FİZİK

Işık Hızı ve Cisimler Üzerindeki Etkileri

Fizik biliminin birçok alanında ki problemlerin çözümünde karşımıza çıkan ışık hızı kavramı, hiçbir varlığın bu hızdan daha hızlı hareket edemeyeceği fikriyle öne çıkar.

Işık havasız bir ortamda bir saniyede 299,792 km hızla ilerler. Işık hızı c harfi ile gösterilir ve bu kadar büyük bir hızla Güneş ile Dünya arasındaki yaklaşık 150 milyon km'lik yol yalnızca sekiz dakika alınabilir. Gezegenimize en yakın olan yıldız olan Proxima Centauri'ye ulaşmak ise ışık hızı ile 4,3 yılımızı alır.

Işık hızı Güneş ile Dünya arasındaki mesafeyi yalnızca 7 dakika da alabilecek denli büyük bir hıza sahip olmasının dışında, büyüklüğüne kavuşabilen cisimlerde yarattığı değişiklikler ile de oldukça önemlidir. Einstein, ışık hızına veya daha yüksek hızlara sahip olan cisimlerin garip etkiler gösterdiğini öne süren görelilik teorisini ortaya koymuştur. Bir cismin hızı ışık hızına yaklaştıkça kütlesi hızla artar. Einstein'ın denklemlerine göre tüm cisimlerin kütleleri ışık hızı ile sınırsız derecede büyür. Bu durum bir maddenin ışık hızına ulaşmasını olanaksız kılan bir fikre kapılmamıza neden olur. Işık hızına yakın cisimlerin yalnızca kütlesel değişimler görülmez. Bunun yanında boysal değişimlere de rastlanır. Dünya'da ki bir gözlemciye göre ışık hızına yakın bir hızda yol alan bir roket, uçtuğu yöne doğru kısalmış gibi görünecektir.

Işık hızının sıra dışı olmasını açıklamak için bir tren boyunca saniyede 2 metre yol alan bir sinek düşünülebilir. Eğer tren saniyede 100 m yol alıyorsa demiryolunun yanında duran bir gözlemci sineğin hızını temel hareketsizlik ilkelerine göre saniyede 102 m olarak algılarken, trenin içindeki gözlemci sineğin hızını saniyede 2 m olarak algılar.

Eğer ki tren ışık hızından saniyede 1 m daha yavaş hareket edebiliyor olsaydı işler değişirdi. Trendeki gözlemci temel hareketsizlik prensiplerine göre sineğin hızını hala saniye de 2 m olarak görürdü. Demiryolundaki gözlemci ise ışık hızından 1 m daha hızlı giden sineği göremeyeceklerdi. Aslında ışık hızının varlığında sadece hız da değil birçok alanda değişiklikler olacaktı. Sinek ve tren uzunlukları oranında ezilmiş görünecek ve sinek trenden daha hızlı gidiyormuş gibi algılanacaktı. 100 metre uzunluğundaki, 1000 tonluk bir tren ışık hızının yarısına ulaşmış olsa bile demiryolunun yanındaki bir gözlemciye göre 87 metre uzunluğunda, 150 ton daha ağır olarak görülecekti. Tüm bunların yanında trendeki saatlerin de yavaş çalışmaya başlayacağını söylenebilir. Ancak trenin içindeki bir kişi bu zaman farkını algılamayacaktır ve ışık hızının etkisiyle oluşan bu değişmelerden habersiz olacaktır. İzafiyetin ve ışık hızının etkileri oldukça tuhaftır ama yine de küçük partiküller üzerinde tüm gözlemler yapılmış ve bu prensiplerin doğruluğu kanıtlanmıştır. Işık hızı gerçekten de uzunluk, kütle ve zaman olgularını yerle bir edebilen, klasik fizikteki doğrularımızı yerinden sarsan ve modern fizik gibi yeni bir isimlendirmeye ihtiyaç duymamıza neden olmaktadır.