Işık Hızı Nedir? Işık Hızı Kaç Km’dir? Pek çok bilimkurgu yazarı, insanların Samanyolu galaksisini (ve ötesini) ancak ışık hızında veya üzerinde seyahat etmek mümkün olduğunda uygulanabilir bir şekilde keşfedebileceklerini düşünüyor.

İnsansız sondalar, güneş sistemini ve ötesini keşfetmek için zaten gönderildi. NASA’nın Voyager I ve Voyager II’si 1970’lerin sonlarında dış gezegenleri keşfetmek için Dünya’dan ayrıldı ve şimdi onların çok ötesinde.

Işık Yılı Nedir?

Evrenin boyutları o kadar büyüktür ki, geleneksel uzaklık birimlerini (metre, kilometre veya mil gibi) alt eder. Bu nedenle, çok daha büyük bir birim mesafeye ihtiyaç vardır – ışık yılı. Işık yılı, ışığın bir Dünya yılında boşlukta kat ettiği mesafe miktarıdır. Gökbilimciler, yıldızlar ve diğer gök cisimleri arasındaki mesafeyi ölçerken ışık yılını uygun bir mesafe olarak buldular.

Işık bir saniyede yaklaşık 186.000 mil yol alır. Bunu bir yıl uzatmak için, 186.000 mil ile bir dakikadaki saniye sayısını (60), bir saatteki dakika sayısını (60), bir gündeki saat sayısını (24), yıldaki gün sayısı (365) çarpın. Sonuç olarak, ışık bir yılda yaklaşık 5.865.696,000,000 (5.8 trilyondan fazla) mil yol kat eder – bu mesafe bir ışık yılıdır.

Uzayda seyahat etmenin gerektirdiği mesafeyi daha iyi kavramak için NASA’nın uzay mekiğinin Los Angeles’tan New York City’ye uçtuğunu hayal edin. Bu yolculuk yaklaşık 17.000 mil (saatte mil) hızla yaklaşık 20 dakika sürecektir.

Bu hızda, Güneş’e bir yolculuk yaklaşık 228 gün sürer. Güneş’in ötesinde, Dünya’ya bir sonraki en yakın yıldızlar, Alpha Centauri A, Alpha Centauri B ve Proxima Centauri’nin 4,3 ışıkyılı uzaklıkta, 25 trilyon milden daha uzakta olan üçlü yıldız sistemidir. Mekikte bu uçuş yaklaşık 170.000 yıl sürecek!

Dünya’dan yaklaşık 30.000 ışıkyılı uzaklıktaki galaksinin merkezine bir yolculuk yaklaşık 1,2 milyar yıl sürecektir. Şimdiye kadar Dünya’dan fırlatılan en hızlı makineler olan iki Voyager uzay aracı bile, şimdi ışık hızının on binde biri bile değil, saniyede sadece 10 mil hızla yol alıyor. Bu uzay araçlarının Alpha Centauri yıldız kümesine ulaşması 78.000 yıl alacaktı.

Görüldüğü gibi, Dünya’dan diğer yıldızlara geleneksel hızlarda seyahat etmek son derece uzun zaman alacaktır, bu yüzden ışıktan hızlı uzay yolculuğu olasılığı bu kadar popüler hale geldi. Evrende seyahat etmenin tek yolu bu gibi görünüyor.

Işık Hızında Seyahat Mümkün mü?

Albert Einstein (1879 – 1955) 1905’te özel görelilik teorisini geliştirdi. Herhangi bir maddi nesnenin ışık hızına yaklaşabileceğini, ancak bu kozmik hız sınırına veya üstüne gitmenin imkânsız olduğunu ilan etti.

Işığın boşluktaki hızı (c ile gösterilir) -yıldızlararası uzayda gerçekte bulunana yaklaşık bir değerdir- fizik ve doğanın temel bir sabitidir. Işık hızı, Einstein’ın 1915 genel görelilik kuramında ele aldığı yerçekimi kadar temeldir.

Einstein’a göre, ışık hızında seyahat edilebilseydi, zaman sonsuza kadar uzar ve mesafeler tamamen ortadan kalkardı. Yine de ışık hızında seyahat etmenin önündeki bir engel, ışık hızına ulaşmaya çalışan maddenin giderek daha fazla enerji gerektirmesi, ancak bunun sonucunda çok az ek hız elde etmesidir.

Işık hızının üzerinde bir hızda, bir nesne teorik olarak “zamanda geriye doğru” gidecektir, bu birçok bilim insanı tarafından imkânsız olarak görülen bir olaydır.

Gelecekteki teknolojiler bunu mümkün kılsa bile, yıldızlararası uzay yolculuğu aşırı derecede pahalı görünüyor. Warp sürücüleri gibi ışıktan daha hızlı yolculuklar için şimdiye kadar önerilen tüm tahrik sistemleri, büyük miktarda enerji gerektirecektir.

Bir yanda, şeylerin bir anlamda ışıktan hızlı gitmesinin pek çok önemsiz yolu vardır ve daha gerçek başka olasılıklar da olabilir. Öte yandan, ışıktan hızlı gerçek seyahat ve iletişimin her zaman elde edilemez olacağına inanmak için iyi nedenler de var.

Işıktan Daha Hızlı Yolculuk Etmenin Yolları

(Görünüşe göre) ışıktan daha hızlı seyahat etmenin bir yolu, ışığın daha yavaş hareket etmesini sağlamaktır. Işık boşlukta evrensel bir sabit olan c hızında hareket eder, ancak su veya cam gibi yoğun bir ortamda ışık yavaşlar, burada n ortamın kırılma indisidir (örneğin, hava için n = 1.0003 ve su için n = 1.4).

Parçacıkların ortamdaki ışık hızından daha hızlı bir şekilde havada veya suda hareket etmesi mümkündür. Bu nedenle, ışık hızından daha hızlı gitmek, aslında hava veya su gibi bir ortamda değil, boşlukta c ışık hızını aşmak anlamına gelir.

Işıktan daha hızlı seyahat etmenin (görünüşe göre) bir başka yolu da hızları yanlış göstermektir. Uzay gemisi A bir yönde 0.7c’deki bir noktadan uzaklaşıyorsa ve başka bir uzay gemisi B aynı noktadan zıt yönde 0.8c’de uzaklaşıyorsa, o zaman A ile B arasındaki toplam mesafenin arttığı düşünülebilir. 1.5c ( 0.7c + 0.8c’den türetilmiştir). Ancak, göreli hızlarla normalde kastedilen bu değildir.

A uzay gemisinin B uzay gemisine göre gerçek hızı, B’deki bir gözlemcinin A’dan artan mesafeyi gözlemlediği hızdır. Hızların eklenmesi için göreli formül kullanılarak iki hız toplanmalıdır:

v = 0.7 c , A uzay aracının hızıdır,

u = 0.8 c , B uzay aracının hızıdır ve

c ışık hızıdır.

Uygun değerleri denkleme ekledikten sonra, bağıl hız w aslında yaklaşık 0.96c’dir (yani ışık hızının 0.96 katıdır) ve bu nedenle ışık hızından daha hızlı değildir.

(Görünüşe göre) ışıktan daha hızlı seyahat etmenin bir başka yolu da bir gölgenin ne kadar hızlı hareket edebileceğini gözlemlemektir. Parmağınızın gölgesini yakındaki bir lambayı kullanarak uzaktaki bir duvara yansıtır ve ardından parmağınızı hareket ettirirseniz, gölge parmağınızdan çok daha hızlı hareket eder.

Duvar eğik bir açıdaysa, aslında bundan çok daha hızlı hareket edebilir. Duvar çok uzaktaysa, ışığın oraya ulaşması için gereken süre nedeniyle gölgenin hareketi gecikecektir, ancak hızı yine de aynı oranda artırılacaktır. Dolayısıyla bir gölgenin hızı, ışık hızından daha az olmakla sınırlı değildir.

Bunların hepsi ışıktan hızlı gidebilen şeylere örneklerdir, ancak bunlar fiziksel (maddi) nesneler değildir. Bir gölge hakkında bilgi göndermek mümkün değildir, bu nedenle ışıktan hızlı iletişim bu şekilde mümkün değildir.

Işıktan hızlı yolculuk, sırf bazı “şeyler” ışıktan hızlı gidiyor ya da öyle görünüyor diye mantıksal olarak çıkarılamaz. Işıktan hızlı yolculuktan kastedilen bu değildir, ancak ışık hızından daha hızlı seyahat etmenin gerçekte ne anlama geldiğini tanımlamanın ne kadar zor olduğunu gösterir.

Işıktan Daha Hızlı Seyahat Önerileri

Işık hızından daha hızlı seyahat etmek için bir öneri solucan delikleri kullanmaktır. Bir solucan deliği, evrenin iki bölgesinin dar bir geçitle birbirine bağlandığı, uzay-zamanda dört boyutlu bir kısayoldur.

Solucan deliği, maddenin/enerjinin evrendeki bir noktadan diğerine, aksi takdirde ışık alacağından daha kısa sürede ilerlemesine izin verecekti. Solucan delikleri genel göreliliğin bir özelliğidir, ancak onları yaratmak için uzay-zamanın topolojisini (veya fiziksel özelliklerini) değiştirmek gerekir.

Tam solucan deliği geometrisi, bir kara delik, bir beyaz delik ve ufuklarında bir solucan deliği ile birbirine bağlanan iki evren bölgesinden oluşur. Einstein’ın yerçekimi teorisine göre, boş uzay aslında uzay ve zamanın sıkıca örülmüş bir dokusudur.

Devasa nesneler, uzay-zaman dokusunu büker, tıpkı üzerine bir nesne koyduğunuzda yattığında bir çarşafın üzerinde çujur oluşması gibi. Çukura yaklaşan her şey doğal olarak içeri doğru düşer ve bu “düşme” yerçekimi olarak algılanan kuvvettir. Nesne yatağın etrafında dönerse, hareketi çarşafı da beraberinde taşır.

Einstein’ın teorisi doğruysa, uzay-zaman da aynı şekilde büyük nesnelerin etrafında sürüklenmelidir. Kara delikler (çarşaf üzerindeki nesne gibi), o kadar büyük ve yoğun nesnelerdir ki, muazzam yerçekimi, ışığın veya başka bir şeyin kaçmasına izin vermeden, çekirdeğin etrafındaki alanı büker.

Ancak beyaz delik, zamanda geriye doğru giden bir kara deliktir. Kara delikler (sözde) nesneleri içeri çekerken, beyaz delikler (sözde) nesneleri dışarı iter. Uzayın solucan delikleri şeklinde doğal olarak yapılan bu eğrilmesi, uzayın uzak bölgelerine hızla seyahat etmenin bir yolunu sağlayabilir.

Bazen hiperuzay sürücüsü olarak da adlandırılan bir çarpıtma sürücüsü, bir nesnenin ışıktan daha hızlı hareket edebileceği şekilde uzay-zamanı çarpıtmak için (teorize edilmiş) bir mekanizmadır. Warp sürücüsünü kullanan en ünlü uzay gemisi (en azından bilim kurguda) Star Trek’in USS Enterprise’ıdır.

Konsepti uzay gemisinin arkasındaki uzay-zamanı genişletir ve uzay gemisinin önünde uzay-zamanı daraltır. Uzay-zamandaki bükülme, bir nesnenin ışık hızından daha hızlı gitmesini mümkün kılar.

Ancak bir warp sürücüsü geliştirmedeki problem, büyük solucan delikleri formüle etmedeki problemle aynıdır. Bunu inşa etmek için, uzay gemisinin etrafına sarılmış bir egzotik negatif enerji halkasına ihtiyaç duyulacaktır. Böyle egzotik bir madde var olabilse bile, warp sürücüsünün çalışması için nasıl konuşlandırılacağı belirsizdir.

Derin uzay yolculuğu için daha olası bir senaryo, Einstein’ın özel görelilik teorisini kullanır. Göreceli hızlarda hareket eden nesneler için (ışık hızına yakın fakat ışık hızının altındaki hızlar), durağan bir referans çerçevesindeki bir gözlemciye göre zamanın gözlemlenebilir bir uzaması vardır.

Örneğin, bir uzay aracının Dünya’dan Alpha Centauri’ye ışık hızının (0.9 c) onda dokuzu sabit bir hızla, yani 4,3 ışıkyılı uzaklıkta seyahat ettiğini varsayalım. Zaman genişlemesine göre, Dünya’da gözlemlenen zaman, denkleme göre uzay aracındaki zamandan daha hızlı olacaktır.

t * uzay aracı saatinin gösterdiği zamandır,

t , Dünya saatinin gösterdiği zamandır ve

c ışık hızıdır.

Bu nedenle, Dünya saatine göre, uzay aracının yolculuğunu tamamlaması 4,8 yıl sürdü (4.3 ışıkyılı bölü 0.9 c). Ancak, uzay gemisinde yolculuk sadece 2,1 yıl sürer.