Işık Hızı Neden Aşılamaz?

Işık Hızı Nedir?

Ancak fizikçiler, ışığın sonlu bir hızla hareket ettiğini her zaman bilmiyorlardı. Aslında, fizikçiler bir zamanlar ışığın bir hızı olmadığını, bunun yerine bir anda hareket ettiğini düşündüler. Safça, bu varsayım makul görünüyor. Bir nesnenin hızını arttırırsanız, enerjisinin arttığı yaygın bir bilgidir ve anlaşılır bir şekilde, tersi de doğrudur. Enerji seviyeleri daha küçük olduğunda, tipik olarak klasik fizikte olduğu gibi çalışır. Ancak, görelilik denklemleri daha yüksek enerji seviyelerinde kullanıldığında, klasik fiziğin bu tahminleri işe yaramaz.

‘c’ ile gösterilen ışık hızı evrensel bir sabittir ve sayısal olarak saniyede 186.000 mil veya saniyede 300.000 kilometre anlamına gelir. Bu varsayımın bir sonucu, büyük nesnelerin ışık hızından daha hızlı hareket edememesidir. Bunun tipik nedeni, hız arttıkça kütlenin artması olarak ifade edilir. Bu ifade mantıklı görünüyor çünkü sezgilerimiz bize bir nesnenin hızını arttırırsak enerjisinin de arttığını ve bunun tersini söylüyor. Matematiksel bir temsil, enerjinin karekökü arttıkça bir nesnenin hızının artması olacaktır. Ancak, enerji arttıkça görelilikteki hız, klasik teoridekinden biraz daha küçüktür. Bir cisme ne kadar enerji verilirse verilsin hızı hızlı değişmez ve asla ışık hızını geçmez. Bu kesinlikle genel algıya aykırıdır ve bu nedenle, hızın artmasıyla kütlenin arttığı fikri ortaya çıkar.

Işık hızında hareket eden bir cismin sonsuz kütle kazandığını duymuşsunuzdur. Ama bu tam olarak doğru değil. Nesne aslında fiziksel kütle kazanmıyor ama varmış gibi davranıyor. Örneğin 65 kg’lık bir insan ışık hızının %50’si ile seyahat ediyorsa, 87 kg kütleye sahipmiş gibi davranırdı. %90 ile 172 kg ağırlığındaymış gibi davranırlar. Öyleyse, kütle ışık hızında hareket edemiyorsa, ışık nasıl olabilir? Işık, kütlesiz  parçacıklar olan fotonlardan oluşur  ve bu nedenle hareket etmek için enerji gerektirmezler.

Bu yazı ilginizi çekebilir.

Ninja İle Samuray Arasındaki Özellikler Nelerdir

Işık parçacıklarını hareket ettirmek için herhangi bir çaba gerektirmiyorsa, fotonlar neden ışık hızından daha hızlı hareket edemiyor? Zaman genişlemesi. Işık hızına yaklaştıkça zaman yavaşlar ve ona ulaştığınızda zaman durur. Bir foton için zaman yoktur, her şey bir anda olur. Bir fotonu ışık hızından daha hızlı yapmaya çalışmak, arabanızı durdurup daha yavaş gitmeye çalışmak gibidir. Bu yapılamaz! Zaman genişlemesi günlük yaşamda bizi her zaman etkiler, ancak etkileri o kadar küçüktür ki onu göremeyiz.

Görelilik kuramına göre, “hareket eden saatler yavaş işler.” Yani saatinizi bir uçurumdan atarsanız, gösterdiği zaman uçurumdan atılmayan bir saatin biraz gerisinde olacaktır. Bu, mekanik ve biyolojik tüm saatler için geçerlidir. Aslında bu kadar yüksek hızlarda daha yavaş yaşlanırsınız, ancak uzay-zaman kavramı biraz yanıltıcıdır ya da demeliyiz ki, etrafında yanlış anlamalar var. Uzay kavramı gerçektir, tanımlanabilir ve uzayda benzersiz bir nokta belirlemek mümkündür.

Örneğin, herhangi bir yöne hareket edebilir veya işe gidip eve dönebilirsiniz. Ancak zaman farklıdır; sadece bir yönde akar veya sürekli hareket eder ve durdurulamaz. Yalnızca geçmiş veya gelecekteki olayları düşünebildiğiniz, ancak aslında oraya gidemediğiniz zihinsel bir yapıdır. Bu mantıktan hareketle, uzay ve zaman çok farklı şeylermiş gibi görünebilir, ancak gerçekte bu aceleci bir sonuç olabilir.

Teknik olarak, Lorentz dönüşümleri, denklemler sadece hazır ve asal olmayan gözlemcinin iki bakış açısını kullanarak onları karıştırdığı için uzay ve zamanın çözülemeyeceğini kanıtlıyor. Bir benzetme ile açıklamak gerekirse, Amerika Birleşik Devletleri’nin merkezinde yaşayan biri doğu/batı ve kuzey/güney hareket edebilir. Bununla birlikte, doğuya/batıya doğru hareket etmek, deneyimlediğiniz sıcaklığı çok fazla değiştirmezken, kuzeye/güneye doğru hareket etmek ısıyı çok fazla değiştirdiğinden, iki yönde hareket etmenin etkileri farklı deneyimlerdir. Ancak bunların hepsinin haritadaki yönlerin bileşenleri olduğunu kabul etmekte bir sakınca yoktur.

Uzay zaman bu benzetme kullanılarak anlaşılabilir, sol/sağ hareketi uzaya, yukarı/aşağı hareketi zamana benzer olarak unutulmaması gereken bir diğer önemli nokta da, uzay zamandaki tek hızın ışık hızı olduğudur.

Nesneler Neden Işıktan Hızlı Hareket Edemez?

Uzay zaman, nesnelerin neden ışıktan daha hızlı hareket edemediğini cevaplamak için çok önemli bir kavramdır. Nesnelerin ışıktan hızlı gidememelerinin nedeninin hızla değişen kütle olmadığını anladık. Birkaç benzetme ve matematiksel denklem kullanarak nesnelerin neden ışıktan hızlı hareket edemediğine dair cevaplar bulmaya çalışacağız.

Ok orijinde olacak şekilde hız için bir ok işaretlemek için koordinat geometrisini kullanalım. Ok döndürülebilirse x ve y ekseninde farklı izdüşümler elde ederiz. Hızı dikkate alarak, matematiksel olarak bu, v_x kare artı v_y kare eşittir v kare olarak temsil edilebilir. Bu nedenle, nesne her zaman sabit bir v hızında hareket eder. Tamamen kuzeye veya tamamen doğuya ya da asla v’yi aşmayacak bir hızla kuzey doğuya doğru hareket edebilir.

Bir sonraki adım, yukarıdaki cebirin x ve y eksenini sırasıyla uzay ve zamanla değiştirmek olacaktır. Uzay için yatay eksen ‘x’ olarak kalabilirken, zaman için dikey eksen ‘t’ olarak yeniden adlandırılabilir. Şimdi, tüm nesnelerin uzay zamanda ışık hızında hareket ettiği varsayımıyla hız okunu döndürmeye başlayın. Hız okunun tamamen zaman yönünü gösterdiğini varsayalım, bu, nesnenin uzayda değil, tamamen zamanda hareket edeceği anlamına gelir.

Ardından, oku yatay uzay yönüne doğru çevirin ve nesne yatay eksene daha yakın ve daha yakın döndürüldükçe, uzaydaki hız daha yüksek ve daha yüksek olur. Aynı zamanda, zaman içinde daha az ve daha az hıza sahibiz. Ok yatay olarak işaret ettiğinde, hız tamamen uzaydadır. Bu benzetme, nesnelerin uzayda ışık hızından daha düşük hızlarda hareket edebildiklerini ve ışık hızından daha yüksek hızlarda uzayda hareket edemeyeceklerini gösterir.

Nesneler bir kez uzay-zamanda ışık hızında hareket ettiklerinde ve zamanda hiç değil de tamamen uzayda hareket ettiklerinde, daha fazla hız elde etmenin bir yolu yoktur. Tüm hız uzaydadır. Bu benzetme aynı zamanda uzayda çok hızlı hareket eden bir cismin zamanda çok yavaş hareket ettiğini de gösterir. Dolayısıyla uzayda ışık hızında hareket eden bir cisim hiç zaman deneyimlemez veya başka bir deyişle zamanda donar.

Yani, ışık hızından daha hızlı hareket edemememizin gerçek nedeni, bir kez tamamen uzayda hareket ettiğimizde, kazanılacak daha fazla hızın olmamasıdır. Ve bu, değişen kitlelerin mantığından daha doğru bir nedendir.