Matematik ve fizik arasındaki fark, neden gelecekte yolculuk yapıp geçmişe dönmeyebiliriz?
"Tarih değişecek." - Geleceğe dönüş
"Geleceğe Dönüş", 1980'lerin temsili bir bilim kurgu gezisi temasıdır. Esas olarak geçmişe geri dönme ve tarihi hataları düzeltme hakkında bir hikaye anlatır. Birçok insanın gördüğüne inanıyorum!
Bu filmi izlememiş olsanız bile, bilimle pek ilgilenmiyorsunuz ama hayatınızda bir şeylere pişman olmanız ve hatta zamanda geri dönüp kendinize tokat atmanın hayalini kurmanız gerektiğine inanıyorum! Ve yaptığınız hataları değiştirin. Geçmişe dönmenin yanı sıra, bazı insanlar kendilerinin veya yavrularının neye benzediğini görmek için geleceğe seyahat etmek ve bugünü ayarlayarak kendilerinin veya yavrularının kaderini değiştirmeye çalışmak isterler.
Zamanda ve uzayda seyahat etmek herkes için çok çekici bir şeydir!
Öyleyse fizikte zaman ve mekanda yolculuk yapmak mümkün mü? Her şeyden önce, zaman yolculuğu bir insan fantezisi değil, bilim kurgu tarafından uydurulmuş bir konu değil, belli bir bilimsel teori tarafından destekleniyor. Ve bilimde zaman yolculuğu, ne yaparsak yapalım durduramayacağımız bir şeydir.
Çünkü hangi durumda olursak olalım, ister hareketsiz olalım ister ışık hızına yakın bir duruma ivmeleniyor olalım, kendi referans çerçevemizde, zamanımız hep aynı hızda geçiyor. Bir saniyeniz hala düşündüğünüz gibi. Bir saniyede 100 veya 100 yaşında yaşayabilir misin?
Ancak bir saniyeniz sabit gözlemcinin bir saniyesine eşit değildir 100 yılınız diğerlerinin 500 yılına eşit veya daha uzun olabilir.
Ayrıca, fotonların veya herhangi bir kütlesiz parçacığın, ışık hızında hareket ettiklerini, görüş sürelerinde geçmediğini, yani zamanın durağan olduğunu ve ne kadar uzakta olurlarsa olsunlar hareket yönlerinde olduğunu biliyoruz. Bir noktaya sıkıştırıldığında, foton yayılmadan soğurulmaya anında tamamlanır. Foton ayrıca seyahat etme sürecini kendi başına deneyimleyemez.
Ancak bizim dış gözlemcilerimize göre, fotonlar yayılma sürecinde zaman alır ve zamanın uzunluğu sadece mesafeyle ilgilidir.
Fotonlar ve kütlesiz gluonlar dışında, evrendeki maddenin çoğu kütleden oluşur ve hareket hızı her zaman vakumdaki ışık hızından daha azıyla sınırlıdır. Ve hareket durumumuz ne olursa olsun, ne kadar hızlı hareket edersek edelim, ışık hızı bizim için sabittir.
Sabit ışık hızı ilkesi bize çok ilginç bir sonuç getiriyor: Size göre hareket eden bir insanı gözlemliyorsanız, o zaman sizce deneyimlediği zaman sizinkinden daha yavaş olacaktır.
Zaman genişlemesinin anlaşılmasıyla ilgili olarak, genellikle bir "ışık saati" ile bir benzetme yaparız. Bu "ışık saatinin" çalışma prensibi, fotonların zaman döngüsü içinde yukarı ve aşağı yansımasıdır. "Işık saati" statik bir durumda olduğunda, aşağıdan yukarıya döner. Sonra 1 saniye sayarız, ama hareketsiz gözlemcimizin gözünde "ışık saati" hareket ettiğinde fotonun yolu uzar.Işık hızı aynı kalırsa zaman yavaşlar mı?
Benzer şekilde, hareket göreceli olduğu için, hareket eden bir gözlemcinin gözünde sabit saatimiz de yavaşlayacak, öyleyse kimin saati yavaşlıyor? Kimin zamanı genişledi? Kim yaşlanıyor?
Bu soru Einsteinın "ikiz paradoksu" dur. Basit yanıt şudur: Eğer ortak bir referans çerçevesi (bir referans çerçevesi olarak dünya) seçer ve sonra hareketi aynı referans çerçevesiyle bitirirsek, o zaman yolcunun zamanı değişecektir. Yavaş ve genel referans çerçevesine göre nispeten hareketsiz kalan insanlar, zaman normal bir hızda ilerler.
Görelilik etkisinin eylemsizlik çerçevesinde aynı anlama sahip olduğuna dair başka bir açıklama daha var, yani hiçbir referans çerçevesi başka bir referans çerçevesinden daha iyi değildir, ancak eylemsiz olmayan çerçeve buraya dahil edilmemiştir, bu nedenle uzay aracı dünyadan uzaktadır ve geri dönmektedir. Yolda hızlanma, yavaşlama ve hızlanma süreci yaşanmaktadır, bu nedenle uzay aracındaki insanlar atalet sistemi değildir, bu nedenle yeryüzündeki insanlar yaşlanmakta ve hızlanmakta ve uzay aracındaki insanlar bir zaman uzaması etkisi yaşamıştır.
Yani, geleceğe seyahat etmek istiyorsanız, bir kez uzak bir yere gitmeniz, ışık hızına yaklaşmak için hızlanmanız, bir süre bu hızda gitmeniz ve ardından orijinal başlangıç noktasına dönmeniz gerekiyor. O zaman önümüzdeki birkaç aya, on yıllara ve hatta yüzlerce yıla seyahat edebilirsiniz.
Uzay geminiz yeterli enerjiye sahip olduğu sürece, geleceğe istediğiniz gibi seyahat edebilirsiniz.
Ancak zamanda geriye gitmek o kadar basit değil. Özel görelilik veya hareket ile uzay-zaman arasındaki bağlantı, yalnızca geleceğe girmemize izin verebilir. Ancak geçmişe geri dönmek istiyorsanız, genel göreliliği veya uzay-zaman ile madde (enerji) arasındaki temel ilişkiyi göz önünde bulundurmanız gerekir. Zamanın ve mekanın ayrılmaz bir bütün olduğunu ve enerjinin varlığının onun bükülmesine ve deforme olmasına neden olabileceğini biliyoruz.
Bildiğimiz kadarıyla, tüm gözlemlenebilir evrenin uzay-zamanı, gözlemlenebilir herhangi bir eğrilik, şekil veya döngüsel model olmaksızın, genel olarak çok düzdür.
Ancak genel göreliliğin matematiksel çözümünde geçmişe dönebiliriz. Evrenin alanı karşılıklı kapalı bir uzaysa ve uzun bir süre uzay yönünde hareket ederseniz, o zaman orijinal başlangıç noktasına dönebilirsiniz, örneğin: Dünyada Macellan'ın denizinde yelken açıyorsunuz ve sonunda kanıtladınız Dünya bir toptur, bu nedenle evrenin kapalı döngüsü aynıdır.
Bu matematiksel çözümde sadece uzay bu şekilde değil, zaman da dolaşabilir. Bu da geçmişe dönebileceğimizi gösteriyor.
Bu nedenle, Einstein bir uzay-zaman tüneli tasarladı, güçlü enerji aracılığıyla, uzay-zaman katlanır, biz insanlar ortadaki solucan deliğinden geçmişe dönebiliriz.
Ancak net olmamız gereken şey, matematiksel olarak uygulanabilir olduğu ve fiziksel olarak görünmesi gerekmediği. Matematik gerçek evreni tanımlamadığından, sadece biz insanların evreni anlamamız için bir araçtır ve evrenin kendisini tüm matematiksel modellere göre tasarlaması gerekmez. Ama fizik farklıdır, fizik nesnel gerçeklere ve evrenin nesnel yasalarına uymalıdır.
Geleceğe seyahat etmek istiyorsak, yüksek hızlı hareket elde edilebilir, ancak geleceğe dönmek istemek sadece evrenin yasalarıyla sınırlı değildir, aynı zamanda nedensellik yasalarında da kafa karışıklığına neden olur.
Geçmişe ve değişen tarihe geri dönersek veya geçmişe geri dönüp ana babanın birbirleriyle tanışmasını ve birbirini sevmesini engelleyerek, bu açıkça nedenselliği ihlal eder. Ve bir zaman paradoksu yarattı.
Bu nedenle zamanın dolaşabileceği matematiksel çözüm gerçek evrende yoktur. Evrenimiz yerleşik fiziğe dayanmaktadır ve fizik sadece matematiksel çözümlerin özel bir alt kümesidir.Evrenin tamamen matematiksel yasalara göre gelişmesine gerek yoktur. Zamanda geri dönme fikri cazip gelse de, geçmiş nihayet sona erdi ve değiştirilemez ve geri getirilemez.Evren bize yeniden başlama ve hatalarımızı düzeltme fırsatı vermez.Bu nedenle, ilerlemeden önce dikkatlice ilerleyin ve iki kez düşünün.
