Fizik

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. Bu, Einstein’ın görelilik teorisinden çıkan bir sonuçtur. 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. Zemin kat Dünya’nın kütlesine üst katlardan daha yakın olduğuna göre, orada yerçekimi çok az farkla da olsa daha kuvvetlidir ve dolayısıyla zaman bir nebze daha yavaş akar.

yerçekimi zaman

Zaman bizlere hayattaki tek sabitlerden birisi gibi geliyor. Ancak anlıyoruz ki bu düşüncemizde de yanılıyoruz. Neyse ki yerçekimi nedeniyle zamanın değişimi son derece hafif bir etkidir. Bu değişimin saptanabilmesi için süper hassas bir atom saatine ihtiyaç vardır. 2010’da fizikçiler gerçekten de merdivenin bir üst basa­mağında duran birinin bir alt basamaktaki kişiye kıyasla daha hızlı yaşlandığını göstermeyi başardılar.

Yüksekte Duran Bir İnsan Neden Daha Hızlı Yaşlanır?

Bunu anla­mak için bir uçakta olduğunuzu düşünün. Uçak hızlı bir biçimde giderken siz rahatlıkla kalkıp tuvalete yürüyebilirsiniz. Bu aslında, yerçekimiyle ilgili şaşırtıcı bir gerçeği ortaya koymaktadır: Yerçeki­mi ivmedir. Şu anda bir kuvvetin sizi yere yapıştırdığını düşünüyor olabilirsiniz, oysa aslında ivmeleniyor, ama bunu bilmiyorsunuz.

Şimdi uçaktan daha hızlı bir şeyde mesela 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. Ama tabii siz bu ivmeyi aynı uçakta olduğu gibi algılamazsınız. Öyleyse, ışının zemine doğ­ru kıvrım yapmasını nasıl açıklarsınız?

Işının iyi bilinen bir özelliği, iki nokta arasında daima en kısa yolu seçmesidir. 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, olsa olsa uzayın da kıvrımlı olduğu sonucuna varabilirsiniz. Bu, yerçekiminin uzayı büktüğü anlamına gelecektir.

Aslında yerçekimi bükülmüş uzay-zamandır. Einstein 1905’te uzayın ve zamanın aslında aynı şeyin görünüş­leri olduğunu keşfetmişti. 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.

Bu fenomene “yerçekimi zaman genişlemesi” denir. Özetle, yerçekimi arttıkça zamanın daha yavaş aktığı anlamına gelir. Bu nedenle yerçekiminin daha güçlü olduğu Dünya’nın merkezine yakın nesneler için zaman daha yavaş geçer.

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.


Hepimiz uzay-zamandaki deneyimimizi farklı ölçüyoruz. Bunun nedeni uzay-zamanın düz olmamasıdır – kavislidir ve madde ve enerji tarafından bükülebilir. Dolayısıyla, konumumuza ve hızımıza bağlı olarak, uzay-zamanın farklı bir bölümünde zaman bize daha hızlı veya daha yavaş hareket ediyormuş gibi görünebilir. Gerçekten de Uluslararası Uzay İstasyonundaki astronotların, Dünya’daki insanlardan biraz daha yavaş yaşlandıkları kanıtlanmıştır.

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. Kara delik uzay-zamandaki dipsiz bir çukurdur, yaşamının sonuna gelen çok büyük bir yıldızın kıyameti andıran çöküşünden arta kalmıştır. 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 kanıtlar var.

Bu yüzden bir dahaki sefere hafta sonunun daha uzun sürmesini dilediğinizde yere yakın durun ve gerçekten hızlı hareket edin. Belki hafta sonunuz daha uzun gibi hissettirmeyecek, ancak teknik olarak bir saniyenin ufacık, küçücük bir kısmını kazanabilirsiniz. Unutmayın, zaman görecelidir

Kaynaklar ve İleri Okumalar:

Matematiksel

Sibel Çağlar

Merhabalar. Matematik öğretmeni olarak başladığım hayatıma 2016 yılında kurduğum matematiksel.org web sitesinde içerikler üreterek devam ediyorum. Matematiğin aydınlık yüzünü paylaşıyorum. Amacım matematiğin hayattan kopuk olmadığını kanıtlamaktı. Devamında ekip arkadaşlarımın da dahil olması ile kocaman bir aile olduk. Amacımıza da kısmen ulaştık. Yolumuz daha uzun ama kesinlikle çok keyifli.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu