Işığın Bir Kütlesi Var mı?
ışığın ya da daha doğrusu ışığı oluşturan parçacık olan fotonun bir durağan kütlesi yoktur. ışık bildiğim kadarıyla henüz durağan forma getirilememiştir. daha taze bir teori varsa alırım bir dal. pratikte ise henüz sadece yavaşlatılması ilişkin birtakım çalışmalar yapılabilmiştir. zamanla ve teknoloji ilerledikçe durum değişebilir.
öte yandan “ışık, kütleçekiminden etkilenir” demek tam olarak doğru değildir ama yanlış da değildir. sadece eksiktir. işık, uzay-zaman dokusu üzerinde hareket (aslında bu da tam hareket değil ya neyse) eder. uzay-zaman dokusu ise kütleçekiminden etkilenir ve bükülür, değişir. işte değişen bu doku üzerinde hareket eden ışık da kütleçekimi etkisine dolaylı olarak maruz kalır. basketbol topu üzerinde düz bir hatta yürüyen karınca dümdüz gitmektedir ama üzerinde yürüdüğü doku bükümlü olduğu için aslında düz gitmemektedir. biz de yolda dümdüz gidiyoruz zannederiz ama dünyanın şekli nedeniyle düz gittiğimiz tam doğru değildir. işte ışık da uzay-zaman dokusunda aynı etkiye maruz kalır.
ışığın kütlesi yoktur, çünkü foton ışık hızında hareket eder. ışık hızında hareket eden parçacıklar ise kütlesizdir. ışık hızına çok yakın olsalar da nötrinolar ışık hızında hareket etmezler çünkü çok ama çok az da olsa kütleleri vardır. (bkz: superkamiokande)
ışığın hızı her zaman aynı her boyda her frekansta aynı, her renkte aynı. bu yüzdendir ki ışık kütlesizdir. eğer fotonun kütlesi olsaydı her bir rengin hızı bile farklı olacaktı.
ancak daha ilginç bazı sonuçlardan bahsedebilirim. eğer fotonun kütlesi olsaydı
1. yıldızları ve birçok gök cismini göremezdik. uzak yıldızların ışığı çok çok daha erken sönümlenir çok hızlı kırmızıya kayardı. ve hatta bu sebeple modern astronomi muhtemelen çökerdi.
2. teknoloji çökerdi çünkü bilişim sistemlerimiz aslında ışık hızını referans alarak çalışır. bilgisayar işlemcilerinin saat hızlarının ghz değerlerinin nereden geldiğini sanıyorsunuz.
3. daha kötüsü muhtemelen elektrik de olmazdı olsa bile dalgalı akımın bu kadar uzak mesafelere ulaşması mümkün olmazdı.
4. haberleşme imkansızlaşırdı, wifi, radyo sinyalleri vb... çok çok erkenden sönümlenir ve iletişim mümkün olmaz. hatta ateşle iletişim bile çok ama çok kısa mesafelere düşerdi.
5. bugünki modern kimya ve tıp bile ağır darbe görmüş olurdu.
örnekler arttırılabilir, şanslıyız ki fotonlar kütlesizdir.
- enerjinin var olması için kütleye sahip olması gerekliliği ışık gibi parçacıklar için doğru değil. burada sorun kütle enerji eşitliğini e=mc2(kare) olarak sadeleştirmemiz. bu durgun kütlesi olan cisimler için geçerli.
- ışık kütlesiz bir parçacık olmakla beraber momentumundan gelen bir enerjisi var. dolayısıyla burada formülü e=p(momentum)*c(ışık hızı) olarak almamız gerekir. bu bize gösteriyor ki ışığın enerjisi için kütleye ihtiyacımız yok.
- şuna itiraz edebilirsiniz. momentumm(kütle)*v(hız) şeklinde formüle ediliyor. e ışıkta kütle yok diyoruz bu ne perhiz ne lahana turşusu
- ışık gibi atom altı parçacıklarının momentumu için kütle değil dalga boyu kullanırız. o da momentum=planck sabiti/parçacığın dalga boyu formülü ile bulunuyor.
- dolayısıyla ışık kütlesi olmadan sadece momentumu sebebi ile enerjiye sahip oluyor.