• Işık Hızını Geçmenin Birden Fazla Yolu Var!
81
32
3
3
2
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.

Ses patlamasının ışık karşılığı

Nesneler ses'ten daha hızlı seyahat ettikleri zaman bir ses patlaması oluşturuyorlar. Bu nedenle kuramsal olarak, şayet bir şey ışık hızından daha hızlı seyahat ederse, 'ışık patlaması' gibi bir şey meydana getirmesi gerekiyor.

Esasında bu ışık patlaması, dünya üzerindeki kimi tesislerde günlük olarak gerçekleşiyor; bunu kendi gözlerinizle görebilirsiniz. Buna Çerenkov radyasyonu deniyor ve yukarıdaki fotoğrafta olduğu gibi, nükleer reaktörlerin içerisinde mavi bir parlama biçiminde tezahür ediyor.

Çerenkov radyasyonu, adını Rus bilim insanı Pavel Alekseyeviç Çerenkov‘dan alıyor. Kendisi bunu ilk olarak 1934'te ölçmüş ve yaptığı bu keşif sayesinde 1958 yılında Nobel Fizik Ödülü'nü almıştı. Çerenkov ışınımı, İleri Test Reaktörü çekirdeğinin soğutulması amacıyla suya batırılması yüzünden parlıyor. Işık suyun içerisindeyken, dış uzay boşluğundaki hızının %75’iyle seyahat ediyor ama çekirdeğin içerisindeki tepkimeyle meydana gelen elektronlar, suyun içerisinde ışıktan daha hızlı seyahat ediyorlar. Parçacıklar, bu elektronlarda olduğu gibi suyun içerisinde ya da cam gibi başka ortamlarda ışık hızını geride bırakıyorlar ve bir ses patlamasının yarattığı şok dalgasına benzer bir şok dalgası yaratıyorlar. Mesela bir roket havada seyahat ederken, ön bölümde kendisinden ses hızında uzaklaşan basınç dalgaları meydana getiriyor ve roket bu ses engeline ne denli erken varırsa, dalgaların da nesnenin güzergâhından çıkmak için daha az vakitleri oluyor. Roket ses hızına vardığında, dalgalar birbirine kenetlenerek bir şok cephesi yaratıyor ve gürültülü bir ses patlaması oluşuyor. Benzer biçimde sudaki elektronlar, sudaki ışığın hızından daha hızlı seyahat ettiklerinde, yer yer mavi ışık biçiminde parlayan ama ayrıca mor ötesi biçiminde de parlayabilen bir ışık şok dalgası meydana getiriyorlar. Söz konusu parçacıklar, suyun içinde ışıktan daha hızlı hareket ederken, esasında saniyede 299.792 kilometre olan evrensel hız sınırını aşmıyorlar.

Peki ya kütlesi olmayan bir şey olursa?

Fotonlar, doğaları gereği ışık hızını aşamazlar fakat evrende kütlesi bulunmayan yegane şey ışık parçacıkları değildir. Uzay boşluğu maddesel cisim içermez ve bu nedenle, tanım olarak kütlesizdir. Kuramsal astrofizikçi Michio Kaku, Big Think sitesinde şöyle diyor: “Hiçbir şey yalnızca uzay boşluğu ya da boşluk olmadığından, hiçbir maddi nesne ışık engelini aşmadığı için, evren ışık hızından daha hızlı biçimde genişleyebilir.” (Bu nedenle boş uzay, kesinlikle ışıktan daha hızlı genişleyebilir.) Fizikçiler, Büyük Patlama‘nın hemen ardından, genişleme ismi verilen dönem esnasında tam da bunun gerçekleştiğini düşünüyorlar. Bu fikir ilk olarak fizikçi Alan Guth ve Andrei Linde tarafından 1980’lerde hipotezleştirildi. Evren’in boyutu, saniyenin bir trilyonunun trilyonunda tekrarlı biçimde ikiye katlandı ve netice olarak, evrenin dış kenarı çok hızlı ve ışık hızından çok daha hızlı biçimde genişledi.

Kuantum dolanıklığı barajı geçiyor

Kaku, Big Think sitesinde şöyle açıklıyor: “Şayet yeterince yakın olan 2 elektronum varsa, kuantum kuramına göre bunlar hep birlikte titreşebilir.” 

Şimdi bu 2 elektronu ayırın ve birbirlerinden yüzlerce, hatta binlerce ışık yılı uzaklıkta olsunlar. Aralarındaki anlık iletişim köprüsü hala açık olacaktır. “Şayet bir elektronu hafifçe sallarsam, öbür elektron bu titreşimi aynı anda ve ışıktan daha hızlı bir biçimde (hisseder). Einstein bu nedenle bu durumun kuantum kuramını çürüttüğünü, zira hiçbir şeyin ışıktan daha hızlı gidemeyeceğini düşünmüştü” diye yazıyor Kaku.

Aslında, 1935 yılında Einstein, Boris Podolsky ve Nathan Rosen, Einstein’ın 'belli bir mesafedeki hayaletimsi davranış' olarak isimlendirdiği bir düşünce deneyi ile kuantum kuramını çürütmeye kalkışmışlardı. Oluşturdukları tez, ironik biçimde, bugün EPR (Einstein-Podolsky-Rosen) paradoksu ya da çelişkisi diye adlandırılan şeyin temelini oluşturmuştu. Bu çelişki, kuantum şifreleme gibi dünyadaki kimi en son teklonojilerin bütünleyici bir parçası olan kuantum dolanıklığının bu anlık iletişimini açıklıyor.

Solucan deliklerini hayal etmek

Kütlesi olan hiçbir şey ışıktan daha hızlı seyahat edemeyeceği için, yıldızlararası yolculuğa elveda diyebilirsiniz; yani en azından, roketli uzay araçları ve uçmanın klasik anlamı bakımından. Einstein her ne kadar özel görelilik kuramıyla beraber uzayın derinliklerine yolculuk etme hayalimizi ayaklar altına aldıysa da, 1915 yılındaki genel görelilik kuramıyla bize yıldızlararası yolculuk hususunda yeni bir umut verdi. Özel görelilik, kütle ve enerjiyi birleştirirken, genel görecelik uzay ve zamanı birbirine dokumuştu. “Işık engelini aşmanın tek geçerli yolu, genel görelilik ve uzay zamanının bükülmesi üzerinden olabilir” diye yazıyor Kaku. Söz konusu bükülme, halk dilinde solucan deliği olarak adlandırılıyor ve kuramsal olarak herhangi bir şeyin, çok büyük mesafeleri hemen katetmesine imkan sağlıyor. Aslında çok kısa bir sürede çok büyük mesafelerde yol alarak, evrensel hız sınırını aşmamıza olanak tanıyor.

Kuramsal fizikçi Kip Thorne (Yıldızlararası filminin bilim danışmanı ve idari yapımcısıdır) 1988 senesinde Einstein’ın genel görelilik eşitliklerini kullanarak, uzay yolculuğu için sonsuza dek açık olacak solucan deliklerinin olasılığını tahmin etmeye çalıştı. Fakat bu solucan deliklerinin içinden geçilebilmesi için, kimi tuhaf maddelerin onları açık tutması icap ediyor. Thorne, 'Yıldızlararası’nın Bilimi' adlı kitabında şöyle yazıyor: “Kuantum fiziğindeki kanunların tuhaflığı sayesinde tuhaf madde var olabilir.”

Ki bu tuhaf madde, dünya üzerinde yer alan laboratuvarlarda üretildi bile. Ancak yalnızca çok küçük miktarlarda!

Thorne, 1988'de kalıcı solucan delikleri kuramını ortaya attığında, evrende bir solucan deliği ihtimalini destekleyecek ölçüde tuhaf madde olup olmadığına karar vermesine yardımcı olmaları için fizik camiasından yardım istemişti. 

Thorne şöyle yazıyor: “Bu durum, pek çok fizikçinin pek çok çalışma yapmasına yol açtı; ama bugün, 30 sene sonra, yanıt hala bilinmiyor.”

Kaynak : http://www.kozmikanafor.com/isiktan-hizli-gitmenin-aslinda-birkac-yolu-var/
81
32
3
3
2
Emoji İle Tepki Ver
81
32
3
3
2