Evrendeki en hızlı ve ölçülmesi bile bilim adamlarının zor hesaplamaları ile yapılmış evrensel hız sınırımızdır. Aslında teleskoplarımızla yıldızlara baktığımızda bile gelen ışık geçmişe bakmamızı sağlıyor. Işık hızı aşılsa neler olur ? Neden ışık hızını sınır olarak alıyoruz ? İşte tüm sorularınıza cevapları veriyoruz.
Peki neden hiçbir şey ışıktan hızlı gidemez? Buna dalmadan önce, ışık hızının ne olduğunu anlamamız gerekiyor. Böylece “evrensel hız sınırı” ile ilgili bazı yanlış anlaşılmaları düzeltebiliriz. Işık hızı, ya da daha doğru ifadesiyle foton hızı, neredeyse kusursuz bir vakum içerisinde saniyede 299.792.458 metreye eşittir. Yani saniyede yaklaşık 299.792 kilometreye. Arabaların hızlarıyla kıyaslamak isteyenler için bu hız, kabaca saatte 1.079.250.000 kilometreye eşittir. Yani saatte 300 kilometre hız yapabildiğiniz bir arabayla çıkabileceğiniz maksimum hızın 3.597.500 katına… Fotonları bu hızda gidiyor gibi görüyoruz, çünkü fotonların kütlesi yoktur. Buna rağmen kinetik enerjileri vardır; ancak buna az sonra geleceğiz.
Fotonlar da dahil olmak üzere evrenimizdeki her parçacık, “Higgs alanı” dediğimiz bir alan içersinde hareket ederler. Bunu su içerisinde yüzmeye benzetebilirsiniz; ya da sert rüzgarlı bir havada, rüzgara karşı yürümeye. Nasıl ki su içerisinde veya rüzgara karşı ilerlemek zorsa, parçacıklar da Higgs alanından geçerken zorlanırlar ve bu onlara kütle kazandırır. Farklı parçacıklar Higgs alanıyla farklı şiddetlerde etkileşime geçerler. İşte bu sebeple bazı cisimler daha ağırdır, bazı diğerleri daha hafiftir. Fotonlar da Higgs alanından geçerler; ancak onunla hiç etkileşmezler, olduğu gibi içinden geçer giderler.
Einstein, ışığın, evrenin her yerinde aynı hızla ilerlediğini söylerken, aslında bir hız sınırı da koymuştu: 299.792 km. Oysa Einstein’dan önce kütle (her şeyi oluşturan atomlar) ve enerjiye, birbirinden farklı varlıklar olarak bakılıyordu. Yani Einstein, 1905 yılında, fizikçilerin Evren’e olan bakışını sonsuza dek değiştirmişti! (Bkz: E = mc2)
Söz konusu eşitlik, kütlesi olan hiçbir şeyin foton kadar ya da ondan daha hızlı hareket edemeyeceğini öngörüyor. İnsanlığın şimdiye dek ışık hızına en çok yaklaştığı anlar ise, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı ve Tevatron gibi güçlü parçacık hızlandırıcılar ile mümkün olabildi.
Bu olağanüstü makineler, atomaltı parçacıkları ışık hızının %99.99’undan daha fazla hızlandırıyorlar. Ancak Nobel Fizik ödüllü David Gross‘a göre, bu parçacıklar evrensel hız sınırını asla aşamayacak! Zira bunun olabilmesi için sınırsız ölçüde enerji gerekiyor ve bu süreçte nesnenin kütlesi sonsuz hale geliyor ki, bu da imkansız bir şey. (Foton adlı ışık parçacıkları kütlesiz oldukları için ışık hızında seyahat edebiliyor.)
Einstein’dan bu yana fizikçiler, belli varlıkların ışık hızından daha yüksek hızlara erişebildiklerini ve buna karşın hala, özel göreliliğin şart koştuğu evrensel kurallara bağlı kaldıklarını tespit ettiler. Bu varlıklar Einstein’ın kuramını çürütmese de, ışığın ve kuantum aleminin kendine özgü davranışına dair veriler sunmakta.
Işığın hızını nereden biliyoruz?
17inci yüzyılda Danimarkalı gökbilimci Ole Romer kavramla ilgili ilk önemli keşfi yaptı. 1660’larda Jüpiter’in uydularından Io’yu incelerken garip bir şey fark etti: Jüpiter ve dünya birbirinden en uzak mesafede bulunurken, Io gökbilimcinin tahmininde birkaç saniye daha sonra Jüpiter’in gölgesine girdi. İki gezegen birbirine en yakınken ise olayın birkaç dakika daha önce meydana geldiğini gördü.
Romer bu gecikmenin Io’dan kaynaklanmadığını anladı. Dünya ve Jüpiter güneşin iki ayrı ucunda iken oluşan fazla mesafe dolayısıyla ışığın katettiği süre bir illüzyona neden oluyordu. Gökbilimcinin hesaplamaları ışığın saniyede yaklaşık 210 kilometre hızla ilerlediğini gösterdi. Teleskobun icadından 0 yıl önce yapıldığı düşünüldüğünde, bu hesaplama gerçeğe çok yakın bir tahmin olduğunu söylenebilir.
Işık hızı terimini kim buldu?
Paris Gözlemevi’nde gökbilimci ve bilim tarihçisi olarak çalışan Frederic Arenou’ya göre ışık hızı kavramı uzaklık ölçüsü olarak, Romer’in ışığın hızının ölçülebilir olduğunu keşfetmesini takiben 17’inci yüzyılın sonu itibariyle kullanılmaya başlanmıştı. Fikir çabucak benimsendiğinden kesin olarak bir kişiye bunu atfetmek pek mümkün değil. Ancak Arenou, 1694’te “Işığın yıldızlardan bize ulaşma süresi, bizim Batı Hindistan’a seyahatimizden çok daha uzun” şeklinde düşünen İngiliz biliminsanı Francis Roberts’ı en önemli aday olarak gösteriyor.
İlk başlarda bu fikirler yıldızların ne kadar uzak olduğuna dair bilginin kesin bilinmemesi sebebiyle oldukça muğlaktı. Büyük buluş anı 1838’de Alman gökbilimci Friedrich Bessel’in 61 Cygni yıldızına olan mesafeyi tam olarak ölçmesi ile geldi. Bessel bulduğu devasa sayıyı tanımlarken “ışık bu mesafeyi katetmek için 10,3 yıl kullanır.” şeklinde yazdı. Bu, ışık yılı kavramının ilk kez doğduğunu gösteren en önemli kanıt olarak biliniyor.
Işık Hızını Aşabilseydik Ne Olurdu?
Bu da düşünce deneyi olarak kalıp hipotezlerden öteye geçmeyen cevaplara sahip sorulardan biridir. İleriki yıllarda ya da yüzyıllarda ışık hızından daha hızlı giden bir parçacık bulunabilir mi bilinmez. Einstein’ ın kurallarını göz önüne alıp ışık hızının evrensel sabit olduğunu kabul ederek, yine de ışık hızının aşılabildiğini varsayarsak benim görüşüm şu ki; bu durumda farklı bir evrene geçiş yapılmış olacaktır. Çünkü bu evrenin sabiti ışık hızıdır ve eğer onu aşarsanız bu evrenin kurallarından birisini çiğnemiş olur ve kendinizi başka bir evrende ya da uzay-zamanda bulursunuz.
Şu an en sağlam ve geçerli olan kuram Einstein’ ın kuramıdır. Diğer yandan fikirlere ya da inançlara körü körüne bağlanmak da yanlıştır. Bundan iki yüz yıl önce evren, Newton fiziğinin kurallarıyla yönetiliyor zannedilmişti ve o zamanlar Newton fiziğine su götürmez bir kesinlikle bakılıyordu. Fakat 20. yüzyılda ortaya atılan kuantum ve izafiyet teoileri durumun hiç de öyle olmadığını gösterdi. Bu yüzden söylenecek en güzel ifade “belki olabilir.”
Kaynak
Evrimagacı
Mühendisbeyinler
