Fizikçiler ‘Negatif zamanı gözledik’ dedi, ortalık karıştı

Albert Einstein’ın ünlü sözü şöyle: “Zaman saatin gösterdiği şeydir.”

Bu sözle Einstein evrende fiziki bir varlık ve gerçeklik olarak ‘zaman’ diye bir şey olmadığını, zamanın sadece soyut bir ölçü birimi olduğunu ve zaman algısının da gözlemciye göre değiştiğini anlatmak istiyordu.

Bu söylediklerini de aslında özel ve genel görelilik teorileriyle anlatıyordu.

Gerçekten de zaman insanın kafasını çok karıştıran bir kavram. Örneğin ışık hızına çok yakın hızlarda yolculuk yapan bir uzay aracımız olsa ve biz ona binip bize en yakın yıldıza doğru yola çıksak, geminin içindeki bizler o hedefe dakikalar içinde varabiliriz. Ama gidip geri döndüğümüzde dünyada bizi hatırlayan hiç kimse kalmamış olur, çünkü bize birkaç on dakika uzunluğunda gelecek olan gitme ve dönme süresinde dünyada milyonlarca yıl geçmiş olabilir.

Burada iki etki birden var. Birincisi, ışık hızına yaklaştığınızda zaman çok yavaşlıyor, hatta teorik olarak ışık hızında zaman duruyor. O sayede uzak gemisindeki bizler için sadece birkaç dakika geçiyor. Buna karşılık dünyada zaman yavaşlamıyor, bizim burada bildiğimiz hızda akmaya devam ediyor ve dünyadakiler için milyonlarca yıl geçiyor.

Neden ‘Negatif zaman’ adını koydular?

“Zaman” kavramının bu kafa karıştırıcılığı yakın zamanda yapılan bir deney ve o deneye dayalı olarak yazılan bir fizik makalesiyle yeniden dünya çapında tartışma konusu oldu.

Çünkü deneyi yapan fizikçiler makalelerini yazarken gözlemledikleri şey “negatif zaman” diye isimlendirmeyi tercih etti.

Önce ne gözlediklerini anlatalım:

Kanada’daki Toronto Üniversitesinden araştırmacılar ışık parçacıklarının, yani fotonun atomların içinde geçerken yarattığı etkiyi araştırıyordu.

Bu konu öteden beri araştırılan bir konu; çünkü foton veya ışığı taşıyan parçacık atomların içinden geçerken bunlardan bazıları atom tarafından bir süreliğine soğuruluyor, o sırada atomun enerji seviyesini yükseltiyor, sonra atom tarafından yeniden dışarı bırakılıyor.

Daha önce çok araştırılmış olan bu konuyu Daniela Angulo ve Aephraim Steinberg adlı iki fizikçi farklı açıdan araştırmak istiyor. Acaba fotonları soğuran atomlar ne kadar süreyle yüksek enerji seviyesinde kalıyor?

Daha içeri girmeden dışarı çıkıyor

İşte bunu ölçmeye çalıştıklarında “negatif zaman” gözlediklerini söylüyor Steinberg. Yani, foton atomun içinde 0 saniyeden daha az kalıyor yapılan gözleme göre. Başka bir söyleyiş biçimiyle, foton atomun içine daha girmeden dışarı çıkıyor.

İki fizikçi gözümüzde daha kolay canlandıralım diye bir örnek veriyor, biz onu kendimize uyarladık: Avrasya Tünelini hayal edin. Bilim insanları bu tünelin içine girecek 1000 otomobilin ortalama giriş zamanını hesaplıyor ve diyelim tam 12.00’yi buluyor. Ama bir bakıyoruz, tünelden dışarı ilk otomobil 11.59’da çıkmış.

Unutmayın bu örneği sadece deneyi gözünüzde canlandırın diye veriyoruz, yoksa otomobilleri plakalarıyla vs birbirinden ayırt edebiliriz ama fotonları edemeyiz. Yani giren fotonla çıkan foton aynı foton muydu bilemeyiz. Ve tam da bu sebeple fotonların dünyası dahil kuantum evrenindeki her şey ister istemez istatistiki nitelikte.

Kuantum tuhaflıkları

Kuantum evreninin böyle tuhaflıkları var, örneğin kuantum dolanıklığı adı verilen fenomende birbirine dolanık iki parçacık arasında mesafe ne olursa olsun neredeyse sihirli bir ilişki var. Bu da fizikteki “yerellik” ilkesini ihlal ediyor, yani iki parçacık arasında ışık hızından da hızlı haberleşme olması gerekiyor ve bu da fizikteki “nedensellik” ilkesine aykırı. Bu ilke bize sonuçların nedenlerden önce gerçekleşemeyeceğini söyler.

Toronto Üniversitesinde yapılan deneyde bazı fotonlar daha atomun içine girmeden dışına çıkmış gibi görünüyor, bu tamamen kuantum evreninin tuhaflıklarından kaynaklanan bir sonuç. Burada tartışma yaratan şey deneyi yapan fizikçilerin henüz yayınlanmamış ve arXiv adlı web sitesine konmuş olan makalelerinde “negatif zaman” kavramını kullanmasından kaynaklanıyor.

Makalenin yazarlarından Aephraim Steinberg bu terimin kullanılmasını savunuyor. Buna karşılık YouTube kanalında epey takipçisi olan Alman teorik fizikçi Sabine Hossenfelder “Deneyde sözü edilen negatif zamanın bizim anladığımız anlamda zamanın geçişiyle hiç ilgisi yok” diyor bu konuda çektiği ve 250 binden fazla izlenen videosunda, “Bu sadece fotonların atomdan geçişini anlatmak için kullanılan bir açıklama biçimi.”

Bu tartışma daha da yayılacak gibi duruyor.