Bu hafta 10Haber’de yayınladığımız bir haber öyle çok, öyle çok ilgi çekti ki sitemizin her türlü okunma rekorunu kırdı. Sadece okuyan insan sayısı bakımından değili okunma süresi uzunluğu bakımından da rekorlara sahip olan haber “Fizikçiler ‘Negatif zamanı gözledik’ dedi, ortalık karıştı” başlığını taşıyordu.

On binlerce okurur “negatif zaman” fikrine neden ilgi gösterdiğini ve bunu neden merak ettiğini tahmin etmek zor değil.

Çünkü “negatif zaman” kavramı ister istemez insanda zamanda geçmişe doğru yolculuk yapılması çağrışımı yapıyor. Yani zamanı geri çevirmek belki de mümkündür diye düşündürüyor.

Mümkün müdür? Üzgünüm, ama ‘zaman’ diye bir şey olsaydı belki de mümkün olurdu.

Gençliğimde Albert Einstein’ın genel görelilik teorisini ve onun bize zamanın göreliliğiyle ilgili söylediklerini öğrenmeye çalışırken aklıma gelen ilk şu olmuştu: 

Madem ki çok uzağa baktığımızda aslında geçmişi görüyorduk, o halde “zaman” diye bir fiziki varlık olamazdı. Bizim “zaman” diye adlandırdığımız dümdüz bir çizgi, bir kronolojik sıralama olamazdı, hani geçen yıl Oscar da alan filmin adının çağrıştırdığı gibi her şey aynı sonsuz anın içindeydi. Eğer buna dışarıdan bakmak mümkün olsa geçmişi, geleceği ve şimdiyi görebilirdik, ama dışarıdan bakmak mümkün olamayacağına göre “zaman” diye bir şeyin beynimizin yarattığı bir yanılsama olduğunu kabul etmeliydik.

Peki nasıl oldu da fizikçiler “negatif zaman”ı gözledi? Aslında haberin içinde de anlatılıyor, daha güzel bir anlatımsa Alman fizikçi Sabine Hossenfelder’in haberde linki de verilen videosunda.

Kuantum evreni söz konusu olduğunda denk geldiğimiz her şeyin aynı anda hem parçacık hem dalga olduğunu unutmamak gerek. Parçacığı hep mesela bir misket gibi hayal ediyoruz, misket tek başına hareket ediyor. Evet bu diyelim ışık parçacığı foton için kısmen doğru. Her foton parçacığı tek başına hareket eden misket gibi.

Ama o parçacıkların onlarcası, yüzlercesi, binlercesi bir araya geliyor ve birlikte dalga gibi davranıyor. Bizim gözlediğimiz de hep o dalga.

Çok sayıda parçacık bir arada davrandığında onların artık tek tek bireysel hareketini izleyebilmek mümkün değil, iyimser ihtimalle onların dalga hareketini izliyoruz.

Dalgadan söz ettiğimize göre gerçekten denizdeki bir dalgayı gözünüzün önüne getirin. Mesela 20 yıl önce Hint Okyanusunda oluşan ve 12 ayrı ülkede 220 binden fazla insanın ölümüne neden olan dev tsunamiyi.

Dalgalar onlarca metre yükseklikteydi ve hangi dalganın tam olarak ne zaman kıyıya çarptığını bilmiyoruz. Çünkü dalganın başlangıcıyla sonu arasında 10 saniyeden fazla zaman vardı. Bu kadar uzun sürmüş bir dalga hangi anda kıyıya vurmuş olabilir? Sıfırıncı saniyede mi, diyelim 7. saniyede mi, 11. saniyede mi? 

Fizikçiler burada bir ortalama alıyor ve koca dalganın ortalama hangi anda kıyıya vurduğunu hesaplıyor. Ama unutmayın, bu bir ortalama. 

İşte fizikçilerin fotonlarla yaptıkları deneydeki sorun da bu. Işık dalgası atoma giriyor, ama bazı fotonlar daha dalga atoma girmeden dışarı çıkmış gibi duruyor. Böyle görünmesinin tek sebebi ışık dalgasının istatistiki karakteri; kuantum seviyesindeki her şeyin aynı anda dalga olup dalgaların da sadece istatistiki olarak anlam ifade etmesi.

10Haber’in on binlerce insan tarafından dakikalarca okunan haberinde fizikçilerin yaptığı bir hile var. Olayın adını “negatif zaman” diye isimlendirmek. Zaten deneye bütün itiraz isimden kaynaklanıyor. Ama bütün dünyanın deneyden bu isim salesinde haberi oldu, o başka.

“Negatif zaman” teorik olarak bile öngörülmeyen bir şey ama fizikçilerin üstünde ciddi ciddi teori yaptığı bir başka negatif var: Negatif kütle ve negatif enerji.

İnsanın beynini zorlayan bir şey: Biliyorsunuz Einstein’ın E=MC2 denklemi kütleyle enerjinin birbirine dönüştürülebilir olduğunu söyler. Bu denklemdeki bütün birimler kaçınılmaz olarak pozitiftir.

Peki negatif kütle ne? Diyelim benim ağırlığım 100 kilo; negatif kütleye sahip olmam benim -100 kilo olmam demek.

Nasıl olur ki bu? Hayal etmesi bile imkansız bir durum. 

Biz Newton zamanından beri kütleyi üç özelliğiyle tanımlıyoruz: 1. Eylemsiz kütle, onu Newton’un 2. hareket kanununda tanımlıyoruz, lise fizik derslerinde F=ma diye formülünü okuduğunuz kütle yani; 2. Aktif çekim kuvveti yaratan kütle; 3. ‘Pasif’ ve bir başka kütlenin çekimine kapılan kütle.

Burada sözü edilen kütlenin üç özelliğinden son ikisi enerjinin sakınımı kanunu gereği birbirine eşit olmalı. Yanı sıra Einstein’ın ‘eşitlik prensibi’ bize birinci tür, yani eylemsiz kütlenin de pasif kütleye (3. özellik) eşit olması gerektiğini söyler.

Ama 1951 yılında Joaquin Mazdak Luttinger isimli bir çıktı ve hepsi pozitif olması gereken kütleyle ilgili değerlerin negatif olması halinde bunun Einstein’ın kütle çekim kurallarına nasıl uygulanacağını merak etti.

“Negatif kütle” fikri böyle bir zihin egzersizinden çıktı yani. Ama 1957 yılında Hermann Bondi adlı bir fizikçi bu fikir egzersiziyle yetinmedi, kütlenin pozitif değer alabileceği gibi negatif değer de alabileceğine dair bir teori geliştirdi.

Ne oluyordu kütle negatif olunca? Hareket terse dönüyordu. Dev bir pozitif kütle (mesela bizim güneşimiz) etrafına kütle çekimi uygularken dev bir negatif kütle tam tersine, etrafını itiyordu.

Bugün bu fantezi gibi gelen teorileri yeniden konuşuyoruz, çünkü evrenimizin durmaksızın ve üstelik artan bir hızda genişlemesini izah etmeye çalışıyoruz. Evet, devasa kütleli galaksilerin birbirlerinden neden hızla uzaklaştığına ilişkin, buradaki itme etkisine ilişkin teorilerimiz var ama  bunlar içinde negatif kütle teorisi de yavaş yavaş daha fazla yaygınlık kazanmaya başladı.

Negatif kütlenin yegane etkisi etrafını itmek değil. Oradan negatif enerjiye ve sonra da negatif zamana kadar da ulaşabiliriz ama bu haftalık burada duralım.