Bebar Bilim · Merak, evrenin en iyi başlangıç noktasıdır.
Fizik ve Matematik

Dünyanın İçinden Geçen Yerçekimi Ekspresi ile Her Yer Sadece 42 Dakika!

▶ YouTube’da izle ↗

Oynatınca YouTube’a bağlanılır. YouTube’da aç ↗

Bu yazı, 4 Ağustos 2024 tarihinde yayımlanan Bebar Bilim videosunun metninden uyarlanmıştır. Güncel gelişmeler içeren değerlendirmeler özgün yayın tarihinin bağlamındadır.

Bundan 400 yıl kadar önce, 17. yüzyılın sonlarında, kışın kasvetli bir günüydü. Londra’da, Cambridge’in loş taş duvarları arasında çalışmasına gömülmüş Isaac Newton, masasının üzerinde titreyen bir mum ışığında eski belgeleri karıştırıyordu. O sırada görevli içeri girdi, elinde kırmızı balmumu mühürlü bir mektup. Mektup Robert Hooke’tandı. Dönemin bir başka dâhisi, bilime meydan okumaktan çekinmeyen, hayal gücü sınır tanımayan çılgın bir mucit.

Newton mektubu açtı. İçinde bir tasvir vardı. Gözleri satırlarda ilerledikçe, dudaklarında hafif bir kıpırtı belirdi. Hooke, daha ortada trenler bile yokken, bir anlamda dünyanın ilk süper hızlı metro tasarımının teorik temellerini atıyordu. "Yerçekimi Treni" diye bir şeyden bahsediyordu. Evet. Dünya’nın içinden geçecek bir tünelden… Fakat bu sadece soyut bir fikir değildi. Bu, hayal gücünün yerçekimiyle yaptığı dansın bir ürünüydü. Hooke’un aklında şekillenen bu tren, ne kömürle çalışıyor, ne de raylara ihtiyaç duyuyordu. Bu tren, yalnızca dünyanın kalbine, yerin ta derinlerine doğru düşerek yol alıyordu.

Düşünün. Ayaklarınızın altındaki yer küre deliniyor. Açılan tünel, karanlık ve dipsiz. Sizi içine çekmeye hazır. Ve tren… sıradan bir taşıma aracı değil, adeta bir fizik manifestosu. Newton’un yasaları üzerine kurulmuş, doğanın gücünü kendi lehine kullanan bir düşünce makinesi. Hooke, bu trenin planını Newton’a gönderdiğinde aslında sadece bir fikir değil, bir meydan okuma da gönderiyordu: “Evreni anladığını söylüyorsan, hadi bakalım. Bu fikirle ne yaparsın?”

Hooke özetle şunu söylüyordu: dünyanın içinden çeşitli açılarda tüneller açsak ve bu tünellerden cisimleri bıraksak olmaz mı? Bu arada dünyanın içinden derken evet, bildiğiniz dünyayı bir taraftan delip öbür taraftan çıkmaktan bahsediyoruz. Yeni Zelanda’dan İspanya’ya, Çin’den Arjantin’e… İstanbuldan… Genellikle Yeni Zelanda açıklarında okyanusun ortasına gibi. Tabi Hooke’un tasarımında göre açıları değiştirerek başka yerlere de çıkarabiliriz tünelin ucunu. Ve tabi Hooke bu tasarımının gerçek hayattaki uygulamasıyla ilgilenmiyordu. Onun için bu eğlenceli bir düşünce deneyiydi. Yani o bunu bir ulaşım aracı olarak tasarlamamıştı. Fakat bu çılgın düşünce deneyinden işte insanlığa yeni bir hayal ürünü çıkacaktı. Ve sonuçları da çok garip, inanılmaz hızlı, garip bir tesadüf ile dünyanın neresine giderseniz gidin, mesafe ne kadar uzak olursa olsun tam olarak 42 dakika civarında bir yolculuk sağlayan acayip bir bilimsel efsaneyi doğurmuştu. 42 deyince kulakların bir kabardığını hayal edebiliyorum. Neyse. Gelin bu hayal treninin detaylarına bir bakalım…

Hooke’un hesaplamalarına göre eğer teknoloji yeterince ilerler ve dünyayı delip geçen tüneller inşa edebilecek seviyeye gelirsek, sürtünmesi yeterince azaltılmış bir cisim mesafesi ne olursa olsun dünyanın herhangi bir yerinden herhangi bir yerine 42 dakika civarında ulaşacaktır. Daha da iyisi, bu yolculuk için neredeyse hiç yakıt harcamamıza da gerek olmazdı. Daha sonra trenlerin de yaygınlaşmasıyla “yerçekimi treni” olarak hayal dünyamıza yerleşen bu konsept tabi uzun yıllar sadece bir hayal olarak kalsa da özellikle sanayi devriminin başlangıcı ile bazı zihinlerde “acaba olabilir mi” sorularının da doğmasına neden olacaktı.

Yerçekimi treninin ardındaki konsept aslında yalın ama büyüleyiciydi. Şöyle düşünün; Dünya’nın merkezine doğru kazılmış dev bir tünelin kenarındasınız. Aşağıya baktığınızda görüşünüzü yutan bir karanlık. Tünelin eğimi o kadar dik ki, neredeyse boşluğa bakıyormuşsunuz gibi. İçiniz ürperiyor. Trenin içindesiniz ve frenler bırakılıyor. O an… serbest düşüş başlıyor.

Vücudunuz koltuğa yapışıyor, kalbiniz yukarı doğru çekiliyormuş gibi hissediyorsunuz. Dışarıda hiçbir manzara yok, sadece geçip giden koyu bir sis ve hızın yarattığı uğultu. Dakikalar ilerledikçe, hız artıyor. 10 bin, 15 bin, 20 bin kilometre hızla ilerliyorsunuz. Sanki uzayın karanlığına fırlatılmışsınız gibi. Ama hayır… siz yerin merkezine doğru gidiyorsunuz. Tam merkez noktasına vardığınızda bir anlık mutlak sessizlik. Hiçlik. Sonra, bu kez ters yönde frenleme başlıyor. Aynı hızla yukarı doğru çıkıyorsunuz. Ve o tünelin öbür ucunda… bambaşka bir kıta, bambaşka bir gökyüzü.

Hooke’un hesaplamalarına göre eğer bir araç bu ortamda sürtünmesiz olarak hareket ederse tünelin karşı tarafındaki çıkışına ulaştığı anda hızı sıfırlanacak ve yolcular durakta inebileceklerdir. Ve bahsettiğimiz gibi. Çok ilginç gelecek belki ama Yerçekimi Treninin yolculuk süresi, mesafeden bağımsız olarak, dünyanın her yerine sadece 42 dk civarında olacaktır. Ve hatta eğer dünyamız bir geoit değil de tam bir küre olsaydı bu yolculuk tam olarak 42 dakika 12 saniye olurdu.

Bunun sebebi ise mesafeler arttıkça trenin ulaşacağı maksimum hız da artacak ve bu maksimum hız ile mesafe arasındaki fark telafi edilecektir. Ve şu da var. Kullandığınız araç ne kadar büyük ya da küçük olursa olsun, bu da yolculuk süresini değiştirmezdi. Çok mantıklı fakat algılaması çok da kolay olmayan garip bir gerçek var burada.

Bir örnekle açıklayalım isterseniz bunu. Antipod olarak bilinen bir kavram vardır. Dünyanın bir ucundan diğer ucuna tam çekirdeğinin merkezinden geçen düzleme verilen isimdir. Dünyanın her yerinden bu tip tüneller açabilirsiniz tabi, fakat dünyamızın çoğu su ile kaplı olduğu için bir kara parçasından girip öbür tarafta başka bir kara parçasına çıkma ihtimaliniz çok çok düşüktür. Ama bunun için de bir haritamız var neyse ki. Siz de girip inceleyebilirsiniz. Bu haritaya göre hangi kara parçasından girip hangisinden çıkacağınıza bakabilirsiniz. Bunlardan birisi İspanya ile Yeni Zelanda arasındadır. Tam olarak İspanya, Galicia’daki A Coruna’dan dümdüz bir tünel açtığınızda Yeni Zelanda’da Canterbury’deki yakınlarınıza bir şok yaşatabilirsiniz. Bu açtığınız tünel de dünyanın tam ortasından, çekirdeğinden geçecektir. Bunu birazdan konuşalım. Ama bu rotayı hesapladığımızda Coruna’dan treninizi boşluğa bıraktığınızda treniniz dünyanın tam merkezinde maksimum hızı olan saatte 28.000 km civarına ulaşacaktır. Ve tünelinizin uzunluğu 12.750 km kadar olacaktır. Yüzeyden gitmeye kalksanız bu mesafe 20.000 km kadar olurdu. Ve bu hızlanma ve mesafeyi düşündüğünüzde tam olarak 42 dk civarında Yeni Zelanda’da olurdunuz. İstanbul’da bu sürede akşam saatlerinde 10 km bile kat edemiyorsunuz kimi zaman. Çılgın değil mi?

Ve tabi Newton’da Hooke’a cevap vermiş, bu çılgın fikirleri seven birisi olarak bununla ilgili Hooke ile fikir alışverişi yapmışlardı. Ama öyle pratik bir tasarım yoktu akıllarında. Entelektüel bir merak giderme yazışmasıydı bu. 1800’lere kadar da bu değişmeyecekti zaten. Ve bu yıllarda teknolojideki gelişim ile birilerinin zihinlerinde bazı ışıklar yanmış olacak ki ilk ciddi tasarım teklifi Paris Bilim Akademisine gelecekti. Tabi Akademi bu çılgın projeyi pek ciddiye almamıştı. Sonrasında bu fikri gerçekleştirme hayalini kuran başka bir isim 1960’larda Paul Cooper isimli bir fizikçi olacaktı. American Journal of Physics dergisinde yayımlanan makalesinde yerçekimi treninin gelecekte olası bir ulaşım alternatifi olarak düşünülmesi gerektiğini söylemişti. Bu makale ile bazı ciddi tartışmalar yaşansa da daha sonrasında tabi bu öneri de rafa kaldırılmıştı.

Şimdi durup gerçekliğe dönelim. Çünkü bu hayal, yalnızca gökyüzünü değil, yerin altındaki cehennemi de hesaba katmalı. Diyelim ki böyle bir tünel açmak istediniz. Elinizde kazı makineleri, planlar, ekipmanlar… Her şey hazır. Ama daha birkaç yüz metre indiğinizde sizi kaya duvarları karşılıyor. Sonra sıcaklık artmaya başlıyor. 100 derece, 500, 1000… Manto katmanına yaklaştıkça ısının nasıl bir şeye dönüştüğünü anlatmak kolay değil. Metal, erimeye değil buharlaşmaya başlıyor.

Çalışma kıyafetinizin içinde bile nefes alamıyorsunuz. Tünelin duvarları sızlayan bir fırın gibi. Taşlar artık taş değil; canlıymış gibi hareket eden, akışkan dev kütleler. Orada bir vida bile tutmaz. Malzeme yok, teknoloji yok. Sadece doğanın sabırla ördüğü korkunç bir direnç var. Ve daha da aşağılara indiğinizde – çekirdeğe yaklaştığınızda – sıcaklık 6.000 dereceye ulaşıyor. Güneşin yüzey sıcaklığına denk. Evet, yanlış duymadınız: Dünya’nın içi, dışından daha ateşli. Ve siz bu cehennemde, bir tren yolu döşemeye çalışıyorsunuz.

Bu hayalin önündeki en büyük engel işte tam burada yatıyor: Doğa, derinliğini kolay kolay açığa vurmaz. Ve insanoğlu henüz onun bağrına uzanan bu türden bir yolculuğa hazır değil. Bunu gözardı etsek bile bu çapta ve 12.742 km uzunlukta bir tünelden 340 milyon metre küp civarında toprak, taş ve kaya çıkarmanız gerekir. Orta çaplı bir dağ gibi düşünebiliriz bu hacmi. Hadi bunu çıkardık diyelim. Yine yüksek sıcaklıklara ve inanılmaz basınca dayanacak hangi malzeme ile kaplayacaksınız tüneli? Bunları da çözdük diyelim. Kullanacağımız trenin sürtünme sorununu ne yapacağız? Yani. Bunun için manyetik levitasyon çözümleri düşünülebilir yine ama…

Tabi bir de işin şu tarafı var. Dünyayı bir uçtan bir uca deldiğinizde bu delikte ne olur? Evde karşılıklı iki pencereyi açtığımızda ne oluyorsa o olur. Cereyan. İnanılmaz bir rüzgar akışından söz ediyoruz. Bu tüneli açtığınızda hava geçirmez olmasını da sağlamanız gerekiyor. Aslında tüm bunları düşündüğümüzde bir yerçekimi treni nerede yapılır biliyor musunuz? Atmosferi olmayan ve çekirdeği inaktif herhangi bir gökcisminde. Ayda mesela. Ya da marsta. Gelecekte buraları kolonileştirdiğimizde bunu düşünebilir torunlarımız. Buraya not düşelim.

Anlayacağınız, şu aşamada böyle bir yolculuk pek ufukta görünmüyor diyebiliriz. En azından bir insanın söz konusu aracın neden olacağı hızlanma nedeniyle yaşanacak G kuvvetlerine dayanabilmesi bile çok kolay olmayacaktır. Fakat yine de böyle bir şey gerçekleşecekse ilk etapta kargo taşımacılığı için bayağı çığır açacağı kesin.

Bu arada tabi böyle çılgın bir fikir bilim kurguya da ilham olmuştu haliyle. Benim en sevdiğim kült bilim kurgu yapımlarından Total Recall’ı izleyenler hatırlayacaktır. Bu filmde “The Fall” adı verilen bir ulaşım sistemi, Dünya’nın bir ucundan diğerine, tam merkezinden geçerek insanları taşır. Bu sistem, yerçekimi trenine benzer şekilde, yerçekimi kuvvetinden yararlanarak yüksek hızda yolculuk sağlar. Yolcular, bir yerden diğerine geçerken dünyanın çekirdeğinden geçerek kısa sürede hedeflerine ulaşır.

Tabi yine bir de bu fikrin bu kadar çılgın olmasa da yakın bazı modern versiyonları da yok değil. Bunun en bilinenlerinden biri elbette yine kimden gelecekti? Elon Musk. Hyperloop projesini biliyorsunuz. Manyetik levitasyon ile arabayla 6 saat kadar süren San Fransisco ile Los Angeles arasını yarım saate düşürmeyi planlıyor bu projesiyle. Tam olarak Yerçekimi Ekspresi gibi olmasa da Elon Musk bunu gerçekleştirdiğinde yine başka kapılar açmış olacaktır.

Özetle. Yerçekimi Ekspresi pek de mümkün bir hayal değil. En basit haliyle pratikte mantıklı da görünmüyor zaten. Ama dünyanın bir ucuna sadece 42 dakikada gitmek… Şöyle bir tünele atlayıp Topkapı Dudullu yapar gibi soluğu fiji’de almak fena olmazdı değil mi? İmkansız dedik tabi ama gelecek de sürprizlerle dolu değil mi? Ne düşünüyorsunuz? Böyle bir yolculuğu yapmak ister miydiniz?

Kaynaklar ve ilgili okumalar

  1. Özgün Bebar Bilim videosu
  2. İlgili okuma (Wikipedia, İngilizce): Gravity train