Işıktan Hızlı Gitmek
Deneyden gelen haber, taze taze: Evet, ışık hızını aşınca gözlemci ışık kaynağını zamanda geri gider gibi görür.
Durun, gitmeyin. Yazıyı kapatmayın hemen. Açılın ben fizikçiyim. Ekmeğini fizik yaparak kazanan biri olarak, ne zaman biri “ışık hızı” ve “kara delik” dese, bir tekboynuzlu at mevta oluyor ve yaşadığım stresten ötürü ömrümden altı ay eksiliyor. Medyada fizik haberi görür görmez ikinci kelimenin “ışık hızını aşmak”, “Einstein” olması bir noktadan sonra sıkıyor. Ama bu haber farklı biraz.
Leonhard Euler’in zamanında medya tarafından calculus’taki infinitezimal büyüklük kavramına çok anlam yüklenmiş. İşte, “ehem ehem belki yeterince yakın bakarsak evrenin sırrını orada buluruz” gibi spekülasyonlar varmış. Bu spekülasyonlardan ileri derece sıkılmış olan Euler, bir gün bunu soran bir muhabire, “insanlar infinitezimal büyüklüğe çok fazla anlam yüklüyor ama tek anlamı sıfıra yakınsayan bir büyüklük. Başka da bir şey değil” diyerek ağzının payını vermiş. Koymuş lafı gediğine. Hak etti salak. Valla şimdi yazarken gaza geldim, 250 sene kadar önce ben demiş kadar sevindim. Gerizekalı muhabir.
Gaza gelmemin sebebi, bana ışık hızı denildiğinde, Euler’in hissettiğine benzer duygular hissetmem.
Bir maddenin ışık hızını aşamayacağını biliyoruz. Görelilik kuramına aykırı. Kütle varsa, evrendeki hız sınırı: ışık hızı. Bu temel bir kural. Bu sebeple bir ilgi uyandırması gayet normal. Çünkü halen “neden” olduğu konusunda tam bir cevap verilebilmiş değil. Bu meraka bağlı olarak sürekli ışık hızının aşıldığına dair boş haberler çıkıyor. Bunca boş haber arasında, bu konuda somut ilerlemeler de yaşanıyor. Işık hızının sınır olması, ışık hızı ile ilgili olayları “simüle” etmemize engel değil. Gerçekten ışık hızını aşmamıza gerek yok. Peki, ışık hızını aştığımızda gerçekten denildiği gibi zamanda geri mi gideriz? Yanıt: EVET! Yani, zamanı geri sarılmış gibi görürüz.
Yaklaşık bir asır önce Lord Rayleigh, tek boyutta hareket eden, sesin iki katı hızla giden ses kaynağının sesini tersten duymamız gerektiğini söylemiş. Bunu doğrulamak için yapılan deneyler çeşitli teknik aksaklıklara ve zorluklara uğramış. Ancak Lord Rayleigh’in hesabı basit varsayımlara dayanıyor ve gayet mantıklı. Ses için deneysel olarak henüz doğrulanmamış olmasına rağmen yanlış olması pek olası değil. Ses için böyle bir sonuç varsa, ışık için de olur? [1]
Bu ay Science’da yayımlanan bir makalede bahsi geçen deneyde, Lord Rayleigh’in ses için ortaya attığı fikri, ışık için deneysel teste tabi tutmuşlar.
Yapılan deneyin özeti şu: Bir çizgi üzerinde sabit hızla giden bir ekrandan ışık yansıtılıyor. Sonra, bu ekrandan yansıyan ışık çeşitli açılardan tespit edilmeye çalışılıyor. Kenarlardan tespit edilen ışığın kaynağı, kameraya göre sanki ışıktan hızlı ediyor gibi görünüyor. Tek bir çizgi üzerinde yapılan bu deney, sonradan iki boyutta hareket eden ekran ile, yine farklı açılardan tekrar ediliyor.
Bir karton levha alın, yere göre biraz açıyla tutup ileri koşmaya başlayın. Havanın bir hızı olmasın. Hava levhadan dolayı aşağıya doğru hız kazanacak. Etrafınıza bir sürü hız ölçer koyup havanın hızını ölçmeye çalışırsanız, bazı açılarda bu havanın göreceli hızı, sizin koşma hızınızdan daha hızlı olur. Yapılan deney de buna benziyor.
Vurgulamalıyız ki (onlar da vurguluyorlar, biz de vurguladık, vurgulama piramidinde kimin kime en son vurguladığı belli değil), bu deney anlayacağınız üzere gerçekten ışık hızından hızlı bir kaynak içermiyor. Işık hızından daha hızlı bir kaynağa benzer gibi ortam sunuyor. Yani, görelilik etkileri, Doppler etkisi gibi etkiler burada geçerli değil.
Burada ışık hızından daha hızlı -gibi- bir kaynak yarattıktan sonra, gönderilen ışık tekrar tespit edilince ışığın gerçekten de zamanda geri sarılmış gibi göründüğünü gözlemliyorlar.
Makalenin ek bilgi bölümüne ilgili videoyu koymuşlar. Ancak, Science dergisi bu videonun yayın haklarına sahip. O yüzden buraya koymakta tereddüt ettik. Bunun yerine, yaptıkları deneyden alınan görseli ekledik. Makaleyi halka açmışlar zaten, bize ne ki aaa? Başımıza bir şey gelirse ben çağırırım benim akrabaları, mahkemede bağırır çağırırız, çirkefe yatarız, haklı çıkarız. Ben eniştemi çağırırsam görür onlar. Siz de şahitsiniz zaten. Bizim alnımız ak.
İki boyutta yapılan deneyden alınan bir görsel bu. Sol tarafta, kaynaktan gelen ışığın hızı, ışık hızından daha düşük görünüyor. 0 pico saniye (ps), 152 ps, 303 ps zamanlarında ışık tespit edilmiş. Kaynak soldan sağa hareket ediyormuş gibi görünüyor. Sağ tarafta ise, kaynaktan gelen ışığın hızı, ışık hızından daha hızlı görünüyor. Soldaki olayın tersi. Kaynak sağdan sola hareket ediyor gibi görünüyor.
Kaynak: Science Advances 15 Apr 2016: Vol. 2, no. 4, e1501691 DOI: 10.1126/sciadv.1501691
http://advances.sciencemag.org/content/2/4/e1501691
[1] Lord Rayleigh’in tartışması burada (The Theory of Sound, sayfa 154, madde 298): https://archive.org/details/theoryofsound02raylrich
Bu arada, Lord Rayleigh’in iki cilt Ses Teorisi kitapları çok çok güzel bir dille ve akıcı bir şekilde yazılmış. Tartışmalar çok güzel gelişiyor, sanki bir roman okur gibi.
[2] Hayır, mefta değil, mevta o.
Yazar: Bilgecan Dede.
Bilgecan Dede
Yazar: Bilgecan Dede (tümünü gör)
- Fourier Serisi yazısına ek: - 23 Aralık 2018
- Yapay zekâ yüzünden kaybolacak ve eklenecek iş sayıları, bir tabloda - 4 Nisan 2018
- 130 yıl sonra gelen adalet: Telefonun mucidi resmî olarak Antonio Meucci! - 18 Şubat 2018
- Denklem Yazmak - 6 Ocak 2018
- Temel Harmonikler ve Lissajous Eğrileri - 17 Aralık 2017
