Işık Hızı Saatte 50 Km Olsaydı???

Işığın boşlukta yani vakumdaki ilerleme hızı tam olarak 299.792.458 m/sn'dir. Gelin buna çoğumuzun bildiği değer olan 300 bin km/sn diyelim. Yani tam 1 saniyede biz gözümüzü kırpıp açana kadar ışık buradan aya kadar gider ve gelir. Başka bir örnekleme yapacak olursak, saatimiz 1 kere 'tik' dediği anda, yanımızdan gönderdiğimiz bir ışık huzmesi eğer hiç kayıba uğramazsa dünyamızın çevresini 7 defa dönerek turlamış ve tekrar yanımıza gelmiş olacaktır. Tabi ki ekvatorda olduğumuzu varsayıyorum. Bir başka örnek de güneş ile aramızda olan mesafe. Güneşin yüzeyinden çıkan ışık 8 dakika sonra buraya, dünyamıza, gözlerimize geliyor. Hatta öyle ki, güneş birden bire bir şekilde yok oluverseydi biz bunu 8 dk sonra gökyüzünün birden bire kararmasından anlayacaktık.

_{Wikimedia Commons: Public Domain}

Güneşimizden bir ışık çıkıp güneş sisteminin en dış sınırına gitmek için 1 yıl boyunca hiç durmadan, sönüme uğramadan 300.000 km/sn hızla gitmek zorunda. Bu da yetmez ve "Bırakın ben en yakın yıldıza kadar gitçem" derse o zamanda yaklaşık 4.6 yıl boyunca amansızca gitmek zorunda. Evet epey bir uzak olduğu buradan belli bize en yakın komşu yıldızımızın. Kendisi Proxima Centauri diye adlandırılmakta. Eğer buraya yürüyerek gitmek istiyorsanız. Hiç durup dinlenmeden 1 Milyar yıl boyunca yürümek zorundasınız. Emin olun çok fit olurdunuz.

Işığın hızının neden bu olduğu sorusu, bunu sorgulayan çoğu düşünür, filozof ve bilim insanı gibi muhakkak sizlerin de aklına zaman zaman gelmiştir. Buna verilebilecek en kestirme cevap "bu bir fizik kanunudur" olacaktır. Bu tıpkı; "evrende neden yer çekimi diye birşey var da, yer itimi diye birşey yok" gibi bir soru sormaya benziyor. Elbette bunu da sorgulamak en doğal hakkımız. Işığın hızının neden 1 Milyon Km/sn değil de 300.000 Km/sn olduğunun kökenini tam olarak anlayabilmemiz için adeta karanlık enerjinin ne olduğunu anlayabilmek için harcanan efora benzer bir çaba sarfetmemiz gerekir. Ama şu da bir gerçek ki hemen bu noktada da pes etmemeliyiz. Nedeni bulamıyorsak, en azından sonucu sorgulamamız icab eder. Örneğin ışığın hızı bundan biraz daha farklı olsaydı çok büyük bir ihtimalle evrenimiz bildiğimiz anlamda bir yer olmayacaktı ve bizler de var olamayacaktık ki bu sonuç oldukça önemli bir sonuçtur.

_{Pixabay: Public Domain}

Aslında 300.000 Km/sn'lik hız deyince aklımıza gelmesi gereken şey, ışığın boşlukta (vakumda) yani uzayda sahip olduğu hızdır. Yazının en lezzetli kısımlarına geçmeden önce birazcık, miniminnacık teknikimsi birşeylerden bahsetmek istiyorum. Bunlardan ilki Işık tam olarak ne?. Işık temelde bir elektromagnetik dalgadır. Yani bir elektrik alan bileşeni, bir de ona dik şekilde değişen (salınan) magnetik alan bileşeni vardır. Birbirlerine dik olarak titreşen bu iki bileşene de dik olacak şekilde de yayılır yani ilerler. Bir ışık kaynağında çıkan ışığın sizin gözünüze geldiğinde retinanızdaki görme hücreleriyle o ışığın elektrik alanının etkileştiğini unutmayın. Aşağıdaki sizin için hazırladığım görsel, ışığın bileşenleri hakkında bir fikir sahibi olmanız konusunda yardımcı olacaktır. Peki magnetik alan bileşeni ne işe yarıyor derseniz, elbet magnetik alan içerisinde onun da bir etkileşimi var. Ama ışığın magnetik alan bileşeninin büyüklüğü elektrik alan bileşeninin büyüklüğüne göre ihmal edilecek derecede küçük. O nedenle ışık, eğer bir ortamla ya da maddeyle etkileşime geçiyorsa bunu elektrik alan bileşeni ile yapıyor dersek yanlış söylemiş olmayız.

_{Wikipedia: Public Domain}

Peki nasıl oluyor bu süreç? Yani bir ışık bir madde ile (mesela cam ile diyelim) temelde nasıl etkileşiyor. Şöyle; ışık kaynağından geliyor. Tabi bu sırada ışığın frekansına göre o kırmızıyla gösterdiğim elektrik alanlar delicesine bir artıyor bir azalıyor bir sıfır oluyor sonra biraz eksi tarafta artıyor daha sonra tekrar sıfır oluyor sonra tekrar artı tarafa doğru artıyor vs. vs. Yani bildiğiniz bir anlamda salınım yapıyor. Cam moleküllerinin içinde bulunan atomun etrafındaki elektronlar bu elektrik alanda, elektrik alanın bu salınım sıklığına (yani frekansına göre) bir o yana bir bu yana salınıyorlar. İşte bu durum ışık için bir miktar kayıp ya da ilerlemesinde gecikme demektir. Işık camdan çıktıktan sonra eğer gözümüze gelirse, ilk taşıdığı görüntüyü yani ilk halini değil de biraz çarptırılmış ve geciktirilmiş görüntüyü getiriyor. Biz de bu durumda ışık camda kırıldı diyoruz. Peki biz nasıl görüyoruz? Yani etrafımızdaki her şey ışık mı saçıyor da biz o ışığı algılayarak görebiliyoruz ? diyebilirsiniz. Aslında evet etrafımızdaki her cisim bir dalga boyunda belli bir ışık saçıyor, bu doğru, biz buna kuantumda siyah cisim ışıması diyoruz. Evet böyle bir etki var ama bu etki bizim görme olayımızla şu an için ilişkilendirilebilecek bir şey değil. Bu nedenle şimdilik onu geçiyoruz. Esas görmemizi sağlayan şey, güneşten ya da gece lambalardan çıkan ışığın baktığımız cisme çarpıp gözümüze yansımasıdır. Çarpan ışık aynı hızda gözümüze gelir ve biz onu görürüz.

_{Pixabay: Public Domain}

Işık vakumda 300.000 km/sn hızla ilerliyor dedik. Ama atmosferimize, yani gazın, tozun olduğu, maddenin olduğu yere girince kırılmaya başlıyor. Bazı moleküller tarafından absorplanıyor, bazıları tarafından kırılıyor derken bize mavi bir gökyüzü sunuyor. Aslında biz atmosferimizin renginin değişiminden ışığın çok eser miktarda da olsa biraz yavaşladığını ve dünyamıza bu şekilde giriş yaptığını görüyoruz. Dünyaya giren bu ışık ise farklı farklı ortamlarda farklı farklı hızlarda ilerleyerek yansıyıp gözümüze geliyor. Sonuçta yansıyıp gözümüze geliyor. Bütün bu hız değişimlerini okurken bazılarınız çok haklı olarak şunu sorabilir:

Hocam her şey tamam da iki de bir de orada hızı değişiyor burada azalıyor şurada çoğalıyor deyip duruyorsun. İyi de ışığın hızı sabit değil midir? Öyle ortamdan ortama ışık hızı mı değişirmiş?

Evet ben olsam ben de böyle sorardım tabi ki. Işığın hızı sabittir. Her ortamda her zaman aynı kalır. Yeterince hızlansanız dahi ışık hızına ulaşamazsınız. Ya da ışıkla paralel olarak ilerlediğinizde göreli olarak sizin hızınız artı ışığın hızı gibi bir sonuç elde edemezsiniz. Işık size göre de olsa ona göre de olsa buna göre de olsa hep 300.000 km/sn hızla ilerler. Ama yukarıda anlattığım madde ile etkileşim, ve oradaki mekanizmalar nedeniyle ışık, madde içerisinde hız kaybına uğrar. Yani ışığın camdaki hızı boşluktaki hızına göre 100.000 km/sn daha azdır. Suda da buna benzer bir durum söz konusu. Zaten bu, ışığın camdaki kırılma indisi adı verilen bir parametreyi bize sunar. Yani ışığın camda yayılma hızını, ışığın boşluktaki hızına bölerseniz. O maddenin yani camın kırılma indisini bulursunuz. Görelilik söz konusu olduğu zaman ışığın hızının sabitliğinden söz edilir. Yani aslında burada anlatılmak istenen şey, ışığın hızına ne hız ekleyebilirsiniz, ne de hız çıkarabilirsiniz. O hep kendine görelidir ve hep sabittir. Ama bir madde ile etkileşimi söz konusuysa, burada görelilikten söz etmediğimiz ve ışığın ilk çıkış anından ne kadar sürede gözümüze geldiğinden bahsettiğimiz için ışığın o ortamdaki hızı tabirini kullanabiliyoruz. Birazcık karmaşık bir açıklama gibi olduğunun farkındayım ama aslında burada ne denmek istendiğini size hissettirebilecek en doğru açıklama da bu.

_{Wikipedia: Public Domain}

Bir nesneye çarpıp gözümüze gelen ve onu görmemizi sağlayan ışık o nesnenin bize uzaklığına bağlı olarak farklı zamanlarda gelmektedir. Örneğin karşıda bir ağaç var ve siz tüm detaylarıyla o ağacı görebiliyorsunuz. Çünkü güneşten gelen ışık önce o ağaca çarpıp yansıyor ve etrafa dağılıyor. Sizin gözünüze gelen ışık ışınları da o ağacı görmenizi sağlıyor. Dolayısıyla ışığın o ağaçtan yansıyıp, direkt olarak sizin gözünüze gelmesi için çok çok küçük de olsa biraz zaman geçiyor. Yani ışık o ağacın üzerine çarpar çarpmaz ağacı görüyor gibi görünüyorsunuz ama aslında gerçekte öyle olmuyor. Siz o ağacın bilmem kaç mikrosaniye önceki halinin görüntüsünü görüyorsunuz. Cisim sizden ne kadar uzaklaşırsa bu fark da o kadar artıyor. İşte o nedenle kozmolojide, uzayın derinliklerindeki cisimlere baktığımızda biz o cisimlerin aslında tarihini görüyoruz diyoruz. Ayın 1,5 saniye önceki halini, güneşin 8 dk önceki halini, marsın 1 saat önceki halini, proxima centauri yıldızının 4 yıl önceki halini, yeni keşfedilen ve fotoğraflanan karadeliğin olay ufkunun 50 bin küsür yıl önceki halini gözlemliyoruz. Bu şekilde uzaklara baka baka ta kozmik fon ışımasına kadar gidebiliyoruz. Tarihte evrenimiz için daha da geriye bakamıyoruz çünkü kozmik fon ışıması ilk ışık taneciklerinin yani fotonların yaratıldığı zamandır. Daha da gerisinde neler olduğunu biliyorsunuz: Big Bang ve kozmik enflasyon!.

Bu mantığı hiç bir yerde bırakmadan tekrar beraberimizde dünyaya geri getirelim. Işık aşağı yukarı 300.000 km sn hızlarla nesneye çarptığında oradan da yansıdığında yine o hızlarda birşeyde kalıyor. Acayip hızlı gelen yansıyan ışık ışınları bu kadar hızlı olduğu için biz o minik gecikmeleri anlayamıyoruz bile ama yukarıda da anlattığım gibi cismin uzaklığına göre mutlaka bir gecikme söz konusu elbette. Peki şimdi burayla biraz oynayalım. Başlıkta da belirttiğimiz gibi hızı 300.000 km/sn değil de yalnızca yavaşça giden bir arabanın hızına yani 50 km/sn çekersek ne olurdu? Dünyayı nasıl deneyimlerdik?

_{pxhere.com: Public Domain}

Işık Hızı = 50 km/sa

• 1 Mbit hızında Counter Strike oynama deneyimi yaşayanlarınız varsa böyle bir bağlantı hızında oynanan oyunun yarattığı lag'e benzer bir ortamla karşılaşırdık. Ses geliyor ama görüntü takıla takıla.

• Pencereden dışarı baktığınızda hareket eden her şeyin görüntüsü size gecikmeli gelirdi. Mesafe uzadıkça bu çok daha içinden çıkılamaz bir hal alırdı. Burnunuzun dibindeki bir olayı bile önce sesini duyup sonra görüntüsünü görmek şeklinde, ürkütücü bir biçimde deneyimlerdiniz.

• Ticari uçakların irtifalarında uçan yolcu uçaklarını üzerimizden aslında 20 dk geçtikten sonra görebilirdik. Aynı şekilde pilot da inmek istediği pisti geçtikten 20 dk sonra farkedebilecekti. Yani uçak muçak diye birşey hiç bir zaman icat edilememiş olurdu muhtemelen

• Özel göreliliğe göre bir kural vardır. Siz yeterince güçle bir şekilde ışık hızına yakın hızlara ulaşırsanız, sizin dışarıda gözlemlediğiniz zaman da o oranda yavaşlar. Teorik olarak eğer ışık hızına ulaşabilirseniz, zamanda durur. Şimdi bizim bu 50 km/saat durumumuzda durup şöyle bir düşününce, günlük yaşamımızda çoğu zaman 50 km/saat hızlara ulaşacağımız aşikar. Dolayısıyla siz o hıza geldiğinizde zaman ya duracak ya da en azından yavaşlayacaktır!!!

• Elinizde bir fener ya da başka bir ışık kaynağı olduğunu ve duvara tuttuğunuzu düşünün. Böyle bir dünyada duvara düşen ışığı sanki bir göle taş atmışsınız gibi dalgalar yayıyorken görürdünüz.

• Bir kafede oturup konuştuğunuz arkadaşınızla neredeyse hiç anlaşamazdınız. Sesiniz sizin görüntünüzden ya da o anda göstermekte olduğunuz herneyse ondan çok çok daha erken gelecekti. Diyaloglarımız çok eski bilgisayarlarda full HD film izleme ısdırabına benzer bir hale gelecekti. Eğitim denilen şey muhtemelen hiç bir zaman bildiğimiz anlamda gerçekleşemeyecekti.

• En hızlı gidebilen arabalarımız maksimum 3 km/sa gibi hızlarda olabilirdi. Her seyahatimizde zamanı yavaşlatmamak için 50 ile giden araba yapmazdık. Zaten bu 3 km/sa hızla giden araba olayında bile görüntü sesten önce geldiği için trafik dediğimiz şey kıyma makinasından farklı olmazdı yayalar için.

• Doğada bizden başka hemen hemen her canlının koku, alma, sezinleme ve ses duyma yetenekleri bizimkilerden katbe kat üstün. Dolayısıyla biz ayılar, kurtlar, aslan-kaplanlar ve diğer yırtıcılar için dünyanın en kolay avı olurduk. Onlar dibimizde yemeğe başladıklarında daha bizi neyin yediğini anlamayabilirdik bile. Önce korkunç acılar, sonra da görüntü!!

• Yüksekten düşülme durumlarında muhtemelen yalnızca atladığımız anı ve biraz sonraki görüntüyü görebilirdik en fazla. Yere düşüp parçalandığımızı hiç bir zaman göremeden yere düşerek ölürdük.

• Silah denilen şeyden korkmamıza hiç gerek kalmazdı. Birisi sizi denk getirip nişan alamazdı kolay kolay.

• Böyle bir dünyada bilgisayar oynadığınızı ya da TV izlediğinizi düşünün. suratınızı ekranınıza yapıştırmadan hiç bir şey yapamazdınız. Az geriye gittiğinizde doğal bir lag yaşardınız ve ne bir şey izleyebilir ne de bir oyun oynayabilirdiniz.

• Çok büyük bir ihtimalle astronomi diye bir bilim de hiç bir zaman olmazdı. Gökyüzüne baktığınız zaman uzaktaki cisimleri hiç bir şekilde göremeyebilirdik. Yakındaki gök cisimlerinin de geçmişteki hallerini görebilirdik.

• BONUS: Muhtemelen iletişim diye de bir şey olmazdı. Ne radyo, ne telsiz, ne internet, ne telefon, ne de televizyon. Siz telefonlar başka bir şehirdeki birine merhaba dediğinizde bu bilgi paketçiği saatler sonra o tanıdığınıza giderdi. Tıpkı günümüzde marsla iletişim kurmak gibi bir şey.
  

  _{pxhere:Public Domain}

REFERANSLAR

1-_{Işık Hızı}
2-_{Işık Hızı Nedir? Işık Ne Kadar Hızlıdır?}
3-_{What will happen if the speed of light is slow down from 300000000 m/s to 1 m/s, how the things around us will look?}
4-_{Işık hızı saatte 50 km olsaydı ne olurdu?}
5-_{What if the speed of light was slower?}
5-_{Işık Neden Bu Kadar Hızlı Biliyormusun?}