Zaman nasıl oluştu ve neden 'akar gibi' görünür?

John Steele*
Çeviri: Tarkan Tufan

Söyleşimizi gerçekleştirdiğim Paul Davies’in aklında birçok şey var; belki de bunlar ‘aklını kurcalıyor’ demek daha doğru olur. Arizona State Üniversitesi’nde çalışan bir fizikçi olarak, teorik fizik ve kozmolojinin soyut alanlarından, astrobiyolojinin daha somut alanlarına, Dünya’nın uzağındaki yerlerde yaşam araştırmalarına kadar geniş bir yelpazede çalışmalar sürdürüyor. Nautilus dergisiyle yaptığı röportajda, tartışma, doğal olarak zaman meselesine sürükleniyor. Zaman, uzun süredir devam eden bir araştırmanın konusu.

Zaman akışı gerçek mi, yoksa bir yanılsama mı?

‘Zaman akışı’ bir yanılsamadır ve bu fikri onaylamayan bir bilim insanı veya filozof tanımıyorum. Onun hakkında düşünmeyi bıraktığınızda bir yanılsama haline geliyorken, zaman akışı ne anlama gelmekte? Bir nehir benzeri akan bir şeyden bahsedersek, belirli bir anda nehrin bir öğesi, daha erken bir ânın farklı bir yerinde duruyordu anlamına gelir. Farklı bir deyişle, zamana göre hareket etmektedir. Fakat zaman, zamana göre hareket edemez; çünkü zaman, zamanın ta kendisidir! Birçok insan, zamanın akıp gitmediği iddiasının, zamanın var olmadığı anlamına geldiğini düşünme hatasına düşüyor. Tabi ki bu anlamsızdır. Elbette “zaman” diye bir şey var ve onu saatlerle ölçüyoruz. Saatlerse, zamanın “akışını” ölçmez, zaman aralıklarını ölçerler. Tabii ki farklı olaylar arasında belli zaman aralıkları mevcuttur; işte saatlerin ölçtüğü şey de budur.

Neden akıyor diye düşünürüz?

Hoşuma giden bir benzetmeyi sizinle paylaşmak istiyorum. Diyelim ki ayağa kalkıp birkaç kez olduğum yerde dönüyor ve sonra duruyorum. O anda bütün evrenin dönmekte olduğuna dair çok güçlü bir izlenime kapılırım. Her şeyin dönmekte olduğunu hissederim; tabii ki böyle olmadığının farkındayımdır. Benzer biçimde, zamanın aktığını da hissediyorum; fakat tabii ki bunun olmadığını biliyorum. Ve büyük olasılıkla bu yanılsamanın açıklamasının buradaki (aklımızdaki) bir şeyle ilgisi var ve tahminime göre anılarımızla ve bunların bir anda ortaya dökülmeleriyle bağlantılı. Bu, hissettiğimiz bir duygu ama zamanın kendisine dair bir özellik değil.

İnsanların düşündüğü bir başka nokta şudur: Zaman akışını reddetmek, dünyanın zaman asimetrisini reddetmek demektir. Tabii ki dünyadaki olaylar yönlü bir sıralamayı takip ediyor. Bir yumurtayı elinizden bıraktığınızda yere düşer ve kırılır. Yumurtanın tekrar bir araya geldiğini görmeniz mümkün değildir. Depremlerin ardından binalar yıkılır; moloz yığınları tekrar bir binaya dönüşemezler. Günümüzde dünyanın asimetriliğine ilişkin, zaman mevhumu içerisinde çok sayıda örnek bulunur; bu, dünyanın bir özelliğidir. Bu, zamanın kendisinden menkul bir özellik değildir ve bununla ilgili açıklama, evrenin çok erken dönemlerinde ve başlangıç koşulları dahilinde aranmalıdır. Bu mesele, tamamen farklı ve son derece saygın bir konudur.

Zaman, evrende temel bir öğe midir?

Zaman ve uzam, evrene ilişkin var olan teorileri formüle ettiğimiz bir çerçevedir; ancak bunların evrenin öncelikli ya da tâli nitelikleri olup olmadığı hususunda kimi sorular söz konusudur. Temel anlamda evrenin yasaları, bir takım erken-uzam (evrensel “boşluğun” oluşmaya başladığı ilk dönem) ve zaman açısından formülleştirilmiş olabilir ve bu uzay-zaman, daha temel bir öğeden oluşmuş olabilir.

İşin gerçeği, günlük hayatımızda üç boyutlu bir dünya ve zaman boyutunda yaşıyoruz. Büyük Patlama’ya geri döndüğümüzde, evrenin Büyük Patlama’nın ardından tam olarak nasıl doğduğunu detaylı biçimde anlamış değiliz ama kuantum fiziğinin onunla bir ilgisi olduğunu düşünüyoruz: Her şeyin iyi tanımlanmış olduğu klasik bir uzay-zaman tanımı olarak adlandıracağımız bu yer, belki de tamamen bomboştu. Ve belki sadece maddenin ve enerjinin dünyası değil, aynı zamanda uzay-zamanın kendisi de evrenin özel erken-evresinin bir ürünüdür. Bunu bilmiyoruz. Bu mesele hâlâ bir araştırma konusu.

Zaman aniden ortaya çıkmış olabilir mi?

Kariyerimin en başından beridir uzay-zamanı var eden bu ikiliğe ilişkin, ikincil bir nitelikten -daha ilkel bir yapıdan gelen bir şey veya doğa tanımlamamızın en temelinde yatan faktör- bahsediliyor. John Wheeler 1950’lerde buna inandı (ön-geometrinin kimi kısımlarının, atomların sürekli olarak elastik cisimlerin oluşmasına neden olan bir geometriye sebep olabileceğini düşünüyordu) ve fikirlerini yazıya döktü; bununla birlikte insanlar bu konuyu hâlâ araştırıyor.

Sorun şu ki; bu konuda deney yapamıyoruz. Deney yerine bunu hesaplayan matematiksel modeller olduğunu düşünebilirsiniz; ancak yine de bunları test etme olanağımız yok. Bence bunun nedeni, çoğu insanın, sürekli bir uzay-zaman kavramından herhangi bir sapma olursa, muhtemelen Planck ölçeğinde (atomdan binlerce, milyonlarca defa daha küçük nesneleri ölçmek için kullanılan teorik bir ölçek) kendini göstereceğini düşünüyor olması. Öte yandan, uzay-zamanı eğreti gösteren eğlenceli bir şey varsa, o da atomik bir çekirdekten daha küçük olan (20. sırada) büyüklüğüdür ve şu an sahip olduğumuz en iyi araçlar, bunun çok üzerindeki büyüklükte olan olguları araştıran ölçeklere sahiptir. Planck ölçeğinde kontrol edilebilir bir ortamda nasıl bir şey bulabileceğimizi öngörmek çok zor.

Birden fazla evren varsa, ortak bir zamana mı sahipler?

Farklı gözlemciler tarafından yapılan ve farklı yerlere özgü zamanlar arasındaki bir karşılaştırma, evrensel ölçekte bile hassas bir iştir. Bir karadeliğin yüzeyine yakınken bir saatin ilerleme hızı hakkında konuştuğunuzda, burada geçen bir saatin Dünya üzerindeki saatin hızından oldukça farklı olacağını söyleyebiliriz. Bu nedenle, evreni kaplayan ortak bir zamandan bile söz edemeyiz.

Ancak şimdi, diğer evrenlerle birlikte çoklu bir evrenden bahsediyorsak, bir anlamda her birinin kendi zamanına sahip olduğunu düşünebiliriz; ayrıca birinden-diğerine sinyal göndermek mümkün olursa, ikisi arasında yalnızca karşılaştırma yapabiliriz. Bu, sizin çoklu-evren modelinize göre değişir. Açıklanan pek çok şey var; ancak uzaybilimcilerin sıkça bahsettikleri, kabarcıklar gibi şişen bir üstyapının göründüğü yerlerde de bir kabarcıktaki saat hızını başka kabarcıklardaki saat hızlarıyla karşılaştırmanın doğrudan bir yolu yok.

Son gelişmeler neler?

Özellikle laboratuvar ortamında zamanın algılanışı üzerine yapılan bir çalışmaya dikkat çekmek istiyorum; zira, önümüzdeki yıllarda araştırmaların hızla ilerlemesi olanağı sağlayabilir. Örneğin, insanların belli anlarda, görünüşte özgür kararlar aldığı ve yine de kararın aslında biraz daha erken alınmış olduğu ünlü deneyler var; ancak, kendi zaman algısı ve zaman içindeki eylemleri, olayın gerçekleşmesinden sonra düzenlenmiştir. Dünyayı gözlemlerken gördüğümüz şey, görünüşte tutarlı ve pürüzsüz bir anlatıdır; diğer yandan, aslında beyin, farklı duyulardan gelen duyu verileriyle bombardıman altındadır ve bunları bir araya getirir. Onu bütünleştirir ve “bilinçli benliğin” algılayabileceği, tutarlı bir anlatım yaratır. Bu nedenle de kontrolün bizde olduğu ve her şeyin sorunsuz bir şekilde bir araya geldiği izlenimini ediniriz. Fakat aslında bu olanların çoğu, olaydan sonra, zihnimizce yeniden oluşturulmuş bir anlatıdan ibarettir.

Tabii ki çarpıcı olan husus, insanların düşünce hızlarından çok daha hızlı tepki gösterdikleri zamanlardır. Bilinçli bir karar verdikleri düşünülen piyano sanatçısı ya da tenis oyuncusunu düşünelim, “Top o yönden geliyor; şuraya koşup vurmalıyım” diye düşünerek oynaması mümkün görünmüyor. Sinyallerin beynin ilgili bölümüne ulaşması ve daha sonra motor sistem üzerinden tepki vermesi için gereken süre, düşünme süreci için yeterli değildir. Yine de dünyayı gerçek zamanlı olarak gözlemlediklerini ve her şeyin kontrolleri altında olduğunu gösteren güçlü bir izlenim yaratırlar. Bence, bunlar büyüleyici deneyimler.

Peki temel fizik açısından, özellikle de zaman hakkında yeni bir şey var mı? Bence, gerçekten de yeni bir şey yok. Etrafta yeni fikirler dolaşıyor. Ve hâlâ temel sorunlar mevcut; biz bunlardan birisi hakkında konuşuyoruz: Zaman aniden ortaya çıkan bir özellik midir veya (başlangıçtan beri var olan) temel bir özellik midir? Ve dünyanın okyanus asimetrisine benzeyen zaman okunun nihai kaynağı, hâlâ biraz tartışmalıdır. Bunu Büyük Patlama’ya dönerek araştırmamız gerektiğini biliyoruz ancak çevremizde gezinen ve henüz tam olarak çözemediğimiz farklı meseleler var. Yine de bunlar, zamanın ölçülmesi veya zamanın doğasıyla bağıntılı şeyler hakkında oldukça havalı, felsefi tartışmalar ve kuramsal konulardır.

Sonra, tabii ki zaman ölçümlerini iyileştirmek amacıyla deneysel çalışmalar yürüten meslektaşlarımıza bakıyoruz. Bazı aşamalarda bunlar büyük sonuçlara ulaşacak; eminim bazı özel etkilerin ortaya çıktığını gözlemleyeceğiz. Fizik yasalarının zamanla simetrikleşmesine rağmen, çoğunlukla, görünüşte küçük bir miktarın bu ters-zaman simetrisinin temel bir dağılımının olduğu, zayıf etkileşimle ilgisi olan bir dizi süreç söz konusu. Fakat bunun, hayâti bir rol oynamaya başlayıp başlamadığını ve bunun evrene ilişkin geniş resme nasıl uyduğunu tam olarak göremiyoruz. Sanırım hâlâ üzerinde oynanacak bir şeyler var. Parçacık fiziğinde, zayıf etkileşimde bulunan bu ters-zaman asimetrisini ve bunun zaman okuyla nasıl uyuştuğunu ortaya koyacak deneyler yapılabilir.

*John Steele, Nautilus dergisinde yayıncı ve yönetici editördür.