Hepimizin elinde akıllı telefonlar var. Artık bir yerden bir yere gideyim dediğimiz hop seyrüsefer uygulamasını açıyoruz, o bizi alıyor, gideceğimiz kapının önüne kadar götürüyor.
Adına GPS denen bir sistem sayesinde yapıyor bunu, küresel konumlama sistemi yani.
Nasıl oluyor da, dünyanın etrafındaki uydulardan oluşan bu sistem bizim o an dünyanın tam neresinde olduğumuzu biliyor?
Uzun uzun bütün detaylarına girmeyi çok istesem de konumuz GPS değil; o yüzden şunu söylemekle yetineceğim: GPS uyduları aslında bir son derece hassas atomik saat.
Şu an dünyanın tam neresinde olduğunu bilmek için iki şeye ihtiyacınız var. Bunlardan birincisini bulunduğunuz yerin güneşe veya yıldızlara göre konumundan bulabilirsiniz, ona “enlem” deniyor. Kabaca “Ekvator çizgisine göre ne kadar Kuzeyde veya Güneyde olduğunu bilme yolu” diyelim.
Bunlardan ikincisi ise iki tane hassas saat. Biri sizin bulunduğunuz yerdeki zamanı hassas derecede ölçecek; diğeri ise referans noktasındaki saati.
GPS uyduları burada referans noktasını oluşturuyor; bulunduğunuz yerdeki saati ise telefon kendisi söylüyor zaten. (Telefonun ekranında gördüğünüz saat değil, operatörün ona sürekli bildirdiği saatten söz ediyorum.)
İki şey lazım dedim ama eksik söyledim. Telefonunuzun bulunduğunuz yeri tam olarak bilmesi için bir üçüncü şeye daha ihtiyaç var. İşte bugünkü yazımızın konusu da temelde bu üçüncü şey.
Albert Einstein’ın önce özel görelilik teorisinde söylediği, ardından genel görelilik teorisiyle tamamladığı şeylerden biri şu: Zamanın akış hızı sabit değil, değişken. Zamanın akış hızını kütle çekim kuvveti belirliyor.
Bu, insan mantığının kabullenmekte zorluk çektiği bir şey, biliyorum. Bu yazıyı bir masada yazıyorum ve biliyorum ki, yerde duran ayaklarımla masanın hizasındaki kollarım ve masadan daha yukarıdaki kafam arasında zamanın akış hızı bakımından fark var.
Dünyanın kütle çekiminden daha fazla etkilenen ayaklarım için zaman, bu güçten görece daha az etkilenen kafama göre daha yavaş akıyor.
Benim boyum 1,83; otururken kafam herhalde yerden 130-140 santim daha yüksekte; bu kadarlık bir mesafe için zamanın akışındaki hız farkı önemsiz ve göz ardı edilebilir nitelikte ama yine de günümüz teknolojisiyle ölçülebilen bir fark bu.
Dünyanın yörüngesindeki GPS uyduları için ise dünya yüzeyindeki zamanın akış hızıyla aradaki fark göz ardı edilebilir bir şey değil. Dünyanın çekim gücünden daha az etkilendiği için GPS’teki atom saati daha hızlı çalışır ama uydular uzayda muazzam bir hızla hareket ettikleri için de içlerindeki saatler bir ölçüde yavaşlar. Sadece bu da değil; bir de GPS uydusundan yollanan sinyalin elimizdeki alıcıya ulaşma süresi var.
Dolayısıyla GPS uydusundan sinyal almak yetmez; hem zamanın akışındaki farkı hem de uydudan gelecek sinyalin havada geçirdiği süreyi hesaplayıp bize sonucu ona göre verecek bir algoritmaya ihtiyaç var.
İşte elinizdeki akıllı telefon bütün bu hesapları yapıyor, ancak bu hesapları yaptıktan sonra ortaya çıkan enlem-boylam koordinatı anlayacağımız şekilde bir haritanın üzerine oturtup bize gösteriyor.
Gördünüz mü, hayatımıza son 8-10 yılda girdiği halde bizim doğuştan gelen hakkımız sanmaya başladığımız seyrüsefer uygulamalarının arkasında ne kadar karmaşık bir bilim var.
Ama diyorum ya, konumuz GPS değil, konumuz zamanın akış hızının değişken olması.
Bu değişkenlikle ilgili hep verilen meşhur “İkizler” örneği var. Biri dünyada kalan, diğeri ise son derece hızlı bir roketle uzaya gidip sonra da geri gelen ikiz kardeşler, yeniden buluştuklarında dünyada kalan, uzaya gidenden daha faza yaşlanmış olur.
Çünkü iki kardeş için zaman birbirinden farklı hızlarda akmıştır. (Bu konuyu sinemada en güzel anlatan filmlerin başında Interstellar adlı film gelir, meraklısına tavsiye ederim.)
Einstein, “Hiçbir şey ışıktan hızlı gidemez” derken söylediği şuydu: Kütlesi olan nesneler, ışık hızına yükselemezler, çünkü hızları arttıkça kütleleri de artar.
Işık hızına çıkılamaz belki ama ışık hızının hatırı sayılır bir oranına kadar hızlanmak belki de mümkündür. İşte bu olduğunda da zaman yavaşlamaya başlar, evet kolunuzdaki saat daha yavaş atar. Bunun sebebi de aynıdır: Kütlesi arttığı için kütle çekim gücü de artar.
Tam da bu sebeple, ışık hızı sabittir, geri kalan her şey ise göreli ve değişken.
Peki, olmayacak şey ama düşünmekte sakınca yok: Eğer ışık hızında yolculuk yapabiliyor olsaydık saatlerimiz hangi hızda çalışacaktı? Sorunun cevabı belli: Saatlerimiz duracaktı.
Haftaya da bu konuya devam etmek istiyorum. Biraz da “zamanın oku”ndan konuşalım. Acaba bu ok neden hep ileriyi gösterir?
