Fizikçilerin yakın tarihli bir çalışmasında, dalgaların davranışına ve bunların zamanla ilişkisine dair yeni bir teori ortaya atıldı.

Doğu Finlandiya Üniversitesi'nden Matias Koivurova ve meslektaşlarının geliştirdiği bu teori, bilimkurguda popüler olan zamanda geri gitme konseptinin gerçekte mümkün olamayacağı düşüncesine ağırlık katıyor.

Zira ekibin geliştirdiği denklem, zamanın sadece ileri doğru aktığı ve hiçbir şekilde geriye doğru akmadığı çözümlere olanak tanıyor.

Dalganın hızı zamanla değişir mi?

Bilimsel dergi Optica'da yayımlanan araştırma makalesinde bir dalganın hızının zamanla değişebileceği varsayıldı. Böylece "hızlanan dalga denklemi" denen bu formül yazılabildi.

Uzay boşluğunda ilerleyen ışık, her saniye sabit olarak 299 milyon 792 bin 458 metre yol kat ediyor.

Öte yandan ışık maddeyle etkileşime girdiğinde yavaşlıyor gibi görünüyor. Aslında bu yeni bir gözlem değil. Standart dalga mekaniği bu gündelik olayların çoğunu tanımlayabiliyor.

Işığın bir bardak su içerisinde ilerlerken bükülmesinin, hatta gökkuşağındaki dalgaların göz kamaştırıcı biçimde ayrılmasının ardında da bu olgu yatıyor.

Fizikçiler bu yavaşlamayı ışık ve elektromanyetizmayla ilgili 19. yüzyıl denklemlerini kullanarak tanımlayabiliyor.

Ancak ışığın farklı ortamlar arasındaki ani hız değişimi, fiziksel dalga ölçümleriyle kayda değer derecede gözlemlenemedi.

Yeni teorinin ardındaki fizikçiler bu soruna potansiyel bir çözüm önerdi. Ancak bunu, öncelikle ışık dalgasının zaman ve uzayın tek bir boyutu içindeki ilerleyişiyle ilgili temel ilkeleri yeniden düşünerek yapabildiler.

Koivurova, "İhtiyacım olan tek varsayım, dalganın hızının sabit olduğuydu. Sonra kendi kendime düşündüm: Ya her zaman sabit değilse? Bunun gerçekten de iyi bir soru olduğu ortaya çıktı" diye konuştu.

Sonuçta dalganın hızının zamanla değişebileceği varsayımından hareket eden ekip, denkleme sabit bir referans hızı eklediklerinde Genel Görelilik kuramıyla örtüşen sonuçlar elde etti.

"Zaman tek yönlü akıyor"

Uzayın derinliklerine hızla bir uzay aracı gönderildiğini hayal edin. Araçtaki yolcular, zamanı ve mesafeyi bu yolculuğu uzaktan izleyen gözlemcilerden farklı deneyimler.

Bu karşıtlık, her türlü ölçekte başarıyla sınanabilen bir teori olan Görelilik sayesinde ortaya çıkıyor.

Hızlanan dalga varsayımına dayanan ekibin, standart dalga denklemine getirdiği yeni çözümün etkileri, tıpkı Görelilik kuramının zorunlu tuttuğu etkilere benziyordu.

Koivurova, "Dalganın bakış açısından momentuma hiçbir şey olmadığını gösterdik. Başka bir deyişle, dalganın momentumu korunuyor" ifadelerini kullandı.

Ekibe göre ele alınacak dalganın ne olduğu önemli değil. İster elektromanyetik alanda olsun, ister havuzdaki bir dalgalanma ya da bir ipin titreşimi olsun; Görelilik ölçümlerinin ve momentumun korunmasının, hız arttıkça denklemde hesaba katılması gerekiyordu.

Üstelik bu durumun popüler bilimkurgu konsepti için hayal kırıklığı yaratabilecek sonuçları vardı.

 

Uygun zaman

Araştırma ekibinden Marco Ornigotti, "Dalgaya, Genel Görelilik teorisindeki uygun zamana tamamen benzeyen bir 'uygun zaman' atfedebileceğimizi bulduk" ifadelerini kullandı.

İngilizcede "proper time" diye anılan uygun zaman, bir sistemin geçirdiği fiziksel süreç miktarının ölçüsü anlamına geliyor. Örneğin sıradan bir mekanik saatin uygun zamanı, saatin akrep ve yelkovanının dönüş sayısıyla ölçülüyor.

Genel Görelilik'ten yola çıkan bilim insanları bu yüzden genellikle zamanda geriye yolculuk yapmanın mümkün olmadığını savunuyor.

Yeni araştırmanın ardındaki ekibe göre de, eğer tüm dalgalar aynı zamanda Görelilik'in uygun zaman ölçütünü de deneyimliyorsa, dalgalar tarafından yönlendirilen herhangi bir fiziksel sürecin, katı bir zamansal yöne sahip olması gerekiyor.

Diğer bir deyişle bu hesaplamalar, zamanın sadece tek bir yönde, ileriye doğru aktığı düşüncesini destekliyor.

Eğer bu teori doğrulanırsa evrendeki tüm nesnelerin kolektif yolculuğu gerçekten de tek yönlü bir yolda seyrediyor olmalı.

Bu da ünlü Geleceğe Dönüş (Back to the Future) serisinde olduğu gibi modifiye edilmiş bir zaman makinesine binip geçmişteki olayları değiştirme macerasına çıkmanın imkansız olduğu anlamına gelebilir.

 

Independent Türkçe, Science Alert, Phys.org

Derleyen: Çağla Üren