Nörolojik Görelilik Ve Zaman

Uzay ve Zaman

Evren tahmini olarak 13.7 milyar yıl önce akıl almaz bir patlama ile başladı . Akıl almaz diyorum çünkü bu bildiğimiz bir patlama değildi . Bu şuan gördüğünüz/görmediğiniz her şeyin küçücük bir noktadan yani tekillikten dışarıya doğru hayal edemeyeceğimiz bir hızda genişlemesi idi.

Eski atalarımızın efsanelerinin yerini alan modern hipotezimiz budur. Big Bang! Bundan iki bin yıl sonra modern hipotezimizin 21.yüzyıl efsanesi olup olmayacağı konusunda gerçekci olmak yada olmamak tamamen zamanın bize göstereceği bir şey . Bu patlama ile bildiğimiz zaman kavramıda doğdu . Bazı bilim insanlarına göre zaman ezelden beri var ve başlamak için bir tetikleme sinyali yada aktivasyon enerjisi  bekliyordu . Tıpkı big bang gibi .

Brian Greene’in deyimi ile : “Bilim insanları big bang’den sonra evrenin nasıl evrildiğini açıkılıyor fakat bilim insanlarının açıklayamadığı tek kısım şu BANG”

Kozmik mikrodalga fonu bizi evrenin ilk anlarına götürür fakat o patlama anına gidecek kadar götürmez . İşte o an’a ‘’ planck dönemi ‘’ adını veririz . Tam olarak 10 ^ 43 saniye demektir . İşte o anı açıklamak demek fizik kurallarına , uzay-zamana meydan okumak demektir . Bilirsiniz ki fizikçiler sonsuzluklardan nefret eder ve bu yüzdende tekillikler fizikçiler için en büyük bilinmezlerin başında gelir . Planck dönemini şuan ki fiziğimiz ile açıklayamıyor oluşumuz , gelecekte de açıklayamacağımız anlamına gelmez . Belki de evrenin sonuna geldiğimizde zaman tersine doğru akar . Tıpkı Mr. Nobody filminde olduğu gibi .

Şimdi doğru nöronları ateşleyip , doğru sorulara spesifik cevaplar vermeye çalıştığım bölüme bir göz atalım.

Zaman Kavramı Nasıl Oluşuyor

Bilinen evrende bir yapının koordinatlarını verebilmek için x,y,z koordinatlarına ve buna ek olarak birde zaman (t) koordinatını vermemiz gerekir . Neden bir zaman koordinatına ihtiyacımız var peki ? Çünkü dün çalışma masasında ders çalışan sen ile bugün o masada çalışan ‘’ sen ‘’ aynı değilsin . Makro bir örnek verecek olursak dünkü dünya ile bugünkü dünyada aynı değildir . Dünyada yaşayan bizler için odamız / evimiz / ofisimiz hep AYNI yerde kalacaktır fakat tüm bunları içinde barından dünya güneş etrafında her saniye yer değiştirir . Güneş ise samanyolunun kalbinde ki kara delik olan sagıttarıus A etrafında hareket eder . Bu noktada hareketin boyutlara göre göreceli olduğunu görüyoruz . Göreceli olmasından dolayı , çoğumuz zamanın basit ve vektörel bir şey olduğu yanılgısına düşeriz .  Bizim algılarımıza göre zaman sadece ileri doğru akan , yolun hıza bölümü  yada tamamen göreceli bir şeydir .

Uzay-Zamanı İlk Keşfeden Minkowski’ydi

Zamanı hissedemiyoruz , koklayamıyoruz , duyamıyoruz  hatta zamanın ne kadar geçtiğinin / geçmediğinin farkında bile olamıyoruz bazen . İşte bu noktada yardımımıza 1907 yılında ortaya çıkan bir kavram olan ‘’ Uzay-Zaman ‘’ koşuyor . Uzay-Zaman koordinat sistemini ileri süren kişi Einstein’ın  eski profesörü Hermann Minkowski . Hermann , farklı açılardan 3 boyutlu bir cismi izleyen iki gözlemci hayal etti ve bu cismin uzaklık ve genişliğinin iki gözlemci tarafından da farklı algılandığını fark etti . Hermann’ın fikirleri teoride einstein’in teorisinde vardı fakat tam olarak bu anlamda değildi .

Aslında 3 uzaysal boyuta bir zaman boyutu ekleyerek oluşturduğumuz UZAY-ZAMAN boyutu , zamanı daha iyi anlamamıza neden oldu desek yanlış olmaz . Uzay boyutları ile zaman boyutu , Sodyum ve Klor gibiydiler adeta . İkisi de birbirini etkiyor idi . Mesela 3 boyutlu ve kütlesi olan bir cisim uzayı büküyor idi . Ve bu geometrik eğrilik sonucu ‘’ kütle çekimi ‘’ oluşuyordu . Kütle çekiminin büyüklüğü de zamanın hızını doğrudan etkiliyordu . Spontane zaman tanımları ile gerçek uzay boyutlarını birleştirip elde ettiğimiz UZAY-ZAMANIN ne olduğunu biliyoruz şimdi .

Neden Zaman Tek Başına Bir 4. Boyut Olamıyor ?

4 . boyut sadece ” zaman ” boyutu değildir . Zaman ortak bir payda olacak kadar fazla faz’a , yoğunluğa , vektörel parametrelere sahipte değildir . Bu yüzden Uzay-Zaman boyutu ismini veririz 4.boyuta . Zamanın hangi boyutlarda var olacağı tamamı ile kütle ve enerjinin çok öncesine bağlı bir durumdur.

Fakat zamanı tanımlarken yada zaman boyutunu tek başına ele almadan şu sorulara ne tür cevaplar vereceğimiz önemlidir ?

1-) Zaman big bang ile mi başladı ?

Zaman big bang’den önce var olan bir şey mi ?

2-) Zaman, 5 . boyutun alfası 3. boyutun betası olan mıdır ?

3-) Evrenin içindeki zaman ile evrenin dışındaki zaman olgusu aynı mıdır ? Zamanın hızlı yada yavaş akması ışığın hızına mı bağlıdır ? Işık hızı bilinen evrenimizin içindekiler için mi yoksa evrenimizin kendisi için mi bir limittir ?

4-) Ve son olarak da mutlak sıfırda ( -273.15 C ) hareket ve akabinde zaman durur mu ?

Önemli Sorulara Önemli Cevaplar

1-)  Eğer zamanın büyük patlama ile başladığını varsayarsak , zaman bir ölçü birimi değildir . Bu noktada zaman vektörel olurdu . Fakat eğer büyük patlama’nın , zamanın herhangi bir periyotunda olduğunu varsayarsak , evet zaman bir ölçü birimidir . Aslında hep büyük patlamadan önce ne vardı ? diye sorarız aslında burada bile zamanın daha önce var olan bir boyut olduğunu kabul etmiş oluruz . O yüzden nasıl insanlık tarihi için MÖ yada İÖ ( İÖ: İSADAN ÖNCE ) kavramlarını kullanmışsak , evren için referans alabileceğimiz bir periyot olarak BBÖ yada BBS ( Big Bang’den önce ve Big Bang’den sonra ) kavramlarını ele almamız gerekirdi ama bizler genelde nedense Zaman’dan önce ve sonra kavramlarını kullanıyoruz . Big bang , salt zaman boyutunun herhangi bir periyodun da gerçekleşen döngüsel bir tasarım olabilir . Hatta biraz daha ileri gidip şunları bile söyleyebiliriz ; Eğer uzay çizgisi döngüsel ise akabinde zaman çizgisi de döngüsel olmalıdır . Bu döngüsellik ise bizlere ;  zamanın başlangıcının ve sonunun aynı ‘’ an ‘’ olduğunu söyler . Sonuç olarak 1 . soruya hitaben binlerce teori üretebiliriz . Üreteceğimiz teoriler bilimsel gerçeklik bilgimiz ile kısıtlı olacağından bazen bazı zaman teorilerinin saçma gelmesi doğal gözükecektir .

2-) Bu sorudaki alfa başlangıç , beta ise bitiş olarak tanımlanırsa soru daha daha anlamlı olacaktır . Zaman , uzay boyutlarımızın sonu ile  5. boyutun başlangıçı arasındaki boyutsal bir faz geçişinden mi ibarettir ?

Bize , ışık hızına ulaştığımızda zamanın duracak kadar yavaşladığını söyleyen einstein’in teorilerini düşünün  . Kütlesi olan bir hiçbir madde ışık hızına ulaşamaz çünkü bu fizikte sonsuz enerji ve momentum gerektirir . Ve içinde bulunduğumuz tasarım olan evren israf yapmayı sevmeyen ekonomik bir yapıdır . Zaman bu noktada boyutlar arası sürekliliği sağlayan ve uzay-zaman dokusunu birbirine bağlayan bir enerji olabilir . Enerjisinin olması ( Emc2 ‘ den dolayı ) her zaman kütlesinin olmasını da gerektirmez . Tıpkı fotonlar gibi  .

3-) Öncelikle ‘’ evrenin dışı ‘’ bilim dışı bir söylem olarak kabul edilebilir ama bu bunu düşünmemize bir engel değildir . Evrenin içindeki zaman , kütleye ve ışığın bükülmesine bağlıdır .

Merkezde Hep Kütle Var

Uzay’ın nasıl şekilleneceği ‘’ kütleye ‘’

Işığın nasıl büküleceği ‘’ kütleye ‘’

Zamanın hangi hızda akacağı ‘’ kütleye ve çekimine ‘’ bağlıdır . Kütle bu 3 fenomeni etkileyen bir sabit gibi . Evrenin dışı konusunda ise şu parametreyi göz ardı etmemeliyiz . Hareket ( hız ) görecelidir . Bir cismin hızı, farklı gözlemcilere ve gözlemcilerin hızlarına göre farklılık gösterir .

Dünyamız  saatte 1670 km hızla kendi ekseni etrafında, 108.000 km hızla güneşin etrafında döner. Güneş sisteminin galaksi merkezi etrafındaki dönüş sürati saatte 720.000 km iken, Samanyolu galaksisinin uzaydaki hızı saatte 950.000 km dir . Yani samanyolu galaksisi dışından dünyanın hızı tüm bu hızların toplamıdır . Hareket , hangi referans sistemini göz önünde bulundurduğunuza göre değişiklilik gösteriyor işte bu yüzden de evrenin dışında ne olduğu sorusu ve evrenin dışındaki hızın ne olduğu sorusu , evrenin dışının herhangi bir referans sistemine bağlı olup olmadığına bağlı oluyor .

Peki zamanın hızı için ışık hızı için bir limit midir?

Evrenin içinde ve kütlesi olan parçacıklar yada maddeler için evet bir sınırdır . Fakat bilinmelidir ki,  bu limitin bir patronu vardır ve o patronun adı EVRENİN GENİŞLEME HIZI ‘ dır . Tüm uzay genişliyor olduğundan, noktalar arasındaki mesafe arttıkça, birbirinden uzaklaşma hızı da artmaktadır. Yani birbirinden 10 milyon ışık yılı uzaktaki iki nokta, birbirinden saniyede 200 kilometre uzaklaşmaktadır ve bu böyle devam eder. Bu sebeple, eğer ki birbirinden yeterince uzak iki noktayı ele alacak olursanız, nihayetinde birbirlerinden ışık hızında uzaklaştıklarını görürsünüz . Öyleyse birbirinden örneğin 16 milyar ışık yılı uzaktaki cisimler, birbirlerinden ışık hızından daha hızlı uzaklaşmaktadır. Yani bir galaksinin ışıktan daha hızlı hareket ettiğini iddia edebilirsiniz. Ancak gerçekte olan, galaksinin değil, galaksinin içerisinde bulunduğu uzayın bu hızda genişliyor olduğudur. Aslında galaksi pek de hareket etmez bile! Yani ortada olan olay, galaksinin görelilik kurallarını yıkması değildir. Sonuçta düşünecek olursanız, o galaksiye göre de biz ışık hızından hızlı gitmekteyiz; ancak durumun bu olmadığının herkes farkındadır. Burada hatırlanması gereken anahtar nokta, söz konusu olan genişlemenin kozmik bir genişleme olmasıdır, galaktik bir hareket değil! Diyor Rochester Teknoloji Enstitüsünden Brian Koberlein .

Sonuç olarak , eğer evrenimizde birbirinden yeterince uzak iki nokta seçersek , her zaman birbirinden ışıktan daha hızlı uzaklaşan çiftler bulabiliriz . Bunun sebebi kozmolojik genişlemenin ta kendisidir . Bu genişlemeyi ilk olarak belçikalı bilim insanı ve rahip George Lemaitre ortaya atmıştır . Ancak Edwin Hubble, Georges Lemaître’den 2 yıl sonra bildirisini yayımlamıştır . Peki bu genişleme einsteinin özel göreliliğine ters mi ? Aslında hayır . En başta belirttiğimiz gibi einstein evrenin içindeki bir maddenin ışıktan  hızlı hareket edemeyeceğini söyler .   Fakat uzay-zaman dokusunun bu hızı aşamayacağını söylemez bu teori bizlere .

Eğer zaman=hareket ise evrendeki  her parçacık her galaksi her kuasar  dursa zaman durur mu ?

Eğer big bang’i tetikleyen şeyi bir hareket olarak tanımlasaydık , evet belkide zaman dururdu . Fakat biliyoruz ki bir sistemin -273.15 Centigrad derecede (0 Kelvin) entropisi sıfır olarak kabul edilir. Akabinde LOT3 bizlere mutlak sıfırda hareketin durmasını ve entropinin bir sabite yaklaşmasına neden olur . (Laws of thermodynamics-3  ) .

Bu durumda eğer zaman=hareket tezime göre zaman durur . Fakat birazdan paylaşacağımız gelişme bunun doğru olmadığını kanıtlar nitelikte .

“Science” dergisinde yayımlanan araştırmaya göre bilim adamları, ilk kez mutlak sıfırın altında bir atomik gaz üretti.

Almanya’nın Münih kentindeki Ludwig Maximilian Üniversitesi’nden Ulrich Schneider, önce yaklaşık 100 bin atomu kazara ısılarını yükseltebilecek olası her tür çevresel etkenden uzaklaştırarak bir vakum odasında soğuttuklarını söyledi.

Atomların hareketlerini gözlemlemek için lazer ışınları ve manyetik alanlardan oluşan bir ağ kullandıklarını belirten Schneider, “Isı, atomların ne kadar hareket ettiklerine ve sahip oldukları kinetik enerji miktarına bağlıdır. Lazer ışınlarından gelen milyonlarca parlak ışık noktasından oluşan optik kafes, atomların hareket etmesine yardımcı oldu. Kafes, aynı zamanda atomlardaki potansiyel enerjiyi sınırlamamazı da sağladı. Atomlar arasındaki etkileşimi kontrol etmek için ise manyetik alanı kullandık. Isı, basınçla da bağlantılıdır. Bir şey ne kadar sıcaksa dışa doğru o kadar genişler ve ne kadar soğuksa o kadar büzüşür. Negatif basınç kullanarak atomlar arasındaki etkileşimi kontrol altına aldık. Böylece ilk kez hareket eden moleküller için negatif mutlak ısı derecesine ulaştık” dedi.

Buluşun, teknik olarak yüzde 100 daha etkili çalışacak motorlar ile yeni kuantum cihazlarının geliştirilmesine yol açması ve evreni parçaladığı sanılan “karanlık enerji” gibi bilinmezlere ışık tutacağı belirtiliyor.

Sonuç olarak durur yada durmaz dememiz için daha fazla deney ve gözleme ihtiyacımız var .

İnsanlığın en büyük gizemlerinden biri olan zamanı bilimsel perspektif ile irdelemeye çalıştım bu yazıda . Eminim ki sormamız gerekenden daha fazla soru vardır . Sorduğum bu sorular güncel bilimin zaman ile ilgili bilinmezleri ile ilgili idi . Bu sorular eminim ki , zaman ile ilgili çok derin sorular sormanıza sebep olacaktır .

Nörolojik Görelilik

Sinir bilim bizlere zamanın düşündüğümüz şey olmadığını söyler . 1.5 kg ağırlığında , 100 milyar nörona ve trilyonlarca sinaptik bağlantıya sahip olan beynimiz için zaman çok farklı akar vede algılanır . İşte nörolojik görelilik tam olarak ; farklı hızlarda işlenen verilerin senkronize edilip bizler için ‘’ anlamlı ‘’ olmasını açıklamaya çalışır . Fiziksel gerçekliğimizde ışık sesten hızlıdır değil mi ?

Akabinde beyinde de görmenin işitmeden daha hızlı olmasını düşünürüz . İşte en can alıcı yerlerden biride burası bence . Karanlık bir kafesin içinde ki beynimiz için işler böyle yürümez . !

Neden hoşlandığınız bir insan ile 1 saat 10 dakika gibi gelirde neden hiç haz etmediğiniz 1 saat’lik ders 10 saat gibi gelir ?

Bu kıyaslamayı çoğunuz einstein’in görelilik teorisinin basit bir indirgemesinden hatırlıyordur . İşin aslı dünyanın neresinde olursan ol 1 saat  her zaman 60 dakika ve 3600 saniyedir fakat neden zaman olgusu beyinde bir anlam kazanır ?

Neden beynimiz zamanı yaratır  ?

Bu sorulara yanıt vermek oldukça zor . Çünkü zamanın ne olmadığı hakkında çok şey biliyor iken ne olduğu hakkında bilimsel ve felsefi açıdan çok belirsizlik var . Öncelikle 1 saat’lik zaman diliminin 2 farklı gözlemciyede olduğundan daha değişik gelmesinin sebebi ; zamanın newtonun açıkladığı gibi olmayışıdır .

Newton zamanı (t) salt olarak düşündü ve diğer tüm olayların t ‘ ye göre akıp gittiğini söyledi . Fakat einstein diye bir adam bize 4 boyutlu uzay-zamanda ‘’ eş zamanlılığın ‘’ olası olmadığını ve hızın yada hareketin göreceli olduğunu söyledi.

Einsteinin evreninde hız , gerçeklik yada algı tamamen referans aldığın sisteme bağlı idi . İşte dolaylı olarak bu yüzden 1 saat bazılarımıza olduğundan fazla / az gelir .

Referans aldığımız sistemler bo noktada ‘’ beyinlerimiz ‘’ olacaktır . Ve buradan da zaman algısının her beyine göre farklı olduğunu çıkarabiliriz .

Beyinlerimiz tıpkı kütleçekimi gibi zamanı büker . ! Evet yanlış duymadınız sadece bu bükülme somut değilde soyut bir bükülmedir .

Uzay-Zamanda ki her gezegen , yıldız , galaksi vede  her gökada da zaman farklı akıyor çünkü hepsi uzay-zamanı farklı derecelerde büküyor . Somut ve makro bükülmenin içindeki biz ‘’ mikro ‘’ varlıklar ise zamanı bir daha büküyoruz .

Konuyu daha iyi kavramımız için bir örnek vermem yerinde olacaktır gibi duruyor . Ama önce şu bilgiyi vereyim : 5 duyu organımızın beyine yolladığı elektrokimyasal sinyaller ( data ) , beynin farklı lobların da farklı hızlarda işlenir .

Her Şey Gözlemciye Bağlıdır

Her şeyi birbirimize göre farklı algılar ve deneyimleriz . X filminin 10 farklı gözlemcide 10 farklı anlam ve deneyim oluşturması gibi . Diğer yandan bu farklılık kaotik yada gelişi güzel değildir . Bu farklılık gözlemcinin zihninde ki bilinç ve biliçaltını oluşturan öğelerin gerçekliği ile ilgilidir . Vede biliyorsunuz ki gerçeklikte büyük bir oranda duyu organlarımıza bağlıdır . Duyu organlarımız beynin elidir , koludur , bacağıdır . Beynin oluşturduğu gerçeklikte duyu organlarımızın nasıl bir rolü var sorusuna cevap verdiğimiz ‘’ harici duyular ‘’ makalesini okumadıysanız okumanızı öneririz .

Hepimiz fiziksel evrende ışığın sesten hızlı hareket ettiğini biliriz . Peki kendi başına bir evren olan beynimiz buna ne diyor ?

Hiç maraton koşularında neden bir ışık huzmesinin değil de bir atış tabancısının kullanıldığını düşündünüz mü ? İşte bunun sebebi beyindeki dataların farklı hızlarda işleniyor oluşu ve bu işleyişin fiziksel gerçeklik ( evren yasaları ) ile uyumlu olmasının gerekmemesi durumudur .

Sonuçları Nature dergisinde yayımlanan bir araştırmaya göre ;  insan beyni sesi  50 milisaniye ile 80 milisaniye arasında bir sürede algılar . Diğer yandan beynimiz sesi ışıktan 30 milisaniye önce işler .

İşte bu yüzden 100 metre koşularında start tabanca ile verilir . Milisaniye deyip geçmemek gerekir çünkü maraton koşularında saniyenin binde biri bir sporcunun kariyerini baştan sona etkileyebilir .

Psikolojik Filtreler

Bir eylem düşünün , mesela bir bardağın kırıldığını düşünün . Bu durumu 3 duyu organı ile algılarsanız . İşitme , görme ve hissetme ( üzerinize düştüğü durum ). Peki bu durumda bardağın sesini ve görüntüsünü ayrı ayrı mı algılarız ? İşte beynin mükemmel bir tasarım olduğuna bir örnek daha . Beyin bir datayı gerekli lobda işledikten sonra başka verinin gelip gelmediğine bakar ve duruma göre 5 farklı duyu organının gönderdiği elektrokimyasal verileri senkronize edip ‘’ Zaman olgusunu ‘’ yaratır . İşin ilginç yanı beyinde zaman sensörü gibi bir şey yoktur . Öyleyse zaman 6 . duyumuz olabilir mi ? Bu duyu cerebellum’un içinde özellmiş bilinç tarzı bir şey olabilir mi ? Yada durun bir dakika zaman ,  5 duyu organımızın gönderdiği elektrokimyasal verilerin yorumlanıp , bilincin oluşturulduğu yerdeki psikolojik bir filtre olabilir mi ?

Düşünsenize bir X kelimesi 100 farklı insanda 100 farklı anlama tekabül ediyor . Sosyopat olmayan bir insan bile günde en az 7-8 adet iletişim (sohbet etmek ) kuruyordur .  Bu noktada gerçek anlamda farklı algılara sahip insanlar birbirlerine ‘’ seni çok iyi anlıyorum ‘’ dediğinde apaçık yalan söylemiş olmaz mı ? Aslında evet bu yalan bu gerçeklikte kabul edilebilir ama nörolojik görelilik hakkında bir bilgisi olan bir zihin için kabul edilebilir değildir . Nörolojik görelilik hakkında çok fazla hatta hiçbir şey duymamış olmanız doğaldır vede bunun nedeni hakkında pekte bir bilgi yok

Son olarak güzel bir örnekle yada karşılaştırma ile sonlandırmak istiyorum bu yazıyı .

Bütün Olaylar Aslında Yarım Saniye Önce Oluyor

Bir ilginç bilgiyi önceden vermeliyim : İnsan hareketlerinin hepsi ( refleksler  hariç ) hepsi tam yarım saniye önce beyninizde yaşanmıştır . !

Bizler , kozmolojik  hayaletler ile dolu bir evrende yaşayan beyin hayaletlerinden başka bir şey değiliz . Hollywood yıldızlarına değilde göklerdeki yıldızlara hayranlık duyduğumuz günden beri bunun farkındayız belkide .

‘’ Bir evren var bize yıldızlarının , kuasarlarının ve gökadalarının geçmişini izleten ,   ‘        — Bir evren var ,  şu anın  500 milisaniye önce yaşanıp bittiği bir evren … —

Bu makalede değindiğim konulardan biri olan ” Nörolojik Görelilik ” konusu , bu ülkede hiçbir yazılı kaynakta değinilmemiştir . Yani yeni yeni keşfedilen bir bilimsel bir konudur . Öte yandan türkiyede yazdığım makalelerin bir değerinin olmadığının farkında olduğumdan , makalelerimi ingilizceye çevirip USA ‘ de ve yurt dışı bilimsel sitelerde yayınlayacağım . Tabi şuan üslup konusunda mükemmel durumda değilim ama daha fazla makale yazdıkça ” tanrısallığa ” yakınlaşacağımın da farkındayım . Okuyan ve anlayanlar var ise teşekkürler.

Anonim bir yazıdır.

Kaynaklar

1. http://www.nature.com/news/quantum-gas-goes-below-absolute-zero-1.12146
2. http://www.zmescience.com/science/physics/lower-than-zero-temperature-07012013/
3. http://phys.org/news/2015-02-fast-universe.html
4. Nature dergisi
5. David eagleman – The brain : The story of you