Bilim insanları yeni bir çalışma yürüttü. Amaç “Zaman nedir?” sorusunu yanıtlamaktı. Bu soru bilim dünyasının temel araştırma konularından biridir. Araştırmacılar bir “mini evren” inşa etti. Bu sistem laboratuvar ortamında zaman ölçümü yapabiliyor. Üstelik bunu herhangi bir saat kullanmadan başarıyor.
Araştırmacılar bu bulguları Physical Review Research dergisinde yayımladı. Bulgular yeni bir bilimsel model sunuyor. Bu modele göre zaman dışarıdan bağımsız ilerleyen bir sayaç değildir. Aksine, zaman sistemin kendi içinden doğan bir kavramdır.
Saat Olmadan Zaman Ölçümü: Evrenin Temelinde Zaman Yok mu?
Fiziğin bazı teorileri önemli iddialarda bulunur. Özellikle Wheeler-DeWitt denklemi bu konuda dikkat çeker. Buna göre evrenin en derin seviyesinde yerleşik bir zaman kavramı yoktur.
Bu teoriye göre evren değişmeyen tek bir kuantum durumudur. Bu durumda parçacıklar hem dalga hem de parçacık özellikleri gösterir. Evren bu şekilde varlığını sürdürür. Teori, evreni tek bir bütün olarak ele alır. Bu bütünün dışarıdan bir saati yoktur. Bu nedenle zaman algısı içsel ilişkilerden doğmalıdır. Bu ilişkiler parçalar arasında gerçekleşir. Yapılan bu deney söz konusu teorik yaklaşımı ele alıyor. Bunu laboratuvar ortamında somut bir modele dönüştürüyor.
Zaman Ölçümü Yapan Mini Evren Nasıl Çalışıyor?
Araştırma ekibi bir kuantum sistemi kurdu. Bu sistem basit bir “evreni” taklit ediyor. Ayrıca sistemi dış dünyadan tamamen izole ettiler. Yani sistemi hermetik olarak mühürlediler. Bunun için 24.000 ultra soğuk atom bulutu kullandılar. Atomları mutlak sıfırın sadece birkaç milyarda biri kadar üzerinde soğuttular.
Deneyin işleyişi şu aşamalardan oluşuyor:
- Lazer Bariyerleri: Araştırmacılar iki lazer ışını kullandı. Bunlar farklı frekanslara sahipti. Bu ışınlarla ince bir bariyer oluşturdular. Parçacıkları bu bariyerle hapsettiler ve böldüler.
- İki Farklı Bölge: Ekip sistemi iki farklı bölgeye ayırdı. Bunlar gözlemlenen (“aydınlık”) ve gözlemlenmeyen (“karanlık”) bölgelerdi.
- Kozmik Simülasyon: “Aydınlık” sektör tekrar tekrar genişleyip daraldı. Bu durum teorik bir senaryoya benziyordu. Evrenin genişlemesi sonunda tersine dönebilir. Büyük Patlama ve Büyük Çöküş evreleri bunu öne sürer.
Araştırmacılar olayların sırasını yapılandırdı. Bunu doğrudan mini evrenin içinden yaptılar. Dışarıdaki bir laboratuvar saatine hiçbir referans vermediler. Bu özel kurulum onlara bu olanağı tanıdı. Deney “zamanın” nasıl ortaya çıkabileceğini gösterdi. Zaman, atomların sistem içindeki dağılımından doğabilir. Ayrıca düzensizliğinden (entropi) ve davranış biçimlerinden de kaynaklanabilir.
Yeni Zaman Ölçümü Dinamiği: İş Başında “Entropik Zaman”
Sistem dış dünyaya tamamen kapalıydı. Buna rağmen atomlar hareket edebiliyordu. “Aydınlık” ve “karanlık” bölgeler arasında yer değiştiriyorlardı. Atomların bu hareketleri yeni bir ölçüm dinamiği oluşturdu. Bilim insanları buna “entropik zaman” adını verdi.
- Zamanın İlerlemesi: Aydınlık sektördeki parçacıkların dağılımı (entropisi) değişiyordu. Atomların içeri veya dışarı hareketi bunu artırıp azaltıyordu. Bu değişimle sistem “zamanda ileriye doğru” hareket etti.
- Zamanın Durması: Atomların bu dağılımı bazen sabit kaldı. Hiçbir değişiklik olmadığında zaman etkili bir şekilde durdu.
- Zamanın Hızı ve Yönü: Bu entropik zaman tutarlı tek bir yönde aktı. Böylece net bir “zamanın oku” kavramı oluşturdu. Ayrıca olayları doğru bir şekilde sıraladı. Bu durum genişleyen ve daralan sistemlerde bile geçerliydi. Entropinin hareketine bağlı olarak hızlandı veya yavaşladı.
Araştırma ekibi bu durumu şu sözlerle açıklıyor:
“Evrenin bazı teorileri zamanı yerleşik bir özellik olarak görmez. Özellikle kuantum kütleçekimi buna bir örnektir. Ancak gündelik hayatımızda zaman geçmişten geleceğe akar. Fiziğin en temel yasaları hem ileri hem de geri yönde çalışır. İki yönde de aynı mantık geçerlidir. O halde zaman neden sadece ileri akar? Bu çalışma bize yeni bir tanım sunuyor. Zaman dışarıdan işleyen bir saat değildir. Sistem içindeki değişikliklerle tanımlanabilir. Araştırmamız buna dair ilk kontrollü deneysel kanıtı veriyor.”
Schrödinger Denklemi ve Kuantum Kozmolojisinin Geleceği
Çalışmanın en dikkat çekici sonuçlarından biri denklemlerle ilgiliydi. Ekip kuantum mekaniğinin temel denklemi olan Schrödinger denklemini yeniden yazdı. Bunu geleneksel zaman yerine entropik zaman kullanarak başardılar.
Bu durum bilim insanlarına büyük bir avantaj sağladı. Bir kuantum sisteminin “olasılık bulutu” zaman içinde değişir. Artık bu değişimi dış saate ihtiyaç duymadan tahmin edebiliyorlar. Bu yaklaşım fizikteki köklü bir soruyu da çözüyor. “Dışarıdan bir zaman algısı yoksa olayların sırasını nasıl anlarsınız?” sorusuna yanıt veriyor. Bu soruyu deneysel bir temele oturtuyor.
Gelecekteki Potansiyel Uygulamalar:
- Erken Evren Testleri: Zamanın doğası hakkındaki sorular genellikle sadece teorilerde kalırdı. Kuantum kozmolojisine dair fikirler de öyleydi. Araştırmacılar artık bunları kontrollü laboratuvar deneyleriyle test edebilecek.
- Büyük Patlama ve Çöküş: Bu yöntem daha karmaşık sistemlere uygulanacak. Böylece Büyük Patlama ve Büyük Çöküş fiziği incelenebilecek. Bu durum bilim insanlarına yeni bir çalışma zemini hazırlayacak.
- Kara Delikler: Bilim insanları laboratuvar koşullarında kara delikleri simüle edebilecek. Evrende zamanın nasıl ortaya çıktığına dair farklı teoriler vardır. Artık bilim insanları bu teorileri doğrudan sınayabilecek.
Haberi Derleyen: Dilara SİPAHİ
KAYNAKÇA: