantum silgisi ile geçmişi silmek mümkün mü?

İlgili yazı: Zamanda Yolculuk Etmenin 9 Sıra Dışı Yolu

 

Blok zaman ve kuantum mekaniği

Kuantum fiziği olmasaydı buraya dek anlattıklarım zamanın geleceğe aktığını göstermeye yeterliydi. Oysa gecikmeli seçim çift yarık deneyinde parçacıkların geleceğini etkileyerek geçmişini değiştirmek mümkündür. Sonuçta kuantum fiziği zamanda simetriktir.

Peki bunu kozmik enflasyon uyarınca oluştuğu andan beri ışıktan yavaş hızda genişlemekte olan evrenimizde zamanın geleceğe akıyor olmasıyla nasıl bağdaştırabiliriz? Aslında deneyde belirsizlik ilkesi ve kuantum dolanıklıktan yola çıkarak sadece mikroskobik temel parçacıkların geçmişini silebiliyoruz.

Oysa kuantum dolanıklık ve ondan türeyen kuantum ışınlama ışıktan hızlı iletişime izin vermez; çünkü dolanıklık sadece atom ölçeğinde geçerlidir, gözle görülük makroskobik dünyada geçerli değildir (nedeni için tıklayın). Öyleyse geçmişe sinyal gönderemez ve geçmişi değiştiremeyiz. Bu da zamanın akışını korur. Ne de olsa evren uzaydaki bütün parçacıkların dolanık olamayacağı kadar büyüktür.

Bu nedenle mikroskobik kuantum etkileşimlerinin rastgele olarak entropiyi sıfırlayıp zamanı geri sarması gerçekleşmeyecek kadar düşük bir olasılıktır. Bunun için 10¹²⁰⁰⁰ yıl geçmiş olması gerekir ki o zamana dek evren çoktan yok olacaktır. Bu o kadar uzun bir süredir ki daha 10⁵⁰⁰⁰. yılda boşlukta kendiliğinden beliren Boltzman beyinlerini görebilirsiniz. 😉 Peki ya psikolojik zaman?

İlgili yazı: Evrenin En Büyük Yıldızı UY Scuti mi?

 

Blok zaman ve insan psikolojisi

Zaman bir yanılmasa mı derken aklımıza gelen ilk şey algı yönetimi ve dolayısıyla psikolojik zaman oluyor. Peki zamanın sıkıldığımızda yavaş akması ve eğlenirken hızla geçmesinden yola çıkarak zamanın bir yanılsama olduğunu söyleyebilir miyiz? Hayır, bu da imkansızdır; çünkü insan bilincinin var olması için zamanın geleceğe akması gerekiyor. Neden derseniz:

Beynimiz yaşantı, anı ve deneyimlerimizi protein molekülleriyle kaydediyor. Bir şeyi öğrenmek demek, beyin kabuğundaki nöronlar arasında yeni sinir ağları kurmak demektir. Oysa zaman geçmişe aksaydı bütün öğrendiklerimizi unutup bebek olacaktık. Dolayısıyla psikolojik zaman denilen bir yanılsama olmasına karşın bu zamanın gerçekte geleceğe akmasını önlemez.

Öyleyse görelilik teorisi ve kuantum fiziğini zamanın geleceğe akıyor olmasıyla nasıl bağdaştırabiliriz? Bunun bir çözümü önceki yazıda kısaca değindiğim hücresel otomat teorisi ve dijital fizik olabilir. Buna göre uzay-zaman yazılım kodlarından oluşur. Yazılım kodları evreni tıpkı bir video oyununun grafik dosyalarını okuyan grafik kartı gibi çizer.

Kodlar arasında kurulan ilişkiler ağını (dijital network) resme döktüğümüz zaman balık ağına benzeyen bir uzay-zaman ağı oluştururuz. Bilgisayar oynarken grafik kartı grafik şablonunu önceden yükler ama grafikleri gerçek zamanla olarak çizer. Öyleyse uzay-zamanın dokusunun çizilmesi zamanın geleceğe aktığını gösterir. Entropi artışını da grafiklerin çizilmesiyle ifade edebiliriz.

İlgili yazı: Yerçekimi Uzayla Zamanı Nasıl Büküyor?

 

Dijital fizik ne demektir?

Her durumda zamanın geleceğe akmasını sağlayan asıl fiziksel mekanizmayı bilmiyoruz. Sadece ipuçlarını değerlendiriyoruz. Gelecekte kuantum fiziği ile genel görelilik teorisini birleştirerek kuantum kütleçekim kuramı geliştirirsek bunu başarabiliriz. Ancak, genel göreliliği kuantumla veya kuantumu genel görelilikle açıklayamayacağımızı öğrendik. İki teori asla birbiriyle bağdaşmıyor ki bu durumda ikisi de temel değildir. Bunlardan daha temel bir fizik olmalı:

Bu teoriler derinde yatan başka bir madalyonun iki yüzü olabilir. Dijital fizikte uzay-zamanı gerçek zamanlı grafik çizimi olarak düşünmek, yazılım kodlarından oluşan bir tür dijital ağ olarak düşünmek işe yarayabilir. Nitekim halka kuantum kütleçekim kuramı uzayı enerji ağlarından türetmeye çalışıyor. Amplituhedron modeli ise daha ileri giderek ne uzay ne de zamanın temel olduğunu söylüyor. Buna göre evrenin temelinde, herhangi bir evrenin oluşmasının temelinde enerji ağları yatıyor.

Parçacıklar bu ağların titreşimleridir ve parçacıklar arasındaki etkileşimler de enerji ağlarının kopup başka şekilde bağlanması gibi etkileşimlerdir. Nasıl ki kütle enerjiden türer, uzay ve zaman da enerji ağlarından türüyor olabilir. Bu da görelilik teorisinde uzay ve zamanın neden göreli olduğu ama uzay-zamanın mutlak olduğunu gösterebilir.

Evrenin dijital dokusu değişmez bir bütündür. Sadece biz belirli bir an ve belirli bir yerde yaşayan canlılar olarak zamanın akışını algılayabiliriz. Öyleyse zamanın akışı tıpkı özgür irade gibi bir yanılsama ama aynı zamanda alabildiğine gerçektir! Bu sadece bakış açınıza bağlıdır. Peki ışıktan hızlı yolculuk ederek geçmişe gitmek mümkün mü? Onu da şimdi okuyabilir ve yerçekiminin uzay-zamanı nasıl büktüğüne bakabilirsiniz. Bol denizli keyifli pazarlar dilerim.

Zaman illüzyon mu?

¹What is Time?
²Time in Quantum Theory
³Quantum measurements of time
⁴TheAmplituhedron (pdf)
⁵Causal Diamonds, Cluster Polytopes and Scattering Amplitudes
⁶The quantum theory of time, the block universe and human experience
⁷The Evolving Block Universeand the MeshingTogether of Times