Kozmik Anafor -

62 gün önce

Işıktan Hızlı Gitmenin Aslında Birkaç Yolu Var

Albert Einstein, ışığın Evren’deki her yerde aynı hızda sehayat ettiğini ilk defa tahmin ettiğinde, esasında bir hız sınırı da koymuştu: Bu hız saniyede 299.792 kilometreydi. Yani her saniye Dünya’nın tamamını sekiz defa dolaşacak kadar hızlıydı.

Ancak hikayenin tamamı bu değil. Aslında, bu sadece başlangıçtı. Einstein’dan önce kütle (sizi, bizi ve gördüğümüz her şeyi oluşturan atomlar) ve enerjiye, birbirinden ayrı varlıklar şeklinde davranılıyordu. Fakat Einstein 1905’te, fizikçilerin evrene bakışını sonsuza kadar değiştirdi. Einstein’ın özel görelilik kuramı, E = mc2 şeklindeki basit fakat temel bir eşitlik ile kütle ve enerjiyi daimi olarak birbirine bağladı.

Bu küçük eşitlik, kütlesi olan hiçbir şeyin ışık (yani foton) kadar veya ışıktan daha hızlı hareket edemeyeceğini öngörüyor. İnsanlığın şimdiye kadar ışık hızına en çok yaklaştığı anlar, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı ve Tevatron gibi güçlü parçacık hızlandırıcılar ile mümkün oldu. Bu muazzam makineler, atomaltı parçacıkları ışık hızının yüzde 99.99’undan daha fazla hızlandırıyorlar, fakat Nobel Fizik ödülü kazanan David Gross‘un açıkladığına göre bu parçacıklar asla evrensel hız sınırını aşamayacaklar. Bunun gerçekleşmesi için sınırsız miktarda enerji gerekiyor ve bu süreçte nesnenin kütlesi sonsuz hale geliyor ki, bu da imkansız bir şey (Foton adı verilen ışık parçacıklarının ışık hızında seyahat etmesinin sebebi, bunların kütlesiz olmaları).

Einstein’dan beri fizikçiler, belli varlıkların ışık hızından daha yüksek hızlara ulaşabildiklerini ve buna rağmen hâlâ, özel göreliliğin şart koştuğu evrensel kuralları takip ettiklerini buldular. Bu varlıklar Einstein’ın kuramını çürütmese de, ışığın ve kuantum aleminin kendine has davranışına ilişkin bilgiler veriyorlar.

Ses Patlamasının Işık Karşılığı

Nesneler ses hızından daha hızlı seyahat ettikleri zaman bir ses patlaması meydana getiriyorlar. Bu yüzden kuramsal olarak, eğer bir şey ışık hızından daha hızlı seyahat ederse, “ışık patlaması” gibi bir şey oluşturması gerekiyor.
Bir nükleer reaktörde gerçekleşen Çerenkov Işıması

Aslında bu ışık patlaması, dünya çapındaki tesislerde günlük olarak gerçekleşiyor; bunu kendi gözlerinizle görebilirsiniz. Buna Çerenkov radyasyonu deniyor ve yukarıdaki görüntüde olduğu gibi, nükleer reaktörlerin içerisinde mavi bir parlama şeklinde ortaya çıkıyor.

Çerenkov radyasyonu, ismini Sovyet bilim insanı Pavel Alekseyeviç Çerenkov‘dan alıyor. Kendisi bunu ilk olarak 1934’te ölçmüş ve yaptığı keşif dolayısıyla 1958 yılında Nobel Fizik Ödülü kazanmıştı.

Çerenkov ışınımı, İleri Test Reaktörü çekirdeğinin soğutulması amacıyla suya batırılması yüzünden parlıyor. Işık suyun içerisindeyken, dış uzay boşluğundaki hızının yüzde 75’iyle seyahat ediyor fakat çekirdeğin içerisindeki tepkimeyle oluşan elektronlar, suyun içerisinde ışıktan daha hızlı seyahat ediyorlar.

Parçacıklar, bu elektronlarda olduğu gibi suyun içerisinde veya cam gibi diğer ortamlarda ışık hızını geçiyorlar ve bir ses patlamasının oluşturduğu şok dalgasına benzer bir şok dalgası oluşturuyorlar.

Örneğin bir roket havada seyahat ederken, ön tarafta kendisinden ses hızında uzaklaşan basınç dalgaları oluşturuyor ve roket bu ses engeline ne kadar erken ulaşırsa, dalgaların da nesnenin güzergâhından çıkmak için daha az zamanları oluyor. Roket ses hızına ulaştığında, dalgalar birbirine kenetlenerek bir şok cephesi oluşturuyor ve gürültülü bir ses patlaması meydana geliyor.

Benzer şekilde sudaki elektronlar, sudaki ışığın hızından daha hızlı seyahat ettikleri zaman, bazen mavi ışık şeklinde parlayan fakat ayrıca mor ötesi şeklinde de parlayabilen bir ışık şok dalgası oluşturuyorlar. Bu parçacıklar, suyun içinde ışıktan daha hızlı hareket ederken, aslında saniyede 299.792 kilometre olan evrensel hız sınırını aşmıyorlar.

Kurallara Uygulanmadığında

Einstein’ın özel görecelik kuramının, kütlesi olan hiçbir şeyin ışık hızından daha hızlı gidemeyeceğini belirttiğini ve fizikçilerin bildiği kadarıyla Evren’in bu kurala uyduğunu unutmayın.

Peki ya kütlesi olmayan bir şey olursa?

Fotonlar, doğaları gereği ışık hızını aşamazlar ancak evrende kütlesi olmayan tek şey ışık parçacıkları değildir. Uzay boşluğu maddesel cisim içermez ve bu yüzden, tanım itibariyle kütlesizdir.

Kuramsal astrofizikçi Michio Kaku, Big Think sitesinde şöyle söylüyor: “Hiçbir şey sadece uzay boşluğu veya boşluk olmadığından, hiçbir maddi nesne ışık engelini aşmadığı için, Evren ışık hızından daha hızlı şekilde genişleyebilir.”

“Bu yüzden boş uzay, kesinlikle ışıktan daha hızlı genişleyebilir.”

Fizikçiler, Büyük Patlama‘dan hemen sonra, genişleme adı verilen dönem sırasında tam da bu şeyin gerçekleştiğini düşünüyorlar. Bu fikir ilk olarak fizikçi Alan Guth ve Andrei Linde tarafından 1980’lerde hipotezleştirildi. Evren’in boyutu, saniyenin bir trilyonunun trilyonunda tekrarlı şekilde ikiye katlandı ve sonuç olarak, evrenin dış kenarı çok hızlı ve ışık hızından çok daha hızlı şekilde genişledi.

Kuantum Dolanıklığı Barajı Geçiyor

Kaku, Big Think sitesinde şöyle açıklıyor: “Eğer yeterince yakın olan iki elektronum varsa, kuantum kuramına göre bunlar hep beraber titreşebilir.”

Şimdi bu iki elektronu ayırın ve birbirlerinden yüzlerce, hatta binlerce ışık yılı uzaklıkta olsunlar. Aralarındaki anlık iletişim köprüsü hâlâ açık olacaktır. “Eğer bir elektronu hafifçe sallarsam, diğer elektron bu titreşimi anında ve ışıktan daha hızlı bir şekilde ‘hisseder’. Einstein bu yüzden bu durumun kuantum kuramını çürüttüğünü, çünkü 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” şeklinde adlandırdığı bir düşünce deneyi ile kuantum kuramını çürütmeye kalkışmışlardı.

Oluşturdukları tez, ironik şekilde, bugün EPR (Einstein-Podolsky-Rosen) paradoksu veya çelişkisi olarak adlandırılan şeyin temelini oluşturmuştu. Söz konusu çelişki, kuantum şifreleme gibi dünyadaki bazı 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 güle güle diyebilirsiniz; yani en azından, roketli uzay araçları ve uçmanın klasik anlamı bakımından.

Einstein her ne kadar özel görelilik kuramıyla birlikte uzayın derinliklerine seyahat etme arzumuzu ayaklar altına aldıysa da, 1915 yılındaki genel görelilik kuramıyla bize yıldızlararası yolculuk konusunda 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.

Bu bükülme, halk dilinde solucan deliği olarak adlandırılıyor ve kuramsal olarak herhangi bir şeyin, çok büyük mesafeleri hemen katetmesine olanak sağlıyor. Aslında çok kısa bir sürede çok büyük mesafelerde yol alarak, evrensel hız sınırını aşmamıza imkan tanıyor.

Kuramsal fizikçi Kip Thorne (kendisi yakın zaman önce çıkan Yıldızlararası filminin bilim danışmanı ve idari yapımcısıdır), 1988 yılında Einstein’ın genel görelilik eşitliklerini kullanarak, uzay yolculuğu için sonsuza kadar açık olacak solucan deliklerinin olasılığını tahmin etmeye çalıştı.

Ancak bu solucan deliklerinin içinden geçilebilmesi için, bazı tuhaf ve garip ve maddelerin onları açık tutması gerekiyor. Thorne, Yıldızlararası’nın Bilimi kitabında şöyle yazıyor: “Kuantum fiziğindeki kanunların tuhaflığı sayesinde tuhaf madde var olabilir.” Üstelik bu tuhaf madde, Dünya üzerinde bulunan laboratuvarlarda yapıldı bile. Fakat sadece çok küçük miktarlarda yapıldı.

Thorne, 1988 yılında kalıcı solucan delikleri kuramını ortaya attığında, evrende bir solucan deliği olasılığını destekleyecek miktarda tuhaf madde bulunup bulunmadığına karar vermesine yardımcı olmaları için fizik camiasından yardım istemişti. Thorne şöyle yazıyor: “Bu durum, pek çok fizikçinin pek çok çalışma yapmasına yol açtı; fakat bugün, 30 yıl sonra, cevap hâlâ bilinmiyor.” Şu an durum iyi görünmüyor ve kendisi şu karara varıyor: “Ancak nihâi bir cevaptan hâlâ uzaktayız.”
 

kaynağı gör

KAYNAĞI GÖR
Türkiye’nin en sevilen haber uygulaması Bundle’ı indirin, hiçbir gelişmeyi kaçırmayın!
BUNDLE'I İNDİR