Bilim & Teknoloji isik

Tarih: 3 Kasım 2022 | Yazar: Sinan İpek

0

Evrende Işıktan Hızlı 4 Şey

“Işık hızı aşılamaz mı?” Bu soruya yanıtımız hem “evet” hem de “hayır“. Bazı tasarımların ışıktan hızlı hareket ediyormuş gibi göründüğünü söyleyebilsek de kütle ışıktan hızlı hareket edemez ve ışıktan hızlı bilgi iletilemez. Ama nasıl? Konuya girmeden önce sık yapılan bir yanlışı düzeltelim. Esasında c ile gösterilen ve ışık hızı diye adlandırılan sabit, evrenin dokusundaki bir değişmezdir. Bilim insanları bu değişmeze kimi zaman etki hızı derler. Böylece ışığın özel bir durumu olmadığını belirtmek isterler. c’yi evrendeki herhangi bir fiziksel nesnenin ulaşabileceği nihai hız olarak düşünmek daha doğrudur. Şöyle de düşünebiliriz: “c nedenselliğin hızıdır.” Yani uzay-zamanın dokusunda bir nesnenin bir diğer nesneyi etkileyebileceği en yüksek hızdır.

Evrende etkileşimler genellikle foton alışverişiyle olduğundan ve fotonlar da c hızında hareket ettiğinden, evrende iki olay birbirlerini en fazla bu hızda etkileyebilir. A olayının etkisi B sonucunu yaratabilmek için A ile B arasındaki mesafeyi kat etmelidir. Bu da en fazla c hızıyla olabilir. Bu durumda c’den büyük hızlar (süperlüminer) nedenselliğin ihlali anlamına gelir. Bu ise A nedeni gerçekleşmeden B sonucunun meydana gelmesi demektir. Kısaca, süperlüminer hız, hem nedenselliği ihlal eder hem de zaman içinde geri gidilmesine izin verir. Belki zaman yolculuğu görelilik açısından sorun yaratmaz ama nedenselliğin ihlali ciddi çelişkiler doğurur.

Şimdi gelin, ışıktan hızlı hareket edebilen bu tasarımlara bir göz atalım…

Evrenin Kendisi

Büyük Patlamayla başlayan evrenin kendisi, ilk zamanlar ışıktan çok daha hızlı genişlemişti. Tabii ki burada boş uzay-zaman dokusundan bahsediyoruz. Evrenin kendisinin ışıktan hızlı hareket etmesinin önünde bir engel yoktur. Hareket eden şey, bizzat uzay-zamanın kendisidir. Bizim ışık hızı için koyduğumuz sınır sadece uzay-zaman içinde yer alan cisimler için geçerlidir.

Bu nedenle, boş uzay ışıktan daha hızlı genişleyebilir.

Işığın Görüntüsü

Gece gökyüzüne bir lazer tutup sağa sola sallarsanız görüntüsü ışıktan hızlı hareket edecektir, çünkü ışık huzmesi evrenin bir ucundan diğerine gidecek, yani binlerce ışık yıllık mesafeyi birkaç saniyede aşıverecektir. Peki bu nasıl mümkün olabilir? Einstein’ın kuramına göre “hiçbir şey ışıktan hızlı gidemez” ifadesi yanlış mıydı?

Buradaki sorun, ışıktan hızlı hareket eden şeyin (ışık noktası ya da huzmesi) maddi bir nesne olmamasıdır. O sürekli değişen bir foton akımıdır. Yani huzmeyi oluşturan fotonlardan hiçbiri c’yi aşıyor değildir. Parlak nokta, görünüşte evrenin bir ucundan diğer ucuna gitse de gerçekte fotonların hedefe ulaşması milyonlarca yıl sürecektir. Üstelik bu teknikle evrenin iki ucu arasında ışıktan hızlı bir mesaj ya da bilgi iletmek mümkün olmaz. Çünkü A noktasından gelen mesajın önce bize ulaşması ve bizim tarafımızdan B’ye iletilmesi için yine aradan milyorlarca yıl geçmesi gerekiyor.

Kuantum Dolanıklığı

Kuantum dolanıklığı olgusu ışıktan hızlıdır. 2022 Nobel Fizik ödülü, kuantum dolanıklığının gerçek olduğunu ve dolanık parçacıklar arasında ışıktan hızlı bilgi iletildiğini doğrulayan bilimcilere verilmiştir. Dolanıklık, aynı ortamda bulunmuş iki parçacığın (mesela bir atomun aynı orbitalinde doğmuş iki elektron) gizemli bir kuantum etkisiyle birbirine bağlanmasıdır. Dolanık elektronlar birbirinden bir ışık yılı mesafede ayrılsalar bile, aralarındaki  görünmez bağ devam edecektir. Yani iki nesne, tek bir nesneymiş gibi davranmayı sürdürecek ve birbirlerinin durumundan anında haberdar olacaktır. Örneğin, birinin üzerinde bir ölçüm yapıldığında diğer parçacık bunu ışıktan hızlı bir şekilde (anında) algılayacaktır. Bu olgunun gerçek olduğu hem kuramsal ve hem de deneysel olarak gösterilmiştir.

Einstein bu olguyu kuantum kuramını çürütmek için ileri sürmüştü, ancak defalarca tekrarlanan deneyler bu olgunun gerçek olduğunu gösterdi. Tabii söylemeye gerek yok, dolanıklık gerçek bile olsa, dolanıklığı kullanarak ışıktan hızlı mesaj iletilemeyeceği ya da ışıktan hızlı seyahat eden araçlar yapılamayacağı teorik olarak gösterilmiştir. Bunun nedeni, ışık hızını aşan bilgilerin rastgele, yani işe yaramaz olmasıdır. Diyelim ki bir arkadaş her zaman bir kırmızı ve bir yeşil çorap giyiyor, ama hangi çorabın hangi ayakta olduğunu bilmiyoruz. Eğer bir ayağındaki çorabın kırmızı olduğunu görürsek, diğerinin yeşil olduğunu anında anlarız. Yine de bu bilgi işimize yaramaz ve kırmızı/yeşil çoraplarla Mors veya başka bir şekilde kodlanmış mesajlar gönderemeyiz.

Negatif Kütleli Madde

Işıktan daha hızlı sinyal göndermenin en güvenilir yolu negatif kütleli maddedir. Bükülmüş uzay-zamanda sürüş yapabilmek için önünüzdeki bölgeyi sıkıştırıp arkanızdaki bölgeyi genişletebilirsiniz. Pozitif kütle (yani bildiğimiz kütle) uzay-zamanı daraltacak; bugüne kadar hiç gözlenmemiş egzotik bir madde formu olan negatif kütle ise uzay-zamanı genişletecektir. Ortaya çıkan kütleçekim dalgasının ışıktan hızlı hareket edeceği kanıtlanabilir. Ayrıca kuramsal olarak uzay-zamanda portal görevi gören bir solucan deliği de açılabilir. Solucan deliklerinin açılması için muazzam miktarlarda negatif kütle gerekir.

Özetle, ışık hızı engelini aşmanın tek geçerli yolu, Genel Görelilik ilkelerine uygun biçimde uzay-zamanın bükülmesidir. Ancak negatif kütleli maddenin var olup olmadığı ve olsa bile açılan solucan deliklerinin kararlı olup olmayacağı bilinmiyor. Kararlılık sorununu çözmek için eksiksiz bir kuantum kütleçekim kuramına ihtiyacımız var. Şu ana dek kütleçekim ile kuantum kuramını birleştirebilen tek model sicim teorisidir. Ne yazık ki çok karmaşık olan bu kuramın denklemleri henüz çözülememiştir. Dolayısıyla uzay-zamanın bükülmesi ile ilgili yukarıda sorduğumuz sorulara kesin bir cevap verilememiştir. Önümüzdeki yıllarda sicim kuramı konusunda yeni gelişmeleri beklememiz gerekecektir. Belki sicim kuramından daha sağlam deneysel temellere sahip yepyeni bir kuram ortaya atılarak evrenin bilmeceleri çözülebilir. Belki de Feynman’ın dediği gibi evren hiçbir zaman durup dinlenmemize izin vermeyecek, karşımıza sürekli yeni bulmacalar çıkaracaktır.

Yararlanılan Kaynak:

Etiketler: , , , , , , , , , ,


Yazar Hakkında

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. Ithaki yayınları Pangea serisinin 5. üyesi "Beyin Kırıcı" adlı bir romanı var. https://www.ilknokta.com/sinan-ipek/beyin-kirici.htm