Işık Hızı Neden Aşılamaz?
ışık hızından hızlı yolculuk yapabilir miyiz?
imkansız demek istemiyorum ancak şu an için mümkün görünmüyor.
peki neden?
hepimizin bildiği, einstein'ın formülünü hatırlayalım. emc2 (e enerji, m kütle ve c ışık hızı) özetle; kütle ve enerjinin eşitliğidir.
hiroşima şehrini yok eden bombadaki enerjiye çevrilen maddenin ağırlığı 28,35 gramdan daha azdı. hiçbirimiz masum değiliz maalesef.
neden ışık hızından daha hızlı ilerleyemiyoruz?
basit bir örnekle. enerjinin biçimlerinden biri olan hareket enerjisini biliyorsunuzdur, bildiğimiz "kinetik enerji" arabanızı hareket ettirmek için nasıl enerji gerekiyorsa, herhangi bir nesnenin hızını artırmak için de enerji gerekir. hareket halindeki bir nesnenin kinetik enerjisi, onu harekete geçirmek için harcamak zorunda olduğunuz enerjiye denktir. bu nedenle nesnenin hızı çoğaldıkça, daha çok kinetik enerjiye sahip olur.
aracımızın harekete geçirlerim. araç hareket enerjisiyle dolmaya başlar. giderek hızlandıralım( e=m*c2'den ) bir kütlenin enerjisi arttıkça kütlesi de doğal olarak artar.
ufak hızlarda hissetmek imkansıza yakın fakat, ışık hızının onda biri kadar hızına ulaşırsak aracın kütlesi, normal halinden yalnızca 0,5 kadar fazladır; ışık hızının yüzde doksanı kadar bir hıza sahip olduğunda aracın kütlesi de normal halinin iki katı olur. doğal olarak iki kat kütleyi hızlandırmak daha zor olacaktır, üstesinden gelinmeyecek bir durum değil.
hızlanma yöntemindeki ana sorun ışık hızına ulaşmaktır. aracımızı ışık hızına ulaştırdığımız an, kütlesi sonsuz olur. - peki sonsuz bir kütleyi hareket ettirebilecek gücü nasıl bulacağız? - bunun içinde sonsuz bir enerjiye ihtiyaç duyacağız.
bu nedenle herhangi bir nesne görelilikle sınırlı olduğundan, daima ışık hızının altında hareket etmek zorundadır. yalnızca ışık ya da kendine ait kütlesi olmayan dalgalar ışık hızında hareket edebilir.
cern'de parçacıkları ışık hızının yüzde 99,99'u oranında ivmelendirebiliyoruz, ancak ne kadar güç kullanırsak kullanalım, ışık hızı sınırını aşmalarını sağlayamıyoruz.
arabayla giderken farları yaktığımızda, farlardan çıkan fotonların hızı şöyle olmuyor mu? arabanın hızı + ışık hızı?
hayır öyle olmuyor. sarsılmadan sabit hızla ilerleyen bir trende, kapalı bir tabutun içinde olduğunuzu düşünün, - tren sarsılmadan yol aldığından hareketsiz olduğumuzu söyleyebiliriz. kurşun hızında dönen dünyamızın üzerinde hareketsiz durduğumuzu düşündüğümüz gibi. trende birinin basketbol topunu zıplattığını düşünün; zıplayan top aynı noktaya bir saniyelik aralıklarla çarpıyor olsun. bu kişi için topun bir saniye aralıkla çarptığı yerin uzaysal aralığı sıfırdır.(yatay)
treni saatte 72 km hıza çıkaralım. hareket halindeki trenin içinde topu tekrar zıplatalım.
topu zıplatan kişi için topun bir saniye aralıkla çarptığı yerin uzaysal aralığı yine sıfırdır.(yatay) ancak rayların kenarında duran biri için topun zıplama aralığı yaklaşık 20 metredir.
çünkü tren iki çarpma arasında yani 1 saniyede bu kadar yol alır. mesafe ve hız gözlemciye göre su götürmez bir şekilde değişir ki newton amcamızın savunduğuda buydu. newton'a göre, her iki gözlemci de kendilerinin hareketsiz konumda olduklarını söyleyebilir ve her ikisinin de görüşü aynı ölçüde kabul edilebilirdir.
şimdi aynı deneyi ışık ile yapalım. aynı şekilde, trendeki gözlemci bir el feneri yaktığında, trendeki ve yerdeki gözlemci için ışığın kat ettiği mesafe farklı olacaktır.
lise dönemlerinden kalma herkesçe bilinen bir hız denklemini hatırlayalım.
(mesafe)=(hız)*(zaman)
mesafe; hız ile zamanın çarpımına eşittir.
öyleyse ışık hızının, gözlemci hangi yöne hareket ederse etsin aynı kalması gerekiyorsa; nasıl olur da ışığın iki gözlemci için aldığı mesafe farklı olabilir? bu durumda ışık hızı kendi limitini aşmış olması gerekmiyor mu? işte klasik fiziğin babası newton ve tüm insanlığın yanıldığı konu tam olarak bu olaydı.
einstein dayımızın sihirli cümlesi, işte tam bu noktada devreye girdi "ışık hızının -nasıl hareket ederse etsin- her gözlemciye göre aynı olması" yani ışık hızı sabitti ve iki gözlemciye görede değişmemişti. peki ışık hızı gözlemcilere göre değişmiyorsa, mesafe değişikliğine sebep olan neydi? geriye kalan tek etken yani "zaman" denen unsurun her bir gözlemci için farklı ilerlemesiydi.
trenin içindeki gözlemci, dışardan izleyen gözlemciye göre zamanı yavaşlatmıştı.
zaman trenin içinde yavaş ve trenin dışında hızlı akmıştı.
“newton mutlak zamana inanıyordu. yani, iki olay arasındaki zaman aralığının kesin olarak ölçülebileceğine, iyi bir saat kullanılması koşuluyla her kim ölçerse ölçsün, aynı sonuçlara varılacağına inanıyordu.” ama tarihi bir hata yaptı. ve tüm fizik kanunlarını bu hataların üzerine kurdu.
einstein'a göre gözlemciler ışığın kat ettiği mesafe konusunda anlaşmazlığa düşerlerse, ışığın hızı konusunda anlaşabilmelerinin tek yolu, bu yolculuğun yapıldığı zaman konusunda da uyuşmamalarıdır. başka bir şekilde söyleyecek olursak, görelilik kuramı mutlak zaman düşüncesinin sonunu getirdi.