KONUK YAZAR

Yayın Tarihi: 4 Eyl 2012 | Konuk Yazarlar

11

IŞIKTAN HIZLI SEYAHAT

Bilimkurgunun en sevilen öğelerinden biridir ışık hızıyla seyahat. Yıldız Savaşları’nda sadece ışık hızıyla bir anda galaksinin öbür ucuna gidilebilmektedir. Bu sayede Galaktik Cumhuriyet kurulmuştur. Uzay Yolu’nda ışıktan hızlı seyahat eden Atılgan, yeni uygarlıklar keşfetme amacındadır. Ve bir uygarlığın Galaktik Federasyon’a kabul edilme koşulu, ışık hızını aşabilmesidir. Savaş Yıldızı Galactica’da FTL ya da Türkçe kısaltmasıyla IDH (Işıktan Daha Hızlı) motoru sayesinde, insan türünden geriye kalan az sayıda insan, Cylon adlı robot ırkından kaçmakta ve dünyayı aramaktadır. Bu dizide ise uzay gemileri sıçrama yapmaktadır.

Şüphesiz ışık hızından daha hızlı seyahat edebilmek ve evreni keşfetmek, kolonileştirmek çok güzel bir rüya. Gerçek olmasını kim istemez ki? Belki de bu nedenle bilimkurguda bu kadar önemli bir yere sahip. Öte yandan yukarıda adı geçen yapımların bel kemiğini oluşturan bu fikrin ne yazık ki bilimsel geçerliliği yok.

Ufocular geçmişte ve günümüzde pek çok dünya dışı uygarlığın Dünyamızı ziyaret ettiğini ve etmekte olduğunu söylüyorlar. Eğer Dünyamıza çok yakın bir yerlerdeki bir gezegenden bahsetmiyorsak bu o kadar kolay değil. Çünkü ışıktan hızlı seyahat olanaksız ve ışık hızıyla gitseniz bile binlerce yılda Dünya’ya ancak ulaşacaksınız. Dolayısıyla eğer bizim Güneş Sistemimizde veya ona yakın bir yerde değillerse bu yabancı uygarlıkların buraya gelmesi, uzaklıklarına göre yüzlerce, binlerce hatta milyonlarca yıl sürecektir. Her gün yeni bir UFO vakası yaratacak kadar çok ziyaretçi göndermeleri de daha da zor bu durumda! Ufoculara bunu hatırlattığımızda “bilim bir yolunu bulur” cevabını alıyoruz. Bilime duyulan bir inançmış gibi görünüyor bu. Fakat sadece gerçekliği çarpıtmaktan ibaret. Çünkü bilim (en azından günümüz bilimi) ışıktan hızlı seyahati hiçbir zaman gerçekleşmeyecek bir rüya olarak görüyor.

 

Özel Görelilik

Einstein’ın, zamanın, kütlenin, hareketin göreli olduğunu ileri sürmesinin üzerinden bir yüzyıl geçti. O, bir dizi yeni fikirle fizikte bir devrim yaptı. Başta özel görelilik ve genel görelilik olmak üzere ortaya attığı teoriler yepyeni fikirlerle doluydu.

Einstein’dan önce fiziğe Newton fiziği hakimdi. Elbette Newton fiziği pek çok konuda yeterli açıklamalarda bulunsa da her yeni keşifle birlikte doğayı açıklamakta biraz daha yetersiz kalıyordu. Einstein’ın görüşleriyse yepyeni bir soluk getirecekti.

Eskiden ışığın küçük madde zerreciklerinden oluştuğu sanılıyordu. 1678’de Christian Huygens, ışığın dalgalardan oluştuğunu ileri sürdü fakat dalgaların yayılmak için maddeye ihtiyaç duyduğunu düşünerek evreni dolduran görünmez bir maddenin olduğunu varsaydı. Buna “esir” adını verdi.

Newton ise 1704’te yayınladığı eseri Opticks’de ışığın parçacıklardan oluştuğunu ama dalgalardan da etkilendiğini sürdü. Fakat çelişik görünen bu öğeleri harmanlayan bu duruma yeterli bir açıklama getiremedi.

Işığın dalga kuramı James Clerk Maxwell ile atılım yaptı. Maxwell 1860’larda elektrik ve manyetik kuvvetlerin ışık hızıyla yayılacağını hesapladı. Fakat teorisinde esire ihtiyaç duymaya devam etti. 1887’de yapılan deneylerde ise esirin ışıkla bağlantısı bulunamadı.

1900’de Max Planck, ışığın hem dalgalardan hem de parçacıklardan oluştuğunu öngördü. Işık kendisiyle çelişiyor görünüyordu. Planck’ın kendisi bile vardığı bu sonuca bir anlam veremedi.

Einstein ise klasik fiziğin sonunu getirecekti. Önce fotoelektrik olayı açıklayarak esir adlı hayali maddeye ihtiyacı ortadan kaldırdı. O ışığın çelişik durumunu mantıksal bir temele oturttu. Işığın doğasını ve fotonların varlığını göstererek yepyeni bir dönem başlattı.

Şimdi gelelim görelilik kuramlarına. Özel görelilik Teorisine göre evrendeki hiçbir şey sabit değildir ve gözlemcinin konumuna değişir. Zamanın hızı sabit değildir, cismin hareket hızı ne kadar artarsa zaman o kadar yavaşlar. Uzay-zamanda hiçbir şey sabit değildir. Bir tek şey hariç: Evrende sabit olan tek şey ışık hızıdır ve ışık hızı asla aşılamaz. Peki, neden?

Birincisi, cisimlerin hızlarıyla zaman birbirine bağlıdır. Cisimler hızlandıkça o cisim için zaman daha yavaş akmaya başlayacaktır. Yani bir uzay gemisi ne kadar hızlı hareket ederse onun için zaman daha yavaş akacaktır. Dünya’daki bir insan için örneğin 50 yıl geçerken Dünya’dan çok daha hızlı hareket eden bir uzay aracındaki insan için bu süre daha da kısadır. Hız ne kadar artarsa zaman da o kadar yavaşlayacaktır. Ve hız eğer ışık hızına ulaşırsa bu da zamanın durması anlamına gelir. Dolayısıyla ışık hızına ne yetişmek ne de ışık hızını aşmak imkansızdır.

İkincisi, e=mc2 formülünde cisimleşmektedir. Bu formül fizikteki kütle-enerji eşitliğinin formülüdür. Bu formülün içindeki c ışık hızını simgelemektedir. Hız arttıkça kütle de arttığı için ivmelenme zorlaşmaktadır. Dolayısıyla kütlesi olan hiçbir cisim ışık hızına ulaşamaz. Parçacık hızlandırıcı deneylerinde bugüne kadar bu hiç başarılamamıştır. Yakın zamanda CERN bünyesindeki OPERA Deneyinde parçacıkların ışıktan hızlı hareket ettiğinin gözlemlendiğinden şüphe edildiyse de bu tekrarlanamadı ve reddedildi.

 

Karadelikler

Peki, bunu doğrulayan kanıtlar var mı yoksa bunlar sadece fikir mi diye sorabilirsiniz. Evet, kanıtlar var.

Birincisi, hassas atom saatleridir. İçine bu saatlerden yerleştirilen uçaklar farklı hızlarda farklı yönlere gönderilmiştir. Ve her uçakta saatin farklı bir sonuç verdiği gözlemlenmiştir.

İkincisi, Güneş’ten gelen nötrino ve muonların ışık hızına çok yaklaştıkları için Dünya’da üretilen durağan olanlara göre daha uzun ömre sahip olduğu tespit edilmiştir.

Üçüncüsü ise karadeliklerdir. Karadelikleri kısaca tanımlamak gerekirse “ışığın bile kendisinden kaçmasına izin vermeyecek kadar büyük kütleli kozmik cisimler” olarak tanımlayabiliriz. Karadeliklerin çekimsel tekillik denilen bir noktada toplanmış bir kütlesi vardır. Yani olağanüstü çokluktaki kütle, olağanüstü dar bir alana sığmıştır. Bu da o cisme olağanüstü bir kütle çekimi kazandırır.

Yıldızlar ömrünü tamamladıklarında boyutları ve kütlelerine bağlı olarak iki farklı son yaşarlar. Ve boyutlarına göre hangisini yaşayacakları baştan bellidir. Güneş kütlesinin 10 katı kütleye sahip yıldızlar yakıtlarını tükettiklerinde bir süpernova patlaması yaşarlar ve geride kalan madde tekillik boyutuna kadar çöker. Bu da onların aşırı sıkışmış olması demektir ki ortaya bir karadelik çıkarır. Daha büyük yıldızlar ise bir süpernova patlaması geçirerek artlarında, merkezinde pulsar bulunan bulutsular bırakırlar. Güneşimiz boyutundaki yıldızlar ise süpernova patlaması yaşamazlar ve daha uzun ve aşamalı bir süreç yaşayıp beyaz cüceye dönüşürler. (Ardından da siyah cüce olarak ömrünü tamamlayacağı varsayılmaktadır.)

Karadeliklerin ne kendi ışığı vardır ne de başka bir cismin ışığını yansıtır. Yüksek çekim kuvvetiyle ışığı da yutmaktadır. Bu nedenlerle karadelik olarak anılmaktadır. Karadelikler tamamen karanlık olduğu için sadece dolaylı olarak gözlenebilmekte, farklı dalga boylarında tespit edilmektedir.

Biraz daha açalım. Diyelim ki bir gökcisminin öyle güçlü bir kütle çekimi var ki bir şeyin ondan kaçıp kurtulabilmesi için farz edelim ki 1.000.000.000 metre/saniye hızla gitmesi gerekir. Yani ışıktan daha hızlı gitmesi gerekir. Işığın hızı 299.792.458 metre/saniyedir ve bu hız aşılamaz. Dolayısıyla ışık da dahil olmak üzere bu cismin çekim alanına giren her şey yutulur. Ve bu cisme karadelik adı verilir. Karadelikler ışık hızının aşılamazlığının birer sonucudur.

Karadeliklerde ışığın dahi çekime kapıldığı bölge “olay ufku” olarak adlandırılır. Bu bölgede her şey karadelik tarafından çekilmekle birlikte içeride tam olarak neler olduğu hakkında henüz net bir bilgimiz yoktur. Zamanın daha farklı bir hızda işlediği tahmin edilmektedir. Varsayımlardan birisi de aşağıda değineceğimiz Einstein-Rosen Köprüsüdür.

 

Bu Bir Çelişki mi?

Görelilik kuramları ilk başta kendi içinde çelişirmiş gibi görünür. Nasıl mı? Bir cismin üzerinde bulunan başka bir cisim de onunla birlikte aynı hıza sahiptir. Örneğin 100 km/s ile hareket eden bir arabanın içindeki insanlar ve bütün nesneler de 100 km/s ile hareket eder. Hareket eden bir nesnenin üzerinden harekete geçen bir başka nesne de kendi hızı + üzerinde bulunduğu cismin hızıyla harekete geçer. Örneğin, saatte 500 km/s ile hareket eden bir uçaktan bir roket fırlatıldığında bu roket 500 + kendi hızıyla gider.

Öyleyse, hareket eden bir cisimden çıkan ışık, cismin hızı + ışık hızıyla hareket etmesi gerekmez mi? Bu durumda o ışık, ışık hızından daha hızlı ilerlemiş olmuyor mu? Hani ışık hızı aşılamazdı? Bu gerçekten güzel bir soru. Ortada gerçekten de bir çelişki varmış gibi görünüyor. Fakat cevabı da bir o kadar basit.

Işık hızının aşılması mümkün olmadığına göre üzerinde bulunulan cismin hızının etkisi yoktur. Işık, yine ışık hızıyla gider. Einstein taşıyıcı cismin hızını denkleme dahil etmememizi önermiştir.

 

Solucan Delikleri

Sonuç olarak ışık hızını aşmak mümkün değildir. Aynı şekilde ışık hızına ulaşmak da mümkün değildir. Yapacağımız en hızlı araç en iyi olasılıkla (ki çok iyimser bir olasılıktır) ışık hızının %99’99999…’una ulaşabilir ama asla %100’üne değil.

Öyleyse kısa sürede galaksinin öbür ucuna seyahat etmek için ne yapacağız? Bu konuda alternatif bir yol olarak solucan delikleri önerilmiştir. Nitekim Carl Sagan da sinemaya uyarlanan Contact adlı romanında bu yolu kullanmıştı. Peki, nedir solucan deliği?

İlk olarak Nathan Rosen ile Albert Einstein tarafından öne sürüldüğü için Einstein-Rosen Köprüsü olarak da bilinen solucan deliği uzay-zamanda bir kısa yoldur. Genellikle karadeliğe düşen bir maddenin bir beyaz delikten çıktığı ve ikisi arasındaki bağlantıyı bir solucan deliğinin sağladığı görüşüdür. Burada evreni bir elmaya benzetebiliriz. Ve bir elma kurdu elmanın öbür ucuna geçmek için etrafından dolanmak yerine daha kısa bir yolu tercih eder: İçinden geçer. İşte bu yol bir solucan deliğidir. Bir anda milyonlarca ışık yılı uzaktaki bir yere ya da başka bir evrene açılmayı sağlar.

Fakat ortada bir sorun var. Bugüne kadar ne bir beyaz delik görüldü ne de solucan deliklerinin varlığına dair en küçük bir kanıt bulunabildi. Sadece teorik düzeyde varlar. Hatta hiç var olmayabilirler.

 

Sonuç

Günümüz teknolojisi ve bilgisiyle ışık hızını aşmak veya evrenin öbür ucuna başka bir yolla gitmek mümkün değil. Öte yandan bunun aksi kanıtlanacaksa eğer bunun asla olmayacağını da iddia edemeyiz. Eğer fizikte bildiğimiz teorileri yıkacak ve yepyeni anlayış getirecek bir gelişme olursa bu konu yeniden ele alınabilir. Fakat şu an elimizde görelilik teorisi var ve bu teori ışık hızını evrendeki en yüksek hız kabul ediyor.

 

Kaynaklar

  • Karadelik, Vikipedi
  • Özel Görelilik, Vikipedi
  • Carl Sagan, Kozmos, Bölüm 8
  • Einstein ve Görelilik Kuramları – Paul Strathern / Bilim ve Gelecek Dergisi – Sayı 70

 

[box type=”shadow”] Konuk Yazar Hakkında

Okan Akıncı | Web Sitesi

Okan Akıncı, Mustafa Kemal Üniversitesi’nde Muhasebe okudu. Şu an Anadolu Üniversitesi’nde İktisat okuyor. Adana’da yaşıyor. Bilim ve teknolojiyle ilgili her şeyi okumayı seviyor. Amatör olarak bilimkurgu yazıyor.

[/box]


Yazar

Açık Bilim Çevrimiçi Dergisi'ne konuk yazar olarak katkıda bulunmak ve destek vermek isteyebilirsiniz.






11 Responses to IŞIKTAN HIZLI SEYAHAT

  1. Onur Kavcı says:

    Bir katkıda bulunmak isterim: “Einstein taşıyıcı cismin hızını denkleme dahil etmememizi önermiştir.” Bunun yerine Einstein yeni bir ‘hızların toplanması kuralı’ önermiştir:
    v’=\frac{v+u}{1+\frac{vu}{c^2}}

    Şu yazıyı incelemenizi tavsiye ederim:
    http://en.wikipedia.org/wiki/Velocity-addition_formula

  2. Erol Güneş says:

    Pek te ufuk açıçı bir yazı olmamış lakin sadeleştirilmiş güzel bilgilerle dolu elinize sağlık!

  3. Yasin KILINÇ says:

    “Yıldızlar ömrünü tamamladıklarında boyutları ve kütlelerine bağlı olarak iki farklı son yaşarlar. Ve boyutlarına göre hangisini yaşayacakları baştan bellidir. Güneş kütlesinin 10 katı kütleye sahip yıldızlar yakıtlarını tükettiklerinde bir süpernova patlaması yaşarlar ve geride kalan madde tekillik boyutuna kadar çöker. Bu da onların aşırı sıkışmış olması demektir ki ortaya bir karadelik çıkarır. Daha büyük yıldızlar ise bir süpernova patlaması geçirerek artlarında, merkezinde pulsar bulunan bulutsular bırakırlar.”

    Sanırım bu kısmın düzeltilmesi gerekiyor. Aşağıdaki linklerde bahsedildiği gibi süpernova patlaması sonucu kalan yıldız kütlesine göre yaklaşık olarak 1.38 güneş kütlesinin altındaki yıldızlar (Chandrasekhar limit) beyaz cüceleri, 1.4 – 3.2 güneş kütleli yıldızlar netron yıldızlarını veya netron yıldızlarının özel bir hali olduğu düşünülen quark yıldızlarını ve son olarak yaklaşık 3-4 güneş kütlesini aşan artık yıldızlar (the Tolman–Oppenheimer–Volkoff limit) kara delikleri oluşturur.

    http://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole (burada specific olarak “gravitational collapse” bölümü)

    http://en.wikipedia.org/wiki/Neutron_star (giriş kısımları incelenebilir.)

    wiki kaynakları en hızlı ulaşabilen kaynaklar olduğu için seçilmiştir.

    Bu arada astronomi ile hobi olarak ilgilenen bir insan olarak astronomi tutkusu sebebiyle yazarı takdir ettiğimi de not etmek istiyorum.

    • Aslında bu, yazının son hali değil. Yazının son halinde bu hata düzeltilmişti. Fakat Çağrı’nın da açıkladığı gibi zaman yetersizliğinden dolayı düzeltilemedi ve ne yazık ki bu haliyle yayına girdi.

  4. Bu yazıda birtakım hatalar vardı, bunun sebebi yazarın ve diğer editör arkadaşımın önerdiği düzeltmeleri benim zamanında yazıya geçirememiş olmamdı. Bu karışıklıktan dolayı herkesten özür diler, beni uyaranlara da teşekkür ederim.

  5. Bu yazıya şöyle bir eklemede bulunmak istiyorum: Bilim ve Teknik dergisinin Ocak 2013 sayısında süpernovalar konusu ele alınmış. Konunun asıl ilginç yanı bir süpernova görünmeden önce nötrinolar Dünyaya ulaşıyor, Nötrino Dedektörleri büyük bir artış tespit ediyor. Yani nötrinolar, ışıktan önce bize ulaşıyor. Daha da kısacası nötrinolar ışıktan hızlı hareket ediyormuş gibi görünüyor. Peki, bu nasıl oluyor?
    Nötrinoların boşluktaki hızı, ışığın boşluktaki hızına yakın olmakla birlikte ondan yüksek değildir elbette. Katı bir ortamdaysa ışığın hareketi zorlaşır ama nötrinolar için aynı şey söz konusu değildir, örneğin insan vücudundan saniyede 65 milyar nötrino geçer. Kısacası, katı ortamlarda nötrinoların hızı ışığın hızını geçer.
    “İyi de uzay bir boşluk değil mi, nötrinoların ışıktan hızlı gelmemesi gerekir” diyebilirsiniz. Fakat uzay tam bir boşluk değildir, tozlar, parçacıklar ve diğer gökcisimleri onu yavaşlatıyor olabilir. Yani nötrinolar, ışık hızını aşmıyorlar, ışık yavaşlıyor diyerek bu paradoksu tatlıya bağlayalım.

  6. theseus says:

    Işık dalgaboylarının nötrinolara ivme kazandırması ve dolatışıyla da onları iterken yavaşlaması sözkonusu olabilir mi

    • Öncelikle, geciken cevabım için özür dilerim. Varsayımınız gerçekten ilgi çekici. Işık, nötrinoları itmeye çalışıyor ama ışık hızını aşmak olanaksız olduğundan nötrinolar ışık hızını aşamıyor ve onu itmeye çalışan ışık yavaşlıyor. Galiba demek istediğiniz buydu.

      Fakat bu olanaksız. Işığın ve nötrinonun yapısı nedeniyle böyle bir itme ilişkisi mümkün değil. Nötrino ışığın içinden geçer ve geride kalır. Örneğin, ışık bir şeyin içinden geçemez. Işığın önünde durursanız içinizden geçemez ve arkanızda gölgeniz oluşur. Nötrino ise içinizden geçer gider. Örneğin, insan bedeninden saniyede 65 milyar nötrino geçer gider. Eğer ışık nötrinoyla karşılaşırsa onu itmeyecek ve hiç etkilenmeden yoluna devam edecektir. Nötrino da onun içinden geçip yerinde kalacaktır.

      Işığın yavaşlamasının nedeni, yolda karşılaştığı engellerdir. Bazı gök cisimlerine çarpar ve yön değiştirir (yansır), sürtünür. Bazen de bir gök cisminin ve hatta kara deliğin yer çekiminin etkisinde kalır. Bunların hepsi ışığa olumsuz etki eder. Örneğin, Merkür’ün yörüngesinde bir hata olduğu düşünülürdü ama daha sonra ışığın gelirken yer çekiminden etkilendiği fark edildi ve hata payı çözüldü. Nötrino ise bu cisimlerin içinden rahatlıkla geçtiği için yavaşlamaz.

  7. aydin says:

    Fotoelektrik olayının açıklanmasıyla esire ihtiyaç nasıl ortadan kalktı biraz açar mısın?

Yorum yapın (Facebook, Twitter gibi hesaplarınız geçerlidir.)

Back to Top ↑
  • Patreon’dayız

  • Bizi Takip Edin

  • iTunes Bağlantısı

  • Reklam Alanı

  • Destekçiler

  • E-POSTA LİSTESİ

    Yeni bir yayınımız yayımlandığında e-posta yoluyla haberdar olmak için adresinizi bu alana girin.

    Diğer 99.811 aboneye katılın

  • Hızlı Takvim

    Eylül 2012
    P S Ç P C C P
    « Ağu   Eki »
     12
    3456789
    10111213141516
    17181920212223
    24252627282930