Uzay-zaman, üçü uzaysal biri de zaman olan dört boyutu olan bir koordinat sistemidir. Einstein’ın (Albert Einstein 1879-1955) ortaya attığı rölativite teorisi bu koordinat sisteminde gerçekleşmektedir. Bu düşünce, ilk defa Minkowski (Hermann Minkowski 1864-1909) tarafından 1907 yılında ortaya atılmıştır. Devamında da ise Einstein rölativite (hem genel hem de özel) kuramlarını bu sistemde açıklamıştır. Modern kozmolojide bu kavramın yeri/önemi büyüktür.
Zaman ve uzayın üç boyutu ayrı olarak düşünülemez; çünkü bir cismin vektörel hızı veya ışığın hızı kütlesel çekim ile ilişkilidir.
Kütlesel çekim alanında zamanın ilerleyişi yavaşlayabilir. Bu nedenle de evrensel değildir. Evrensel dediğimiz bir olgu evrenin her köşesinde doğru ve değişmez olmalıdır.
Einstein’ın Rölativite kuramına göre zaman evrenin her köşesinde aynı değildir ve gözlemciye göre değişir, görecelidir. Bir kütle uzay-zamanda eğrilikler yaratır. Burada zaman da bükülür. Zaman, eğrilik içerisinde bulunan bir gözlemci için dışarıda duran bir başka gözlemciye göre daha yavaş akar.
Kütlenin artışı, bu kütlenin uzay-zaman düzleminde yarattığı eğriliği arttırır. Kütle arttıkça göçük de artar. Hatta kütle aşırı büyük olursa uzay-zaman düzlemi ışığı bile hapsedebilecektir.
Işık, kütlece büyük olan cisimlerin yanında seyahat ederken doğrultu değiştirir. Başka bir deyişle kütlesel çekimden etkilenir.
Ama bu nasıl olur?
Foton kütlesi olmayan parçacık olarak tanımlanır. Kütlesi olmayan parçacıkların kütlesel çekimden etkilenmezler.
Eddington’ın (Sir Arthur Stanley Eddington 1882-1944) yaptığı gözlemden bu yana bunun böyle olduğu; yani, ışığın kütleli cicimlerin yanından geçerken doğrultusunu değiştirdiği bilinmektedir.
Bu durumu açıklamak biraz karmaşıktır. Bilindiği gibi fotonlar durgun halde iken kütlesizdirler. Lakin hareket ettiklerinde belli bir kinetik enerjiye sahip olurlar. Görelilik kuramından bilindiği gibi enerji ve madde aynı şeylerdir. Bu da hareket halindeki fotonun (ışığın) kütlesel çekimden etkilenmesini açıklamaktadır. Bu nedenle, bazı gök cisimlerini “bükülen” ışıkları nedeniyle olduğundan farklı konumlarda görürüz.
Einstein’ın “eğri uzay-zaman” dediği olgu, en basit ifadeyle budur; uzayda asla matematiksel olarak mükemmel düz bir çizgide ilerleyemezsiniz.
Eğri uzay teriminden uzay-zaman dokusunun eğri olduğu anlamı çıkarılabilir. Lakin, uzayın dokusunun gerçekte nasıl olduğu ile ilgili yeterli bilgimiz yoktur. Uzay-zaman dokusu tamamen düz olsa bile, kütleçekim etkisinden dolayı katedilecek mesafe eğrileşecektir. Başka bir deyişle, uzay zaman içinde her cisim eğri bir yol izler. Bu nedenle uzay-zaman dokusu eğri olarak kabul edilir.
