Evrende ışık hızından hızlı gitmek mümkün müdür?
Astrofizikçilerin önem verdiği uzayla ve fizikle ilgili konulardan biri ışık hızının en yüksek mutlak hız olup olmadığıdır. Birçok anlamda ışık hızı evrendeki birçok formülün belirlenmesinde ve önemli değerlerin oluşmasında etkendir. Işık hızı, fiziğin temel sabitlerinden biridir ve evrenin işleyişi hakkında temel bilgiler sağlar. Saniyede 300,000 km (üç yüz bin kilometre) olan değeri, boşluktaki en hızlı hızdır ve elektromanyetik dalgaların (ışık, radyo dalgaları, X-ışınları vb.) yayılma hızını temsil eder. Işık hızı, birçok açıdan önemlidir:
Metrenin Tanımı: Işık hızı, metre biriminin tanımında kullanılır. Bir metre, ışığın boşlukta 1/299.792. 458 saniyede kat ettiği yoldur.
Rölativite Teorisi: Albert Einstein'ın Özel Görelilik Teorisi'nin temelini oluşturur. Bu teoriye göre, ışık hızı tüm gözlemciler için sabittir ve hiçbir şey ışık hızından daha hızlı olamaz.
Evrenin Ölçüsü: Işık hızı, evrenin boyutlarını ve yaşını hesaplamak için kullanılır. Örneğin, bir galaksinin bizden ne kadar uzakta olduğunu belirlemek için ışık kaynağından bize ulaşan ışığın ne kadar sürdüğünü ölçeriz.
Teknoloji: Işık hızı, lazerler, fiber optik iletişim ve GPS gibi birçok modern teknolojinin temelini oluşturur.
Işık hızı, evrenin işleyişi hakkında temel bilgiler sağlayan ve birçok modern teknolojinin temelini oluşturan önemli bir fiziksel sabittir. Anlayışı, evreni daha iyi anlamamıza ve yeni teknolojiler geliştirmemize yardımcı olur. Peki ışık hızından daha hızlı gitmenin bir yolu var mı? Esasında bize Fizik Kuramları bildiğimiz kadarı ile ışık hızının mutlak en yüksek hız olduğunu söylese de ışık hızından hızlı olabilen iki kavramı bilmekteyiz. Bunların biri Quantum Entanglement (Kuantum Dolaşıklığı) diğeri de Warp Drive (Büküm Motoru) olarak bilinmektedir.
KUANTUM DOLANIMI
Kuantum dolaşıklığı karmaşık bir olgudur fakat en basit açıklama, kuantum dolaşıklığının "birbirlerinden ayrılmalarına bakılmaksızın iki parçacık ayrılmaz bir şekilde birbirine bağlandığında" meydana geldiğidir. Bu dolaşmış parçacıklar fiziksel olarak bağlı olmasalar da, yine de birbirleriyle anında bilgi paylaşabilmektedirler; ve görünüşe göre fiziğin en katı ve hızlı kurallarından birini çiğnemektedirler, yani hiçbir bilgi ışık hızından daha hızlı iletilemez kuralını. Bu, kuantum dolaşıklığının, iletişimi ışık hızından daha hızlı mümkün kılabileceği kavramının temelidir.
Bu konu üzerinde araştırmalar devam etmektedir ve bazı fizikçiler, ışıktan hızlı iletişimin, dolaşmış parçacıkların karmaşık manipülasyonları ile mümkün olabileceğine inanmaktadırlar. Şimdilik, dolanık kuantum parçacıkları arasındaki etkileşimin ışık hızından daha hızlı olduğunu biliyoruz. Hatta Çinli fizikçiler bunun hızını ölçmeyi başardılar. Kuantum ışınlanmasını deneysel olarak gerçekleştirmek için kuantum dolaşıklığının kullanılabileceğini biliyoruz. Dolanıklığın yeni ortaya çıkan kuantum hesaplama ve kuantum kriptografi teknolojilerinde uygulamaları olduğunu da bilmekteyiz. Geleneksel verileri ve kuantum verilerini taşıyabilen bir fiber optik ağ ile kuantum internet daha da olası hale gelmektedir. Ancak aşılması gereken asıl engel, verileri kuantum dolaşma yoluyla iletebilmektir; işte o zaman ışık hızından daha hızlı iletişim kurabiliriz. Hatta kim bilir kuantum teleportasyon (ışınlama) bile mümkün olabilir.
UZAY ZAMAN BÜKÜLMESİ VE WARP SÜRÜCÜSÜ
1994 yılında Meksikalı teorik fizikçi Miguel Alcubierre, uzay gemisinin önünde uzay-zamanı sıkıştırıp arkasında genişletmenin Genel Görelilik yasaları çerçevesinde matematiksel olarak mümkün olduğunu gösterdi. Peki bunun anlamı nedir? İki nokta arasındaki mesafenin 10 metre olduğunu düşünün. A noktasında duruyorsanız ve saniyede 1 metre yol alabiliyorsanız, B noktasına ulaşmanız 10 saniye sürer. Ancak diyelim ki, B noktasıyla aranızdaki boşluğu bir şekilde sıkıştırarak aradaki mesafeyi sadece bir metreye düşürebilirsiniz. Daha sonra uzay-zamanda saniyede bir metrelik maksimum hızınızla ilerleyerek yaklaşık bir saniyede B noktasına ulaşabileceksiniz. Teorik olarak bu yaklaşım, etrafınızdaki uzayda ışıktan daha hızlı hareket etmediğiniz için görelilik yasalarıyla çelişmez. Alcubierre, Uzay Yolu isimli eski dizideki warp sürüşünün aslında teorik olarak mümkün olduğunu gösterdi.
Alcubierre'nin warp (büküm) sürücüsü, uzay gemisinin etrafında düz bir uzay-zaman kabarcığı yaratarak ve mesafeleri azaltmak için uzay-zamanı bu kabarcığın etrafında bükerek çalışmaktadır. Warp sürücüsünün çalışması için ya negatif kütle ya da negatif enerji yoğunluğu halkası gerekir. Fizikçiler hiçbir zaman negatif kütleyi gözlemleyemediler, bu yüzden geriye tek seçenek negatif enerji kalmaktadır.
Negatif enerji yaratmak için bir warp sürücüsü, parçacıklar ve anti-parçacıklar arasında bir dengesizlik yaratmak amacıyla çok büyük miktarda kütle kullanacaktır. Örneğin, warp sürücüsünün yakınında bir elektron ve bir anti-elektron belirirse, parçacıklardan biri kütle tarafından sıkışıp kalacak ve bu da bir dengesizliğe yol açacaktır. Bu dengesizlik negatif enerji yoğunluğuna neden olmaktadır. Alcubierre'nin warp sürücüsü bu negatif enerjiyi uzay-zaman balonunu yaratmak için kullanabilir. Ancak warp sürücüsünün yeterli miktarda negatif enerji üretmesi için çok fazla maddeye ihtiyaç olmaktadır. Alcubierre, 100 metrelik baloncuklu bir warp sürücüsünün tüm görünür evrenin kütlesini gerektireceğini tahmin etmiştir.
Ancak 1999'da fizikçi Chris Van Den Broeck, baloncuğun içindeki hacmi genişletirken yüzey alanını sabit tutmanın enerji ihtiyacını önemli ölçüde, yani neredeyse Güneş'in kütlesine kadar azaltacağını gösterdi.
Görebildiğiniz üzere bilim geliştikçe daha önce olmaz denilen olguların olabileceğini gösteren yeni teoriler ve bilgiler ortaya çıkmaktadır. Işık hızı da bunların biridir ve zamanla ışık hızının da aşıldığını ve belki çok daha farklı teknolojik eşiklerinde aşıldığını bir gün göreceğiz. Belki de bu sayede torunlarımız çok daha farklı ve çok ileri bir dünyada yaşayacak. Ünlü bilim kurgu yazarı Arthur C. Clarke’ın dediği gibi “Yeterince gelişmiş herhangi bir teknoloji sihirden ayırt edilemez”. Hepinize teknolojik ve sihirli günler dilerim.