Yerçekimi Ve Zaman İlişkisi: Yükseklere Çıktıkça Daha Çok Yaşlanırız!

Başlık sadece ilgi çekmek için yazılmış gibi gelebilir. Ancak bilgi gerçektir. Bir binanın en üst katında zemin kata kıyasla daha hızlı yaşlanırız. Bir saati bir dağın tepesine, diğerini de bir kumsala yerleştirirseniz, küçük bir farkla, iki saatin de farklı zamanı gösterdiğini göreceksiniz. Bu yazımızda yerçekimi ve zaman ilişkisini inceleyelim.

Einstein’ın özel görelilik kuramı, zamanın sabit bir hızda akmadığını ve ivmeden etkilenebileceğini öngörür. Söz konusu teori yerçekiminin güçlü olduğu durumlarda zamanın daha yavaş aktığını ileri sürer. Einstein tarafından 1915’te ortaya atılan bu kavram, bugüne kadar evrene dair keşfettiğimiz en büyüleyici içgörülerden biridir.

Yazının başında dediğimiz gibi zemin kat Dünya’nın kütlesine üst katlardan daha yakındır. Bu durumda orada yerçekimi çok az farkla da olsa daha kuvvetlidir. Bunun sonucunda da zaman bir nebze daha yavaş akar. Yani aşağıdaki gökdelenin üst katında ve alt katında çalışanlar için temelde zaman farklı biçimlerde akar.

2010’da fizikçiler gerçekten de merdivenin bir üst basa­mağında duran birinin bir alt basamaktaki kişiye kıyasla daha hızlı yaşlandığını göstermeyi başardılar. Araştırmacılar, yaklaşık 33 santimetre bir yükseklik farkının bile zamanın geçmesinde ölçülebilir bir değişikliğe neden olduğunu buldular.

Bunu elbette sizin evde denemeniz mümkün değil. Sonucunda bilim insanları bunu, süper hassas saatler kullanarak ölçtüler. Laboratuvarda bir saati diğerinden daha yükseğe yerleştirdiler. Sonrasında da tıpkı Einstein’ın öngördüğü gibi, yüksek saatin diğer saatten biraz daha hızlı çalıştığını gördüler.

Yüksekte Duran Bir İnsan Neden Daha Hızlı Yaşlanır?

Şimdi bir rokette olduğunuzu hayal edin. Roketin sol yanından sağ yanına yatay olarak bir lazer ışını yolladığınızı kabul edelim. Işının sağ duvara çarptığı nokta çıkış noktasına göre zemine bir parça daha yakın olacaktır. Bunun nedeni, ışık kabi­nin içinde yol alırken zeminin yukarıya, ışına doğru ivmelenmiş olmasıdır.

Düz arazide yürüyüş yapan biri için iki nokta ara­sındaki en kısa yol, düz bir çizgidir. Ama dağlık arazide yürüyen biri için böyle değildir. Onun durumunda en kısa yol kıvrımlıdır. Lazer ışının kıvrımlı bir yol izlemiş olmasından hareketle, uzayın da kıvrımlı olduğu sonucuna varabilirsiniz. Bu, yerçekiminin uzayı büktüğü anlamına gelecektir.

Evren dört boyuttan oluşur: gördüğümüz üç boyut ve zamanın dördüncü boyutu. Yerçekimi ve zaman ilişkisi temelde uzay ve zamanın birbirine bağlı olmasından kaynaklanıyor.

Kozmik cisimler uzayda hareket ederken aynı zamanda zamanı da bükerler. Einstein’ın teorisine göre, deneyimlediğimiz yerçekimi, uzay ve zamanın (yani uzay-zamanın) bu eğriliğinden kaynaklanmaktadır.

Diğer bir deyişle yerçekimi bükülmüş uzay-zamandır. Uzay-zamanın bükülmüş olduğunu fark edemiyoruz çünkü uzay-zaman dört boyutlu bir şeyken, biz sadece üç boyutlu varlıklarız. İşte, yerçekiminin büktüğü uzay-zaman olgusu zamanı da evirip çeviriyor. Bu nedenle de zaman yer­çekimi etkisiyle yavaşlıyor.

Atomik Saatler Yerçekimi Yavaşlama Zamanını Gösteriyor

İki ayna arasında gidip gelen bir lazer ışınından oluşmuş iki saat düşünün. Işının aynalara her çarpışında saatlerden bir tıklama sesi çıksın. Bu iki saatten biri diğerine göre yerden daha yukarıda duruyor olsun.

Alttaki saat Dünya’nın kütlesine daha yakın olduğu için biraz daha güçlü bir yerçekimine maruz kalacaktır. Bu da o saatin aynaları arasında hareket eden ışığın yukarıdaki saatin ışığına kıyasla daha kavisli bir yol izlediği anlamına gelir.

Yol ne ka­dar kavisliyse, ışığın aynalar arasında kat etmesi gereken mesafe o kadar büyüktür ve tıklar arasında geçen zaman daha uzundur. Dola­yısıyla alttaki saat üsttekine göre daha yavaş tıklar. Başka bir deyişle, yerçekimi güçlüyse zaman daha yavaş akar.

Yerçeki­minin Zamanı Yavaşlattığı Sonucundan Kaçınmak Mümkün Değildir.

Bahsettiğimiz şeyler abartılı gelebilir. Sonuçta gündelik yaşantımızda bu etkileri görmek pek de mümkün değildir. Ancak bir kez daha düşünmeniz ge­rekecek. Akıllı telefonlarınız yerinizi belirlemek için bir dizi GPS uydusundan yararlanır. Eliptik yörüngeleri olan bu uydulara saatler monte edilmiştir. Uydu geze­gene yaklaştığında daha güçlü bir çekim altında kalır ve saati yavaş­lar.

Eğer elektronik cihazlarınız bu etkiyi dengeleyemiyorsa, konu­munuzu GPS uydularına göre belirlemeyi başaramaz. Başka türlü söylersek, birçoğumuz her gün farkında olmadan Einstein’ın genel görelilik teorisini sınayan bir deneye katılıyoruz. Bu teori yanlış olsaydı, GPS sistemi konumunuzu her gün 50 metre artan bir hatayla saptardı.

Zamanın yerçekimi etkisiyle yavaşlaması yerçekiminin zayıf olduğu yerlerde az, kuvvetli olduğu yerlerde çoktur. Bildiğimiz en kuvvetli yerçekimi kaynağı ise kara deliklerdir.

Bir kara deliğin olay ufkuna -ışığın ve maddenin kara deliğe düşmekten kaçamadığı dönüşü olmayan sınır- çok yakın bir yerde durup dışarıya doğru bakabilseniz, evrenin gelecekteki tüm tarihinin hızlı oynatılan bir film gibi gözlerinizin önünden geçtiğini görürdünüz.

Zaman Sadece Yerçekiminden Etkilenmez

Zamanın değişimi sadece yerçekimi sonucunda gerçekleşmez. Siz daha hızlı hareket ettikçe zamanın daha yavaş hareket ettiği “göreceli hız zaman genişlemesi” adı verilen bir şey daha vardır. Bunun klasik örneği ikizler ile ilgili bir düşünce deneyidir.

İkizimizden birini ışık hızına yakın bir hızda seyahat eden bir uzay gemisine koyalım. Diğeri ise Dünya’da geride kalsın. Uzay yolculuğu yapan ikiz Dünya’ya döndüğünde, sadece birkaç yaşında olacaktır. Ancak Dünya’ya bağlı kardeşi on yıldan fazla yaşlanacaktır.

Tabii ki kimse bu deneyi gerçek hayatta yapamadı, ancak bunun gerçek olduğuna dair yazının başında da okuduğunuz gibi bazı kanıtlar var. Ayrıca Uluslararası Uzay İstasyonundaki astronotların, Dünya’daki insanlardan biraz daha yavaş yaşlandıkları kanıtlanmıştır.

Bu yüzden bir dahaki sefere hafta sonunun daha uzun sürmesini dilediğinizde yere yakın durun. Ayrıca gerçekten hızlı hareket edin.

Belki hafta sonunuz daha uzun gibi hissettirmeyecek, ancak teknik olarak bir saniyenin ufacık, küçücük bir kısmını kazanabilirsiniz. Unutmayın, zaman görecelidir. Ayrıca bu yazımıza da göz atmanızı öneririz: Leonardo da Vinci Yer Çekimini Isaac Newton’dan Çok Daha Önce Bulmuş Olabilir

Kaynaklar ve İleri Okumalar:

• Here’s why astronauts age slower than the rest of us here on Earth. Yayınlanma tarihi: 19 Ağustos 2015; Bağlantı: https://www.businessinsider.com/
• Einstein’s Relativity Affects Aging on Earth (Slightly); Yayınlanma tarihi: 25 Eylül 2010; Bağlantı: https://www.nationalgeographic.com/
• The Higher You Are, the Faster You Age; Yayınlanma tarihi: 18 Kasım 2021; Bağlantı: https://www.livescience.com/

Matematiksel