Işık Hızını Aşmak
Evrenimiz çok büyük. İçinde yaşadığımız galaksinin bile kısa mesafelerine ulaşabilmek için ışık hızını aşmaya ihtiyacımız var. En yakınımızdaki yavru vatan Kepler-186f gezegenine olan uzaklığımız 500 ışık yılı. İnsan yapımı bir uzay aracının şimdiye kadar ulaşabildiği en yüksek hız 252.792 km/s'dir. Eğer bu hızda gidebilen bir uzay aracı kullanarak kendine ait güneşi olan bu sisteme ulaşmak istesek bile bu binlerce yıl sürerdi.
Işık hızı evrende herhangi bir maddenin ulaşabileceği en yüksek hızdır. Einstein'in görecelilik kavramına göre (c=299,792,458 m/s) 'hiçbirşey ışık hızından daha hızlı hareket edemez'. Ama bu teori tabii ki insanların denemesine engel değil. Her gün ışıktan daha hızlı madde aktarımı konusunda onlarca fikir üretiliyor.
Bu fikirlerden en klasiği elinize çok güçlü bir lazer alıp dünyadan aya doğrulttuğunuzda ayın tam ortasından geçen bir doğrusal hareket yapsaydınız lazer ışığının ayın yüzeyinde ışık hızından daha hızlı hareket edeceğidir. Ayın yüzeyinde olsaydınız, dünyadan gelen bu ışığın etkisini gördüğünüzü düşünün. Bu olayı görebilecek kadar etkin bir gözlem yaptığınızda ayın yüzeyinde kendi elinizdeki lazerden daha hızlı hareket eden bir ışığı görebileceğinizi düşünürsünüz. Bu nasıl mümkün olabilir? Aslında sadece bir illüzyondan ibaret. Gerçekte hiçbir şey ışıktan daha hızlı hareket etmiyor. Bu deneyi daha iyi anlamanız için çok basit bir örnek verelim. Bir itfaiye hortumunu lazer örneğindeki gibi aynı doğrusal yönde hareket ettirdiğiniz zaman hortumun ucundan çıkan suyun eğrilip sizin hareketinize göre doğrusal yerine eğimli ve yay şeklinde hareket ettiğini görürsünüz. Yani dünyadan tuttuğunuz elinizdeki lazerden çıkan fotonlar ayın yüzeyine hala ışık hızında ve gecikmeli olarak düşüyor. Demek ki bu şekilde hiçbir bilgiyi ışık hızından daha hızlı bir şekilde iletemezsiniz.
Işık fotonlardan oluşuyor yani fiziksel olarak varlığı bildiğimiz maddenin dışında. Fotonlardan daha çok elle tutulabilir bir maddeyle bunu deneyelim. Başka bir kurama göre lazer yerine elimizde dünyadan aya kadar uzanan ince bir çubuk tuttuğumuzu düşünün. Bu çubuğa küçük bir güç uyguladığınızda ayın yüzeyine yakın olan ucu yine ışık hızından daha hızlı hareket edecektir. Ama malesef bu da geçersiz bir kuram. Çünkü elinizdeki çubuğa uyguladığınız gücün diğer uca aktarımı da ışık hızından daha fazla olamaz (bunun sebebini yazının sonlarında anlayacaksınız). Biraz aklınız karışmış olabilir ama bu durumda dünyanın merkezinden 384.403 kilometre uzaklıktaki uydumuza bu hareketi iletebilmeniz bile şans eseri olurdu.
Daha farklı bir yöntemle ışık hızını aşmayı deneyebiliriz. Uzaya bir cihaz gönderelim ve bu cihaz saniyede 10 bin devir ile kendi ekseninde dönsün. Bu cihazın iki farklı kutbunda 8 milimetre kalınlığında karbon nanotüplerden oluşan iki çubuk uzatalım. Bu iki uzantının boydan boya toplam uzunluğu 285km'ye ulaştığı zaman iki ucunun dairesel hareketi ışık hızına ulaşacaktır.
Ancak burada da merkezkaç gücü devreye giriyor yani elinize iple bağlı bir golf topunu hızlı bir şekilde çevirmeye çalışırsanız bu merkezkaç gücünü hissedebilirsiniz. Bu merkezkaç gücü elinizdeki objenin kütlesiyle doğru orantılı. İpin ucuna sadece 1 gramlık bir madde bağlayıp bunu ışık hızında çevirmeye çalışsanız bile merkezkaç kuvvetinin size uygulayacağı güç 300 mega newton olurdu. Bu da yaklaşık 6,000 yetişmiş afrika filinin toplam ağırlığına denk geliyor.
Ama karbon nano tüplerin müthiş derecede güçlü olduğunu hepimiz biliyoruz. 8mm kalınlığında bir karbon nano tüpün bu güce dayanıklı olduğunu düşünürsek aynı zamanda bu karbon nano tüpün kütlesel ağırlığını da merkezkaç kuvvetine eklememiz lazım. Bu kütlesel ağırlığı desteklemek için karbon nano tüpümüzü piramit şeklinde güçlendirmek istesek bile toplamda ihtiyacımız olan tüpün sadece 30 metrelik uzunluğu için, merkezinde 10.000.000..m (10x27) çapında bir cihaza ihtiyacımız olur ki bu da gözlemlenebilir evrenimizin toplam çapına eşdeğer bir uzunluk birimi. İşler burada biraz daha karmaşık bir hal alıyor. Elimizdeki bu motoru sıfırdan 10bin rpm hızına ulaştırmak için gereken akselerasyon gücü önceden hesapladığımız güçten 7 kat daha fazla güç gerektiriyor. Çünkü fotonlar arası güç aktarımı ışık hızını aşamıyor. Bu merkezkaç gücünü ve santrifüj etkisini azaltmak için karbon nano tüpün kütlesel ağırlığını düşürmeye çalıştığımızda küçük bir paradoksa giriyoruz. Bu cihazı çalıştırmak için gereken güç sonsuzluğa kadar gidebilir.
Tamam burada sonsuzluğu bir kenara bırakıp fizik şartlarını biraz daha zorlayalım. Elimizde sonsuz bir güce sahip karbon nano tüplerden daha hafif ve dayanıklı bir makine yaratabildiğimizi düşünelim. Bu makinenin ışık hızından daha hızlı hareket etmesi mümkün mü? İşte burada da aşılamaz bir problemle karşılaşıyoruz. Çünkü maddeleri bir arada tutan güç elektromanyetik interaksiyondur.
Maddenin en küçük yapıtaşlarını bir arada tutan ve birbiriyle bağlı kalmasını sağlayan elektromanyetik interaksiyon da fotonlardan oluşur ve bu kuramdaki asıl sorun da fotonların kendi halinde ışık hızında hareket etmeleridir. Yani bu inanılmaz güçte ve yeteri kadar sağlam maddelerden oluşan bir cihaz üretip sonsuz bir güçle ekseninde döndürebilsek bile ışık hızını geçemeyiz. Çünkü bu partikülleri bir arada tutan gücün kendisi ışık hızında hareket ederek maddenin bütünlüğünü sağlıyor.
Işık hızı gerçekten evrendeki nihai hız limitidir ve hiçbirşey bu hızı aşamaz. Ama siz yine de hayal gücünüzü zorlayıp farklı fikirler üretmekten çekinmeyin.
Keşfet ile ziyaret ettiğin tüm kategorileri tek akışta gör!
Test
Gündem
Magazin
Video
Yorum Yazın
Bilimsen olan herşey güzedir.. http://www.evtasimaplatformu.com
"daha önce 2000'li yıllarda kanada'lılar ışık hızını aşmışlardı diye hatırlıyorum. kanadalı bilim insanlarının ışık hızını aşma tanımı "group velocity" şekli... Devamını Gör