Zamanın Nisbiliyi Nədir
Biz tez-tez vaxtı mütləq hesab edirik: Cakartada bir saniyə Londonda bir saniyə ilə eynidir və istənilən saat hər yerdə eyni şəkildə "işləyəcək". Lakin müasir fizika göstərir ki, bu fərziyyə tamamilə doğru deyil. Müəyyən şərtlər altında zaman sürət və cazibə qüvvəsindən asılı olaraq daha yavaş və ya daha sürətli "işləyə" bilər. Bu fikir zamanın nisbiliyi kimi tanınır — Albert Eynşteynin nisbilik nəzəriyyəsində insanların kainatı anlama tərzini dəyişdirən əsas anlayış.
Zaman: Mütləq, yoxsa Nisbi?
Eynşteyndən əvvəl fizikada (xüsusən də Nyuton fizikasında) dominant baxış zamanın universal və bütün müşahidəçilər üçün eyni olduğuna inanırdı. Bu o demək idi ki, əgər iki nəfər eyni hadisəni müşahidə etsəydi, bunun nə qədər çəkdiyi barədə razılığa gələcəkdilər.
Eynşteyn bu fərziyyəni alt-üst etdi. O göstərdi ki, zamanın ölçülməsi müşahidəçinin şəraitindən, xüsusən də müşahidəçinin nisbi sürətindən və müşahidəçinin yerləşdiyi cazibə qüvvəsi sahəsindən asılıdır. Başqa sözlə, bütün kainata bərabər şəkildə tətbiq olunan "kosmik saat" yoxdur. Mövcud olan hər bir müşahidəçinin saatı ilə ölçülən və tez-tez düzgün zaman adlandırılan zamandır.
Xüsusi Nisbilik: Sürətə görə Zaman Yavaşlayır
Zamanın nisbiliyi ilk dəfə Xüsusi Nisbilik Nəzəriyyəsində (1905) sistematik şəkildə izah edilmişdir. Bu nəzəriyyə müşahidəçilərin sabit sürətlə (sürətlənmədən) hərəkət etdiyini nəzərə aldıqda tətbiq olunur və cazibə qüvvəsini birbaşa əhatə etmir.
Eynşteyn iki vacib postulatla başladı:
1. Fizika qanunları sabit sürətlə düz xətt üzrə hərəkət edən bütün müşahidəçilər üçün eynidir.
2. İşıq mənbəyinin və ya müşahidəçinin nə qədər sürətlə hərəkət etməsindən asılı olmayaraq, vakuumda işığın sürəti bütün müşahidəçilər üçün həmişə sabitdir (təxminən 299.792.458 m/s).
Bu iki postulat təəccüblü bir nəticəyə gətirib çıxarır: əgər işığın sürəti hər kəs üçün eyni qalmalıdırsa, onda məkan və zamanın ölçüləri "uyğunlaşmalıdır". Ən məşhur təsirlərdən biri zaman genişlənməsidir, burada hərəkət edən müşahidəçi tərəfindən ölçülən zaman stasionar müşahidəçi tərəfindən ölçülən zamandan daha yavaş keçir.
Sadə dillə desək, əgər bir insan çox sürətlə, işıq sürətinə yaxınlaşırsa, onun saatı hərəkətsiz insanın saatından daha yavaş işləyəcək. Bu təsir gündəlik həyatda çox azdır, çünki sürətimiz işıq sürətindən çox uzaqdır, lakin çox yüksək sürətlərdə əhəmiyyətli olur.
Intuitiv Nümunə: Əkiz Paradoks
Zamanın nisbiliyini anlamağın məşhur yollarından biri əkiz paradoksudur. İki əkiz təsəvvür edin. Biri Yer kürəsində qalır, digəri isə işıq sürətinə yaxın hərəkət edən kosmik gəmiyə minib Yerə qayıdır. Xüsusi nisbiliyə görə, səyahət edən əkiz daha az vaxt keçirəcək, yəni qayıtdıqda Yer kürəsində qalandan daha gənc olacaq.
Buna "paradoks" deyilir, çünki bu, əks-intuitiv görünür: hər biri özünü sükunətdə, digəri isə hərəkətdə hesab etməməlidirmi? Həll yolu, hərəkət edən əkizlərin istiqaməti dəyişdirərkən təcil almasıdır, buna görə də onların istinad çərçivəsi həmişə ətalət deyil (həmişə sabit sürətlə düz xətt üzrə hərəkət etmir). Son nəticə: yaş fərqi mövcuddur.
Ümumi Nisbilik: Cazibə qüvvəsi də zamana təsir edir
Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsindən on il sonra Eynşteyn öz nəzəriyyəsini Ümumi Nisbilik Nəzəriyyəsinə (1915) qədər genişləndirdi. Bu nəzəriyyə cazibə qüvvəsini Nyutondakı kimi bir qüvvə kimi deyil, fəza-zamanın kütlə və enerji ilə əyriliyinin nəticəsi kimi izah edir.
Ümumi nisbilikdə zaman da nisbidir - amma bu dəfə cazibə qüvvəsinə görə. Cazibə qüvvəsi sahəsi nə qədər güclüdürsə (məsələn, planet, ulduz və ya qara dəlik kimi nəhəng bir cisimə nə qədər yaxınsınızsa), cazibə qüvvəsi zəif olan yerlərlə müqayisədə zaman bir o qədər yavaş keçir.
Bu fenomen cazibə qüvvəsi zamanın genişlənməsi adlanır. Nəticələr maraqlıdır: Yer səthində olan biri (daha güclü cazibə qüvvəsi) daha yüksək orbitdə olan birisindən (daha zəif cazibə qüvvəsi) bir qədər yavaş zaman keçirəcək. Bu fərq kiçikdir, lakin çox dəqiq atom saatları ilə ölçülə bilər.
Həqiqi Dəlillər: GPS və Atom Saatları
Zamanın nisbiliyi sadəcə mücərrəd bir nəzəriyyə deyil. Ən praktik nümunələrdən biri Qlobal Mövqe Təyinetmə Sistemidir (GPS). GPS peykləri Yer kürəsinin ətrafında təxminən 20.000 km yüksəklikdə yüksək sürətlə fırlanır və Yer səthindən daha zəif cazibə qüvvəsi sahəsindədir. Eyni anda iki təsir baş verir:
– Peyk sürətlə hərəkət etdiyi üçün xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi peykin saatını daha yavaş işləyir.
– Peyk daha zəif cazibə qüvvəsində olduğundan, ümumi nisbilik nəzəriyyəsi peykin saatını daha sürətli işləməyə məcbur edir.
Düzəldilməsə, bu kiçik zaman fərqləri toplanacaq və gündə bir neçə kilometrə çata biləcək GPS mövqe səhvlərinə səbəb olacaq. Əslində, GPS sistemləri dəqiq naviqasiyanı təmin etmək üçün relyativistik düzəlişlər tətbiq edir. Bu, nisbiliyin müasir texnologiyada oynadığı rolun güclü bir nümunəsidir.
Bu, "Zaman Səyahəti"nin Mümkün Olduğu O Deməkdirmi?
İnsanlar zamanın fərqli şəkildə axdığını eşidəndə tez-tez ortaya çıxan sual zaman səyahəti ilə bağlıdır. Müəyyən dərəcədə "gələcəyə səyahət" fiziki olaraq mümkündür: əgər çox sürətlə hərəkət edirsinizsə və ya həddindən artıq cazibə qüvvəsinə yaxınsınızsa, başqasından daha az vaxt keçirə və sonra qayıdıb gələcəkdə daha uzaqda olduqlarını görə bilərsiniz.
Lakin zaman səyahəti daha mürəkkəbdir və spekulyativ bir sahə olaraq qalır. Ümumi nisbilik nəzəriyyəsindəki bəzi riyazi həllər "qəribə" məkan-zaman strukturlarına (məsələn, müəyyən qurd dəlikləri) imkan verir, lakin onların təbiətdə mümkün olub-olmadığı, sabit olub-olmadığı və digər fiziki prinsipləri pozmadığı hələ də məlum deyil. Beləliklə, zamanın nisbiliyi zaman səyahəti ilə bağlı müzakirələrə qapı açsa da, elmi fantastikadakı kimi avtomatik olaraq zaman maşınının mümkünlüyünü nəzərdə tutmur.
Zamanın Nisbiliyi Nə Üçün Baş Verir?
Zamanın nisbiliyinin mahiyyəti ondan ibarətdir ki, məkan və zaman statik mərhələlər deyil. Onlar vahid bir varlıq təşkil edirlər: məkan-zaman. Sürətlə hərəkət etdikdə, məkan-zamanı fərqli bir şəkildə "kəşf edirsiniz". Güclü cazibə qüvvəsində olduğunuz zaman, məkan-zaman quruluşu əyilir və zamanın sürətini dəyişir.
Daha sadə dillə desək, kainat, müxtəlif müşahidəçilər tərəfindən məkan və zamanın ölçülməsini "dəyişdirməklə" fizika qanunlarının (məsələn, işığın sabit sürətinin) ardıcıllığını qoruyur. Təsir qəribə görünür, çünki intuisiyamız kosmik miqyasda deyil, aşağı sürətlərdə və orta cazibə qüvvəsində inkişaf etmişdir.
Bağlanır
Zamanın nisbiliyi, zamanın hər kəs üçün həmişə eyni olmadığı fikridir. Bu, sürət və cazibə qüvvəsindən asılıdır. Bu konsepsiya Eynşteynin xüsusi və ümumi nisbilik nəzəriyyələrindən qaynaqlanır və təcrübələr və GPS kimi texnoloji tətbiqlər vasitəsilə nümayiş etdirilib. Zamanın nisbiliyi bizə fiziki reallığın çox vaxt gözlədiyimizdən daha qəribə olduğunu və elmi anlayışın qavradığımız ən fundamental şeyi - zamanın özünü dəyişdirə biləcəyini xatırladır.
İstəsəniz, bu məqalənin daha populyar (təsadüfi üslubda) versiyasını və ya zaman dilatasiyası düsturları və hesablama nümunələri ilə tamamlanan daha elmi versiyasını da hazırlaya bilərəm.
