How fast are you moving right now? That seems like an easy question. The first tempting answer is, "I'm not moving." Upon further reflection, you realize that maybe the Earth's motion counts. So, a second tempting answer is, "19 miles/second around the Sun." But then you recall learning that the Sun moves around the center of the Milky Way galaxy, and the Milky Way moves within the Local Group of galaxies, and the Local Group moves within the Virgo Cluster, and the Virgo Cluster moves within... "How fast are you moving?" is not an easy question. When Mission Control tells astronauts how fast they're going, there's always an assumed standard of rest. At the start of the voyage, speeds are given relative to the launchpad. But later, when the launchpad is just one more arbritrary place down there on Earth's spinning surface, speeds are given relative to the idealized, non-spinning pinpoint center of Earth. On their way to the Moon, Apollo astronauts had a hard time answering the question, "How fast are you moving?" Speed away from Earth was one thing, and speed toward the Moon was quite another. That's because the Earth and the Moon move relative to one another. Ah, of course! Speed is a relative quantity. When Captain Kirk ask Lieutenant Sulu if the Starship Enterprise has reached a speed of warp 7, Sulu should reply, "Relative to what, Captain?" Such a sassy reply may get subordinate Starfleet officers in trouble, but it is the only good answer to the question, "How fast are you moving?" This is basic relatively talking. Not fancy Einsteinian relativity, but good old fashioned (and still correct) Galilean relativity. Galileo seems to have been the first person to realize that there is no such thing as an absolute speed. Speeds are relative. This means that speeds only have meaning when they are referred to a reference frame. Presumably that reference frame is itself at rest. But then we have to ask again, "At rest relative to what?" Because even the concept of rest has lost any hint of absolute meaning. Speed is relative, and rest is relative. Earth's speed is 19 miles/second relative to the Sun. The Enterprise's speed is warp 7 relative to the center of the Milky Way galaxy. Your speed is zero relative to your easy chair. But depending on where you sit, it is hundreds of miles/hour relative to Earth's center. When we furrow a brow and ask, "But how fast is Earth really moving?" we imagine Spaceship Earth plowing through the ocean of space as it orbits the Sun. But space is not an ocean. It has no substance as water does. Space is not a thing; space is nothing. Space is no thing. You can move between two points in space, say between Earth and Mars, but you can't move through space. There's nothing to move through. It's like trying to say how much a hole weighs. A hole weighs exactly nothing because a hole is nothing. It's a void, and so is space. To move relative to nothing is meaningless. The concepts of speed and of rest have only relative meaning. They are absolutely meaningless. They mean something only with respect to arbitrarily chosen, artificial frames of reference. If, someday, you are buckled into your spaceship, and you see from the side window, say, a space station whizz by at constant speed, there is no way to know which of you is really moving. Neither of you is really moving because there is no deep reality about constant speed. Constant speed in a straight line has only relative meaning, a kind of relative reality. Does this mean that all motion is relative? No! Some motions have only relative meaning, but some motions have absolute meaning, are absolutely real. For example, constant speed is relative, but change in speed is absolute. Calling something absolute in science means that arbitrary standards are not used in its measurement. It is unambiguously measurable. When your spaceship fires its engines, your change in speed is beyond doubt. You feel it in your stomach, and your ship's sensors can measure it. Outside your window, the passing space station may seem to be changing speed, but the beings inside the station will not feel it. And no sensors can measure it. You are really changing speed, and they are really are not. There's something absolutely real about changes in speed. The same goes for rotation. If your spaceship is spinning, you can feel it, and your ship's sensors can measure it. The space station outside may seem to be going around you, but it is you who feels queasy, not the folks in the space station. You are really spinning, and they really are not. There's something absolutely real about rotation. So, some motions are relative, and some are not. There is no deep reality about constant speed, but changes in speed are deeply real, and so are rotations. We have to be thoughtful in our analysis of everyday experience in order to identify what is deeply real. Since we can be fooled by perceptions as basic as speed, maybe every perception deserves careful scrutiny. This is what inspired Einstein to his incredible insights about the speed of light and forward time travel. Knowing how to identify what is deeply real is tough and important work. If a police officer ever pulls you over for speeding and asks, "Do you know how fast you were going?" an insightful, though perhaps unwise, reply would be, "Relative to what?" And then, as you sit in the backseat of the police car and feel it accelerate toward jail, you can add, "But some things are absolute!"
Şu an ne kadar hızlı hareket ediyorsunuz? Kolay bir soru gibi görünüyor. İlk cazip cevap, "Hareket etmiyorum." Biraz düşündükten sonra belki Dünya'nın hareketinin sayıldığını anlıyorsunuz. Böylece ikinci cazip cevap, "Güneş etrafında 30 kilometre/saniye." Ama sonra Güneş'in, Samanyolu Galaksisi'nin merkezi etrafında döndüğünü öğrenişinizi hatırlıyorsunuz ve Samanyolu'nun, Yerel Grup galaksileriyle hareket ettiğini ve Yerel Grup'un Başak Kümesi ile, Başak Kümesi'nin de öyle. "Ne kadar hızlı hareket ediyorsunuz?" kolay bir soru değil. Görev Kontrol, astronotlara ne kadar hızlı hareket ettiklerini söylerken her zaman kabul edilen sabit bir nokta vardır. Yolculuğun başlangıcında hız, fırlatma rampasına göre söylenir. Ama sonra, rampa da Dünya'nın dönen yüzeyindeki herhangi bir noktaya dönüşünce hız; Dünya'nın sabit, dönmeyen merkezine göre söylenir. Ay'a olan yolculuklarında Apollo astronotları, "Ne kadar hızlı hareket ediyorsunuz?" sorusunu cevaplarken zor anlar yaşadılar. Dünya'dan uzaklaşma hızları ile Ay'a yaklaşma hızları tamamen farklı şeylerdi. Bunun sebebi de, Dünya'nın ve Ay'ın birbirlerine göre hareket etmeleri. Tabii ya! Hız, göreli bir niceliktir. Kaptan Kirk, Teğmen Sulu'ya Atılgan Yıldız Gemisi'nin warp 7 hızına ulaşıp ulaşmadığını sorduğunda Sulu'nun cevabı, "Neye göre, Kaptan?" olmalı. Böylesine küstah bir cevap, Starfleet astsubaylarının başını belaya sokabilir ancak bu, "Ne kadar hızlı hareket ediyorsunuz?" sorusuna verilebilecek tek iyi cevap. Bu, basit görelilik muhabbeti. Süslü Einstein göreliliği değil, eski moda (ama hâlâ geçerli) Galile göreliliği. Görünüşe göre Galile, mutlak hız diye bir şeyin olmadığını anlayan ilk kişi. Hız görelidir. Bu demek oluyor ki hız, yalnızca bir referans çerçevesinde anlam kazanır. Bu referans noktası muhtemelen durağandır. Ama sonra şunu sormamız gerekir, "Neye göre durağan?" Çünkü durağanlık kavramı bile mutlak bir anlam ifadesini kaybetmiştir. Hız görelidir, durağanlık da görelidir. Dünya'nın hızı, Güneş'e göre 30 km/sn'dir. Atılgan'ın hızı, Samanyolu Galaksisi'nin merkezine göre warp 7'dir. Sizin hızınız, oturduğunuz sandalyeye göre sıfırdır. Ancak oturduğunuz yere bağlı olarak, hızınız Dünya'nın merkezine göre yüzlerce km/sa. Bir kaşımızı kaldırıp "Dünya gerçekten ne kadar hızlı hareket ediyor?" diye sorarsak Uzay Gemisi Dünya'yı, Güneş'in etrafında dönerken uzay okyanusunu yarıyor düşünürüz. Ama uzay, bir okyanus değil. Su gibi maddeden oluşmuyor. Uzay bir şey değil. Uzay hiçbir şey. Uzay bir hiç. Uzayda iki nokta arasını katedebilirsiniz, mesela Dünya ve Mars arasını ancak uzayda hareket edemezsiniz. İçinden geçecek bir şey yok. Bir deliğin ağırlığını söylemeye çalışmak gibi. Bir deliğin ağırlığı yoktur çünkü delik hiçbir şeydir. O bir hiçlik, tıpkı uzay gibi. Hiçbir şeye göre hareket etmek anlamsız. Hız ve durağanlık kavramlarının yalnızca göreli anlamları vardır. Kesinlikle anlamsızdırlar. Yalnızca yapay, seçilmiş bir referans noktası çerçevesinde anlam kazanırlar. Eğer bir gün altınıza uzay geminizi çekerseniz ve yan pencereden, mesela, sabit hızlı bir uzay istasyonu görürseniz hanginizin gerçekten hareket ettiğini bilmenin bir yolu yok. Aslında hiçbiriniz hareket etmiyorsunuz çünkü sabit hız hakkında derin bir gerçeklik yok. Düz bir hat üzerinde sabit hız yalnızca göreli anlam ifade eder, bir çeşit göreli gerçeklik. Bu, tüm hareketlerin göreli olduğu anlamına mı geliyor? Hayır! Bazı hareketlerin yalnızca göreli anlamları var ama bazı hareketler mutlak anlamlara sahip, cidden gerçekler. Örneğin, sabit hız görelidir ancak hızdaki değişim mutlaktır. Bilimde bir şeye mutlak demek, ölçümde keyfi birimlerin kullanılmaması demektir. Açık bir şekilde ölçülebilirdir. Uzay geminiz motorlarını çalıştırdığında hızınızdaki değişim kesindir. Karnınızda hissedersiniz ve geminizin sensörleri bunu ölçebilir. Camdan dışarı baktığınızda ardınızda kalan uzay istasyonu hızını değiştiriyor gözükebilir ancak içindekiler bunu hissetmeyecektir. Ve hiçbir sensör bunu ölçemez. Siz gerçekten hızınızı değiştiriyorsunuz ve onlar, gerçekten değiştirmiyor. Hızın değişimi ile ilgili mutlaka gerçek olan şeyler var. Aynı şey dönme hareketi için de geçerli. Eğer uzay geminiz dönüyorsa bunu hissedebilirsiniz ve geminin sensörleri bunu ölçebilir. Dışarıdaki uzay istasyonu fır dönüyor gözükebilir ancak midesi bulanan sizsiniz, uzay istasyonundakiler değil. Siz gerçekten dönüyorsunuz ve onlar gerçekten dönmüyor. Dönme hareketi hakkında mutlaka gerçek şeyler var. Bazı hareketler görelidir ve bazıları değildir. Sabit hızla ilgili derin bir gerçeklik yok ancak hızdaki değişim cidden gerçek, dönme hareketi de öyle. Neyin çok gerçek olduğunu anlamak için günlük hayattaki deneyimlerimizi düşünceli bir şekilde değerlendirmeliyiz. Hız kadar basit kavramlarla bile kafamız karışabildiğine göre belki tüm algılar dikkatli incelenmeyi hak ediyordur. Einstein'ın, ışık hızı ve geleceğe zaman yolculuğu konusundaki inanılmaz sezgilerine ilham veren şey bu. Neyin son derece gerçek olduğuna nasıl karar verilebileceğini bilmek zor ve önemli bir iş. Bir polis memuru sizi aşırı hızdan dolayı kenara çekerse ve "Ne kadar hızlı gittiğini biliyor musun?" diye sorarsa bilinçli ama belki akılsızca bir cevap, "Neye göre?" olurdu. Sonra polis arabasının arka koltuğuna oturup hapishaneye doğru hızlanışınızı hissederken "Ama bazı şeyler mutlaktır!" diye ekleyebilirsiniz.