Zaman makinesi nasıl yapılır?

T24 - * Galile'nin yanında bitivermeyi veya 100 yıl sonrasına gitmeyi ister miydiniz? Ne yazık ki, geçmişe yolculuk birçok paradoks nedeniyle gerçekleşmeyecek. Dinozor avcıları için büyük hayal kırıklığı ve tarihçiler için de ne büyük rahatlama...

* Fakat geleceğe yolculuk sandığınızdan çok daha basit: Tek yapmamız gereken şey hızlanmak. Dünya'nın etrafında ışık hızının yüzde 99'u hızda dönebilen bir tren inşa edebilirsek, bu trende tek bir gün Dünya zamanında bir yıla tekabül edecek.



Merhaba. Adım Stephen Hawking. Fizikçi, kozmolog ve bir çeşit hayalciyim. Hareket edemesem ve bir bilgisayar aracılığıyla konuşmak zorunda olsam da, zihnimin içinde özgürüm. Evreni keşfetme ve büyük sorular sorma özgürlüğüne sahibim. Mesela: Zamanda yolculuk mümkün mü? Geçmişe bir kapı açabilir miyiz ya da geleceğe bir kestirme yol bulabilir miyiz? Tabiatın yasalarını nihayet bizzat zamanın efendisi olmak yönünde kullanabilir miyiz?

Zamanda yolculuk vaktiyle bilimsel bir sapkınlık gibi görülüyordu. Kafayı yemiş derler korkusuyla bu konuda konuşmaktan kaçınırdım. Fakat artık o kadar temkinli değilim. Aslında Stonehenge’i inşa eden insanlara daha fazla benziyorum. Zamana taktım kafayı. Bir zaman makinem olsaydı, güzelliğinin zirvesinde Marylin Monroe’yu ziyaret ederdim ya da teleskopunu gökyüzüne çevirirken Galile’nun yanında bitiverirdim. Hatta belki, bütün kozmik hikâyemizin nasıl sona erdiğini bulmak için evrenin sonuna yolculuk yapardım.

Bunun nasıl mümkün olabileceğini anlamak için zamana fizikçilerin yaptığı gibi bakmamız lazım - yani dört boyutlu olarak. Göründüğü kadar zor değil. Her dikkatli öğrenci bütün fiziksel nesnelerin, hatta tekerlekli sandalyedeki benim bile, üç boyutlu var olduğunu bilir. Her şeyin bir genişli, bir yüksekliği ve bir de uzunluğu vardır.

Fakat başka tür bir uzunluk da var, zaman içinde bir uzunluk. Bir insan 80 yıl yaşayabilir, fakat sözgelimi Stonehenge taşları binlerce yıldır ayakta. Ve güneş sistemi milyarlarca yıl sürecek. Her şeyin uzayda olduğu kadar zamanda da bir uzunluğu var. Zamanda yolculuk, bu dört boyutun içinden yolculuk etmek demek.


Etrafımız solucan deliği dolu

Bunun ne anlama geldiğini anlamak için, her günkü gibi normal araba yolculuğu yaptığımızı tahayyül edelim. Düz bir çizgide ilerlediğinizde tek boyutta yolculuk yaparsınız. Sağa veya sola döndüğünüzde ikinci boyutu eklersiniz. Kıvrımlı bir dağ yolundan aşağı veya yukarı gittiğinizde uzunluk boyutu eklenir, yani her üç boyutta da yolculuk yapıyor olursunuz. Peki zamanda nasıl yolculuk yapabiliriz? Dördüncü boyutta ilerlemenin yolunu nasıl bulabiliriz?

Bir an için küçük bir bilimkurgu turuna çıkalım. Zamanda yolculuk filmleri genellikle devasa, enerji canavarı bir makine gösterir bize. Makine dördüncü boyut içinde bir yol, zamana doğru bir tünel yaratır. Zaman yolcusu, ki cesur ve muhtemelen çılgın bir şahıstır, bilinmeyene hazırdır, zaman tüneline girer ve bilinmeyen bir zamanda zuhur eder. Bu konsept zoraki, gerçeklik de bundan çok farklı olabilir, fakat söz konusu fikir kendi içinde o kadar da çılgınca değil.

Fizikçiler de zaman içindeki tüneller hakkında kafa yoruyor, fakat biz meseleye farklı bir açıdan yaklaşırız. Geçmişe veya geleceğe açılan kapıların tabiat yasaları dahilinde mümkün olup olamayacağını merak ederiz. Geldiğimiz noktada bizce bu mümkün. Dahası, buna bir isim bile veriyoruz: Solucan deliği. Gerçek şu ki tüm çevremiz solucan delikleriyle doludur, sadece görülmeyecek kadar küçüktürler. Solucan delikleri çok ufaktır. Uzay ve zamanın kuytularında ve çatlarında oluşurlar. Zor bir mefhum gibi geliyor olabilir size, ama sabredin.

Hiçbir şey düz veya yekpâre değildir. Herhangi bir şeye yeterince yakından bakarsanız, onun içinde delikler ve pürüzler görürsünüz. Bu temel bir fizik prensibidir ve benim için bile geçerlidir. Bir bilardo topu gibi pürüzsüz bir şeyde bile küçük gedikler, çatlaklar ve boşluklar vardır. Şimdi bunun ilk üç boyut için de geçerli olduğunu rahatlıkla gösterebiliriz.

Fakat bunun dördüncü boyut için de geçerli olduğu konusunda bana güvenin. Zaman içinde de küçük gedikler, çatlaklar ve boşluklar vardır. En küçük birimlerin, atomlardan ve moleküllerden bile küçük birimlerin altına indiğimizde, kuantum köpüğü denilen bir yere ulaşırız. İşte solucan delikleri buradadır. Uzay ve zaman boyunca sürekli küçük tüneller veya kestirmeler şekillenir, kaybolur ve bu kuantum dünyası dahilinde yenilenir. Ve bunlar aslında iki ayrı yeri ve iki ayrı zamanı birbirine bağlar.

Ne yazık ki bu gerçek hayata ait zaman tünelleri, santimetrenin sadece milyar-trilyonda biridir. Bir insanın geçemeyeceği kadar küçüktür - fakat solucan deliği zaman makineleri kavramının vardığı yer de burası. Bazı bilimciler bir solucan deliğini yakalayıp trilyonlarca kere büyütmenin ve böylece bir insanın, hatta bir uzay gemisinin geçebileceği hale getirmenin mümkün olabileceğini düşünüyor.

Yeterince güç ve ileri teknoloji bulunabilirse, belki dev bir solucan deliğini uzayda inşa etmek bile mümkün olabilir. Bunun yapılabileceğini söylemiyorum, fakat yapılabilse hakikaten çarpıcı bir aygıt olurdu. Bir ucu burada, Dünya’ya yakın, diğer ucuysa çok uzakta, ücra bir gezegenin yakınında olabilirdi.


Geçmişteki partime gelir miydiniz?

Teorik olarak, bir zaman makinesi veya solucan deliği, bizi diğer gezegenlere götürmekten daha da fazlasını yapabilir. Eğer her iki uç aynı yerde olsaydı ve mesafe yerine zaman üzerinden ayrılsaydı, bir gemi yine Dünya’nın yakınına uçup gelebilir, fakat bu kez vardığı yer uzak geçmiş olabilirdi. Belki de dinazorlar gemiyi iniş yaparken izlerdi.

Dört boyut dahilinde düşünmenin kolay olmadığının farkındayım ve solucan delikleri zihninizde yer etmesi zor olan çetrefilli bir kavram, fakat biraz daha sabredin. Şu an, hatta gelecekte insanın zamanda yolculuk yapmasının mümkün olup olmayacağını ortaya koyabilecek basit bir deney düşünüyorum.

Basit deneyleri ve şampanyayı severim.

Gelecekten geçmişe zaman yolculuğunun mümkün olup olmadığını görmek için en sevdiğim iki şeyi birleştiriyorum.

Bir parti verdiğimi, müstakbel zaman yolcuları için bir hoşgeldin resepsiyonu verdiğimi hayal edelim. Fakat işin içinde bir oyun var. Parti olup bitene dek kimsenin bunu bilmesine izin vermiyorum. Zaman ve uzay içinde tam koordinatları veren bir davetiye hazırlamışım. Bunun kopyalarının, o veya bu biçimde, binlerce yıl boyu kalacağını umuyorum. Belki günün birinde gelecekte yaşayan biri davetiye üzerindeki bilgileri bulacak ve partime gelmek için bir solucan deliği makinesi kullanacak, böylece zaman yolculuğunun günün birinde mümkün olacağını kanıtlayacak.


Çılgın bilimci paradoksu

Bu arada zaman yolcusu misafirlerim gelmek üzere olmalı. Beş, dört, üç, iki, bir. Fakat ben bunu söylerken, kimse gelmiyor. Ne utanç verici. En azından gelecekteki bir Kainat Güzeli’nin kapıdan gireceğini umuyordum. Peki deney neden işe yaramadı? Sebeplerden biri, geçmişe zaman yolculuğuyle ilgili iyi bilinen bir sorun, paradokslar dediğimiz sorun olabilir.

Paradokslar üzerine düşünmek eğlencelidir. En ünlüsü genellikle Büyükbaba paradoksu diye anılanıdır. Şimdi elimde yeni, daha basit bir versiyon var ve ona Çılgın Bilimci paradoksu diyorum. Filmlerde bilimcilerin sık sık çılgın insanlar gibi gösterilmesini sevmiyorum, fakat bu örnekte doğru. Bu çatlak bir paradoks yaratmakta kararlı, hayatına mal olsa bile. Bir şekilde bir solucan deliği inşa ettiğini düşünün, sadece bir dakika geçmişe uzanan bir zaman tüneli. Solucan deliğinden bakarak bilimci bir dakika önceki kendisini görebilir. Peki bilimci solucan deliğini daha önceki kendini vurmak için kullanırsa ne olur? Şimdi ölüdür. Peki tetiğe kim bastı? İşte size paradoks. Akla hiç yakın gelmiyor. Kozmologlara kâbuslar gördüren türden bir durum bu.

Bu tür bir zaman makinesi, bütün kainata hâkim olan temel bir kuralı ihlal edecektir - yani nedenlerin sonuçlardan önce gerçekleştiği ve bunun aksinin mümkün olmadığı kuralını. Ben şeylerin kendisini imkânsız kılamayacağına inanırım. Eğer kılabilselerdi, bütün kainatı kaosa sürüklenmekten hiçbir şey alıkoyamazdı. Bu yüzden bence daima paradoksu engelleyen bir şey oluyor. Bir şekilde, bilincimizin kendisini, niye asla kendi kendini vurabildiği bir durumda bulmayacağının bir nedeni olmalı. Ve bu durumda şunu üzülerek söylemeliyim ki, sorun solucan deliğinin kendisi.

Sonuçta buna benzer bir solucan deliğinin var olamayacağı kanaatindeyim. Ve bunun nedeni de geri bildirim (feedback). Eğer bir rock müzek konserine gittiyseniz, bu cırtlak sesi muhtemelen tanırsınız. Bu geri beslemedir. Bunun nedeni de basittir. Ses mikrofona girer. Kablolar üzerinden taşınır, amplifikatör tarafından daha yüksek hale getirilir ve hoparlörlerden çıkar. Fakat hoparlörlerden çıkan sesin çok fazlası mikrofona geri giderse, her defasında daha da yükselen bir spiral dahilinde tekrar tekrar döner. Eğer bunu durduran olmazsa, geri besleme ses sistemini imha edebilir.


Partiye gelemediniz, değil mi?

Aynısı, sesin yerine radyasyonu koyduğumuzda solucan deliğinde de gerçekleşecektir. Solucan deliği genişler genişlemez içine doğal radyasyon sızacak ve bir döngü söz konusu olacak. Bunun geri bildirimi, solucan deliğini yok edecek kadar güçlü olacaktır. Dolayısıyla minik solucan delikleri varolmayı sürdürse ve belki de bir gün nüfus patlamalarıyla gündeme gelseler de, zaman makinesi gibi bir getiri, yakın zamana kadar söz konusu değil. Partime zamanında gelen kimsenin olmamasının gerçek sebebi de bu olsa gerek.

Solucan delikleri aracılığıyla ya da herhangi başka bir biçimde geçmişe yolculuk muhtemelen imkânsız, zira imkân dahilinde olması paradokslara yol açacaktır. Ne yazık ki, geçmişe yolculuk hiçbir zaman gerçekleşmeyecek. Dinozor avcıları için ne büyük hayal kırıklığı ve tarihçiler için ne büyük rahatlama.

Fakat hikâye henüz bitmiş değil. Bu durum bütün zaman yolculuklarını imkânsız kılmıyor. Zaman yolculuğuna inanmayı sürdürüyorum. Geleceğe doğru zaman yolculuğuna.

Zaman bir nehir gibi akıyor ve öyle görünüyor ki her birimizi zamanın şimdisiyle acımasızca sürüklüyor. Fakat zaman, başka türlü bir nehir. Geleceğe yolculuk için anahtar olabilecek yapısıyla bu nehir, farklı yerlerde farklı hızlarda akıyor. Bu fikir ilk defa 100 yıl kadar önce Albert Einstein tarafından öne sürülmüştü. Zaman akışının yavaşladığı ve hızlandığı yerlerin varlığını fark etmişti. Kesinlikle haklıydı. Ve ispatı zihnimizde. Uzayda.

Bu ispat Küresel Konumlama Sistemi (Global Positioning System, GPS). Dünyanın çevresinde bir uydular ağı var. Bu uydular, uydu dolaşımını mümkün kılıyor. Fakat bunlar zamanın uzayda Dünya’dakinden daha hızlı aktığını gösteriyor. Her uzay aracının içinde özel bir saat var. Fakat bu kadar kesin olmakla beraber, her gün saniyenin milyarda üçü civarında aksama söz konusu. Sistem bu sürçmeyi düzeltmek zorunda, çünkü aksi halde bu ince fark bütün sisteme mal olacak ve her GPS aracının günlük 10 kilometre kadar Dünya’dan uzaklaşmasına yol açacak. Bunun sonucunda ortaya çıkacak kargaşayı tahayyül edebilirsiniz.


Karadelik doğal zaman makinesi

Bu sorun saatlerle ilgili değil. Daha hızlı işlemelerinin sebebi zamanın uzayda Dünya’dakinden daha hızlı akması. Ve bu sıradışı etkinin sebebi Dünya’nın kütlesi. Einstein Dünya’nın kütlesinin zaman üzerindeki etkisini ve nehrin ağır akan parçası gibi yavaşladığını fark etmişti. Nesne ağırlaştıkça, zaman üzerindeki etkisi de artıyor. Ve bu korkutucu gerçeklik geleceğe yolculuğun kapısını aralayan şey.

Samanyolu’nun merkezinde, bizden 26 bin ışık yılı uzakta galaksinin en ağır nesnesi bulunmakta. Bu süperağır kara delik, dört milyon güneşin çarpışıp bütün çekiminin tek bir noktada yoğunlaştığı kütlesel bir güce sahip. Kara deliğe yaklaştıkça hissedilen yerçekimi şiddeti de artıyor. Yeterince yaklaşıldığında, ışık dahi bu çekim şiddetinden kaçamaz. Bu tarz bir kara deliğin zaman üzerindeki ağırlaştırıcı etkisi galaksideki herhangi bir şeyden çok daha dramatik bir etkiye sahip. Bu durum onu doğal bir zaman makinesine dönüştürüyor.

Herhangi bir uzay gemisinin, bu kara deliğin yörüngesinde dolaşarak bu fenomenin avantajlarından faydalanabileceğini düşünmek istiyorum. Eğer uzayla ilgili bir merci bu görevi Dünya’dan kontrol ediyor olsaydı, bir tam devrin 16 dakikaya mal olacağını gözlemleyecekti. Fakat güvertede duracak kadar cesur insanlar için, bu ağır nesneye yeterince yaklaşıldığında, zaman yavaşlayacaktır. Ve buradaki etki, Dünya’nın yerçekimsel kuvvetinden çok daha büyük olacaktır. 16 dakikalık tur için tecrübe edilen gerçek zaman 8 dakika olacaktır.

Etrafında tekrar tekrar dolaştıkça, kara deliğin uzağındaki insanlar zamanın sadece yarısını deneyimlemiş olacak. Gemi ve tayfası zamanda yolculuk ediyor olacak böylece. Kara deliği 3 ya da 5 yıl boyunca turladıklarını düşünün. Herhangi başka bir yerde 10 yıl geçmiş ve dünyadaki herkes onlardan beş yıl daha fazla yaşlanmış olacak.


Hızlı, hızlı, çok daha hızlı

Dolayısıyla kütlesel devasalıkta bir kara delik zaman makinesi gibi davranıyor. Fakat elbette ki bu tam olarak pratik sayılamaz. Solucan deliklerine nazaran, paradoks içermeyen avantajları olduğu açık. Ve dahası kendisini ani bir geri bildirimle yok etmiyor. Fakat epey tehlikeli. Hayli uzak bir mesafe ve bizi gelecekte çok uzak bir ana götürmüyor. Neyse ki zamanda yolculuğun başka bir yolu daha var. Ve bu yol, gerçek bir zaman makinesine dair en iyi ve son umudumuz.

Yapılması gereken şey, hızlı, çok hızlı yolculuk etmek. Kara deliğin içine hapsolmaktan kaçınmak için gereken hızdan bile fazla bir hızda. Bu, evrenle ilgili bir diğer garip hakikatle ilgili. Işık hızı olarak bilinen, saniyede 270 bin kilometre yol alan kozmik bir hız var. Bu hızı geçebilecek hiçbir şey yok. Bilimin en yerleşik ilkelerinden birisi bu. Buna inanın ya da inanmayın, ışık hızına yakın bir yolculuk sizi geleceğe taşıyacaktır.

Gerekçesini açıklamak için, bilimkurguya özgü bir taşıma sistemi hayal edelim. Doğruca Dünya’nın çevresinde giden, süperhızlı trene ait bir yol düşleyin. Bu sanrısal treni ışık hızına mümkün olduğunca fazla yaklaşmak ve zaman makinesinin nasıl bir şey olduğunu görmek için kullanacağız. Güvertede, geleceğe tekyönlü biletleriyle yolcular olacak. Tren gitgide hızlanıyor. Ve kısa sürede tekrar tekrar Dünya’nın etrafında dönmüş oluyoruz.

Işık hızına yaklaşmak, Dünya’yı oldukça hızlı biçimde turlamak anlamına geliyor. Saniyede 7 defa. Fakat trenin mevcut gücü ne olursa olsun, fizik kuralları ışık hızına ulaşmasına izin vermeyecek. Bunun yerine ışık hızına epey yaklaştığını söyleyelim. Bu durumda sıra dışı bir şey olacak. Zaman, güvertede Dünya’nın geri kalanına nazaran daha yavaş akmaya başlayacak, tıpkı kara deliğin civarında olduğu gibi; sadece biraz daha ağır. Trendeki her şey ağır çekimde.

Bu hız limitini korumak için böyle oluyor ve nedenini görmek çok zor değil. Trene doğru koşan bir çocuk düşünün. Onun ileriye doğru hızı trenin hızına eklenmiştir ve hız sınırı böylece kazara aşılamaz mı? Yanıt, hayır. Tabiat kanunları, trendeki zamanı yavaşlatarak bu ihtimali ortadan kaldırır. Bu çocuk sınırı aşmak için gerekli hızda koşamayacaktır. Zaman daimi olarak hız sınırını koruyacak biçimde yavaşlamaktadır. Ve yıllar sonrasına yolculuk ihtimali bu hakikatten kaynaklanıyor.

Trenin istasyonu 1 Ocak 2050’de terk ettiğini varsayalım. 2150 yılbaşı gecesinde geri dönünceye kadar 100 yıl tekrar tekrar Dünya’nın etrafında dönecek. Yolcularsa trenin içinde olmaları sebebiyle sadece bir hafta yaşamış olacak. Ve nihayet trenden indiklerinde bıraktıklarından hayli farklı bir dünya bulacaklar. Bir hafta içerisinde 100 yıl ileriye gitmiş olacaklar. Bu hızda bir tren yaratmak şüphesiz hayli imkânsız. Fakat biz, bu trene çok benzeyen bir şeyi, dünyanın en hızlı parçacığını CERN’de inşa ettik.

Yerin derinliklerindeki 28 kilometrelik tünel trilyonlarca küçük parçacığın akıntısından oluşuyor. Güç düğmesine basıldığında, saniyenin onda birinde durma noktasından saatte 100 bin kilometreye kadar hızlanıyorlar. Gücü artırdıkça parçacıklar gitgide hızlanıyor ve tünelin etrafında saniyede 11 bin defa dönmüş oluyorlar (neredeyse ışık hızı). Fakat tren gibi, nihai hıza yalnızca yaklaşıyorlar. Sınırın yüzde 99.99’unu aşabiliyorlar sadece. Ve bu olduğu zaman, onlar da zamanda yolculuğa başlamış oluyor. Bunu çok kısa süreli canlı parçacıklar olan pi-messonslar sayesinde biliyoruz. Bu canlılar normalde saniyenin 25 milyarıncı anından sonra bölünürken, tünel içinde ışık hızına yaklaştıkça 30 kat daha uzun yaşıyor.


Aşamalı olarak hızlanacak

Gerçekten bu kadar basit. Geleceğe yolculuk etmek istiyorsak yapmamız gereken sadece hızlanmak. Gerçekten hızlanmak. Ve bana öyle geliyor ki bunu ancak uzaya giderek yapabiliriz. Tarihteki en hızlı insanlı araç Apollo 10’dur. Saatte 40 bin kilometrelik hıza ulaştı. Fakat zamanda yolculuk için bunun 2 bin katı hızlanmamız gerekiyor. Ve bunun için de daha büyük bir gemiye ve hakikaten esaslı bir makineye ihtiyacımız var. Gemi, devasa yakıtı alabilecek ve ışık hızına yaklaşan ivmeye varabilecek büyüklükte olmalı. Kozmik hızdan faydalanabilmek 6 yıllık yakıtı gerektiriyor.

Başlangıç ivmelenmesi geminin büyüklüğü ve ağırlığı sebebiyle yumuşak olacak. Fakat aşamalı olarak hızlanacak ve kısa sürede devasa mesafeleri kat edecek hale gelecek. Bir hafta içerisinde dış gezegenlere ulaşmış olacak. 2 yıl sonra ışık hızının yarısına ulaşacak ve güneş sistemimizin dışına çıkmış olacak. 2 yıl sonra hızı, ışık hızının yüzde 90’ına ulaşacak. Dünya’dan 50 trilyon kilometre uzakta ve hareketinden 4 yıl sonra, gemi zamanda yolculuk etmeye başlayacak. Gemideki zamanın her dört saatinde, Dünya’da iki saat geçecek. Kara deliğin yörüngesindeki uzaygemisi örneğinde olduğu gibi.

Ve 2 yıl daha sonra, gemi azami hızına ulaşacak ve ışık hızının yüzde 99’una denk gelecek. Bu hızda, gemide tek bir gün Dünya zamanında bir yıla tekabül edecek. Gemimiz tam anlamıyla geleceğe uçuyor.  

Zamanın yavaşlıyor oluşunun başka bir yararı daha var. Bu bizim teoride bir ömür boyunca sıra dışı mesafeleri katedebileceğimiz anlamına geliyor. Galaksinin bir ucuna yolculuk sadece 80 yıl sürecek. Fakat yolculuğumuzun gerçek kerameti bize kainatımızın ne kadar garip olduğunu gösteriyor olması. Zamanın değişen oranlarda ve yerlerde ilerlediği bir kainat bu. Küçük solucan deliklerinin etrafımızı sardığı bir kainat. Ve en nihayetinde, fizik bilgimizi, dördüncü boyut üzerinden hakiki zaman yolcuları olmak için kullanabileceğimiz bir kainat.