Telif: Wikimedia Commons user Hellerick.Dünya gibi bir dünyanın yüzeyinde, bir yer tanımlamak için enlem ve boylam gibi iki koordinat yeterlidir.
4.(Dördüncü) Boyut Neden Zaman?
Burada, Dünya yüzeyinde, konumumuzu belirlemek için normalde sadece iki koordinata ihtiyacımız var: enlem ve boylam veya Dünya'nın kuzey-güney ve doğu-batı eksenleri boyunca bulunduğunuz yer. Yeraltına ya da Dünya yüzeyinin üstüne yani havaya çıkmak isterseniz, konumunuzu tanımlamak için üçüncü bir koordinata (irtifa / derinlik ya da bulunduğunuz yere kadar yukarıya olan eksene ) ihtiyacınız vardır. Tam olarak iki boyutlu enlem ve boylam konumunuza göre, ayaklarınızın altındaki bir tüneldeki ya da bir helikopterde bulunan bir kişi gerçekte sizinle aynı konumda değildir. Uzayda bulunduğunuz yeri tanımlamak için üç bağımsız bilgi gereklidir.
Fakat uzay-zaman uzaydan daha karmaşıktır ancak nedenini görmek ise kolaydır. Şu anda oturduğunuz koltuk üç koordinat tarafından tanımlanan mekana sahip olabilir: x, y ve z. Ama bununla birlikte, şu anda ,bir saat önce, dün veya on yıl sonra da siz orda oturuyor olabilirsiniz. Bir olayı tanımlamak için, nerede gerçekleştiğini bilmek yeterli değildir; zamanınıda bilmeniz gerekir, buda zaman koordinatını bilmeniz gerektiği anlamına gelir,yani t. Bu, izafiyet teorisinde çok önemli bir rol oynadı. Her biri bir yerden diğerine yürüyen iki kişi ile, farklı yoldan birbirine bağlı iki ayrı yeri düşünerek başlayın.
Telif:Wikimedia Commons user Simeon87.Görselde 1 boyutlu (doğrusal) bir yolla birbirine bağlanmış iki nokta.
Test edelim
Yukardaki görselin bir noktasına bir parmağınızı digerinede öteki parmağınızı koyun ve cizgide "yürüyerek"bu yolu deneyimleyebilirsiniz. Bir noktada, iki parmağınızın aynı anda aynı noktada olması gerektiği için birbirlerinin yanından geçmeleri gerekecek. Görelilikte, eşzamanlı bir olay olarak bilinen şey budur ve yalnızca tüm uzay bileşenleri ve iki farklı fiziksel nesnenin her zaman bileşenleri birbiriyle hizalandığında gerçekleşebilir.
Bu tartışmasız ve zamanın neden uzamsal boyutlardan herhangi biri ile "geçiş yaptığımız" bir boyut olarak değerlendirilmesi gerektiğini açıklar. Profesör Hermann Minkowski'nin üç uzay boyutuyla zaman boyutunu bir araya getiren Einstein'ın bir formül tasarlamasına yol açan "özel görelilik teorisi"idi.
Hepimiz, uzayda hareket etmenin zamanla birlikte hareket gerektirdiğini biliyoruz; eğer şimdi buradaysan, şimdi başka bir yerde olamazsın, ancak oraya daha sonra gidebilirsin. 1905'te Einstein'ın özel göreliliği bize ışığın hızının evrensel bir hız limiti olduğunu ve hız arttıkca bir zaman uzaması ve mesafe kısalması olgusunu deneyimlediğimizi gösterdi.Minkowski, Einstein'ın göreliliğinin olağanüstü bir çıkarım içerdiğini fark ettiğinde, belki de en büyük atılım 1907'de gerçekleşti: matematiksel olarak, zaman, bir c faktörü, vakumdaki ışığın hızı ve bir i faktörü hariç, tam olarak aynı davranır. , hayali sayı √ (-1) dir.
Telif:Wikimedia Commons user MissMJ.Bir ışık konisine bir örnek olarak, uzaydaki bir noktadan gelen ve çıkan tüm olası ışık ışınlarının üç boyutlu yüzeyi.
Tüm bu argümanları bir araya getirmek, evrenin yeni bir resmini ortaya çıkardı.
1.Eğer tamamen durağansanız, aynı mekansal konumda kalıyorsanız, zamanda maksimum hızında hareket edersiniz.
2. Uzayda ne kadar hızlı hareket ederseniz, zaman içinde o kadar yavaş hareket eder ve hareket yönünüzdeki mesafeler o kadar kısa görünür.
3.Eğer tamamen kütlesiz olsaydınız, ışık hızında hareket ederdiniz, hareket yönünüzü anında değiştirirsiniz ve sizin için zaman olmazdı.
Telif:Michael Schmid of Wikimedia Commons.Sabit bir gözlemci normalde zaman geçmesini görür, ancak uzayda hızla hareket eden birinin saati sabit gözlemciye göre daha yavaş çalışacaktır.
Fizik bakış açısına göre, sonuçlar şaşırtıcıdır. Bu, bütün kütlesiz parçacıkların kendinden kararlı olmaları anlamına gelir, çünkü onlara hiçbir zaman geçmez. Bu, üst atmosferde yaratılan bir müon gibi, dengesiz bir parçacığın, ömrünü (2,2 µs) ışık hızıyla çarpmasına ve seyahat etmesi gereken mesafe 660 metreden daha kısa bir mesafe vermesine rağmen, Dünya yüzeyine ulaşabileceği anlamına gelir.Bu, bir çift özdeş ikiziniz olsaydı ve bir tanesini Dünyaya bıraktıysanız, diğeri uzaya göreceli bir yolculuğa çıkarken, yolculuk eden ikiz daha az zamanda geçişi deneyimlediğinde daha genç olacaktı.
telif:Nasa.Houston Texas'taki Johnson Uzay Merkezi'nde Mark ve Scott Kelly; biri uzayda bir yıl geçirdi (ve biraz daha az yaşlandı), diğeri dünyada kaldı.Minkowski 1908 `de şöyle demişti,
"Kendi başına mekan ve kendi başına zaman, yalnızca gölgelere kaybolmaya mahkumdur ve sadece ikisinin bir tür birliği bağımsız bir gerçekliği koruyacaktır. "
Günümüzde, uzay-zaman formülü daha da jeneriktir ve özel göreliliğin nasıl genelleştiği, uzaya özgü doğal eğriliği kapsar. Ama neden zaman, uzay gibi bir boyuttur çünkü her zaman ilerliyor ve bazen "3 + 1" de "1" yazılmasının nedeni hareketinizi boşlukta arttırmak, hareketinizi zaman içinde azaltır ve bunun tersi de geçerlidir. (Matematiksel yer burasıdır.)Zaman mutlak değildir.
Telif:Sony.Kameranızın nesnelerin zaman içindeki hareketini öngörmesini sağlamak, bir boyut olarak zaman fikrinin yalnızca bir pratik uygulamasıdır.Bu görselin detayi,bkz.[kaynak]Resimdeki görsele bakıp tüm hareketlerimizi bir ekmek dilimi gibi düşünebiliriz.Dikkate değer bir konu ise, herhangi birinin başkalarına göre uzayda hareketinden bağımsız olarak, aynı kuralları, aynı etkileri ve aynı sonuçları görmesidir. Zaman bu şekilde bir boyutta olmasaydı, görelilik yasaları geçersiz olurdu ve henüz mutlak alan gibi geçerli bir kavram olabilirdi. Fizikte olduğu gibi çalışabilmesi için zaman boyutuna ihtiyacımız var, evrenimiz bize bunu çok iyi sağlıyor. Dolaysiyla "+1" avantaj.
Sonuç olarak,
Bu konuda karmaşaya sebep olan neden dünyamızın boyutsallığını mekânsal boyutlarınki olarak anlamaktan kaynaklanıyor. Bunu ortaya çıkaran şey öylesine kabuller değildir. "hayatımızdaki denklemde zaman var, o zaman, zaman da boyut olsun" diye kabul edilmemiştir."Göremiyorum öyleyse yoktur"argümanı eskilerde kalan bir önermedir.
Evren üç uzamsal ve bir zaman boyutundan oluşmuştur önermesinin kanıtı basittir. Üç uzamsal boyutun herhangi bir noktasında olan olayın birebir aynısının aynı üç uzamsal boyutun başka bir noktasında olması ile aradaki yegane fark zaman boyutundadır. Yani şu an bilgisayar ekranına 50 cm, oturduğunuz odanın tavanına 100 cm ve herhangi bir yanınızdaki duvara 120 cm uzakta bulunuyor olmanız ile aynı anda 3000 km ötede denize giremiyor olmanızın sebebi de zaman boyutundaki konumunuzdan başka bir şey değildir.
Herhangi bir olayın (nesnenin) aynı anda iki farklı uzay koordinatında bulunamamasının tek sebebi, zaman koordinatıdır. Tersi de geçerlidir.Aynı anda iki farklı yerde bulunabilirseniz evrenin dört boyutlu bir nesne olduğu iddiasını yanlışlarsınız.Deneyebilirsiniz, bir engelde yok.
Mesela bir iş görüşmesine gideceksiniz, size bir adres verildi. XX sokak, XX apartmanı, XX kat. x,y ve z gündelik hayatımızda bize bu şekilde tanımlanır. Ancak iş görüşmesinin gerçekleşebilmesi için "ne zaman" sorusunun cevabı da verilmelidir. Yani bir dördüncü bilgiye daha ihtiyacımız var.
Zaman olmadan hiç bir yerin tarifini tam olarak veremezsiniz.
Aynı iş görüşmesine yedi kişi gidecek olsaydı ve zaman diye bir boyut olmasaydı o görüşme aynı anda yedi kişi ile birlikte yedi kişinin de aynı yerde iç içe durmasıyla sonsuza kadar yapılmak zorundaydı.
Benzer bir şekilde dünya dışı bir varlığa gezegenin yerini tarif ederken zamanı belirtmezseniz, kendisi buraya geldiğinde tarif ettiğiniz yerde gezegeni bulamaz. Zira galaksimiz, güneşimiz ve beraberindeki gezegenler, ve gezegenin kendisi daimi bir hareket içerisindedir. Hareket ettiği yerin adı uzay zaman, hareket etmesinin nedenlerinden biri de kütle çekim kuvvetinin uzay zamanı bükmesidir.
Bu konuda Brian Greene`in sunduğu bir belgeseli tavsiye ederiz.[kaynak]
Alttaki NatGeo belgeselinde Stephen Hawking bu konuyu harika bir şekilde anlatıyor. Kaynaklar,
1.https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2016/11/26/ask-ethan-why-must-time-be-a-dimension/#511812cc7d57
2.https://www.youtube.com/watch?v=wy8TAGFC95o
3.Video-belgesel tv-https://www.youtube.com/watch?v=YBdtpOu2Myk&t=1175s
4.https://www.youtube.com/watch?v=xWQq0rvPcTI&index=21&list=FLoQR1-sKTRS065BGTK2dBFQ
