Uzay Zaman Nedir?

Uzay-zaman, uzayın üç boyutunu, zamanın dördüncü boyutu ile birleştiren kavramsal bir modeldir. En başarılı fizik teorilerine göre, uzay-zaman; ışık hızına yakın seyahat etmenin yanı sıra, evrendeki büyük nesnelerin hareketinden kaynaklanan olağandışı göreceli etkileri açıklar.

Uzay Zamanı Kim Keşfetti?

Ünlü fizikçi Albert Einstein, görelilik teorisinin bir parçası olarak uzay-zaman fikrinin gelişmesine yardımcı oldu. Kendisinin öncü çalışmalarından önce, bilim insanlarının fiziksel olayları açıklamak için iki ayrı teorisi vardı: Isaac Newton’un fizik yasaları, büyük nesnelerin hareketini tanımlarken, James Clerk Maxwell’in elektromanyetik modelleri ise NASA’ya göre ışığın özelliklerini açıklıyordu.

**Isac Newton’un hareket yasaları bu konuyla oldukça ilgilidir.

Ancak 19. yüzyılın sonunda yapılan deneylerle, ışıkla ilgili özel bir şey olduğu öne sürüldü. Ölçümler, ışığın ne olursa olsun her zaman aynı hızda gittiğini gösterdi. Ve 1898’de Fransız fizikçi ve matematikçi Henri Poincaré, ışığın hızının aşılamaz bir sınırının olabileceğini ortaya koydu. Aynı zamanda, diğer araştırmacılar, nesnelerin hızlarına bağlı olarak boyut ve kütlelerinin değişebileceğini belirttiler.

Einstein, 1905 yılında, ışık hızının sabit olduğunu varsayarak özel görelilik kuramında (ya da izafiyet teorisi de denilebilir) tüm bu fikirleri bir araya getirdi, Bunun doğru kabul edilebilmesi ve tüm araştırmacılar için, ışığın hızını aynı tutabilecek şekilde uzay ve zamanın tek bir çerçevede birleşmesi gerekiyordu.

Einstein’ın özel görelilik teorisi, ışığın daima aynı hızda gittiğinden dolayı ışığın hızının sabit olduğunu ortaya koyar.

Süper hızlı bir rokette bulunan bir kişi, çok daha yavaş bir hızda seyahat eden başka bir kişi ile karşılaştırıldığında, zamanın daha yavaş aktığını ve nesnelerin daha kısa olduğunu ölçecektir. Bunun sebebi uzay ve zamanın göreceli olmasıdır. Ayrıca bu durum gözlemcinin hızına göre de değişir. Ancak ışık hızı her ikisinden daha temeldir.

Einstein, 1905’te yayınladığı özel görelilik teorisini, öğretmeni olan Alman matematikçi Hermann Minkowski’nin; ‘Minkowski Uzay-zamanı’ veya ‘Minkowski Uzayı’ olarak adlandırdığı, matematiksel yapıdan uyarlamıştır.’Minkowski Uzay-zamanı’, izafiyet ve kuantum alanındaki hesaplamalarda hala kullanılıyor.

Uzay-Zaman Nasıl Çalışır?

Einstein, Genel İzafiyet Teorisi’ni geliştirirken, yerçekimi gücünün, uzay-zaman dalgalarındaki eğrilerden olduğunu fark etmişti.

Dünya, güneş veya insanlar gibi büyük nesneler, uzay-zamanın bükülmesine neden olan eğrilikler yaratır. Bu eğriler, sırayla, evrendeki her şeyin hareket tarzlarını daraltır, çünkü nesneler bu çarpık eğrilik boyunca yolları takip etmek zorundadır. Yerçekimi nedeniyle oluşan hareketler aslında uzay-zamanın bükülmesi ve dönüşlerine bağlıdır.

Gravity Probe B (GP-B) adı verilen bir NASA projesiyle, 2011 yılında Dünya’daki uzay-zaman girdabının şekli ölçülerek, Einstein’ın tahminleriyle yakından uyumlu olduğu espit edildi.

Gravity Probe B, Einstein’ın genel göreliliğinin iki temel öngörüsünü test etmek için tasarlanmış bir fizik deneyiydi.

Astrofizikçi Paul Sutter, Space.com’da şunları yazdı; ‘Einstein güzel bir makine yaptı, ancak bize bir kullanım kılavuzu bırakmadı.Genel görelilik o kadar karmaşıktır ki, birisi denklemlere bir çözüm bulduğunda, yarı efsanevi bir hale gelir ve o çözümü bulan kişinin adıyla anılır.’

Uzay-zamanın dokusunu anlamanın en basit yolu, evrendeki her şeyin nasıl hareket ettiğini yönlendiren kavisli bir lastik tabakası hayal etmektir. Ancak bu benzetme tamamen doğru değildir, çünkü uzay-zamanın dört boyutu vardır, bir lastik tabakasının sadece iki boyutu vardır.

Bilim Adamlarının Hala Çözemedikleri!

Tüm karmaşıklığına rağmen, görelilik, bildiğimiz fiziksel olayları açıklamanın en iyi yolu olmaya devam ediyor. Yine de bilim adamları modellerinin eksik olduğunu biliyorlar, çünkü görelilik hala atom altı parçacıkların özelliklerini aşırı hassasiyetle açıklayan, ancak yer çekimi kuvvetini içermeyen kuantum mekaniği ile tamamen bağdaştırılamıyor

Kuantum mekaniği, evreni oluşturan küçük parçacıkların ayrık veya nicelikli olmasına dayanır. Fotonlar, yani ışığı oluşturan parçacıklar, farklı paketler halinde gelen küçük ışık parçaları gibidirler, kütleleri de yoktur.

Bazı teorisyenler, belki de uzay-zamanın kendisinin de, göreceli ve kuantum mekaniğini kurmaya yardımcı olan, bu nicelikli parçalarda bulunduğunu düşünüyorlar. Avrupa Uzay Ajansı’ndaki araştırmacılar; Uzay-Zamanın Kuantum araştırmaları için kurulan, ‘Uluslararası Gamma-ray Astronomi Laboratuvarı’na’ (GrailQuest) bir araştırma yapmalarını teklif ettiler. Gezegenimizin etrafında uçacak ve ‘Gama ışın patlamaları’ adı verilen uzak, güçlü patlamaların, ultra hassas ölçümlerini yapacak olan bu laboratuvar sayesinde uzay-zaman daha anlaşılır olabilecek.

Böyle bir araştırmanın sonuçları 10-15 yıldan daha az sürmeyecektir. Belki de fizikte çözülemeyen en büyük gizemlerin bazılarının ortaya çıkmasına yardımcı olacaktır.

Araştırma tavsiyeleri: