Dış Uzay Evrenin Keşfi Fizik / Astrofizik Tüm Yazılar

Işık Hızı Neden Aşılamaz?

Hazırlayan: Zafer Emecan
Facebooktwittergoogle_plusredditlinkedintumblrmail

Ön bilgi verelim; şimdiye kadar ışıktan (yani kütlesiz foton benzeri parçacıklardan) daha hızlı hareket edebilen hiçbir şeye rastlamadı. Arada sırada ortaya atılan; “bilim insanları ışık hızını aştı”, “Işık hızı geçildi” veya “ışıktan hızlı parçacık bulundu” gibi magazinsel basın haberlerinin hiçbirinin gerçekliği yok.

Ne diyorduk; ışık hızı olan saniyede yaklaşık 300 bin km’lik hız, “foton” gibi “kütlesiz” parçacıkların evrende ulaşabildiği en yüksek hareket hızıdır. Burada kilit nokta, ısrarla belirtmemizden anladığınız gibi; “kütle“dir. Yani, bir cisme ağırlığını veren ve kütleçekim alanı oluşturmasına, yahut kütleçekiminden etkilenmesine neden olan güçten söz ediyoruz. Işığı oluşturan fotonların bir kütlesi yoktur. Vardır da, biraz karışık, “durgun halde yoktur” diyelim, sonra anlatırız. Ha, bir de hareket etmek için neye ihtiyacımız vardır? Tabi ki “enerji”ye…

Yıllarca kütle ve enerjinin farklı şeyler olduğunu düşünüp gül gibi geçinirken ve bir gün ışıktan bile çok daha hızlı yol almanın yollarını bulacağız hayalleri kurarken, Albert Einstein denilen beyni aşırı gelişmiş bir “memur” bütün bu hayallerimizi, hatta tüm evren; madde ve enerji düşüncemizi yıktı. Eintein bize dedi ki; “dostlarım, madde ve enerji farklı değil, aynı şeyin lacivertidir ama şimdiye kadar anlayamamışız”

Işık Hızı

Daha hızlı ilerlemeye çalışmak, hızlanmak için daha fazla enerji kullanmak, daha güçlü itmek veya çekmek; ışık hızına ulaşmamızı sağlamaz. Eğer ışık hızını aşmayı (veya yetişmeyi) istiyorsak, “hareket etmekten” daha başka bir yönteme ihtiyacımız var.

Bunu demekle yetinmeyen Albert, ortaya bir de “ispat” koyarak arkasına yaslanıp olanları izlemeye başladı. İspatının özeti ise, herkesin bildiği ünlü E=mc2 denklemi. Bu çok basit görünümlü denklem bize diyor ki; Enerji (E), kütle (m) ile ışık hızının (c) karesinin çarpımına eşittir. Yani, kütle ile ışık hızı (evrendeki en yüksek hareket hızı) arasında sıkı bir bağıntı vardır. Aynı bağlantı enerji ile madde, enerji ile ışık hızı arasında da mevcuttur. Evrende tüm bunlar birbirini etkilerler.

Formüle göre, bir cisimden elde edebileceğimiz enerjiyi kültesini ışık hızının karesiyle çarparak öğrenebiliyoruz. Bunu denedik mi? Elbette denedik; atom bombası yaptık: “eğer şu kadar kilo uranyumu kafa kafaya tokuşturup şu kadar gramını enerjiye dönüştürmeyi başarırsak, Hiroşima’yı yerlebir edebiliriz” diye düşükdük, denedik ve haklı çıktık. Yani Einstein haklı çıktı, bize ne oluyorsa?

Aynı formülü kullandığımızda; enerjinin de kütleye dönüşebileceğini görüyoruz. Eğer öyle olmasaydı, kütlesi olmayan “foton”un hareket halindeyken ölçülebilir bir kütlesi olamazdı. Hani yukarıda “fotonun kütlesi yoktur, aslında vardır da yoktur, anlatırım sonra” demiştim ya, o işte. Fotonun kütlesi yoktur fakat, yüksek hızından kaynaklanan “kinetik enerjisi” ona kütle kazandırır. Böylelikle “kütlesi olmayan kütleli foton” yerçekiminden etkilenebilir. Yani ışık Güneş gibi büyük kütleli cisimlerin yanından geçerken “eğilir” veya karadeliğe düşer, kaçamaz. İşte bunlar hep E=mc2…

isik_hizi_kapak

Işığı (elektromanyetik tayfı) oluşturan foton isimli parçacığın bir kütlesi yoktur. Dolayısıyla, kendisi için zamanın durduğu saniyede 300 bin km hıza zorlanmadan ulaşır.

Işık hızı da bu “denklik formülü”nün bir parçası olduğuna göre, “kütleli” bir cismin (yani senin, benim, ağaçların, kuşların, uçakların) ışık hızına ulaşabilmesi için her şeyin eşit olması gerekir. Yani cismin kendi kütlesine eş miktarda enerjiye ihtiyacı vardır. Bu enerji ihtiyacını kendisinden karşılamaya kalkarsa bizim “aracımız” olduğu gibi enerjiye dönüşmek durumunda kalacağından, böyle bir şey mümkün değil. Gerçi bunun bir de “ışık hızına yaklaştıkça gerçekleşen zaman genleşmesi” durumu var ki, ihtiyaç duyulan enerjiyi cismin kendi kütlesinden daha fazla bir noktaya çekiyor. Bunun da adı “özel görelilik”. Hani şu; “ışık hızına ulaşırsak zamanda atlarız, uçarız kaçarız” geyikleri vardır ya, işte o. Şimdi yeri ve zamanı değil, sonra anlatırız.

Bu arada enerji enerji diyoruz da, maddenin içinde barındırdığı enerji muazzam düzeydedir. Birkaç gram uranyumu enerjiye dönüştürerek Hiroşima’yı haritadan sildiğimizden bahsetmiş miydim az önce?

Peki enerjiyi araca bir şekilde dışarıdan versek? Sizce bu olabilir mi? Ya da soruyu “biraz” cevaplayarak sorayım; “neden olamaz?”

Bu arada, iyi hoş yazmışsınız da, bu işin teknik anlatımı nasıl oluyor diye soranlar olacaktır. Onu merak edenleri de şu yazı dizimizin bölümleri arasına alalım; baştan okumaya başlasınlar:

1) Referans Sistemleri
2) Lorentz Dönüşümleri
3) Michelson – Morley Deneyi
4) Zaman Genişlemesi ve İkizler Paradoksu
5) Boy Kısalması
6) Kütlenin ve Momentumun Göreliliği

Zafer Emecan

Facebook

Hep daha fazla okumak gerekir...

Yorum

Yazar Hakkında

Zafer Emecan

Bir astronomi işçisi. Kozmik Anafor'un kurucusu, her şeyi ve hiçbir şeyi. Alakasız üniversiteler bitirmiş olmasına rağmen, içinden atamadığı gökbilim sevgisini kaleme, klavyeye, araştırmalara dökmeye çalışan, haddini bilen, ama bazen aşan amatör bir bilimci.