Işık Hızı Neden Aşılamaz? Işık ile Aynı Hızda Giden Başka Bir Şey Var Mı?
Işık belki evrendeki en tuhaf şeylerden biridir. Ondan hızlısının olamaması, hem madde hem de dalga gibi davranması insanda kafa karışıklığına yol açıyor. Bu yazıda ışık hızının neden aşılamayacağı konusunu anlatacağım iyi okumalar.
Evrende maksimum hız limiti var mı?
Öncelikle matematiksel olarak iki seçeneğimiz var:
1- Evrende bir cismin gidebileceği maksimum hız sonsuzdur.
2- Evrende bir cismin gidebileceği maksimum hız sonludur.
Newton fiziği birinci duruma karşılık geliyor. Newton fiziğine göre bir cisim sonsuza kadar hızlanabilir. Einstein fiziği ise ikinci duruma karşılık geliyor ona göre de evrende ulaşılabilinen en yüksek hız ışık hızıdır. Işık hızını aşmak imkansızdır.
Peki neden Newton fiziğinden Einstein fiziğine geçtik? Çünkü Newton fiziği teoride mantıklı gelse de deneylerde tutarsızdı. Sonuçta asıl nokta deneylerin bize ne söylediğidir, teoride çok mantıklı gözükse bile.
Maksimum Hız Limiti Ne Kadar?
1 tır, 1 araba, 1 de oyuncak araba düşünelim ve bu cisimleri ittirerek 10 metre hareket ettirmeyi hayal edelim. Atıyorum bir tırı 10 metre hareket ettirmek için 100 saniye harcıyorsak, arabayı 10 metre hareket ettirmek için 20 saniye harcarız, aynı şekilde oyuncak arabayı 10 metre hareket ettirmek için de atıyorum 3 saniye harcarız. Burada anlatmak istediğim şey kütle azaldıkça o mesafeyi almak için harcanan zamanın azalıyor olması. Yani kütlesiz bir şey her zaman maksimum hızda hareket edecek. Işık da kütlesiz olduğu için her zaman bu maksimum hızda hareket edecek.
Buradan şöyle bir sonuç çıkıyor, ışık hızının aşılamaz oluşu bir sebep değil sonuçtur. Çünkü en temelde aşılamaz olan şey ışık hızı değil evrendeki maksimum hız limitidir.
Başka bir sonuç da eğer biz ışığın hızını bulursak evrendeki maksimum hız limitini de bulmuş olacağız. Çünkü kütlesiz bir şey her zaman maksimum hızda hareket eder ve ışık da kütlesiz.
Işık hızının ölçülmesi?
Işık hızını birçok bilim insanı birçok yolla ölçmeyi denediler ama ilk en yüksek doğrulukla yapılan deney Fizeau ve Foucault’ın yaptığı deneylerdir.
1849'da Fizeau, dönen bir dişlinin iki dişi arasından ışığı geçirerek 8 km ötede duran aynadan geri yansımasını sağladı. Işığın dönüşte bir sonraki delikten geçerek görünmesini sağlayacak şekilde dişlinin hızını arttırdı. Fizeau bu teknikle ışığın hızını 315,000 km/s olarak buldu. L. Foucault aynı deneyi daha sonra birden fazla aynayla daha doğru yaptı. Foucault ışık hızını 298,000 km/s olarak buldu.
Bu deneyler tabi ki de bize ışığın tam olarak hızını vermiyor ölçümde birçok hata gerçekleşti hava ortamında yapılması gibi. Ancak yine de 1849 yılında %99'dan fazla doğrulukla ölçüm yapmaları güzel bir olay.
Işık hızının en yüksek doğrulukla bulunması için de Maxwell’in Elektromanyetik Teori denklemlerine ihtiyacımız var. Çünkü ışık aynı zamanda elektromanyetik bir dalgadır.
Yukarıda Maxwell’in 4 denkleminden ışık hızı formülünün çıkarılışı var ancak karmaşık olduğu için oraya giremeyeceğim. En son formüle baktığımızda ışık hızının 1 ÷ √(μ0.ϵ0) olduğunu görürüz. Buradaki “μ0” evrenin manyetik geçirgenlik sabiti, “ϵ0” ise evrenin elektrik yüklenebilirliği sabitidir. Bu iki sabit başka parametrelere bağlı değildir ikisi de sadece deneysel olarak “ölçülen” sayılardır. Formülde yerine koyduğumuzda da 299972458 m/s sayısını buluyoruz yani ışık hızını.
Işık ile aynı hızda giden başka bir şey var mı?
Cevap: Evet var. Arayacağımız faktör ışık gibi kütlesiz bir şey. Buna uyan da kütleçekim dalgalarıdır yani yer çekimi. Yani kütleçekim dalgaları da ışık hızı gibi 299.972.458 m/s hızda hareket ediyor.
Mesela güneşin bir anda yok olduğunu düşünün, biz güneşin yok olduğunu hemen anlamayacaktık. Çünkü evrende maksimum bilgi aktarım hızı var. Yani aslında güneşin yok olduğunu güneş yok olduktan yaklaşık 8 dakika 20 saniye sonra anlayacaktık ışık ile.
Daha ilginci yine güneşin yok olduğunu düşünün bu bilgiyi biz güneş yok olduktan 8 dakika 20 saniye sonra deneyimleyeceğiz. İşin ilginç tarafı bizim gibi dünya da 8 dakika 20 saniye sonra bunu deneyimleyecek. Yani güneş yok olduktan sonra dünya hala güneşin etrafında dönmeye devam edecek çünkü güneşin yok olduğu “bilgisi” dünyaya bir süre gelmeyecek.
Bu hız limitleri bize evrende hiçbir şeyin anlık olarak gerçekleşmediğini söylüyor. Evrenin bir ucunda gerçekleşen olay bize anlık olarak gelmiyor ışık veya kütleçekim dalgaları gibi bilgiyi taşıyan şeyler aracılığıyla bize ulaşıyor.
Okuduğunuz için teşekkürler.
