Çoğu insanın evren hakkında bildiği bir kural varsa o da hiçbir şeyin ışık hızını aşamayacağıdır. Peki evrenin genişleme hızı ışık hızını aşabilir mi?
Işık hızı gerçekten de evren için son derece kısıtlayıcı bir kuraldır. Eğer bir parçacık kütleliyse bırakın ışık hızını aşmayı, ona ulaşamaz bile. Sadece belli oranlarda ışık hızına yaklaşabilir. Eğer parçacık kütlesizse (mesela foton), bu sefer de uzay boşluğunda sadece ışık hızında hareket edebilir. Bunlar görelilik kuramlarının temel prensipleri olduğu için bunları aşmanın bir yolu yoktur.
Yine de evrene baktığımızda sağduyumuza ters düşen şeylerle karşılaşıyoruz. Hassas ölçümlerimiz sayesinde evrenin 13.8 milyar yaşında olduğundan eminiz. Fakat şu ana kadar gördüğümüz en uzak galaksi, 32 milyar ışık yılı uzaklıkta.
Evrende gördüğümüz en uzak ışık ise 46.1 milyar yıl uzaklıktaki bir noktaya karşılık geliyor. Ve bugün 18 milyar ışık yılı uzaklıktaki bir noktaya ışık hızıyla bir sinyal gönderecek olsak sinyalimiz oraya asla ulaşamazdı. Sanki bu anlattıklarımızda bir terslik var gibi görünüyor, öyle değil mi? Fakat bunların hiçbiri ne ışık hızını ne de görelilik kuramlarını ihlal etmiyor. O halde tüm bunlara ışık hızının kendisini anlamaya çalışarak cevap arayalım.
“Hiçbir Şey Işık Hızını Aşamaz” Aslında Ne Anlama Geliyor?
Bir nesnenin hızını nasıl ölçeriz? Bu son derece basittir. Hareket halindeki nesnenin yer değiştirme miktarını geçen süreye böldüğümüzde o nesnenin hızını bulmuş oluruz. Ve herhangi bir nesne için bunu yaptığımızda bulduğumuz sonucun ışık hızından daha küçük olmasını bekleriz. Aksi takdirde fizik kurallarını çiğnemiş oluruz.
Bir nesnenin hızını bulmak için uyguladığımız bu yöntem her ne kadar doğru olsa da evrensel olarak doğru değildir. Çünkü yukarıda bahsettiğimiz yöntem, algımızı çarpıtan bir varsayıma dayanıyor. Bu varsayım, uzayın dümdüz ve değişmez olduğu varsayımıdır.
Günlük hayatta çok Öklid geometrisine göre yaşamak son derece kolaydır. Ancak bu durumu tüm evrene genelleyemeyiz. Genellediğimizde sağduyumuza ters birçok durumla karşı karşıya kalırız. Bu nedenle uzayın dümdüz olduğunu düşünmek doğru değildir.
O halde ışık hızıyla ilgili yanlış anlamalarımız görelilik kuramlarından sadece özel göreliliğe odaklanmamızdan kaynaklı diyebiliriz.
Evet, özel görelilik bize evrendeki en hızlı şeyin ışık olduğunu söyler. Fakat özel görelilik tek başına evreni anlamamızı sağlamaz. Bu nedenle özel görelilikten sonra genel görelilik ortaya çıkmıştır. Çünkü genel görelilik bize hiçbir şeyin “uzayda” ışıktan hızlı gidemeyeceğini söyler.
Bu nedenle evrenin genişleyip daralabileceğini, uzayın tıpkı Öklid dışı geometrilerde olduğu gibi pozitif veya negatif kavisli olabileceğini ve görelilik yasalarının uzayın kendisi için değil uzayda hareket eden nesneler için geçerli olduğunu unutmamamız gerekiyor.
Uzayda hiçbir şeyin ışıktan daha hızlı olamayacağı konusunda artık hemfikiriz. Peki ya uzayın kendisi bu kurala uyuyor mu? Yani evrenin ışık hızından daha mı hızlı yoksa daha mı yavaş genişliyor?
Peki Evren Hangi Hızda Genişliyor?
Bilim ve teknolojinin gelişimi sayesinde evrenin genişleme oranını ölçebiliyoruz. Bunu da meşhur Hubble sabiti ile yapıyoruz. Buna göre günümüzdeki genişleme oranı megaparsek (1 megaparsek=3.26 milyon ışık yılı) başına saniyede 66 ile 74 km arasında değişiyor.
Buna göre 20 megaparsek uzaktaki bir nesneye bakacak olursak 1320-1480 km/s hızla bizden uzaklaştığını görürüz. Ve 5000 megaparsek uzaklıktaki bir nesneye bakacak olursak bizden yaklaşık 330 000-370 000 km/s hızla uzaklaştığını görürüz. Ancak ışık hızı 299.792 km/s olduğuna göre, 5000 megaparsek uzaklıktaki bir nesne ışık hızından daha fazla bir hızla mı bizden uzaklaşıyor?
Aslında uzaktaki bir galaksiye baktığımızda bize gelen ışık, bir dizi birleşik etkiye maruz kalır:
- Işığın yayıldığı yer ile ulaştığı yer arasındaki kütleçekimi potansiyeli arasındaki fark
- Işığı yayan nesnenin kendi uzayındaki hareketi ile ışığın ulaştığı nesnenin kendi yerel uzayındaki hareketi arasındaki fark
- Ve ışığın dalga boyunu uzatan genişleyene evrenin kümülatif etkileri.
Neyse ki bu 3 maddeden ilk 2’sinin etkileri oldukça küçüktür. Asıl önemli kısım evrenin genişlemesidir ve 100 megaparsekten uzak mesafelerde her zaman baskın etkidir. Fakat genişlemenin kendine özgü bir hızı yoktur. Az önce evrenin birim mesafe başına (megaparsek) bir hızda genişlediğini söylemiştik.
O halde şunları rahatlıkla söyleyebiliriz. Bizden uzaklaşan galaksilerin kırmızıya kaydığını biliyoruz. Ancak bunun nedeni galaksinin bizden ışıktan daha hızlı uzaklaşması ya da evrenin ışıktan daha hızlı genişlemesi değildir. Çünkü evren sahip olduğu genel enerji yoğunluğu ile geçen zaman miktarıyla orantılı olarak genişler. Yani genişleyen şey, galaksiler arasındaki boşluktur. Galaksiler uzaydaki konumlarında nispeten sabit kalır.
Sonuç olarak;
Aslında evrende bir şeylerin tam olarak ölçemiyoruz. Bunun yerine hareketlerin kümülatif etkilerini ve genişleyen evrenin etkisini ölçüyoruz. Bu nedenle bir galaksinin kırmızıya kayması o galaksinin hızlanarak uzaklaşmasından değil, evrenin genişlemesinden kaynaklıdır diyoruz. Yani hiçbir galaksi ışık hızından daha yüksek bir hızla bizden uzaklaşmıyor.
Ve yazımızın başında tartıştığımız mesafe konusuna gelelim. Uzayda bir nesnenin bize ne kadar uzakta ölçtüğümüzde bulduğumuz şey, gördüğümüz ışığın bizden ne kadar uzakta olduğu ya da o ışığın ne kadar süredir uzayda yol aldığı değildir.
Bunun yerine bulduğumuz şey, eğer o an evrenin genişlemesini dondurabilseydik o nesne o an ne kadar uzakta olurdu sorusunun cevabıdır. Bu nedenle evrenin ışık hızından daha fazla bir hızla genişlediğini söyleyemeyiz.
Kaynaklar ve İleri Okumalar
- Why doesn’t the expanding Universe break the speed of light?; Bağlantı: Why doesn’t the expanding Universe break the speed of light?. Kaynak site: Big Think ; Yayınlanma tarihi: 11 Temmuz 2024
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
