Zaman genişlemesi nedir, nasıl meydana gelir? Zaman genişlemesine ne etki eder, zamanın farklı hızlarda aktığını gösteren örnekler.
Zaman genişlemesi, birbirine göre hareket eden iki nesnenin (hatta birbirinden farklı bir yerçekimi alanının yoğunluğunun) farklı zaman akışı hızları yaşadığı durumdur.
Göreceli – Hız Zaman Genişlemesi
Bağıl hız nedeniyle görülen zaman genişlemesi özel görelilikten kaynaklanır. Eğer iki gözlemci, Janet ve Jim, zıt yönlerde hareket ediyorlarken ve birbirlerinin yanından geçerken, diğerinin saatinin kendisinden daha yavaş ilerlediğini fark ediyor. Judy Janet ile aynı hızda aynı yönde koşuyor olsaydı, saatleri aynı ilerliyor olacaktı.Ters yönde koşan Jim ise ikisinin (Judy ve Janet) de saatinin geride olduğunu gözlemleyecekti. Zaman, gözlemlenen kişi için gözlemciden daha yavaş geçiyor gibi görünüyor.
Yerçekimi – Zaman Genişlemesi
Yerçekimi kütlesinden farklı uzaklıklardan kaynaklanan zaman genişlemesi genel görelilik teorisi ile açıklanmaktadır. Kütleçekimsel bir kütleye ne kadar yakın olursanız, saatiniz kütleden daha uzak bir gözlemciye göre daha yavaş geçiyor gibi görünüyor. Bir uzay gemisi aşırı kütleli bir kara deliğe yaklaştığında, gözlemciler zamanın onlar için yavaşladığını görürler.
Bu iki zaman genişlemesi biçimi, bir gezegenin etrafında dönen bir uydu için birleşir. Bir yandan, yerdeki gözlemcilere göreli hızları uydu için zamanı yavaşlatır. Ancak gezegenden daha uzak mesafede bulunması da, uyduda zamanın gezegenin yüzeyinden daha hızlı gittiği anlamına gelir. Bu etkiler birbirini iptal edebilir (nötrleyebilir), fakat aynı zamanda daha alçakta bulunan bir uydunun yüzeye göre daha yavaş çalışan saatlere sahip olduğu anlamına gelebilirken, daha yüksek yörüngedeki uydular yüzeye göre daha hızlı çalışan saatlere sahiptir.
Zaman Genişlemesi Örnekleri
Zaman genişlemesinin etkileri, en azından 1930’lara dayanan bilim kurgu öykülerinde sıklıkla kullanılır. Zaman genişlemesini öne çıkaran en eski ve en iyi bilinen düşünce deneylerinden biri, zaman genişlemesinin en uç noktasında meraklı etkilerini gösteren ünlü İkizler Paradoksudur.
Zaman genişlemesi, nesnelerden biri neredeyse ışık hızında hareket ettiğinde en belirgin hale gelir, ancak daha düşük hızlarda bile ortaya çıkar. Zaman genişlemesinin gerçekleştiğini bildiğimiz birkaç yol:
- Uçaklardaki saatler, yerdeki saatlerden farklı oranlarda ilerler.
- Dağa bir saat koymak (böylece yükseltmek, ancak yere dayalı saate göre sabit tutmak) biraz farklı oranlarla sonuçlanır.
- Global Konumlandırma Sistemi (GPS) zaman genişlemesine göre ayarlanmalıdır. Yer tabanlı cihazlar uydularla iletişim kurmalıdır. Çalışmak için, hızlarına ve yerçekimi etkilerine bağlı olarak zaman farklarını telafi etmek için programlanmalıdırlar.
- Bazı kararsız parçacıklar bozulmadan önce çok kısa bir süre var olurlar, ancak bilim adamları onları daha uzun süre kalıcı olarak gözlemleyebilirler, çünkü o kadar hızlı hareket ederler ki zaman genişlemesi parçacıkların bozulmadan önce “deneyimlediği” zaman, gözlem yapılan laboratuvardan farklıdır.
- 2014’te, bir araştırma ekibi, Scientific American makalesinde açıklandığı gibi, henüz tasarlanan bu etkinin en kesin deneysel onayını açıkladı. Hareket eden bir saat için zamanın, sabit olan saatten daha yavaş hareket ettiğini doğrulamak için bir parçacık hızlandırıcı kullandılar.
