Featured Video Play Icon

İnsan Işık Olarak Doğsaydı? – Bir Fotonun Yaşamı

Evrendeki her şey. Aşırı genelleme olduğunu biliyorum fakat. Ya maddedir ya da ışık. Basitçe böyle ifade edebiliriz.

İkisini ayıran şey ise sabit kütlesidir.

Maddenin kütlesi vardır. Işığın. Yoktur.

Ama burada bir sıkıntı var. Kütle dediğimiz şey temel, değişmez bir özellik değil. Geçici bir özellik.

Sadece parçacıklar arasındaki etkileşimler sonucunda ortaya çıkan bir sonuç.

Misal. Bir kara deliği düşünün. Biliyorsunuz. Koca koca yıldızları şekerleme gibi yutabilen canavarlar.

Fakat menüleri de gayet geniş. Maddeyle yetinmiyorlar. Işığı da yiyorlar.

İşte sıkıntı da burada. Işık kütlesiz diyoruz fakat kara delikler ışığı yediğinde ne oluyor biliyor musunuz? Kilo alıyorlar. Evet. Su içsem bile yarıyor diyoruz ya. Işığı yese bile kilo alıyor kara delikler. Büyüyorlar. Kütleleri artıyor.

Çünkü ışık. Hapsedildiği zaman kütle kazanıyor. Confinement. Yani ışığın hapsi derler zaten fizikte buna. Kütle de bu hapisten çıkıyor.

Ama bunun için illa ki bir kara deliğe de ihtiyacınız yok.

Yeterince ışığı bir noktada bir araya getirebilirseniz zaten kendi kendine bir kara deliğe dönüşecektir.

Kugelblitz diyoruz buna da. Kelime anlamı ile “ışık topu”. Ve sağlam temellere oturtulmuş bilimsel bir olgudur. Genel görelilik ve kütle ve enerji eşliğine göre yeterince ısı, ışık veya ışımayı belirli bir noktaya hapsettiğinizde kendi içine çökerek gerçekleşir.

İşte bu Kugelblitz dediğimiz şey de kütlesiz şeylerden oluşan bir kütle.

Ve bu bize hiç yabancı bir olgu da değil.

Sen. Evet sen de aslında öylesin.

Bir insanın kütlesi her şeyde olduğu gibi atomların merkezindeki proton ve nötronlardan gelir.

Ve proton ve nötron derken de bilyeler gelmesin aklınıza. Bu atom çekirdeğinin kütlesinin %99’u da aslında kütlesiz gluonlardan gelir. Proton ve nötronları oluşturan quarkları bir arada tutan kütlesiz parçacıklardır gluonlar. Adı üstünde. Gluon. İngilizce “glue” yani yapıştırıcı kelimesinden türetilmişlerdir.

Bu gluonlar kütlesiz olmalarına rağmen 1 femto-metre yani 1 metrenin katrilyonda biri gibi bir alana sıkıştıkları için kütle kazanıyorlar.

Yani kısacası biz de aslında kütlesiz parçacıklardan oluşuyoruz. Daha geniş bir alanda bomboşuz aslında.

Neyse.

Bu şu anlama geliyor. Video başlığında da söylediğim gibi. Işıktan yani fotonlardan oluşsaydık da çok bir şey fark etmeyebilirdi.

Belirli bir alanda sıkışmaları yine kütle kazanmanıza neden olurdu. En önemlisi bu halinizle yine zamanı da deneyimleyebilirdiniz. 

Peki sizi oluşturacak fotonlar belirli bir alana sıkışmış olmasaydı? O zaman zaten bir “şey” olmazdınız.

Ama en can alıcı soru şu. Peki siz tek bir “foton” olsaydınız ne olurdu? Bir foton olarak evren sizin için ne ifade ederdi? Neleri deneyimleyebilir, neler sizin için anlamsız olurdu? Garip bir soru biliyorum.  Ama cevabı bize çok şey öğretebilir.

Şimdi tek bir foton olduğunuzu hayal etmeye çalışın. Bir ışık parçacığı olarak yaşadığınızı. Elbette tek bir foton büyük ihtimalle bilinçli bir birey olamayabilir fakat bu ufak pürüzü bilim aşkına bir kenara bırakabiliriz.

Sorumuz bu. Bir foton olarak nasıl bir deneyim sizi bekliyor?

Tabi ki ilk olarak bayağı hızlı bir hayatınız olurdu. Tam olarak ışık hızı kadar hızlı. Pek deneyimleyebildiğimiz bir şey değil bu insan olarak. Yine de hareket eden varlıklarız.  Çok zorlarsak saatte 40 km koşabiliriz. Arabayla saatte yüzlerce km yapabilir. Bir uçakta saatte bin km üzerine çıkabiliriz.

Hatta bu zamana kadar elbette bir uzay mekiği ile bir insan saatte 40.000 km’ye kadar ulaşabildi.

Ciddi bir hız bu.

Ama bir ışık için. Çocuk oyuncağı.

Işık hızı ile gitmenin ne demek olduğunu tam olarak kavrayabilmek için biraz teknik konuşmamız ve momentumdan bahsetmemiz şart.

Şu anda sabit bir şekilde oturuyorsanız momentumunuz sıfırdır. Hızlandıkça momentumunuz da artar. Çok basit “doğrusal bir ilişki” bu.

Ama çoğu doğrusal ilişki gibi bunun da limitleri var.

Bu limit de hata payının %1’i kadarında aralıktır aslında.

İşte bu zamana kadar bir insan ışık hızının sadece %0,004’üne ulaşabilmiştir. Bu da gayet limitlerin içinde. Sorun yok.

İnsanın yaşadığı evren içinde bu doğrusal ilişkiler o nedenle sorunsuz çalışıyor.

Fakat ışık hızına yaklaştığınızda bu hata payı üstel olarak artar. Ve bir insan ışık hızına ulaştığında momentum sonsuz olmak durumunda. Sonsuz momentum? İşte bu garip.

Işık bunu nasıl yapıyor peki? Kütlesiz olarak…

İşte başta bahsettiğimiz kütle olgusu bu yüzden önem kazanıyor.

Standart modele baktığımızda fotonun sabit kütlesinin sıfır olduğunu görürüz.

Bunun neden önemli olduğunu daha iyi anlamak için momentum olayını biraz daha kurcalayalım.

Ve tabi ki Albert Einstein bize yardım etsin burada.

Özel görelilik teorisindeki momentum denklemine dikkatli bakarsak velocity yani hızı iki yerde de görebiliriz.

Biri üstte biri altta.

Bir insan ışık hızına yaklaştıkça kesirin alt kısmı sıfıra yaklaşır ve momentum da sonsuzluğa.

Ancak bu sadece üst kısım normal bir sayı ise geçerlidir.

Bizim durumumuzda insanın kütlesi çarpı ışık hızı.

Foton gibi kütlesiz parçacıklar ise işte bu sorundan bir kaçış yolu buldular.

Belirsiz formlar. Kalkülüsten selamlar.

Sıfır ve sonsuzluğun garip bir şekilde sıfır olmayan bir sayı doğurmasından bahsediyoruz. Çok acayip.

Ve belirsiz form dediğimiz olgular da sıfır bölü sıfır, sonsuzluk bölü sonsuzluk, sıfır çarpı sonsuzluk, sonsuzluk eksi sonsuzluk, sıfır üstü sıfır, sonsuzluk üssü sıfır.

İşte bunlardan ilki fotonların bulduğu kaçış yolu.

Üstteki de alttaki de sıfır olduğu sürece ki ışık kütlesiz olduğu için durum bu. Bu durumda sonsuz olmayan bir momentum karşımıza çıkıyor.

Işık hızının gizemi tam da karşımızda, matematiksel olarak duruyor.

İşte bu ışığın yerine geçtiğimizde biz acayip şeyler olmaya başlıyor. Işık hızına yaklaştıkça bildiğimiz uzunluk hesabı çöküyor. Uzunluklar kısalmaya başlıyor. Sadece o da değil. Zaman da sabit değil biliyorsunuz. O da kısalıyor. Kısaldıkça kısalıyor.

Ve tüm bunlar da “neye göre” sorusuna yol açıyor. Görelilik derken de bundan bahsediyoruz. Kime göre kısalıyor zaman ve mesafeler?

Işık hızına yakın giden bir rokete baktığımızda boyutunun daraldığını görüyoruz mesela, içindeki zamanın da. Roket içindeki bir kişi için de aynı şey evren için geçerli. Ona göre de evren daralıyor. Zamanı yavaşlıyor.

Özel görelilik iş başında.

Ama şunu biliyoruz. Bir kütleniz varsa ki bir roketin kütlesi var, asla ışık hızına ulaşamazsınız. Zaman da asla durmaz. Çok yavaş olsa da akmaya devam eder.

Fakat bir foton? Tam da ışık hızında hareket eder. Zaten başka hız da bilmez bir foton.

Denkleme ışık hızından başka bir şey koyduğunuz zaman foton için momentum sıfırlanmak zorunda. Bu da ne anlama geliyor biliyor musunuz? Fotonun aslında olmadığı anlamına.

Yani bir foton aslında ışık hızında hareket etmek zorundadır. Yoksa var olamaz.

Ve bir foton açısından da evren aslında sıfır kalınlıktadır ve zaman da sonsuzluğa doğru kısalır. Zaman da yoktur.

Serbest bir foton için aslında yaratıldığı an yok olduğu andır. Tüm hayatı doğduğu anda tamamlanmıştır.

Çünkü bir foton için “hiçbir şey” olmaz. Çevresinde. Hiçbir şey yaşanmaz. Çünkü çevresinde bir evren yoktur.

Deneyimleyebileceği bir şey yoktur.

Yani bedenimiz fotonlardan oluşsaydı evet bir şey olmaz, hala kütlemiz olurdu. Zamanı deneyimleyebilirdik.

Fakat evrende serbest bir şekilde dolaşan tek bir foton olsaydınız. Siz zaten doğduğunuzda ölmüş olurdunuz.

Zaman Nedir videomuzda konuştuğumuz ikizlerden biraz daha bahsetmek gerekiyor şu noktada.

Hatırlayın. Aynı yaşlarda ikizlerden biri astronot oluyor ve ışık hızına yakın seyahat edebilen bir roketle gidiş geliş 1 yıl kadar süren bir seyahat ediyordu.

Roketteki ikiz için bu süre biraz uzun ve sıkıcı gelebilir, biraz canı sıkılır ama o kadar. Dünyadaki ikiz ise bu bir yılda evlenebilir, çocukları olur, dünyayı dolaşabilir, iş kurabilir, emekli olabilir… 1 yılda.

Ama asıl sıkıntı burada  değil. Dünyada kalan ikiz için roketteki kardeşi ışık hızına yakın seyahat etmiş ve saati yavaşlamış görünür.

Ama tam tersi de doğru. Yani roketteki kardeşe göre de dünyadaki kardeşi ışık hızında hareket etmiş ve saati yavaşlamıştır.

Görelilik göreliliktir. Kimsenin “bakış açısı” özel değildir aslında. Görelilik herkes için geçerlidir. Yani aslında roketteki kardeşe göre dünyadaki kardeş yaşlanmamış, olduğu gibi kalmıştır.

Buradaki ikilemde kazanan kimdir peki?

Aslında dünyadaki. Çünkü gidip gelen o değildir. Ve roketteki kardeş aslında düz bir çizgide, aynı hızda seyahatine devam etse ikisinin bakış açısı da birbirine göre değişmeyecektir. Sorun olmayacaktır. İkisi de haklıdır.

Ancak roket yavaşlayıp, durup, geri döndüğünde işte simetri bozulur. Çöker. Ve bu ikiz dünyaya döndüğünde çarpıcı gerçekle karşı karşıya kalır. Dünyadaki hayatına devam etmiş ve artık çok yaşlanmıştır. Ve bunu geri döndürmeleri de artık mümkün değildir.

Ve aslında bir ışık olsaydınız ve ışık hızında hareket etseydiniz bu ikizlerin yaşadığının nirvanasını yaşardınız.

Yani eğer siz bir ışık tanesi olsaydınız, olmazdınız.

Hiçbir şey deneyimleyemezdiniz.

Zamanı bile.

Yani aslında bizim zaman dediğimiz şeyden ışığın haberi bile yok.

Işık dediğimiz şey zamandan bağımsızdır.

Işık zamansızdır.

Ve her zaman olduğu gibi.

Tekrar görüşene dek.

İyi ki varsınız.

Sevgiler..

Kaynaklar:

http://www.bbc.com/earth/story/20160429-the-real-reasons-nothing-can-ever-go-faster-than-light

https://www.wired.com/2015/02/5-things-every-human-know-light/

https://phys.org/news/2014-05-does-light-experience-time.html

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir