Fizikte Zaman Nedir?
| Zaman Kavramı | Özellikleri | Ek Bilgi |
|---|---|---|
| Fizikte Zaman | Bu evren sınırları dahilinde ve canlı, cansız tüm maddelerin içinde bulunduğu bir boyut | Zaman subjektiftir, yani herkes için aynı değildir. |
| Newton Fiziği ve Zaman | Uzay-zamanı ayrı ele alır, zamanı evrenin her noktası için mutlak kabul eder | Zamanın bütün referans sistemlerinden bağımsız olduğunu söyler. |
| Einstein ve Zaman | Işık hızı ile zaman arasında bir kopma noktası olabileceğini düşündü | Işık hızında hareket etme, zamanın durduğu anlamına gelir. |
| Görelilik Teorisi ve Zaman | Mekân-zaman-hareket ilişkisinin birbirine bağımlı olduğunu savundu | Görelilik teorisiyle birlikte zamanın göreceli bir kavram olduğu ortaya çıkar. |
| Gündüz-Gece Döngüsü | Zaman kavramının temelini oluşturur | Gün doğumunu ve batımının anlamı, geçen zamanı belirler. |
| Atomik Saat | Sezyum atomunun 9.192.631.770 defa titreşim yaptığı süreye 1 saniye dendi. | Sezyum 100 milyon yılda 1 sn gecikir. |
| Görelilik Teorisi Deneyi | Kademe-zaman-hareket ilişkisinin birbirine bağımlı olduğunu söyledi. | 1971 yılında yapılan deneyle doğrulandı. |
| Işık Hızında Hareket | Fotonlar ışık hızında hareket eder ve bunun sonucunda zamanı yoktur. | Kütlesi olan hiçbir şey ışık hızına ulaşamaz. |
| Zamanın Ölçüm Birimleri | Zamanın ölçümü alışılmış birimler olan saniye, dakika ve saat ile yapılır. | Bu ölçüm birimleri Sümerlere kadar uzanır. |
| Zamanın Felsefi Tanımı | Geçmişten bugüne geleceğin ilerleyişi olarak tanımlanır. | Diğer bilimlerde ise, geçen süre veya bir saat olarak tanımlanır. |
Zaman, anlaması, anlatması, tanımlaması en karmaşık kavramlardan biri!
Felsefe, din ve edebi bilimler, zaman için tarih boyunca farklı tanımlar yaptılar, ancak ölçüm sistemi nispeten tutarlılık gösterir. Bu ölçüm saniyeler, dakikalar ve saatler sistemine dayanır. Kökeni Sümerlere uzanan bu ölçüm birimlerinin temeli, tarih boyunca değişkenlikler gösterir. Günümüzde uluslararası zaman birimi olan saniye, sezyum atomunun titreşim frekansı ile tanımlanır.
Fizik, açıkça zamanı inceleyen tek bilim dalıdır. Zamanı anlamak evrende fizikçiler için anlaşılması en zor olgulardan biridir. Zaman belki evrendeki en modern ve karmaşık fiziksel model olabilir. Peki tam olarak zaman nedir?
Fizikte zaman, bu evren sınırları dahilinde ve canlı, cansız tüm maddelerin içinde bulunduğu bir boyuttur. Uzayda oluşan her şey zamanın içindedir. Zaman subjektiftir, yani herkes için aynı değildir. Fizikçiler zamanı, geçmişten bugüne geleceğin ilerleyişi olarak tanımlarlar. Zaman uzaysal boyutu olmayan bir sürekliliktir, hiçbir şeye bağlı değildir. Diğer bilimlerde ise, geçen süre veya bir saat olarak tanımlanır.
Modern fizikte zaman kavramının önemi Albert Einstein ile birlikte başlar.
Einstein ve Zaman
Einstein dönemine kadar geçerli olan Newton fiziği uzay-zamanı ayrı ele alır, zamanı; evrenin her noktası için mutlak kabul ederek, zamanın bütün referans sistemlerinden bağımsız olduğunu söyler. Einstein bu kavramın yanlış olabileceğini daha o günlerde öngörür. Işık hızı ile zaman arasında bir kopma noktası olabileceğini düşünür. Bu düşünceyi örneklerle desteklemeye çalışır.
Bir saat kulesinin yakınlarında olduğunu düşünen Einstein, kulenin 12’yi gösterdiğini varsayar. Saatin tam 12 göstermesi, ışık ışınlarının önce saat kulesine ve oradan da Einstein’ın gözüne yansıması demektir. Ama ışık ışınlarının tam saat kulesindeyken ve Einstein’ın gözlerine gelirken aldığı yol boyunca olan tüm zaman aralığında hep aynı bilgiyi taşıdığını (saatin 12 olduğu bilgisi) fark eder. Bu noktadan hareketle ışık ışınları için zamanın durduğu sonucuna ulaşır. "O ışık ışınının üzerinde yolculuk yapsaydım dünyayı nasıl görürdüm" diye düşünen Einstein’ın bu düşüncesinde, yıllar sonra bulacağı görelilik teorisinin altyapısı oluşmaya başlamıştır.
İnsanoğlunun gözlemleyebildiği zaman, ışık hızından ibarettir, diğer bir deyişle ışık hızı, zamanın durduğu noktadır. Hareket ettikçe zamanı yavaşlatırız. Albert Einstein mekân-zaman-hareket ilişkisinin birbirine bağımlı olduğunu söylemişti. Bu teori 1971 yılında bir deneyle incelendi. Bu deneye göre iki atom saati birbirine göre ayarlanarak saatlerden biri yeryüzünde sabit bırakıldı, diğer saat ise uçağa konularak dünyayı dolaştırıldı. Deneyin sonucu, Einstein’ın haklılığını ortaya koydu. Çünkü dünya turu yapan saat, duran saatten daha kısa bir süreyi gösterdi.
Görelilik teorisinde Einstein, evrende ivmeli hareket eden hiçbir nesnenin ışık hızına ulaşamayacağını söyler. Yeterli güçte bir roket olduğunu varsayalım. Görelilik ilkesi doğrultusunda, ışık hızına çok yakın hızlara ulaşmasına rağmen hızı arttırmakta ısrar ettiğimizde verilen enerji sürekli olarak kütleye dönüşür. Bir başka ifadeyle kütlesi olan hiçbir şey ışık hızına ulaşamaz. Zaten ışığı oluşturan taneciklere yani fotonlara bakıldığında kütlesiz oldukları gözlemlenir. Ayrıca fotonların ışık hızında hareket etmesi, zamanlarının olmadığı anlamına gelir yani sıfır zamanda hareket ederler.
Görelilik teorisiyle birlikte zamanın göreceli bir kavram olduğu ortaya çıkar. Böylelikle yepyeni bir bilimin kapısı aralanmış ve modern fizik doğmuş olur.
Tarih Boyunca Zaman
Güneşin doğuşu ve batışı yani gündüz-gece döngüsü insanoğlunun ezelden beri aşina olduğu ve takip ettiği bir doğal olaydır. Pratik hayatında kullandığı birçok olguyu, yürüttüğü işleri bu doğrultuda sıraya yerleştiriyordu. Sabah güneş aydınlığı ile beraber kalkmak, avlanmak, koyunları otlatmak, karanlık olduğunda yatıp uyumak gibi.
Gündüz-gece döngüsü “zaman” kavramının temelidir denebilir. Sonraları insanoğlu, o an yaşadığı zamanı, daha önce yaptıklarını ya da daha sonra yapacaklarını zaman kavramı dahilinde açıklama gereği duydu. Bunun için herkese göre sabit olan bir niceliği zaman ölçüsü olarak tanımlamak gerektiğini fark etti.
Zaman gibi soyut bir kavramdan bahsederken anlaşılır kılmak ve kargaşayı önlemek için bir referans noktası belirtmek gerekir. 1960 yılına kadar, zaman standardı olarak ortalama güneş günü dikkate alındı. Bir saniye, bir güneş gününün 86.400’de biri [(1⁄60)*(1/60)*(1/24)] olacak şekilde hesaplanmıştı. Ama bu tanımlama gelişen teknoloji karşısında hassasiyetini giderek kaybetti. Fizikçiler 1967 yılında zaman kavramı için yeni bir sabit oluşturdular: Atomik saat. Sezyum atomunun 9.192.631.770 defa titreşim yaptığı süreye 1 saniye dendi. Bunun nedeni, sezyum atomu titreşiminin en kararlı titreşim olmasıydı. Diğer atomların titreşimleri daha kısa sürelerde sapma gösterirken sezyum 100 milyon yılda 1 sn. gecikir. Çok kesin gibi gözüken bu tanımın hassasiyeti şimdiki zamanlarda gelişen nano teknolojinin ihtiyaçlarını karşılamakta zorlanmaya başlamıştır.
Termodinamik Yasaları Gereğince
Zamanın geleceğe veya geçmişe doğru akıp akmadığı konusu fiziğin en tartışmalı konulardan biridir. Ancak dünyadaki zamanın bir yönü var gibi görünür ve bu yön zaman oku ile ifade edilir. Bilimin çözümlenmemiş en büyük sorulardan biri, zamanın geri dönüşümsüz gibi olmasının sebebidir.
Açıklamalardan birisi, termodinamik yasalarıdır. Termodinamiğin ikinci kanunu, kapalı bir sistem içerisinde, sistemin entropisinin sabit kaldığını veya arttığını söyler. Evren kapalı bir sistem olarak kabul edilirse, evrenin entropisi (bir sistemdeki düzensizlik derecesi) hiçbir zaman azalamaz. Genç evren daha düzenliydi, yaşlandıkça giderek entropisi artıyor. Yani evren, daha önce bulunduğu bir noktaya, tam olarak aynı duruma geri dönemez. Bu durumda zaman geriye doğru hareket etmez denebilir.
Zamanın Sonu
Bilimsel olgulara dayanan kabullere karşın zamanın bir yanılsama olduğunu söyleyen pek çok fizikçi var.
İngiliz fizikçi Julian Barbour, 1999 yılında yayınladığı Zamanın Sonu (The End of Time) isimli kitabı ile zaman diye bir şey olmadığını iddia eder. Zamansız fizik üzerine çalışmalar yürütür. Fizik denklemlerindeki zaman değişkenini gereksiz hale getirecek birçok düzenleme öne sürer.
Zaman kavramının evrenin bir şekli ile diğer bir şekli arasındaki farktan geldiğini iddia eder. Zaman ya da hareket kavramlarının bizim "şekiller arasındaki farkı" algılamamızı kolaylaştıran kavramlar olduğunu ve mesafe ya da zaman yerine açıların evrenin temel bazını oluşturduğunu savunur.
Barbour zamanı tanımlarken şu ifadeleri kullanır:
Sürekli değişen ardışık görüntüler, ardışık fotoğraflardır. Görüntüler arasındaki bu farklılık, her bir anın kendi içinde, eksiksiz ve bütün olarak var olduğu bir zaman yanılsaması yaratır. Eşyaların pozisyonlarını değiştirme ölçüsünden başka bir şey değildir zaman.
Fizikçi Max Tegmark ise şöyle söyler:
Geçmiş denen kavramın zaten gerçekleştiği, geleceğin henüz mevcut olmadığı ve olayların değişiyor olduğu şeklinde bir yanılsamaya sahibiz. Oysa benim farkında olduğum tek şey, beynimin şu andaki durumu. Bir geçmişim varmış gibi hissetmemin sebebi, beynimin anılar barındırması.
Barbour’a göre değişim gerçek ancak zaman gerçek değil. Zaman sadece değişimin bir yansımasıdır. Beyinlerimiz, bu değişimler sebebiyle sanki akıyormuş gibi bir zaman algısı üretiyor.
Nihayetinde objektif olarak “zaman var” veya “zaman yok” demek zormuş gibi görünüyor. Fakat bilimsel kavrayışlar çerçevesinde şunlar rahatlıkla söylenebilir; zaman esner, büzülür, durur veya sonsuza ıraksayabilir. Yakın zamana kadar bu kabuller, Einstein'a ait teorilerdi, artık deneylerle zamanın esnek olduğu ispatlanmıştır. Henüz bilmediğimiz birçok etken bile zamanın akışına etki ediyordur belki. Yani sizin için, benim için veya aynı evi paylaştığınız diğer fertler için zaman farklı şekillerde akıyor olabilir. Herkes için farklı bir zaman akış hızı var belki de. Ancak elbette hepimiz referans aldığımız saatlerimizin zamanlarına göre yaşıyoruz.
Zamanın tanımı hakkında bir uzlaşma yokmuş gibi görünse de ölçülmesi konusunda anlaşmazlık yoktur.
Endüstri Yüksek Mühendisidir. Farklı sektörlerde kalite, verimlilik, iş güvenliği, eğitim gibi konularda çalıştıktan sonra aktif iş hayatından ayrıldı. Farklı uğraşlar ve kariyer arayışı ile enstitünün İkna Teknikleri, Yaratıcı Yazarlık, İçerik Editörlüğü ve İçerik Uzmanlığı eğitimlerini aldı. Enstitü blog sayfalarına katkı sağlıyor.
