Bilim
04.12.2016
3,639 Gösterim
Işık Hızında Giden Bir Aracın Farları Açılırsa Ne Olur?
Yıllardır herkesin ağzında dolanan klasik bir soru: "Arabayla ışık hızında yol alırken, aracın farlarını açsak, farlardan çıkan ışığın hızı, aracın hızı + ışık hızı mı olacak, hani ışık hızı sabitti?"
Konuya bir örnek olması açısından, DC çizgi roman kahramanı Superman'i ele alalım. Superman, gerektiğinde ışık hızı ve daha üstü hızlarda yol alabilen br süper kahramandır. Işık hızı "izafi" yani görelidir. Daha açık bir ifadeyle; "gözlemciye göre"dir. Gözlerinden ışınlar çıkararak ışık hızına çok yakın hızda yol alan Superman baktığında, gözlerinden çıkan ışığın kendisinden saniyede 300.000 km hızla uzaklaştığını farkedecektir. Dışarıdan, Superman'i izleyen bir kişi, Superman'i, gözlerinden çıkan ışın ile aynı hızda yol aldığını görecektir. Peki neden?
Çünkü Superman ışık hızına yaklaştığında, zaman onun için yavaşlamaktadır. Hız denilen şey ise; "x zaman içinde alınan mesafe" demektir. Yani o hızla uçarken zaman, Superman için yavaşlıyorsa, hız da zaman içinde alınan mesafenin bir ifadesi ise, kendi gözlerinden çıkan ışığın yine normal hızıyla seyrettiğini görecek. Superman çok hızlı yol aldığından dolayı zaman, Superman için "dışarıdan bakan kişiye göre yavaş" akıyor. Mesela; Superman'e göre "sabit duran" bir kişi 1 saat yaşarken, Superman için sadece 1 saniye geçiyor.
Dışarıdan Superman'i izleyen kişinin bir yere gittiği yok ve zaman durağan cisimler için nasıl geçiyorsa, onun için de öyle geçiyor. Superman ve gözlerinden çıkan ışın, dışarıdan bakan kişi için aynı zaman sürecinde, aynı mesafeyi katediyor. Az önce de bahsedildiği gibi, dışarıdan bakan kişi 1 saat geçti diye düşündüğünde, Superman için 1 saniye geçmişti.
Konuyla çok alakasız bir örnek: Sıkıcı bir dersteyken zamanın çok yavaş aktığını düşünülür. Tabii ki bu örneğin, görelilikle hiçbir alakası yok ve tamamen psikolojik. Ancak, rölativistik hızlarda zamanın nasıl yavaşladığının anlaşılması açısından iyi bir örnek sayılabilir. Dolayısıyla, Superman'in ışık hızına çok yakın hızda geçirdiği "dışarıdan bakan kişi için 1 saatlik", Superman için 1 saniyelik sürede; gözlerinden çıkan ışık, "kendi bakış açısına göre" yine 300.000 km daha hızlıydı.
Işık hızına yakın hızlara "rölativistik hızlar" denilir. Bu hızlarda yaşananlar, nereden bakıldığına göre değişir. Sabit gözlemci için veya o hızda yol alan için görülecek olanlar birbirinden farklıdır. Superman için ışık hızına çok yakın hızda yol alırken gözlerinden çıkan ışın, normal hızında hareket etmekteyken, sabit gözlemcinin bakış açısına göre Superman ve gözlerinden çıkan ışın aynı hızda hareket eder. Peki bu durum neden böyledir?
Çünkü, ışık hızına ne kadar yaklaşılırsa yaklaşılsın, o hızda hareket eden kişi üzerinizde geçen zaman, ışık hızını yine saniyede 300.000 km olarak ölçecek oranda yavaşlar. İçinde yaşadığımız evrenin doğası, yapısı budur. Uzay ve zaman birbiri ile sıkı bir ilişki halindedir. Bir kişi uzay içinde belli bir hızda yol aldıkça, zaman da o kişinin hızıyla orantılı olarak değişir ve bu değişim ışığın hızının her zaman, saniyede 300.000 km ile görülebilecek oranda gerçekleşir. Hız denilen şey de "x zamanda alınan mesafe" olduğuna göre, ne yaparsanız, ne kadar hızlı "mesafe" alırsanız alın, zaman sizin için yavaşladığından dolayı, hiçbir zaman önünüze tuttuğunuz ışığın sizin ölçümünüze göre saniyede 300.000 km'den daha yavaş yol aldığını göremez ve ölçemezsiniz.
İşte bu anlaşılması (ve anlatması) güç olaya halk arasında "Einstein'ın Özel Görelilik Teorisi" deniliyor. Makalede görüldüğü üzere, Superman'in ışık hızında yol aldığını veya geçtiğini değil de, ışık hızına "çok yakın" hızla yol aldığından bahsedildi. Çünkü Einstein'ın Özel Görelilik Teorisi: "kütle sahibi hiçbir cisim ışık hızına ulaşamaz ve ışık hızı geleneksel yöntemlerle geçilemez" der.
Işık hızını bırakın geçmeyi, ulaşılamaz bile. Bunun nedeni açıktır; ışık hızına ne kadar yaklaşırsanız, zaman (hissetmeseniz dahi) sizin için o kadar yavaşlar. Tam ışık hızına ulaşıldığı anda bu yavaşlama o kadar büyük boyutlara ulaşır ki, "zaman durur". Bu şu anlama gelmektedir; evrenin öteki ucundan, 10 milyar ışık yılı mesafeden gözlerinize ulaşan ışık parçacığı (foton) için zaman aslında hiç geçmemiştir. O foton için hayat, bir anda yıldızın içinde oluşmak ve aynı anda sizin gözünüze ulaşmaktan ibarettir. Oysa bizim bulunduğumuz noktadan baktığımızda, yalnızca bir anlık ömrü olan o fotonun 10 milyar yıl boyunca bıkmadan usanmadan yol aldığı görülür.