İşıq sürəti saniyədə 299,792.458 kilometrdir və nəzəriyyəyə əsasən heç bir şey işıqdan sürətli ola bilməz. Əgər işıq sürəti həddinə çata bilsəydiniz, Dünya ətrafında saniyədə 7.5 dövr edə bilərdiniz. Təhsil aldığımız müddətdə bizə öyrədilir ki, işıqdan sürətli heç nə ola bilməz. Yaxın zamanlarda alimlər bunun əksini iddia edib isbat etməyə yaxın olsalar da, bu fakt dəyişməz qalır. Bu yazımızda işıq sürəti haqqında bəhs edirik.
2011-ci ildə fizik Antonio Ereditato dünyanı şoka salacaq açıqlama etdi. O, apardığı təcrübələr nəticəsində işıqdan da sürətli hərəkət edən hissəciklər – neytronlar əldə etdiyini bildirmişdi. Onun rəhbərlik etdiyi təcrübə OPERA adlanırdı. Əgər bu təcrübə deyilənləri tam isbatlasaydı, onda kainat ilə bağlı bütün təsəvvürlərimiz dəyişə bilərdi. Eynşteynin Nisbilik nəzəriyyəsinə görə bu mümkün deyildi. Ereditatonun komandasına və özünə əminliyinə baxmayaraq, əldə etdikləri nəticələrin doğruluğunu təsdiqləyə bilmirdilər. Ona görə də onlar bu testi bir neçə dəfə etməli oldular. Nəticədə məlum oldu ki, OPERA proyektinin əldə etdiyi məlumatlar yanlışdır. GPS peyklərindən dəqiq siqnallar ötürməsi nəzərdə tutulan kabellərdən biri zəif bağlanaraq zamanlama problemi yaratmışdı. Siqnallarda gecikmə var idi. Nəticədə, neytronun nəzərdə tutulan məsafəni qət etməsi üçün ölçülən zaman təxminən 73 nanosaniyəyə yaxınlaşmış və sanki işığın hərəkətindən daha sürətlə məsafə qət etməsinə səbəb olmuşdu. Ereditato və komandası bu testləri yenidən etdilər, ancaq nəticədə apardıqları araşdırmadan istədiklərini əldə etmədilər. Ereditato buna görə istefa verdi. Yaranan sual budur: işıq sürəti niyə keçilmir? Niyə bu mümkün deyil?
1960-cı illərdə William Bertozzi böyük sürətlər əldə edə bilən hissəciklər üzərində işləyirdi. O, elektronları getdikcə artan sürətdə sürətləndirməyi təcrübə edirdi. Elektronların yükü mənfi olduğundan, eyni mənfi yükü onlara tətbiq edərək onları itələmək mümkündür. Daha çox enerji tətbiq olunduqda, elektronlar daha çox sürətlənəcəkdir. İşıq sürətini əldə etmək üçün elektronlara tətbiq edilən enerjini artırmağı düşünmək olar, ancaq elektronların bu rəğmən bu qədər sürətlənmədiyini Bertozzi apardığı təcrübələr nəticəsində müşahidə etdi.
Obyekt sürətlə hərəkət etikcə və sürətini artırdıqca, kütləsində də artım baş verirdi. Bertozzi elektronların hərəkət sürətində daha kiçik fərqlər yaratmaq üçün daha çox enerji tətbiq edirdi. Nəticədə elektronlar işıq sürətinə yaxınlaşsalar da, ona çata bilmirdilər. Bunu sadə şəkildə belə izah etmək olar. Təsəvvür edin ki, hər hansı obyektə doğru mərhələli şəkildə addımlayırsınız. Hər mərhələdə isə addımlarınızın ölçüsü digərinə nisbətən yarı-yarıya azalır. Nəticədə siz obyektə doğru məsafəni azaltsanız da, heç vaxt ona çatmayacaqsınız. Bertozzinin təcrübələrində əldə etdiyi əsas problem məhz bu idi.
İşıq foton adlanan hissəciklərdən ibarətdir. Niyə bu hissəsiklər işıq sürəti ilə hərəkət etməyi bacarır, elektronlar isə yox? Cavabı bir qədər sadə görünə bilər: fotonların çəkisi yoxdur, əgər onun cüzi də olsa çəkisi olsaydı, işıq sürəti ilə hərəkət edə bilməzdi. Fotonlar çox xüsusi hissəciklərdir. Onların çəkisinin olmaması ilə yanaşı, sürətlənməyə də ehtiyacları yoxdur. İstənilən vakuum şəraitində onlar azad şəkildə lazımi sürətdə hərəkət edirlər. Yəni onların enerjisi təbiidir, yarandıqları anda onlar maksimum sürətdə olurlar (sürətlənmə olmur).
Digər vacib suallardan biri isə niyə işıq sürəti anlayışının bu qədər dəqiq olmasının vacibliyidir. Bunun cavabı fizikada və Nisbilik nəzəriyyəsinin banisi Albert Eynşteyndədir. Əsas fikirlərdən biri budur ki, işıq məkan və məsafədən asılı olmayaraq həmişə eyni sürətlə hərəkət edir. Ancaq burada bəzi nəzəri problemlər yarana bilir. Təsəvvür edin ki, kosmik gəmidəsiniz, gəmi hərəkət etmir və əlinizdəki fənəri güzgüyə doğru yandırırsınız. İşıq yuxarıya doğru parlayacaq, güzgüdən əks olunacaq və kosmik gəminin döşəməsinə geri qayıdacaq. Burada qət olunan məsafənin 10 m olduğunu qəbul edək. Kosmik gəmini saniyədə bir neçə min km sürətlə hərəkət etdirək. Eyni prosesi bir daha təkrar etsək aldığımız nəticə eyni olacaq. Ancaq işıq bu dəfə şaquli deyil, diaqonal hərəkət edəcək. Çünki güzgü də kosmik gəmi ilə bərabər böyük sürətlə hərəkət etmiş olur. Kosmik gəmidəki hər şey bu sürətlə hərəkət etdiyi üçün məsafə isə bu dəfə 15 m olacaq. Ancaq Eynşteynə görə işıq məkandan asılı olmayaraq eyni sürətlə hərəkət edir. Bu fenomenə “zaman dilatasiyası” deyilir. Bu, sürətlə hərəkət edən nəqliyyat vasitələrində səyahət edən insanlar üçün hərəkətsiz olanlara nisbətən zamanın daha yavaş axması deməkdir.
Sizə maraqlı ola biləcək yazı: Zamanda səyahət: Hawkingin irəli sürdüyü 3 nəzəriyyə
Oxford Universitetinin fiziki Steven Kolthammer, muon adlanan hissəciklərin iştirak etdiyi bir nümunəyə işarə edir.
Muonlar qeyri-sabitdir: tez bir zamanda daha sadə hissəciklərə parçalanırlar. Əslində o qədər tez ki, Günəşdən çıxan muonların əksəriyyəti Yerə çatdıqda çürüməli olurlar. Lakin əslində muonlar Günəşdən Yerə çox sayda gəlib çata bilir. Bu, elm adamlarının uzun müddət başa düşməkdə çətinlik çəkdikləri bir şey idi. Fizik bu hadisənin izahını onların işıq sürətinə yaxın sürətdə hərəkət etməsi ilə əlaqələndirir. Onlar böyük enerji ilə yarandığı üçün bu sürətlərə çata bilirlər. Ancaq bu sürətlərdə onların zaman funksiyaları çox yavaş işləyir. Muonlar zamanın əyilməsi sayəsində gözləniləndən daha çox “yaşayırlar”.
Cisimlər digər cisimlərə görə böyük sürətlərə çatdıqda onların uzunluqları da azalır. Ancaq Eynşteynin dediyi kimi, işıq eyni şəkildə təsirlənmir – çünki kütləsi yoxdur. Əgər kütləsi olan cisimlər işıqdan daha sürətli gedə bilsəydi, Kainatın necə işlədiyini izah edən bu əsas qanunlara tabe olmazdılar.
Əlavə araşdırma üçün aşağıdakı mənbələrdən istifadə edə biləriniz.
