Işık Hızı Aşılabilir Mi?

Işık Hızı Aşılabilir Mi?

10 Eylül 2016 0 Yazar: Tuğba YELİZ

Işık hızı, boşlukta yayılan tüm elektromanyetik dalgalar için aynıdır ve saniyede 299.792.458 metredir. Genellikle bu ifade yaklaşık değer olarak ve kilometre cinsinden, 300.000 km/sn şeklinde karşınıza çıkar.

Evrende mesafeler muazzam boyutlarda olduğundan, uzaklıklar metre, kilometre gibi görece küçük ölçülerle değil, ışık yılı, parsek, astronomi birimi gibi büyüklüklerle ifade edilir. ‘1 ışık yılı’ denildiğinde anlamamız gereken şey, ışığın 1 yılda aldığı yoldur. Bu da yaklaşık olarak 9.460.730.472.580.800 metredir. Yani “4 ışık yılı uzaklıkta” dediğimiz bir cisim kulağa yakın gibi gelse de, bizden 37.842.921.890.323.200 metre uzakta demektir.

Evrende, şu an için bilinen en büyük hız ışık hızıdır. Başta meşhur formül E = mc2 olmak üzere birçok formülde kullanılan c harfi, vakum ortamındaki, yani boşluktaki ışık hızının sembolüdür. Constant yani sabit kelimesinin baş harfidir. Hesaplamalardaki duruma göre c0 olarak da karşımıza çıkabilir.

Görelilik Kuramı açısından bakıldığında c’nin bu formülde olmasının sebebi, evrendeki bütün maddelerin hareket edebileceği maksimum hızın ve tüm kütlesiz parçacıkların boşlukta ulaşacağı hızın, ışık hızı olmasıdır. Bütün maddeler dediğimize bakmayın; kütlesi olan bir cismin ışık hızına ulaşması ve onu geçmesi şimdilik pek mümkün görünmüyor. Bu sadece ışık hızının, şu an için bildiğimiz üst limit olduğunu anlatan bir tanım.

 

İyi, ama neden?

Işığın boşluktaki hızının geçilemeyeceği öngörüsünün tabi ki mantık çerçevesinde bir nedeni var. Nedensellik ilkesi kısaca, her sonucun bir nedene bağlı olmasıdır. Yani bir olayın gerçekleşmesi için önce bir şeyler olacak, olay da bu şeylere bağlı olarak gerçekleşecek. Hatta aynı nedenler, aynı koşullar altında aynı sonuçları doğurmalı.

Kısaca, nedensellik ilkesinden anlamamız gereken şey, günlük hayatta da kullandığımız tabirle neden-sonuç ilişkisi…

Siz bir hedefe ok atmak istediğinizde, daha yayınızı yeni germiş ve okunuzu fırlatmamışken okun hedefe varması, nedensellik ilkesine aykırı bir durumdur. Işık hızını aşmanın getireceği sonuç da hemen hemen budur. Olayın sonucu, olayın nedeninden önce gerçekleşir ve bu durum neden-sonuç ilişkisiyle çelişir. Bunun bir örneğine henüz rastlanmış değil.

 

Tek sebep bu mu?

Işık hızını aşmakla doğabilecek saçma sonuçlardan biri de zaman kavramında yaşanacak problem. Göreliliğe göre, hareketli cisim için zaman daha yavaş akar. Eğer hareket hızımızın limiti ışık hızıysa, buna ulaştığımız anda zamanın durması gerekir. Işık hızını aştığımız anda ise, zamanın geriye doğru akması gerekir ki böyle bir şey mümkün değil. En azından bildiğimiz evren ve fizik yasaları dahilinde…

Bu arada aklınıza takılıyorsa eğer, kütle çekim dalgaları da ışık hızını aşamıyor maalesef.

 

Peki ya ‘warp teknolojisi’ ???

Warp teknolojisi ya da Alcubierre sürücüsü bir uzay aracının, önündeki uzayı katlayarak ve arkasında kalan uzayı kağıt gibi açarak, aracın ışıktan hızlı gitmesine gerek kalmadan uzayda yer değiştirmesidir. Bunu dalga tepesinde, durduğu yerde sadece dengesini korumaya çalışan ve hareket etmeyen, ama dalganın hareketi sayesinde yer değiştiren sörfçüler gibi düşünebilirsiniz.

Genel göreliliğe göre madde ve enerji ışıktan hızlı gidemez, ama yine Einstein denklemlerine göre, uzayın kendisinin ışıktan hızlı hareket etmemesi için bir neden yok. Warp teknolojisi de bunu esas alıyor.

 

Boşlukta olmayan ışığı geçebilir miyiz?

Kesinlikle evet! Zira bir başka yazımızda da bahsettiğimiz gibi, bunun zaten nükleer reaktörlerde gerçekleştiğini biliyoruz.

Işık, örneğin su içinde yayılırken, parçacıkların dalga özelliği yüzünden bir parça hız kaybedebilir. Bu durumda önce onu yavaşlatıp sonra geçmemiz mümkün. Önemsiz bir hile 😉

Nükleer reaktörlerde olan olay da tam olarak budur. Bir yalıtkan içindeki elektrik yüklü bir parçacık, bulunduğu ortamdaki ışıktan hızlı hareket eder. Tıpkı ses hızı geçildiğinde oluşan sonik patlama gibi bir etki oluşur. Bu defa da ‘ışık duvarı‘ aşıldığından, Doppler etkisindeki maviye kayma nedeniyle, etki kendisini ışıma şeklinde gösterir. Bu olaya Cherenkov Işıması adı verilir. Rektörlerin kalbindeki mavi ışığın sebebi de budur.

cr

 

Medya Yine Yaptı Yapacağını

Bir süre önce bazı internet sitelerinde ışık hızının geçildiğine dair haberler dolaşmaya başladı. Üstelik de CERN’in adı verilerek…Ancak aslında yine yalan haberciler iş başındaydı. Konuya dair açıklama ve düzeltme, yalan haber kadar gözümüze sokulmadığından, birçok insan ışık hızının geçildiğini sanıyor. Olayın aslını CERN Bilim sayfasından alıntı yaparak paylaşalım:

Doç. Dr. Umut Köse’nin yaptığı açıklama;

23 Ocak 2016 günü, bazı gazetelerin internet haber sitelerinde “CERN’de müthiş gelişme: Işık hızı aşıldı!”, “CERN ışık hızını aştı”, “CERN: ışık hızını aşmayı başardık!”, “CERN bu kez ışık hızını aştı!” gibi başlıklı haberin servis edildiğini gördük.

Görünen o ki, 22 Eylül 2011 tarihli The Telegraph dergisinde yayınlanan makale, yeniden ısıtılıp önümüze sürülmüş durumda. Oysaki Şubat 2012’de deneysel ölçümlerde saptanan hatalar ve farklı deneylerde de yapılan test sonuçları kamuoyuyla paylaşılmıştı. Yukarıda bahsi geçen haberlerde çalışma arkadaşımız “Antonio Ereditato”nun ismi de kullanılarak yalan yanlış haber yapılmıştır.

Medya, yazılı basın ve internet gazeteciliğinde haber verme konusunda büyük sorumluluk taşımaktadır. Medyanın etik kurallarından biri olan “elde edilen bilgilerin doğruluğunun araştırılması” ilkesi dikkate alınmamış, bir bilim insanının ismi kullanılarak yalan habere alet edilmiştir. Akademisyenlerin değersiz gösterilmeye çalışıldığı bu dönemde bilimi de değersizleştirmeye yönelik bu gibi yayınların ne ülke geleceğine ne de bilimin geliştirilmesi ve bilimsel farkındalığın oluşturulmasına hiçbir katkısı olmayacaktır.

Bu nedenle medyanın yazılı basın ve internet sitelerinden sorumlu editörlerinin, bilim alanında yapacakları haberleri ülkemizde mevcut bilim insanlarına danışarak yapmaları, bu gibi hataları ortadan kaldıracaktır. Ayrıca bilim ve teknoloji haberlerinin, işini bilen, olaylara eleştirel bakabilen kişiler tarafından hazırlanması yerinde olacaktır.

Not: Cumartesi ve Pazar günü yukarıda bahsi geçen haberleri yayınlayan internet sitelerine uyarı emaili gönderilmiştir. Birkaçının haberi çektiği görülmüştür. Bu haberleri facebook, twitter gibi sosyal medyada paylaşanların bu yalana ortak olmamaları için haberi kaldırmaları yerinde olacaktır.

Doç. Dr. Umut KÖSE
Bern Üniversitesi ve CERN

Evet…Bu defa medya hakkında bir şey yazmayacağım. Zira yazmaya gerek yok. Hepiniz görüyorsunuz vaziyeti.

Işık hızına ulaşırsak ışığı nasıl görürüz?

Işık hızına ulaşıp ışığa bakarsanız, mantığa göre sabit bir ışık demeti görmelisiniz. Yani elinizi uzatıp, bir avuç su alır gibi ışığı alabilecek bir durumda olmalısınız. Bu Einstein’in yaptığı bir düşünce deneyinin sonucu.

Ancak Maxwell denklemlerine göre ışığın durağan olması imkansızdır.

Işık hızında giden bir aracın farlarını açarsak ne olur?

En çok sorulan sorulardan biri…

Diyelim ki her türlü fizik kuralına karşı gelmeyi başarıp ışık hızına arabamızla ulaştık. Aracın ivmelenmediğini ve ışık hızında sabit ilerlediğini farz ediyoruz. Bu durumda olabilecekler 2 ihtimal dahilindedir:

1- Aracın içindekilere göre farlar yandığında, normalde olduğu gibi yol aydınlanır, çünkü bize göre araç sabittir ve yukarıda söylediğimiz gibi ışığın durağan olması söz konusu olmayacağından, ışık yine c hızında yol almaktadır.

2- Dışarıdan bakanlara göre araçla ışık aynı hızda olacağından, ışık aracın önüne düşemez ve yolu aydınlatamaz.

Işık hızına yakın hızlar “rölativistik hızlar”dır. Bu hızlarda yaşananlar da nereden gözlem yaptığınıza göre değişir. Bu yüzden sabit gözlemci ile bahse konu hızda yol alan gözlemcinin görecekleri birbirinden farklı olacaktır. Hatta gözlemcinin arabaya yandan ya da önden bakıyor olmasında bile farklı durumlar söz konusu olabilir.

Bunların üzerinde çok fazla kafa yormanın şu an için pek faydası olmadığı açık aslında. Zaten ışık hızına ulaşabilecek teknolojiye ulaşmak mümkün olursa, belki de araba ve far kavramı da tarihe karışmış olacaktır.

Buraya kadar anlatılanlardan varılan sonuç, ışık hızının bu evrende ve boşlukta aşılmasının şu an için imkansız olduğu… Ancak birçok sorunun yanıtını yine zaman verecek. Belki başka evren ya da evrenler mevcut ve orada fizik kanunları ışığı geçmemize olanak tanıyor. Belki yine başka bir evrende ışığın hızı buradakinden az ya da çok daha fazla…Belki başka bir evren yok ama bir gün evrenimizde ışık hızı geçilebilecek…

Her ne kadar bu tür gelişmelere bazen ömür yetmiyor olsa da, fizik bizi her an şaşırtabilir. Bekleyip görelim.