Zamanda yolculuk konusundan biraz saparak sizlere ışık hızı hakkında bir kaç bilgi aktarmak istiyorum.
Işığın belirli bir hızda geçtiği gerçeği,ilk önce astronomik gözlemlerle saptanmıştır.Jüpiter’in çevresindeki aylar,bazen Jüpiter tarafından tutulur,bu tutulmanın ne zaman olacağının hesabı kolaydır.Jüpiter’in dünyaya olağandışı yakın bulunduğu zaman ,aylarından birinin tutulması halinde,tutulmanın beklenilenden bir kaç dakika önce gözlemlendiği görülmüştür;ve Jüpiter’in dünyadan olağandışı uzak olduğu hallerde de,tutulmanın beklenilenden birkaç dakika sonra gözlemlendiği saptanmıştır.Bu sapmaların,ışığın belirli bir hıza sahip olduğunun varsayılmasıyla hesaplanabileceği görülmüştür,öyle ki,Jüpiter’deki gözlemlediğimiz andaki olay,gerçekte kısa bir süre önce (Jüpiter uzakta ise daha uzun bir süre önce) meydana gelmektedir.Güneş sisteminin öteki bölgelerinde de aynı gerçekler nedeniyle,ışık hızının aynı olduğu görülmüştür.Bu nedenle,ışığın boşlukta,her zaman belirli,sabit,saniyede yaklaşık 300,000 km kadar bir hızla yol aldığı kabul edilmiştir.Işığın dalgalardan oluştuğu kabul edildiğinde,bu hız esir içinde yayılan dalgaların hızıydı;en azından bu olayın esir içinde olduğu kabul ediliyordu.Ama şimdi,dalga sözcüğü kalmakta devam etmesine karşın,esir bulanık bir şey haline geldi.Radyo dalgaları(ışık dalgalarına benzer ama biraz daha uzundur)ve x-ışınları (ışık dalgalarına benzer ama biraz daha kısadır) aynı hızdadırlar.Yerçekimi yayılmasının da,bugün aynı hızda olduğu genel olarak kabul edilmektedir.(rölativite kuramının bulunmasından önce,yerçekiminin ani olarak yayıldığı düşünülüyordu,ama şimdi bu görüş geçerliliğini yitirmiştir.
Şimdiye kadar her şey iyi gidiyordu.Ama daha sağlıklı ölçülerin yapılması olanağı ortaya çıkınca,zorluklar birikmeye başladı.Dalgaların esir içinde olduğu kabul ediliyordu ve bu nedenle dalgaların hızları esire göre rölatif olması gerekiyordu.Şimdi,esirin(eğer varsa) uzay cisimlerinin hareketlerine karşı herhangi bir direnç göstermediği açık olduğuna göre,esirin uzay cisimlerinin hareketini paylaşmadığını düşünmek doğal görünmektedir.Eğer dünya,geminin suyu önünde itmesi gibi,önündeki esiri itmek zorunda olsaydı,tıpkı suyun gemiye yaptığı gibi,esirin bir direnç göstereceği düşünülebilirdi.Onun için genel görüş,esirin herhangi bir zorluk çekmeden cisimlerin içlerinden geçebileceği şeklindeydi,tıpkı havanın kalburdan geçmesi,hatta daha da fazlası gibi.Eğer durum böyle ise,o zaman dünyanın kendi yörüngesinde esire göre bir hızı olmalıdır.Eğer,yörüngesinin herhangi bir noktasında,esirle tamamen birlikte hareket edecek olursa,öteki noktalarda esirin içinde daha çabuk hareket edecektir.Eğer rüzgarlı bir günde,dairesel bir yolculuğa çıktıysanız,hangi rüzgar eserse essin,yolunuzun bir bölümünde rüzgara karşı yürümek zorundasınız;bu durumda da aynı ilke vardır.Bundan ortaya çıkan şudur,altı aylık bir aralıkla seçilen iki günde,dünya,yörüngesinde hareket ederken,en az bu günlerin birinde ,tam ters yönde bir esir rüzgarına karşı hareket etmek zorunda kalacaktır.
Şimdi eğer bir esir rüzgarı var ise,açıktır ki,yeryüzünde bulunan bir gözlemciye rölatif olarak,ışık sinyalleri rüzgarla birlikte giderlerken,çaprazlanmasına gittiklerinden daha çabuk,çaprazlamasına gittiklerinde ise ,ona karşı gideceklerinden daha çabuk yol alacaklardır.Michelson ve Morley in ünlü denemelerinde ortaya çıkarmak istedikleri şey,işte budur.Bunlar,aralarında dik açı olacak şekilde iki yöne ışık sinyalleri gönderdiler,gönderilen sinyallerin her biri,iki aynada yansıtılarak ilk gönderilen yere tekrar dönmeleri sağlandı.Şimdi bir kimse,ister deneyle,ister birazcık aritmetikle kanıtlayabilir ki,bir nehirde,verilen bir uzaklığı nehre yukarı kürek çekerek gidip gelmek için gereken zaman,aynı uzaklığı çarprazlama gidip gelmek için gereken zamandan daha uzundur.Bu nedenle,eğer bir esir rüzgarı varsa,esir içindeki dalgalardan oluşan bu iki ışık sinyallerinden biri,ötekinden daha az ortalama süratle aynaya gidip geri dönecektir.Michelson ve Morley bu deneyi gerçekleştirdiler,deneyi değişik konumlarda tekrarladılar,daha sonra bir daha tekrarladılar.Kullandıkları aygıtlar,eğer böyle bir fark var idiyse,umdukları sürat farkını,hatta daha da ufak bir farkı saptayabilecek kadar sağlıklı idi,ama en ufak bir ayrıntı bile gözlenememişti.Sonuç,herkes için olduğu kadar,kendileri içinde şaşırtıcıydı.Ama çok dikkatli tekrarlar,herhangi bir kuşkuya olanak vermiyordu.Birinci deney,uzun süre önce,1881 yılında yapılmıştı ve 1887 de,daha da geliştirilmiş olarak yine tekrarlandı.Ama sonucun doğru bir açıklamasının yapılabilmesi için aradan uzun yıllar geçti.
Bazı nedenlerle dünyanın çevresindeki esiri,hareketi ile birlikte götürdüğü kanısı olanak dışı olarak görülmüştür.Bunun sonucu olarak fizikçilerin ilk önce çok keyfi varsayımlarla kurtulma yolunu aradıkları bir mantık çıkmazının doğduğu görüldü.Bunların en önemlisi,Lorentz tarafından geliştirilen,Fitzgeralt büzülmesi olarak bilinen varsayımdır.
Bu varsayıma göre,bir cisim hareket halinde ise,hızına bağlı olarak,hareketi doğrultusunda belirli bir oranda kısalır.Kısalma miktarı,tamda Michelson - Morley deneyindeki olumsuz sonucu izah edecek kadardı.Nehirdeki yukarı ve aşağı doğru yapılan yolculuğun yine nehrin çaprazlamasına yapılan yolculuktan gerçekten daha kısa olması gerekliydi,tıpkı daha yavaş ışık dalgalarının orayı aynı zamanda geçmesini olanaklı kılacak kadar kısa olması gibi.Elbette,bu kısalma,ölçümle hiçbir zaman açığa çıkarılamazdı,çünkü ölçü çubuklarımız da aynı şekilde etkilenecekti.Dünyanın hareket çizgisine yerleştirilen bir ölçüm cetveli,dünyanın hareketine dik açı ile yerleştirilen aynı ölçüm cetvelinden daha kısa olacaktı.
Daha sonraları Einstein rölativite kuramını buldu,görüldü ki,varsayım,belli bir anlamda doğrudur,ama sadece belli bir anlamda.Yani varsayılan kısalma,fiziksel bir gerçeklik değildir,ama,bir kez doğru görüş açısı bulunduktan sonra,aşağı yukarı benimsemeye zorladığımız,belli ölçü alışkanlıklarının sonucudur.
Bununla ilgili olarak,ilişkin varsayımlar bir yana,Michelson Morley deneyi gösterdi ki,dünyaya rölatif olarak,ışığın hızı her doğrultuda aynıdır ve güneş etrafında dönüşüyle dünyanın hareket doğrultusu sürekli değişmesine karşın,yılın her anında bu gerçek değişmemektedir.Ayrıca bu durum,sadece dünyanın bir özelliği olmakla kalmamakta,bütün cisimler için geçerli olmaktadır,eğer bir ışık sinyali ,bir cisimden dışarıya gönderilirse,bu cisim nasıl hareket ediyor olursa olsun,dalgalar dışarıya yayılırken cisim hep merkezde bulunacaktır.En azından cisimle birlikte hareket eden gözlemciler bu şekilde görecektir.Yapılan deneylerin yalın ve doğal anlamı buydu ve Einstein,buna uygun bir kuram bulmayı başardı.Ama ilk başta ,bu yalın ve doğal anlamı benimsemek,mantıksal olarak olanak dışı görünüyordu.
Birkaç örnekleme,gerçeklerin nedenli garip olduklarını açıklığa kavuşturmaya yetecektir.Bir silahtan atılan mermi,sesten daha çabuk hareket eder:kendisine ateş edilen kimse,önce pırıltıyı görür,sonra,merminin geçişini görür ve en sonunda sesini duyar.Açıkça görüleceği gibi,eğer merminin üzerine bilimsel nitelikte bir gözlemci yerleştirebilseydiniz,merminin sesini bu gözlemci hiç duymayacak ve ses ona yetişmeden önce,parçalanıp ölecekti.Ama eğer,ses ışığın aynısı olan ilkelerle hareket etmiş olsaydı,gözlemcimiz sanki yerinde duruyormuş gibi erşeyi duyacaktı.Bu durumda, eğer yankıları yansıtabilecek nitelikte bir perde,mermiye iliştirilmiş ve onunla birlikte gitmiş olsaydı,diyelim merminin yüz metre önünde,gözlemcimiz,sanki kendisi ve mermi duruyormuş gibi ,aynı zaman aralığından sonra,perdeden yansıyan yankıyı duyacaktı.Elbette bu,uygulanması olanak dışı bir deneydir,ama uygulanabilecek nitelikteki başka deneyler bu farkı gösterecektir.
Tren yolu boyunca,uzakta bir yerden gelen yankının alınabileceği bir yer,yol üzerinde bulunabilir(diyelim ki tren yolunun tünele girdiği bir yer) ve tren giderken,yolun kenarında bulunan bir kimse,silahını ateşlemiş olsun.Eğer tren yankıya doğru gidiyorsa,yolcular yankıyı,yol üstünde duran adamdan daha erken duyacaklardır;eğer tren ters yöne gidiyorsa,yolcular daha sonra duyacaklardır.Ama bunlar Michelson Morley deneyinin tam olarak öngördüğü koşullar değildir.Deneydeki aynalar yansıtıcıya karşılıktır,aynalar dünya ile birlikte hareket etmektedir,o yüzden yansıtıcının da trenle birlikte hareket etmesi gerekir.
Tutalım ki,ateş,trenin en arka vagonundaki bekçi kulübesinden edilmiş olsun ve yankı lokomotifte bulunan bir perdeden yansıyarak gelsin.Lokomotif ile son vagon arasındaki uzaklığın sesin saniyede alabileceği yol kadar(bir milin beşte biri kadar) ve trenin hızının,sesin hızının on iki de biri(saate altmış mil)kadar olduğunu varsayacağız.Bu durumda trende bulunan kimseler tarafından gerçekleştirilecek bir deney var.Eğer tren duruyorsa,bekçi yankıyı iki saniyede duyacaktır.Eğer tren hareket halindeyse,bekçi,iki artı 2/143 saniyede duyacaktır.Aradaki bu farktan,bekçi,eğer sesin hızını biliyorsa,yolun kenarını göremeyecek kadar sisli bir gece bile olsa,trenin hızını hesaplayabilir.Ama eğer ses,ışığın özelliklerini taşımış olsaydı,tren nasıl bir süratle gidiyor olursa olsun,yankıyı iki saniyede duyacaktı.
Değişik başka örnekler görenek ve sağduyu açısından ışığın hızı konusundaki gerçeklerin ne denli olağan dışı olduğunu göstermeye yardımcı olacaktır.Herkes bilir ki,yürüyen bir merdivende basamakları tırmanarak,olduğu yerde durmaktan daha tez yukarı çıkılır.Ama eğer merdiven ışık hızıyla hareket ediyorsa,ister yukarı doğru basamaklarda yürüyün,isterseniz olduğunuz yerde kalın,yukarıya hep aynı sürede ulaşırsınız.Yine eğer saatte dört mil hızla bir yolda yürüyorsanız ve saatte kırk mil yapan bir araba aynı yönde sizi geçiyorsa,bir saat sonra sizinle araba arasındaki uzaklık 36 mil olacaktır.Ama eğer araba,ters yönden,size karşı gelmiş ise,bir saat sonra aranızdaki uzaklık 44 mil olur.Şimdi arabayı ışık hızıyla gidiyor kabul edecek olursak,arabanın size karşı gelmesi,yada sizi arkadan gelip geçmesinde bir fark olmayacaktır;er iki halde de,bir saniye sonra,sizden 186000 mil uzaklıkta olacaktır.Geçen o bir saniye içinde,daha az süratle gelip sizi geçen,yada sizi karşılayan başka bir arabadan da 186000 mil ötede olacaktır.Bu olanaksız gibi gözükmektedir.Yolun bir çok farklı noktalarından,araba nasıl aynı uzaklıkta olabilir??
Başka örnek;Durgun bir gölün yüzeyine dokunan bir sinek,daireler halinde,dışa doğru genişleyen titreşimlere yol açar.Dairenin herhangi bir anındaki merkezi,gölün sinek tarafından dokunulan noktasıdır.Eğer sinek,gölün yüzeyinde o yana bu yana hareket etmiş olsa,bu durumda,titreşimlerin merkezinde kalmaz.Ama eğer bu titreşimler,ışık dalgaları ve sinek de, becerikli bir fizikçi olsa,nasıl hareket ederse etsin,hep titreşimlerin merkezinde kaldığını görecektir.Bu sırada gölün kıyısında oturan tecrübeli bir fizikçi,basit titreşimde olduğu gibi,sineğin merkez olmadığına,ama sineğin göle dokunduğu noktanın merkez olduğuna inanacaktır.Ve eğer bir başka sinek,aynı yerde ve aynı anda suyun yüzeyine dokunmuş olsaydı,kendisini birinci sinekten ne ölçüde ayırmış olursa olsun,o da kendisini titreşimlerin merkezinde kaldığını görecekti.Bu Michelson-Morley deneyinin tam benzeridir.Göl,esire karşılıktır;sinek,dünyaya karşılıktır;sineğin dokunması ve göl Michelson-Morley beylerin göndermiş olduğu ışık sinyallerinin karşılığıdır;titreşimlerde ışık dalgalarının karşılığıdır.
Böylesi bir durum ilk bakışta oldukça olanaksız görünmektedir.1881 yılında yapılmış olmasına karşın,Michelson-Morley deneyinin 1905 yılına kadar doğru olarak yorumlanmamış olmasına şaşmamak gerek.Şimdiye dek tam olarak ne söylediğimize bir göz atalım.Yolda yürüyen ve araba tarafından geçilen adamı ele alalım.Tutalım ki yolun aynı noktasında ,kimi yürüyen kimi arabada bulunan bir insan topluluğu var ,yine tutalım ki,bu insanların bir kısmı bir yöne,bir kısmı öteki yöne,değişik süratle gidiyorlar.Eğer bu anda,bu insanların bulundukları yerden bir ışık parıltısı gönderilmiş olsa,herkesin kendi saatine göre bir saniye sonra,yolcuların hepsi aynı yerde olmasalar bile ,ışık dalgaları,her birinden 186000 mil uzakta olacaktır.Sizin saatinizle bir saniye sonra,sizden 186000 mil ötede olacaktır,ışığın gönderildiği zaman sizinle karşılaşmış olan ve ama sizinle ters doğrultuda hareket eden kimsenin saatiyle bir saniye sonra,ondan da 186000 mil ötede olacaktır.Nasıl olabilir bu??
Bu tür olguların ancak bir tek açıklama yolu vardır,bu da,saatlerin hareketle etkilendiklerini kabul etmektir.Eğer iki olay arasında bir saatlik bir sürenin geçtiğini söylerseniz,eğer bu öneriniz ideal doğruluktaki kronometrelere ve en ideal dikkat gösterilerek yapılan ölçümlere dayanıyorsa,size göre rölatif olarak hareket eden,aynı dakiklikteki bir başka kişi,bu sürenin bir saatten fazla yada eksik olduğunu söyleyebilir.Birinin yanlış ötekinin doğru olduğunu ileri süremezsiniz.
Işık hızı ile ilgili daha başka ilginç şeyler vardır.Bunlardan biri şudur ki,uygulanan kuvvet ne denli büyük olursa olsun ve bu kuvvet ne kadar süreyle etkilerse etkilesin,hiçbir maddi cisim ışığın hızına erişemez.Bir örnekleme bunu aydınlatmaya yardımcı olabilir.Sergilerde,daire Halide sürekli dönen bir platform dizisi görülebilir.Dışta bulunan birinin hızı saatte 4 mildir.,ondan sonraki birinciden saatte 4 mil daha hızlı döner ve bu böyle sürer.Çok büyük bir hıza erişinceye dek,bir platformdan ötekine atlayabilirsiniz.Şimdi,eğer birinci platform saatte 4 mil yapıyor ve ikincisi de birincisine göre saatte 4 mil yapıyorsa,o halde ikincisi yere göre saatte 8 mil yapıyor diye düşünebilirsiniz.Bu bir hatadır;biraz daha az yapar,ama öylesine azdır ki,bu farkı en dikkatli ölçümler bile ortaya koyamaz. Sabahleyin aygıt çalışmaya başlayacağı sırada,ellerinde ideal doğrulukta kronometreleriyle birbiri ardında dizili duran 3 kişi düşüneceğim,biri yerde,ikincisi birinci platform üzerinde,üçüncüsü ise ikinci platformda bulunsunlar.Birinci platform yere göre saatte 4 mil süratle hareket ediyor.Saatte 4 mil dakikada 352 ayak eder.Yerdeki adam kendi saatiyle bir dakika sonra ,hareket halindeki birinci platform üzerinde duran adamın bulunduğu yerin tam karşısını,yer üzerinde işaretliyor.Yerdeki adam birinci platformdaki adamın karşısına düşen yerdeki işaret edilen nokta ile kendisi arasındaki uzaklığı ölçüyor ve 352 ayak olduğunu görüyor.Birinci platformdaki adam kendi saatiyle bir dakika sonra ,ikinci platformdaki adamın bulunduğu noktayı,kendi platformu üzerinde işaretliyor.Birinci platformdaki adam,ikinci platformda bulunan adamın karşısındaki nokta ile,kendisi arasındaki uzaklığı ölçüyor ve yine 352 ayak olduğunu görüyor.Problem;yerdeki adama göre ikinci platformda bulunan adam,bir dakikada ne kadar yol almış olacaktır.Yani,eğer yerdeki adam,kendi saatiyle bir dakika sonra,ikinci platformdaki adamın karşısına düşen noktayı kaydetmiş ise,yerdeki adam ile ikinci platformdaki adam arasındaki uzaklık ne kadardır? 352x2=704 ayaktır diye düşüneceğiz.Ama gerçekte fark edilmeyecek kadar az da olsa ,biraz daha az olacaktır.Farklılık her iki saatinde sahibi yönünden çok dakik olmaları gerçeğine karşın,saatlerin tam zamanı göstermemelerinden ileri gelmektedir.Eğer,böylesine her biri bir öncekine göre saatte 4 mil sürat ile hareket eden platformlardan uzun bir dizi elimizde olsaydı,en sondakinin yere rölatif olarak ışık hızına erişen bir hıza ,bunlardan milyonlarcası bile olsa,ulaşması olanağı olmayacaktır.Küçük hızlar için çok küçük olan bu fark,hız arttıkça büyü ve ışık hızını ,erişilmez bir limit haline getirir.
Saygılar.
