Işık Hızı Neden Aşılamaz?

Bir çok insan için ışık hızının sabit olması rahatsız edici ve pek de inandırıcı olmayan bir olgudur. Işıktan hızlı gidemeyişimiz gerçeğine burun kıvırırlar.

Maxwell Denklemlerine falan girmeden bu konuyu anlamak için çok basit bir benzetmeyi kullanabiliriz. Dominolar!

Diyelim ki bir odaya bir sıra halinde dominoları dizdik ve bir tanesine fıskeyi vurduk? Ne olur? Dominolar birbirini devirmeye başlarlar…

Peki, devrilen dominoların hareketi uzaktan neye benzer? Yayılan bir dalgaya, öyle değil mi?

Ayrıca bu hareketinin sabit bir hızı olduğunu da fark etmişsinizdir. Bu hız, dominolar için her yerde aynıdır.

Peki bu hız neye bağlıdır? Dominoların ağırlığına mı? Fizik bilgimiz ‘hayır’ diyor. Dominoların ağırlığı ne olursa olsun, domino dalgasının hızı bundan etkilenmez. (Burada dominoların komşusunu ancak devirebileceği mesafeye koyulduğunu farz edelim.)

Dünyanın neresinde yaparsanız yapın, hangi tür malzemeyi kullanırsanız kullanın, domino dalgasının hızı aynıdır. Peki bu hızı ne belirler? Elbette ki yerçekim ivmesi, yani g…

Evren de böyledir. Evrende bir olay, komşuyu da tetikler ve bir dalga gibi yayılır. İşte bu yayılımın en yüksek hızı “ışık hızı”dır. Yani, esasında ışığın hızı demek yanlış… Buna “etki hızı” ya da “nedenselliğin hızı” demek daha doğrudur. Çünkü esasında bu ışığın hızı değil, bir etkinin bir başka şeyi etkileyebileceği en yüksek hızdır. Unutmayın, nasıl ki domino taşlarının hızı evrenin en temel parametrelerine bağlı ve değişmez ise, etki hızı da evrenin temel parametrelerine bağlıdır ve değişmez. Işık da elektromanyetik alandaki bir etkinin hareketinden başka bir şey değildir. Elektrik alanındaki değişme manyetik alanı değiştirir, manyetik alandaki değişim ise elektrik alanı etkiler, ve bu böylece sürer gider… Tıpkı domino taşlarının birbirini devirmesi gibi…

Kısaca ışık, bir tedirginliğin ya da bir etkinin olabilecek en büyük hızla hareket etmesidir ki bu da zaten ışık hızıdır. Yani ışık, ışık hızında değil, evrenin izin verdiği etki hızında hareket ediyor. Yani mecburdur bu hızla gitmeye…

Sorun şudur… Evrende sabit çakılı bir nokta yani tüm nesnelerin kerteriz alabileceği bir sabit başlangıç noktası ya da başlangıç zamanı bulunmadığından, bir gözlemciyi diğerinden kesinlikle ayıramazsınız. Yani şu gözlemcinin hızı mutlaktır diyemezsiniz. Evren, başı sonu olmayan, nerede başladığı nerede bittiği belli olmayan biz dizi film gibidir. Olaylar nerede başlamıştır, ne zaman başlamıştır bilinmez. Bu dizinin bir baş rölü, ya da esas kahramanı yoktur. Herkes baş röldedir ve herkes esas kahramandır. Diziyi izleyeme herhangi bir yerden başlarsınız ve bir süre takip edersiniz. Sonra sıkılıp ara verirsiniz. Bu şekilde yıllarca devam eden sabun köpüğü diziler vardır. (Mesela Hayat Ağacı ya da Dallas…) Evren de böyledir. Bir yerden başlarız, bir süre yaşarız ve sonra ara verirsek, olaylar devam eder. Bizler, diziye tekrar döndüğümüzde ana karakterlerin yan röllere itildiğini, yan karakterlerin ön plana çıktığını görürüz…

Bu örneği neden veriyorum? Çünkü, esasında evrenimiz de bunun gibi… Görelilik dediğimiz şey buna benziyor. Evrende elinize bir saat ya da cetvel alıp da bir şeyleri ölçmeye başladığınızda baş kahraman siz oluyorsunuz. Ama evrenin başka bir yerinde, ölçüm yapan başka bir kişi de aynı derecede baş kahramandır. Seni ya da onu kesin olarak dizinin yıldızı yapan hiç bir kural yoktur evrende. Kısaca, evrende kimse ‘yıldız oyuncu’ değildir. Herkes etrafının gözlemlemeye başladığında ‘yıldız’ olur.

Şimdi, bütün bunların ışık hızıyla bağlantısı nedir?
Yanit basit…
Einstein diyor ki: “Evrende etki hızı, herkese göre aynı olmaldır.” Unutmayın, evrende bir baş rol ya da yıldız oyuncu bulunmuyor. O halde, bana göre ışığın hızı c ise sana göre de c olmalı.

Ama ben sana göre hareket ediyorum. Nasıl olur da c ikimiz için de aynı çıkar?

Bunu şöyle anlatalım. Diyelim ben ışık hızına çok yakın hızla hareket eden bir arabadayım. Farımdan çıkan ışığın hızı ne olur? Ben özel biri olmadığıma göre, ışığın hızı benim için c olmalıdır. (Çünkü, içinde yaşadığım evrende “etki hızı” ya da bir başka deyişle “nedenselliğin hızı” herkes için aynı…)

Ancak, bana göre durmakta olan bir başka gözlemci ne görecek? Farımdan çıkan ışığın hızı ona göre de c olmalı… Çünkü o da benimle aynı evrende yaşıyor ve daha önce de söylediğimiz gibi, bu evrende nedenselliğin hızı sabit, yani c.

Bu durumun mümkün olabilmesi için tek bir yol kalıyor. Duran adam benim hareket yönünde kısaldığımı ve saatimin de kendi saatine göre yavaşladığını görmeli. Yani uzay ve zamanın mutlaklığı ortadan kalkıyor. Her ikisi de bakan kişiye göre değişen, esnek şeylere dönüşüyor. Tıpkı lunaparktaki güldüren aynalar gibi…

İşte sorun buydu… Einstein, ışığın hızının sabit olduğunu keşfeden kişi değildi. Ondan önce de ışık hızının sabitliği gözlenmişti. Fakat, ondan önceki bilim adamları bu olayın ne kadar temel bir gerçeğe işaret ettiğini anlamamışlardı. Onlara göre evrenin bir ‘baş rol oyuncusu’ bulunuyordu. Bu da mutlak zaman ve mutlak uzay kavramlarıydı.

Işık hızının her gözlemciye göre (her oyuncuya göre) aynı olması, bu dizinin baş kahramanını bulunmaması, onlara göre çok saçmaydı. Ancak, c’nin sabitliği ile ilgili gözlemler ve deneyler kafalarını karıştırıyordu. Buna bir açıklama bulmak için “esir” denen bir kavramla oynayıp durdular. Ama işin içinden çıkamadılar.

Sonunda Einstein çıkıp: “Eh, artık şu c’yi sabit kabul edelim” deyiverdi.

c’nin sabit olması, evrenin temel yasasıdır ve herkese göre sabit olması da evrende herkes için geçerli olan görelilik ilkesi olarak adlandırılır. Yani, nasıl ki Hayat Ağacı dizisinin bir esas kahramanı, esas oğlanı yoksa, evrende de hiç bir gözlemci özel değildir. Evrenin yasaları hepsine aynı “görünmelidir.” Nokta.

Sinan İpek

Matematiksel

Yazıyı Hazırlayan: SİNAN İPEK

Yazar, çizer, düşünür, öğrenir ve öğretmeye çalışır. Temel ilgi alanı Bilimkurgu yazarlığıdır. Bunun dışında Matematik, bilim, teknoloji, Astronomi, Fizik, Suluboya Resim, sanat, Edebiyat gibi konulara ilgisi vardır. Ara sıra sentezlediklerini yazı halinde evrene yollar. ODTÜ Matematik Bölümü mezunudur ve aşağıdaki başarılarıyla gurur duyar: TBD Bilimkurgu Öykü yarışmasında iki kez birincilik, 2. Engelliler Öykü yarışmasında birincilik, Ya Sonra Öykü Yarışması'nda finalist, Mimarlık Öyküleri Yarışması'nda finalist, 44. Antalya Altın Portakal Belgesel Film Yarışmasında finalist.

Bunlara da Göz Atın

Bir Güneş Tutulması Bilimi Nasıl Değiştirdi?

1919 yılının Mayıs ayıydı. Sir Arthur Stanley Eddington rehberliğindeki bir grup araştırmacı güneş tutulmasını gözlemlemek …

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.