İkizler Paradoksu ve Genel Görelilik
Uzay yolculuğu insanı yaşlandırır mı? İşte size uzay-zaman mucizesinin kurbanı olan ikizlerin hikayesi ve Einstein’ın “hayatımın en mutlu düşüncesi” dediği fikri… Einstein, mekanikle elektromanyetizmayı birleşik bir kuram haline getirirken, uzay ve zaman üzerindeki düşüncelerimizde köklü değişiklikler yapmak zorunda kaldı. Özellikle de, iki olayı ayıran zamanın, ancak bu olayın gerçekleştiği referans sistemi içerisinde ölçülmesi durumunda anlamı olabileceğini gösterdi. Bir başka referans sisteminden bakıldığında, iki olayı ayıran zaman aralığının görünürde uzun olduğunu ve bu sürenin, referans sistemlerinden birinin hızının diğerininkine göre ne kadar fazla olursa o kadar uzun olacağını ortaya koydu. Langevin’in ikizler paradoksu bunun daha iyi anlaşılmasını sağlar.
İkiz kardeşleri ele alalım. Biri gezegenlerarası bir gezi için füzeyle yola çıkar; ikincisi yeryüzünde kalır. Dünyada kalan kardeş için, çok büyük bir hızla hareket eden diğer kardeşin kalbi kendi kalbine göre daha yavaş atıyor gibi gözükmektedir. Birinci kardeş Dünya’ya döndüğünde ikinciden daha genç olacaktır. Ama olay ikinci kardeş açısından incelendiğinde, füzede bulunana göre sonuç farklı olacaktır. Onun için, Dünya’da kalan hareket halindedir; o halde Dünya’da kalanın kalbinin kendi kalbine göre daha yavaş çarptığını görecektir ve karşılaştıklarında birinci ikiz, ikinci ikizin daha genç kaldığı izlenimini edinecektir. Peki, kim haklıdır? Ne biri, ne de öteki… İşte bu soruna ancak Genel Görelilik açıklama getirecektir.
İkizler paradoksunda “aksayan” nokta, füzeyle giden ikizin belirli bir anda geri dönmüş olduğunun unutulmuş olmasıdır; zira ikizler tekrar Dünya’da buluşmuşlardır. Oysa, geri dönmek yavaşlamayı ve/veya yön değiştirmeyi gerektirmektedir. Demekki füzedeki ikiz her zaman düzgün doğrusal hareket yapmamış, yönünü değiştirmiştir. Oysa Einstein’ın özel görelilik kuramının sonuçları ancak, birbirlerine göre herhangi bir bağıl ivmesi olmayan düzgün öteleme durumundaki sistemler için geçerlidir. Demek ki, bir paradokstan çok bir mantık hatası söz konusudur.
Birbirlerine göre düzgün öteleme halinde olan referans sistemlerine uygulanan bu özel kuram, 1910’lu yıllarda Albert Einstein’ın zihnini meşgul ediyordu. Mantıksal olarak doğa yasalarının, bunları betimlemek için seçilen bakış açısı ne olursa olsun, aynı olması gerekiyordu. Bu yasaların yalnızca birbirine göre düzgün öteleme halinde olan referans sistemleri için değişmez olduğunu söylemek de keyfi bir yaklaşım gibi görünüyordu. Görelilik kuramını “genelleştirmek” mümkün olamaz mıydı?
Einstein’ı meşgul eden bir başka sorun daha vardı: Henüz açıklanamamış olsa bile, Newton’dan beri, herhangi bir cismin harekete karşıkoyan “eylemsizlik” kütlesiyle başka cisimlerce çekilmesini sağlayan “kütleçekimsel” kütlesinin aynı olduğu biliniyordu. Bu sorun güncelliğini hala korumaktadır ve bu eşitliğin doğrulanmasına yönelik yüksek duyarlıklı deneyler yapılmaktadır.
İşte bu sorunu araştıran Albert Einstein, kendisinin de dediği gibi, “hayatının en mutlu düşüncesi”ni buldu. Madem ki çekim kütlesiyle eylemsizlik kütlesi eşitti, bu durum eylemsizlikle kütle çekiminin iki ayrı bakış açısından yorumlanan bir ve aynı olgu olduğunu kanıtlamaz mıydı? Bu temelüzerine Einstein, uzay ve zaman kavramlarımızı bir defa daha değiştirmemize yol açacak karmaşık bir matematiksel kuram geliştirdi: uzay, üzerinde cisimlerin herhangi bir etkide bulunmadığı boş bir toplanma mekanı değildi; kütlelerin etkisiyle değişikliğe uğruyordu: her cisim, bir çeşit uzay-zaman oyuğu içinde yuvalanıyordu ve bu, cismin kütlesi arttıkça daha belirgin bir hale geliyordu.
Bugüne kadar genel göreliliğin geçerliliği deneysel olarak hiçbir şekilde olumsuzlanamamıştır. Dahası, “ikili pulsarlar” ve kara delikler gibi bazı gök cisimlerinin incelenmesi genel görelilik kuramına giderek daha fazla haklılık kazandırmaktadır.
