Zaman Neden Geleceğe Akıyor?

Zamanın bir oku var ve zaman hep geleceğe akıyor. Peki neden? Evren’i film gibi geriye sarsak fizik yasaları değişmezdi. Zaten fizik yasalarının biz doğmadan önce de geçerli olmasının tek yolu bu. Neyse ki kuantum fiziğinde zamanın neden ileri aktığını gösteren yeni bir kanıt bulduk.

Zamanın oku

Zaman hep ileri akıyor ve bunu doğuştan biliyoruz: Bebek doğup yaşlanıyoruz ve geçmişe dönüp hatalarımızı değiştirme şansımız bulunmuyor. Ayrıca geleceği bilmiyor, sadece geçmişi hatırlıyoruz ve iyisiyle kötüsüyle hep önümüzdeki maça bakmak zorunda kalıyoruz.

Öte yandan, insanların sezgisel olarak bildiği bu sağduyulu gerçeği fizikte kanıtlamak çok zor; çünkü fizik yasaları zaman gelecekten geçmişe aksa da hiç değişmeden işlemeye devam ederdi.

Her ne kadar yere düşen su bardağı kırılınca kendiliğinden birleşmese de, her ne kadar Benjamin Button gibi yaşlı doğup genç ölmesek de elimizde zamanın neden ileri aktığını gösteren pek az bilimsel ipucu var.

İlgili yazı: Hayat Neden Var? >> Yeni hayat teorisi evrimin termodinamik kökenlerini açıklıyor

 

Peki neden?

Einstein’ın geliştirdiği görelilik teorisi yüzünden. Sonuçta fizik yasalarının evrende genel geçer olması için zamanda simetrik olması gerekiyor. Düşünün, fizik yasaları zaman geçmişe akınca değişiklik gösterseydi biz doğmadan önce Evren’deki fizik kurallarının farklı olması gerekirdi.

Bu durumda Evren’in kendisini doğuran büyük patlama anından günümüze kadar geçen 13 milyar 780 milyon yılda nasıl değiştiğini; galaksiler, yıldızlar ve gezegenlerin nasıl oluştuğunu asla bilemezdik (bunu asla gösteremezdik).

Kısacası mesele zamanın neden ileri aktığını göstermek değil, mesele zamanın nasıl aktığını göstermek de değil. Asıl mesele zamanın neden geçmişe akmadığını göstermek; çünkü Evren’in büyük patlama anında süper düzenli olarak başlayıp düzensizliğin zamanla arttığını biliyoruz.

Ancak, Evren’in neden süper düzenli olarak başladığını (düşük entropi seviyesi) ve neden zamanla düzensiz bir hal aldığını (entropi artışı) bilmiyoruz. Fizikteki en büyük gizem bu ve zamanın oku bize bunun nasıl olduğunu gösterecek. Dç. Dr. Vaccaro bu konuda önemli bir adım attı.

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Router Modem

 

Zamanda yolculuk

Görelilik teorisi uyarınca zamanda sürekli geleceğe yolculuk ediyoruz. Öyle ya; sabah kalktım ve Bilgi Üniversitesi ders programlarını hazırladım. Zamanda normal hızda sürekli geleceğe gittim.

Oysa Einstein’ın görelilik denklemlerinin özel bir çözümü olan solucandeliklerini kullanarak 500 yıl geleceğe veya (özel şartlara bağlı olarak) 1000 yıl geçmişe gitmek mümkün. Elbette pratikte zamanda geçmişe gidemeyiz; çünkü solucandeliklerinin varlığı henüz kanıtlanmadı ama buna işaret eden teoriler var.

İlgili yazı: Lazer Işınlı Güneş Enerjisi Uydusu Geliyor

 

Büyükbaba paradoksu

Zamanın tersine akamayacağını gösteren iki ipucundan biri ünlü büyükbaba paradoksu: Özetle geçmişe gidip kendi büyükbabanızı öldürseydiniz babanız hiç doğmazdı. O zaman siz de doğmaz ve geçmişe gidip büyükbabanızı öldüremezdiniz.

Zamanın okunu gösteren ikinci ipucu ise termodinamik yasaları: Bunu önceki yazıda anlattım; ama özellikle ikinci yasaya göre, enerjinin tamamını işe dönüştürmemiz imkansız. İşte bu nedenle arabanın motoru benzin yaktıktan sonra, egzozu havadan çekip tekrar benzine dönüştürerek depoyu dolduramıyoruz ve bu sebeple devridaim makinesi yapamıyoruz. 😉

Mademki enerjinin tamamını işe dönüştüremeyiz, öyleyse işin tamamını da enerjiye dönüştürüp zamanı geriye saramayız. Yere düşünce kırılan bardağın kendiliğinden birleşmemesinin sebebi bu.

İlgili yazı: VPN Engelleme Başladı

 

Kuantum fiziği

Zamanın ileri aktığını gösteren üçüncü ve en kesin ipucu ise kuantum fiziği; çünkü zamanın okuna dair bugüne dek elimizdeki en güçlü kanıt olan termodinamik yasalarının nasıl işlediğini sadece kuantum fiziği gösteriyor.

Dahi Boltzman’ın 19. yy’da geliştirdiği termodinamik yasaları sadece istatistik yasaları olduğu için bize bunların nasıl çalıştığını gösteren ek fizik gerekiyor. Şansımıza var: Heisenberg’in belirsizlik ilkesi.

Buna göre bir atomaltı parçacığın konumu ve hızını aynı anda yüzde 100 kesinlikle bilmemiz imkansız. Öyle ki elektronların bilinci olsaydı onlar da 1 saniye sonra nerede olacakları ve hangi konuma geçeceklerini kesin olarak bilemezdi.

Bu da Evren’deki bazı olayların en azından enformasyon (malumat) açısından rastlantısal olduğunu gösteriyor. Elbette ki elektronların örneğin 1 saniye sonra odanın solunda olmasının bir sebebi var. Ancak, bu sebep parçacıklar arasında yüzde 100 öngörülemeyen rastlantısal etkileşimlere bağlı.

İlgili yazı: CERN Evren Yok Olmalı Demedi

 

Kuantum zaman

Bunu daha net belirtelim ve kuantum fiziğinde nedense okurlara bir türlü doğru dürüst aktarılmayan bir gerçeği dile getirelim: Kuantum fiziği bir elektronun 1 saniye sonra sağdan mı, soldan mı gideceğini önceden bilemez.

Ancak, o elektronun yüzde 70 olasılıkla sağdan ve yüzde 30 ihtimalle soldan gideceğini KESİN olarak bilir. Kısacası kuantum fiziği kesin istatistik hesaplarına dayanan ve bu yüzden kısmi öngörülerde bulunabilen bir bilimdir.

Burada bir saniye durup düşünelim. Ne demek istiyoruz? Öncelikle kuantum fiziğinin istatistiksel termodinamik yasalarına benzer bir olasılık hesaplama özelliği var. İkincisi olasılıkları kesin olarak hesapladığı için klasik fizik özelliği de var.

Nitekim klasik fizikte bir parçacığın konumu ile hızını kesin olarak bilebilir; hatta bu sayede o parçacığın sonsuz geçmişte nerede olduğunu ve sonsuz gelecekte nerede olacağını öngörebilirsiniz. Öyleyse kuantum fiziği termodinamiği görelilikle birleştirerek termodinamik yasalarının nasıl çalıştığını Heisenberg’in belirsizlik ilkesiyle gösteriyor.

İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi

 

Zamanın okuyla ne ilgisi var?

Kuantum fiziğinde parçacık etkileşimleri enformasyona bağlı olmayan rastlantısal olaylar dedik. Buna karşın, bir parçacığın nasıl davranacağına dair olasılıkları önceden kesin olarak hesaplayamasaydık kaos olurdu! O zaman Evren’de fiziksel karmaşa değil, bildiğiniz kargaşa olurdu.

Kısacası Heisenberg’in belirsizlik ilkesi sadece belirsizlik yerine tam bir belirlenemezlik ilkesi olsaydı Evren’de fizik yasaları işlemezdi.

Atomların, madde ve enerjinin davranışı da rastlantısal değil, rastgele olur ve neden-sonuç ilişkisi bozulurdu. Lütfen bunu dikkatle düşünün; çünkü kuantum fizikçisi Joan Vaccaro, zamanın neden ileri aktığını kuantum fiziğinin bu özelliğinden yararlanarak gösterdi.

İlgili yazı: Yoksa Evren Topaç Gibi Dönüyor mu?

 

Biz de gösterelim

Avustralya Griffith Üniversitesi Kuantum Dinamik ve Kuantum Bilgisayar Merkezi’nden Joan Vaccaro, bazı atomaltı parçacıkların bozunarak başka bir parçacığa dönüşme sürecini inceledi ve bu sürecin zamanda simetrik olmadığını buldu!

Özetle K ve B bozonları zaman geleceğe aktığında farklı şekilde bozunuyordu ve Evren’de zaman geçmişe aksaydı daha farklı şekilde bozunacaktı. Bugüne dek Heisenberg’in belirsizlik ilkesi ile termodinamik yasalarının nasıl çalıştığını teorik olarak gösterebildik.

Ancak, ilk kez kuantum dünyasında zamanın gerçekten ileri aktığını göstererek zamanın okunu kanıtlayan parçacık bozunma süreçlerini gözlemledik. İşte bu 2016 yılında fizikte kaydedilen en büyük ilerlemelerden biri oldu.

İlgili yazı: VPN Engelleme Türkiye’de Nasıl Aşılır?

 

K ve B bozonu da nedir?

K mezonları veya kaonlar bir kuark ile bir yukarı veya aşağı kuarkın güçlü nükleer kuvvet ile birleşmesiyle oluşuyor. Ancak, kaonlar geçici parçacıklar ve kuantum fiziğindeki belirsizlikler sebebiyle bozunup başka parçacıklara dönüşüyorlar.

B mezonlar da bir alt kuark ile bir yukarı kuark, aşağı kuark, acayip kuark veya tılsım kuarkın geçici olarak birleşmesiyle oluşuyor. Bunlar da zamanla bozunuyor; ama bu isimler garip gelmesin: Kuarkların kararlı birleşim formları da var ve bunlara proton ile nötron diyoruz:

Proton ve nötronlar atom çekirdeklerini (dolayısıyla elementleri) oluşturuyorlar. Bu yüzden bazı kuark çiftlerinin zamana göre asimetrik olması zamanın oku için, zamanın ileriye akması için iyi bir kanıt oluşturuyor.

İlgili yazı: Güneş Işığı ve Isıdan Elektrik Üreten Boya

 

Uzay-zaman

Zamanın okunu kuantum fiziğindeki güç alanlarından oluştuğu düşünülen uzay-zamanda gösterebiliriz: Örneğin, beni alıp zamanda ileri geri götürürseniz büyük ölçüde değişmeden kalırım. Ben Kozan Demircan olarak kalırım ve Ayşe Teyze de geçmişe giderse Fadime Teyzeye dönüşmez vb.

Öte yandan uzayda hareket ederseniz az da olsa değişirsiniz. Vücudunuzu oluşturan atomlar titreyerek yer ve enerji değiştiriyor. Geçmişe gittiğinizde az da olsa değişmenizin sebebi de vücudunuzu oluşturan atomların zamanda değil ama uzayda yer değiştirmesidir.

Bayan Vaccaro bu ilkeden yola çıkarak kuantum fiziğinde parçacıkların zamana göre asimetrik olarak bozunduğunu gösterdi. Böylece kuantum fiziğini hem görelilik hem de termodinamik yasalarıyla birleştirip zamanın ileri aktığını ortaya koymuş oldu.

İlgili yazı: Küresel Isınma Sebebi Metan 10 Kat Arttı

 

Bundan iyisi can sağlığı

Vaccaro çalışmalarını şöyle açıklıyor: “Uzay boşluğu mikroskobik kuantum dünyasında enerjiyle kaynayan bir yer olsa da uzayın uzay olma özelliği büyük patlamadan bu yana değişmedi. Oysa zaman öyle değil. Zaman hep ileri akıyor.”

Yüzüklerin Efendisi filminin açılış sahnesinde Elf Kraliçesi Galadriel bunu şiirsel bir dille ifade etmişti: “Dünya değişiyor. Bunu suda hissediyorum, toprakta hissediyorum. Kokusunu alıyorum. Eskilerden pek bir şey kalmadı zira hatırlayanlardan yaşayan yok artık.”

İlgili yazı: Ay Nasıl Oluştu?

 

Bu ne anlama geliyor?

Bu zamanın geçmişe akması için temel bir fiziksel engel olmadığı anlamına geliyor! Unutmayın, böyle bir engel oysaydı fizik yasalarının geçmişte farklı olması gerekirdi. Öte yandan, bu durum yaşadığımız Evren’deki atomaltı parçacıkların kendine has yapılarının zamanın ileri akmasına sebep olduğunu gösteriyor.

Demek ki zamanın oku Evren’in temel bir özelliği değil, Evren’deki parçacıkların davranışlardan ortaya çıkan bir çatı kavram. Aynı sebepten dolayı zamanın geçmişe aktığı evrenler de olabilir. Ancak, Vaccaro bundan çok daha önemli bir şeyi vurguladı: Zamanın sadece tek bir oku olabilir.

Zaman bir Evren’de ileri akabilir veya başka evrende geri akabilir ama bazen ileri, bazen geri akamaz; çünkü zamanın yön değiştirmesi için fizik yasalarının değişmesi gerekiyor. Öyleyse aynı evrende geçmişe gidip kendi geçmişimizi değiştirmemiz imkansız.

Bunu yapabilmek için kuantum fiziğinin çoklu dünyalar yorumunu kabul etmemiz gerekiyor. Ancak o zaman Geleceğe Dönüş filmindeki gibi geçmişi değiştirebiliriz; ama o zaman da paralel bir evrenin geleceğinde yaşamak zorunda kalırız. Örneğin, büyükbabamızı öldürdüğümüz için hiç doğmadığımız bir evrenin geleceğinde.

İlgili yazı: Güneş Enerjili Otoyollar >> Fransa temiz enerji için yollara güneş paneli döşeyecek

 

Peki ya antimadde?

Buraya kadar derli toplu bir tablo çizdik ve geriye tek bir sorun kaldı: Antimaddeye ne olacak? Ne de olsa maddenin zamanda geçmişe giden haline antimadde diyoruz. Örneğin hidrojen atomları bizimle birlikte geleceğe gidiyorsa antihidrojen atomları da geçmişe gidiyor olmalı.

Öyleyse ben de geçmişe gidebilseydim anti Kozan mı olacaktım? Korkmayın, şansımıza durum bu kadar garip veya vahim değil. Madde ile antimadde normalde birbirine değerse birbirini yok eder ve Evren’in doğum anında eşit ölçüde madde ile antimadde oluştuğunu biliyoruz.

Ancak büyük patlamadan sonra bir şekilde antimadde, maddeden daha büyük oranda bozunup maddeye dönüştü. Yoksa Evren doğar doğmaz patlayıp yok olurdu. Tam da bu sebeple antimaddeye basitçe zamanda geriye giden madde diyemeyiz.

Bundan dolayı madde ve antimadde arasında kusursuz simetri olmadığını, antimaddenin bizden biraz farklı olduğunu biliyoruz. Siz de zamanda geçmişe yolculuğun termodinamik yasalarına neden aykırı olduğunu görmek istiyorsanız solucandelikleri yazımı okumalısınız.

İlgili yazı: Ay’a Gitmedik Komplo Teorilerini Çürüten 10 Kanıt

 

Kanıtlanırsa geleceğimiz değişecek

Vaccaro fizik dünyasında zamanın neden ileri aktığını deneysel olarak göstermeye çalışan az sayıdaki fizikçiden biri. Ancak büyük bir başarı elde etti; çünkü K ve B mezonlarının zamanda asimetrik olarak bozunduğunu gösteren formülleri kuantum fiziğine ekleyince zamanın ileri aktığını gösterebildi.

Geriye meslektaşlarının bağımsız deneylerle bunu kanıtlaması kalıyor. Bence de harika bir gelişme. Bugüne kadar uzayı termodinamik yasalarını kuantum fiziğine ekleyerek yoktan türetmeyi başardık (Uzayın yokluktan nasıl oluştuğunu simülasyonlarla gösterdik).

Şimdi de termodinamik dinamik yasalarını kuantum fiziğine ekleyerek zamanı yoktan türetmeyi ve nasıl ileri aktığını göstermeyi başardık. Sonuçta zamanın neden ileri aktığını gösterebilirsek bir gün zaman makinesini de icat edebilir veya neden zaman makinesi icat edemeyeceğimizi anlayabiliriz.

Zamanın oku ileriyi gösteriyor

¹Quantum asymmetry between time and space