Yüzyıllar boyunca birçok düşünür ve bilimadamı, ışık hızını hesaplamaya çalıştı Herkes yaşadığı çağın olanaklarını ve yaratıcı zekâsını kullanarak çeşitli yöntemlerle bu “esrarengiz sayının peşine düştü Uzun yıllar boyunca , ışık hızını doğru hesaplayabilmek, gökbilimcilerin ve fizikçilerin saplantılı uğraşı oldu Veee günün birinde bu saplantıdan kurtuldular; çünkü ışık hızı hesaplandı Ancak bu hesap pek çok soruyu da beraberinde getirdi
Günlük yaşantımızda ışık, bize bir yerden başka bir yere anında gidiyormuş gibi görünür Bir odaya girip ışığı açmak için düğmeye bastığımızda, anında odanın en uzak köşesi bile aydınlanır Aslında, ışığın ampulden çıkıp oda içinde ilerlemesi kısa da olsa bir süre alır Ne var ki, bizim sinir sistemimiz, ışığın ampulden çıkıp tıpkı bir dalga gibi odaya yayıldığını farkedemeyecek kadar yavaş Bu nedenle de ışık hızının hesaplanması hiç kolay olmamış, hatta birkaç yüzyıl sürmüş Ancak, her ne kadar, ışığın hızını farkedebilecek kadar gelişmiş duyulara sahip olmasak da, uzayda büyük uzaklıklar sözkonusu olduğundan ışık daha yavaş ilerliyormuş gibi görünür Bu nedenle gökbilimciler ışık hızının peşine düşmüş, yüzyıllar boyunca yanıtı gökyüzünde aramışlar
IŞIĞIN HIZINI BULMA YARIŞI İLK KİM TARAFINDAN BAŞLATILDI ?
1862 yılında güneşli bir Eylül günü Léon Foucault laboratuvarında çalışırken 10 yıllık çabası meyvesini verdi Sonunda o sihirli sayıya ulaşmıştı Ancak, Foucault’yagelinceye dek birçok bilimadamı bu uğurda gece gündüz çalıştı Gerçekte her şey 1000 yıl kadar önce bir Arap düşünür olan İbnAlHaitham (İbni Heysem)’ın dahice sezgileriyle başladı Haitham’a göre ışık, bir doğru üzerinde sıralanan ve kimi yüzeylerde sapmaya uğrayan birçok farklı ışık ışınından oluşuyordu Bu durumda ışık hareketsiz değildi; bir noktadan diğerine inanılmaz bir hızla ilerliyordu Düşünce çok basit görünüyordu; ama ortada elle tutulur bir kanıt yoktu Bir mumun, yanar yanmaz kendi çevresini aydınlattığını görürüz Ancak gerçekte, bunun için çok kısa da olsa bir süre geçer Işıkla ilgili bu “modern bilgi Haitham’ın aklına nasıl geldi bilmiyoruz; ama çalışmaları ortaçağ bilginlerine ışık tutmuş oldu
13 yüzyıla gelindiğinde bu konuyla ilgilenen iki bilimadamı vardı: Robert Grosseteste ve Roger Bacon Grosseteste, doğada ışığın titreşimler sayesinde bir dalga dizisi gibi yayıldığını savunuyorduBacon’a göreyse, ışık da ses gibi, dalga biçiminde ilerliyordu Bu nedenle Bacon, ışıkla ses hızını karşılaştırmanın, ışık hızını bulmak için uygun olacağını düşündü Bir fırtına sırasında çakan şimşek, hem ses hem de ışık ürettiği için bu gözlemi yapmak da güç olmadı Şimşek çaktığında önce ışığı görür, sonra sesi duyarız Bacon’da bundan yararlanarak bir hesap yaptı Buna göre, ışığın havada ilerleme hızı 1200 kmsaatti Bu sayı şimdi birçoğumuza komik geliyor, “amma da uydurmuş dedirtiyor Ne var ki, o dönemde eldeki bilimsel veriler ve ölçüm yapmak için gerekli olan araç gereçler ancak bu kadarını hesaplamaya yetiyordu
Yine de 17 yüzyıla gelindiğinde birçok bilimadamı bu kurama kuşkuyla bakar olmuştu Onlara göre ışık çok daha hızlı yol alıyor olmalıydı İtalyan bilgin Galileo Galilei, ışık hızını bulabilmek için çok basit bir deney tasarladı Ellerinde fener olan iki kişi karşılıklı duracak ve biri fenerini yaktığında, hemen diğeri de yakacaktı İlk denek, fenerini yakmasıyla karşısındakinin kendi fenerini yakması arasında geçen süreyi not alacaktı Daha sonra bu iki kişinin arasındaki uzaklık artırılarak deney sürdürülecekti Uzaklık arttıkça, ışığın karşıdakine ulaşması için geçen süre de artmalıydı Böylece ışığın sabit bir hızı olduğu söylenebilirdi Galilei’nin bu deneyi gerçekleştirip gerçekleştirmediğine ilişkin hiçbir kanıt yok Gerçekte bu, o dönem için pek de olası değildi zaten; iki denek arasındaki uzaklık 1 km olsa bile, ölçülmesi gereken zaman aralığı eldeki araçlarla ölçülemeyecek kadar kısaydı Deney başarıyla gerçekleştirilememiş olsa bile, düşünce güzeldi
Bu parlak fikir, 17 yüzyılda yaşayan ve ışık hızını gerçeğe görece yakın olarak ilk tahmin edebilen Ole Roemer’e de esin kaynağı oldu Nasıl mı ? Güneş Sistemimizin 5 gezegeni olan ve Dünya’ya yüz milyonlarca kilometre uzaklıkta bulunan Jüpiter’in hareketlerini gözlerken, ışık hızını hesaplamaya yardımcı olacak ipuçlarını yakalamasını sağlayarak
Roemer, Jupiter’in o dönemde bilinen dört uydusunun, düzenli aralıklarla bir görünüp bir kaybolduğunu gözlemlemişti Uydular, gezegenin çevresinde bir yörünge izliyor ve bu yörüngede ilerlerken gezegenin arkasına geçtiklerinde Dünya’dan görünmüyorlardı Tutulma denilen bu durum zaten biliniyordu; ilginç olansa, aynı uydu için yaklaşık 42 saat olan bu tutulma süresinin, Dünya’nın Jüpiter’e olan uzaklığına bağlı olarak çok az da olsa değişiklik göstermesiydi
Roemer bu farkı, iki gezegenin birbirlerine göre konumlarına bağlı olarak, ışığın katetmek zorunda kaldığı uzaklığın büyüklüğüyle açıkladı Buradan yola çıkarak yaptığı hesaplamalarla ışık hızını 215000 kmsn olarak buldu Bu, gerçek değere çok yakın olmakla birlikte, hâlâ ışık hızının gerçek değeri bulunabilmiş değildi Bu değere, bu yöntemlerle ulaşmak, ancak gökbilim kuramının ve gözlem araç gereçlerinin gelişmesiyle mümkün olabilirdi Yine de, 1726’da bir başka gökbilimci, James Bradley, Dünya’nın yörünge çapını tam olarak hesaplayarak, ışık hızını % 1’lik bir hata payıyla 303000 kmsn olarak hesapladı
19 yüzyıla gelindiğinde ışık hızını doğru olarak hesaplayabilmek fizikçilerin en büyük tutkusu haline gelmişti Ancak, herkes ortada açıklığa kavuşturulması gereken bir giz olduğunu söylüyordu: Işık nedir ? Bu konuda farklı görüşleri savunan bilimadamlarından oluşan iki grup oluşmuştu İlk grup, ışığın çok minik parçacıklardan oluştuğunu söylüyordu Bu grupta, dönemin ünlü bilimadamı Isaac Newton da bulunuyordu Newton’a göre, bu parçacıklar, su ya da cam gibi yoğun ortamlarda, havada olduğundan daha hızlı ilerleyebilirdi İkinci gruptaki bilimadamlarına göreyse, ışık suda, havada olduğundan çok daha yavaş yayılabilen bir dalgaydı İki grup arasındaki görüş ayrılığına ve sürtüşmeye son verecek sağlam kuramlara gerek vardı
O güne değin ışık hızını bulmak, hep gezegenler arası uzaklıklar üzerinde çalışan gökbilimcilerin bir uğraşı olmuştuBununla birlikte, değişik ortamlardaki ışık hızlarını karşılaştırmak isteyen bilimadamlarının laboratuvarlarda da çalışması gerekiyordu Tam da bu sırada, iki yetenekli bilimadamı Hippolyte Fizeau ve Léon Foucault kendilerini bu amansız mücadelenin içinde buluverdiler Zafere ulaşmadan önce her ikisinin de olağanüstü yaratıcılıklarını kanıtlamaları gerekiyordu Ancak, bu iki bilimadamı da çalışmalarını gökbilime değil, daha çok optik ve mekanik bilgilerine dayandırıyorlardı 19 yüzyılda endüstride büyük atılımlar olmuş, önemli gelişmeler yaşanmıştı Bunlardan bir kısmı da, Fizeau ve Foucault’nun deneylerini yaparken gereksinim duydukları teknolojik gereçlerin üretilmesiydi
1849’da Fizeau, tamamı özdeş (tümüyle birbirinin aynı olan) 720 diş barındıran ve saniyede 10 tur atabilen bir tekerlekle bir deney gerçekleştirdi Tekerleği,Paris’teki Monmartre ve 17 km uzaktaki Suresnes tepecikleri arasında gidip gelen ışığın, iki diş arasından geçmesini sağlamak için kullanmıştı 1 saniyede kaç tur attığını bildiği tekerlek, ışık hızını hesaplamada ona yardımcı olacaktı Bu düzenek sayesinde gerçekleştirdiği deney sonucunda Fizeau, ışık hızını 315000 kmsn olarak hesapladı Sizin de farkedeceğiniz gibi bu, 18 yüzyılda elde edilen sonuçlardan daha başarılı değildi Ancak, deneyin en önemli özelliği, bu hızın yeryüzünde ölçülmüş olmasıydı; uzayda değil !
Fizeau’nun rakibi olan Foucault ise, bu sonucu saygıyla selamlıyor ve maçın rövanşını alabilmek için hazırlanıyordu Herkesten gizlediği de bir kozu vardıönen ayna ! Bu ayna sayesinde, ışık hızını ölçmede Fizeau’nun yaptığından çok daha iyisini yapabileceğini umuyordu Üstelik rakibi gibi kilometrelerce uzaklıkta değil, bu deney için yalnızca birkaç metre uzaklık yeterliydi Foucault’nun gerçekleştirmeyi düşündüğü deneyde ışık, bir dizi ayna arasında gidip gelecekti Işığın düzeneğe girmesi ve çıkması arasında (bu iş çok hızlı olduğu için, bize ışığın düzeneğe girmesi ve çıkması birmiş gibi gelir) ayna belirli bir açıda dönecekti Aynanın dönme hızını bildiğimizden, bu açıyı ölçerek ışığın gidip gelmesi için gereken süreyi hesaplamak zor olmayacaktı Daha sonra devrenin uzunluğun, ışığın bu parkuru tamamlamak için geçirdiği süreye bölünerek ışık hızı bulunabilecekti
Bunlara ek olarak, deneyin yalnızca basit bir masanın üzerinde gerçekleştirilecek olması, Fizeau’nun düzeneğine göre ne kadar kullanışlı olduğunun bir göstergesiydi En azından, ışığın ilerlemesini engelleyebilecek hiçbir şey yoktu arada
Her şey kuramsal olarak kusursuzdu Ancak, uygulamada kullanılacak araç gereç hâlâ yetersiz kalıyordu Işığın hızını ölçmek için aynanın kendi ekseni üzerinde saniyede yaklaşık 400 tur dönmesi gerekiyordu Bu da elbette sorunlar doğuruyordu Her şeyden önce, o dönemde kullanılan aynalarda parlaklığı sağlayabilmek için cama sürülen civa, dönmenin hızıyla aynanın kenarlarına savruluyordu Bu durumda ayna, merkezinden görüntü yansıtma özelliğini yitiriyordu Bu nedenle mühendisler, daha sonraları civa yerine ayna üzerinde daha sabit kalabilen gümüş kullanmaya başladılar
1851’de Foucault deneylerinde, buharla çalışan bir türbin kullanıyordu Ancak, türbinin ürettiği buğu, ölçümü bir parça engelliyor ve aynanın kusursuz düzenlilikte dönmesine izin vermiyordu Bununla birlikte yine de Foucault, ışığın sudaki ve havadaki hızlarını karşılaştırmayı başarabildi Suda ilerleyen bir ışık demetinin, havada ilerleyene göre, daha büyük bir açıyla sapmaya uğradığını gösterdi Biraz gerilere gidersek, iki grup bilimadamı arasındaki çekişmeyi anımsayabiliriz Bu durumda, ışığın su gibi yoğun ortamlarda daha yavaş ilerlediğini savunan ikinci gruptaki bilimadamlarının haklılığı da kanıtlanmış oluyordu
Bu, Foucault için büyük bir başarıydı; ama yine de ışık hızı için yeni bir değer bulmuş değildi Bu nedenle, aynasını daha düzenli bir biçimde döndürmesi gerekiyordu Ancak, bilimin bazen ne kadar sabır gerektiren bir şey olduğunu anlaması için tam 10 yıl beklemesi gerekti Foucault, org üreticisi olan komşusundan yardım isteyene kadar, 10 yıl boyunca bu sorunu çözmeye çalışmış, başaramamıştı Org, değişik notalara göre havayı boruların içine iten bir körük sayesinde ses üretebilmekteydi Foucault bu tür bir körüğü kendi türbininde buhar yerine kullanmayı düşündü Bu sayede, önceki düzenekteki buğulanma ve düzensiz dönme sorunları ortadan kaldırılmış oldu
Sonunda, 1862 yılının Eylül ayında Foucault, sonuca ulaştı: Işık hızı 298000 kmsn’idi ! Neredeyse kusursuz bir sonuç Her ne kadar 1983’te Uluslararası Sistem’e (IS) göre 299792458 kmsn olarak açıklanana kadar ışık hızının birçok farklı ölçümü yapılsa da, Foucault’nun ulaştığı sonuçla bilim çevreleri bu saplantılı uğraşlarından sıyrılmış oldu
Fizikçiler kendilerine yeni bir uğraş bulmakta gecikmediler 20 yüzyılın başlarından bugüne değin “Işık hızını geçmek olası mı ? gibi soruların yanıtlarını bulmak için çalışıyorlar Her ne kadar Albert Einstein görelilik kuramı’nda “evrende hiçbir şey ışıktan hızlı hareket edemez diyorsa da, özellikle son zamanlarda bu yargının doğruluğu da sınanıyor Bu konuda birçok deney yapılıyor ve ışık hızından daha büyük hızlara ulaşılabileceği kanıtlanmaya çalışılıyor
Ayrıca, ışık hızı hesaplandıktan sonra, ışığın bize çeşitli uzaklıklardan ne kadar sürede ulaşacağıyla ilgili deneyler yapılmaya başlandı Ne var ki, yeryüzünde ölçülebilen büyüklükler çok küçük olduğundan, gökyüzündeki değerler bize hep daha çekici geliyor Örneğin, radyo dalgaları aracılığıyla, Aydaki bir astronotun ışık hızıyla ilerleyen sesini duymamız yaklaşık 1 saniye sonra mümkün olabiliyor
Bilimadamlarının bir başka saptaması da, ne kadar hızlı hareket ediyor olursak olalım, ışık hızının bize hiç hareket etmediğimiz zamankiyle aynı görüneceği Ayrıca, eğer bir nesne ya da insan ışık hızına yakın bir hıza ulaşabilirse,zamanın onun için yavaşlayacağını söylüyorlar Örneğin, ikiz kardeşlerden birinin ışık hızına çok yakın bir hızla yıldızlararası bir yolculuğa çıktığını varsayalım Geri döndüğünde, Dünya’da kalan kardeşine göre daha genç görünüyor olacak Çünkü, yolculuk boyunca zaman onun için yavaşlamış olacak
Görebildiğimiz (optik) ışık, kızılötesi ışınım, radyo dalgaları, gama ışınları, X ışınları ve morötesi ışınımı içeren elektromanyetik spektrumun bir parçası Bütün bunlar, ışığın değişik biçimleri ve hepsi de görünür ışıktan farklı enerjilere sahipler Yine de bu elektromanyetik ışıma biçimleri de görünür ışık hızında yol alırlar Bir başka deyişle, ışık bile ışık hızını geçemez !
IŞIK HIZININ HESAPLANMASI BERABERİNDE YENİ KAVRAMLARI GETİRDİ : IŞIK YILI
Işığın bir yıl içinde kat ettiği uzaklığa ışık yılı deniyor Işıkyılı, gökbilimin temel uzaklık ölçü birimi Işık çok büyük bir hızla ileryebildiği için, çok büyük uzaklıklara ulaşması da aslında pek zor bir şey değil Ancak, gökyüzünde çok uzaklarda gördüğümüz ve ışıklarıyla bize selam veren gökcisimlerinin, bize o anda gönderdikleri ışığı değil, onların geçmişte gönderdikleri ışıkları görüyoruz Bu bazı insanlar için kafa karıştırıcı olsada durum aslında çok basit, uzaklıklar çok büyük olduğu için ışık hızı gibi büyük bir hızın bile bize ulaşması zaman alır
Örneğin, bize en yakın gökada olan Büyük Macellan Bulutunda patlayan Süpernova, Dünya’dan ilk defa 1987’de gözlendiBüyük Macellan Bulutunun bize uzaklığı 190000 ışıkyılı olduğu için diyebiliriz ki, Süpernova’yı ilk olarak 1987’de gördük; ama onun ışınlarının bize ulaşması 190000 yıl sürdüğü için, gördüğümüz şey aslında onun 190000 yıl önce bize gönderdiği ışık Eğer Supernova’nın şimdiki görüntüsünü merak ediyorsak, bunu görebilmek için 190000 yıl beklememiz gerekeceğini de unutmayalım
Gökyüzündeki çeşitli cisimlerin bize uzaklıklarını karşılaştırmak için ışınlarının Dünya’ya ne kadar sürede ulaştığına bakmamız yeterlidir Örneğin, Güneş’in ışınlarının bize ulaşması yaklaşık 8 dakika kadar sürüyor Yani, biz hep Güneş’in 8 dakika önceki ışınlarını görebiliyoruz Güneş’ten sonra bize en yakın yıldızın uzaklığıysa 4,3 ışıkyılı
Gökbilimcilerin görebildikleri en uzak cisim 18000000000 ışıkyılı uzakta Bu da, bu cisimden gelen ışınların yolculuklarına 18 milyar yıl önce başladıkları anlamına geliyor Çıplak gözle görebildiğimiz en uzak cisimse 2,2 milyon ışıkyılı uzaklıktaki Andromeda Gökadası Bu anlamda belki de gökyüzündeki cisimler için geçmişe açılan pencereler benzetmesini yapmak yanlış olmaz
Yüzyıllar süren bir serüven, ışığın boşluktaki hızının tam olarak 299792458 msn (yaklaşık 1079252850 kmsaat) olarak açıklanmasıyla sona erdi Ancak, bu sayının bulunması birçok yeni serüveni de beraberinde getirdi Şimdi ışık hızı, binlerce araştırmada kullanılan sabit bir ölçü birimi
teknolojioku
Günlük yaşantımızda ışık, bize bir yerden başka bir yere anında gidiyormuş gibi görünür Bir odaya girip ışığı açmak için düğmeye bastığımızda, anında odanın en uzak köşesi bile aydınlanır Aslında, ışığın ampulden çıkıp oda içinde ilerlemesi kısa da olsa bir süre alır Ne var ki, bizim sinir sistemimiz, ışığın ampulden çıkıp tıpkı bir dalga gibi odaya yayıldığını farkedemeyecek kadar yavaş Bu nedenle de ışık hızının hesaplanması hiç kolay olmamış, hatta birkaç yüzyıl sürmüş Ancak, her ne kadar, ışığın hızını farkedebilecek kadar gelişmiş duyulara sahip olmasak da, uzayda büyük uzaklıklar sözkonusu olduğundan ışık daha yavaş ilerliyormuş gibi görünür Bu nedenle gökbilimciler ışık hızının peşine düşmüş, yüzyıllar boyunca yanıtı gökyüzünde aramışlar
IŞIĞIN HIZINI BULMA YARIŞI İLK KİM TARAFINDAN BAŞLATILDI ?
1862 yılında güneşli bir Eylül günü Léon Foucault laboratuvarında çalışırken 10 yıllık çabası meyvesini verdi Sonunda o sihirli sayıya ulaşmıştı Ancak, Foucault’yagelinceye dek birçok bilimadamı bu uğurda gece gündüz çalıştı Gerçekte her şey 1000 yıl kadar önce bir Arap düşünür olan İbnAlHaitham (İbni Heysem)’ın dahice sezgileriyle başladı Haitham’a göre ışık, bir doğru üzerinde sıralanan ve kimi yüzeylerde sapmaya uğrayan birçok farklı ışık ışınından oluşuyordu Bu durumda ışık hareketsiz değildi; bir noktadan diğerine inanılmaz bir hızla ilerliyordu Düşünce çok basit görünüyordu; ama ortada elle tutulur bir kanıt yoktu Bir mumun, yanar yanmaz kendi çevresini aydınlattığını görürüz Ancak gerçekte, bunun için çok kısa da olsa bir süre geçer Işıkla ilgili bu “modern bilgi Haitham’ın aklına nasıl geldi bilmiyoruz; ama çalışmaları ortaçağ bilginlerine ışık tutmuş oldu
13 yüzyıla gelindiğinde bu konuyla ilgilenen iki bilimadamı vardı: Robert Grosseteste ve Roger Bacon Grosseteste, doğada ışığın titreşimler sayesinde bir dalga dizisi gibi yayıldığını savunuyorduBacon’a göreyse, ışık da ses gibi, dalga biçiminde ilerliyordu Bu nedenle Bacon, ışıkla ses hızını karşılaştırmanın, ışık hızını bulmak için uygun olacağını düşündü Bir fırtına sırasında çakan şimşek, hem ses hem de ışık ürettiği için bu gözlemi yapmak da güç olmadı Şimşek çaktığında önce ışığı görür, sonra sesi duyarız Bacon’da bundan yararlanarak bir hesap yaptı Buna göre, ışığın havada ilerleme hızı 1200 kmsaatti Bu sayı şimdi birçoğumuza komik geliyor, “amma da uydurmuş dedirtiyor Ne var ki, o dönemde eldeki bilimsel veriler ve ölçüm yapmak için gerekli olan araç gereçler ancak bu kadarını hesaplamaya yetiyordu
Yine de 17 yüzyıla gelindiğinde birçok bilimadamı bu kurama kuşkuyla bakar olmuştu Onlara göre ışık çok daha hızlı yol alıyor olmalıydı İtalyan bilgin Galileo Galilei, ışık hızını bulabilmek için çok basit bir deney tasarladı Ellerinde fener olan iki kişi karşılıklı duracak ve biri fenerini yaktığında, hemen diğeri de yakacaktı İlk denek, fenerini yakmasıyla karşısındakinin kendi fenerini yakması arasında geçen süreyi not alacaktı Daha sonra bu iki kişinin arasındaki uzaklık artırılarak deney sürdürülecekti Uzaklık arttıkça, ışığın karşıdakine ulaşması için geçen süre de artmalıydı Böylece ışığın sabit bir hızı olduğu söylenebilirdi Galilei’nin bu deneyi gerçekleştirip gerçekleştirmediğine ilişkin hiçbir kanıt yok Gerçekte bu, o dönem için pek de olası değildi zaten; iki denek arasındaki uzaklık 1 km olsa bile, ölçülmesi gereken zaman aralığı eldeki araçlarla ölçülemeyecek kadar kısaydı Deney başarıyla gerçekleştirilememiş olsa bile, düşünce güzeldi
Bu parlak fikir, 17 yüzyılda yaşayan ve ışık hızını gerçeğe görece yakın olarak ilk tahmin edebilen Ole Roemer’e de esin kaynağı oldu Nasıl mı ? Güneş Sistemimizin 5 gezegeni olan ve Dünya’ya yüz milyonlarca kilometre uzaklıkta bulunan Jüpiter’in hareketlerini gözlerken, ışık hızını hesaplamaya yardımcı olacak ipuçlarını yakalamasını sağlayarak
Roemer, Jupiter’in o dönemde bilinen dört uydusunun, düzenli aralıklarla bir görünüp bir kaybolduğunu gözlemlemişti Uydular, gezegenin çevresinde bir yörünge izliyor ve bu yörüngede ilerlerken gezegenin arkasına geçtiklerinde Dünya’dan görünmüyorlardı Tutulma denilen bu durum zaten biliniyordu; ilginç olansa, aynı uydu için yaklaşık 42 saat olan bu tutulma süresinin, Dünya’nın Jüpiter’e olan uzaklığına bağlı olarak çok az da olsa değişiklik göstermesiydi
Roemer bu farkı, iki gezegenin birbirlerine göre konumlarına bağlı olarak, ışığın katetmek zorunda kaldığı uzaklığın büyüklüğüyle açıkladı Buradan yola çıkarak yaptığı hesaplamalarla ışık hızını 215000 kmsn olarak buldu Bu, gerçek değere çok yakın olmakla birlikte, hâlâ ışık hızının gerçek değeri bulunabilmiş değildi Bu değere, bu yöntemlerle ulaşmak, ancak gökbilim kuramının ve gözlem araç gereçlerinin gelişmesiyle mümkün olabilirdi Yine de, 1726’da bir başka gökbilimci, James Bradley, Dünya’nın yörünge çapını tam olarak hesaplayarak, ışık hızını % 1’lik bir hata payıyla 303000 kmsn olarak hesapladı
19 yüzyıla gelindiğinde ışık hızını doğru olarak hesaplayabilmek fizikçilerin en büyük tutkusu haline gelmişti Ancak, herkes ortada açıklığa kavuşturulması gereken bir giz olduğunu söylüyordu: Işık nedir ? Bu konuda farklı görüşleri savunan bilimadamlarından oluşan iki grup oluşmuştu İlk grup, ışığın çok minik parçacıklardan oluştuğunu söylüyordu Bu grupta, dönemin ünlü bilimadamı Isaac Newton da bulunuyordu Newton’a göre, bu parçacıklar, su ya da cam gibi yoğun ortamlarda, havada olduğundan daha hızlı ilerleyebilirdi İkinci gruptaki bilimadamlarına göreyse, ışık suda, havada olduğundan çok daha yavaş yayılabilen bir dalgaydı İki grup arasındaki görüş ayrılığına ve sürtüşmeye son verecek sağlam kuramlara gerek vardı
O güne değin ışık hızını bulmak, hep gezegenler arası uzaklıklar üzerinde çalışan gökbilimcilerin bir uğraşı olmuştuBununla birlikte, değişik ortamlardaki ışık hızlarını karşılaştırmak isteyen bilimadamlarının laboratuvarlarda da çalışması gerekiyordu Tam da bu sırada, iki yetenekli bilimadamı Hippolyte Fizeau ve Léon Foucault kendilerini bu amansız mücadelenin içinde buluverdiler Zafere ulaşmadan önce her ikisinin de olağanüstü yaratıcılıklarını kanıtlamaları gerekiyordu Ancak, bu iki bilimadamı da çalışmalarını gökbilime değil, daha çok optik ve mekanik bilgilerine dayandırıyorlardı 19 yüzyılda endüstride büyük atılımlar olmuş, önemli gelişmeler yaşanmıştı Bunlardan bir kısmı da, Fizeau ve Foucault’nun deneylerini yaparken gereksinim duydukları teknolojik gereçlerin üretilmesiydi
1849’da Fizeau, tamamı özdeş (tümüyle birbirinin aynı olan) 720 diş barındıran ve saniyede 10 tur atabilen bir tekerlekle bir deney gerçekleştirdi Tekerleği,Paris’teki Monmartre ve 17 km uzaktaki Suresnes tepecikleri arasında gidip gelen ışığın, iki diş arasından geçmesini sağlamak için kullanmıştı 1 saniyede kaç tur attığını bildiği tekerlek, ışık hızını hesaplamada ona yardımcı olacaktı Bu düzenek sayesinde gerçekleştirdiği deney sonucunda Fizeau, ışık hızını 315000 kmsn olarak hesapladı Sizin de farkedeceğiniz gibi bu, 18 yüzyılda elde edilen sonuçlardan daha başarılı değildi Ancak, deneyin en önemli özelliği, bu hızın yeryüzünde ölçülmüş olmasıydı; uzayda değil !
Fizeau’nun rakibi olan Foucault ise, bu sonucu saygıyla selamlıyor ve maçın rövanşını alabilmek için hazırlanıyordu Herkesten gizlediği de bir kozu vardıönen ayna ! Bu ayna sayesinde, ışık hızını ölçmede Fizeau’nun yaptığından çok daha iyisini yapabileceğini umuyordu Üstelik rakibi gibi kilometrelerce uzaklıkta değil, bu deney için yalnızca birkaç metre uzaklık yeterliydi Foucault’nun gerçekleştirmeyi düşündüğü deneyde ışık, bir dizi ayna arasında gidip gelecekti Işığın düzeneğe girmesi ve çıkması arasında (bu iş çok hızlı olduğu için, bize ışığın düzeneğe girmesi ve çıkması birmiş gibi gelir) ayna belirli bir açıda dönecekti Aynanın dönme hızını bildiğimizden, bu açıyı ölçerek ışığın gidip gelmesi için gereken süreyi hesaplamak zor olmayacaktı Daha sonra devrenin uzunluğun, ışığın bu parkuru tamamlamak için geçirdiği süreye bölünerek ışık hızı bulunabilecekti
Bunlara ek olarak, deneyin yalnızca basit bir masanın üzerinde gerçekleştirilecek olması, Fizeau’nun düzeneğine göre ne kadar kullanışlı olduğunun bir göstergesiydi En azından, ışığın ilerlemesini engelleyebilecek hiçbir şey yoktu arada
Her şey kuramsal olarak kusursuzdu Ancak, uygulamada kullanılacak araç gereç hâlâ yetersiz kalıyordu Işığın hızını ölçmek için aynanın kendi ekseni üzerinde saniyede yaklaşık 400 tur dönmesi gerekiyordu Bu da elbette sorunlar doğuruyordu Her şeyden önce, o dönemde kullanılan aynalarda parlaklığı sağlayabilmek için cama sürülen civa, dönmenin hızıyla aynanın kenarlarına savruluyordu Bu durumda ayna, merkezinden görüntü yansıtma özelliğini yitiriyordu Bu nedenle mühendisler, daha sonraları civa yerine ayna üzerinde daha sabit kalabilen gümüş kullanmaya başladılar
1851’de Foucault deneylerinde, buharla çalışan bir türbin kullanıyordu Ancak, türbinin ürettiği buğu, ölçümü bir parça engelliyor ve aynanın kusursuz düzenlilikte dönmesine izin vermiyordu Bununla birlikte yine de Foucault, ışığın sudaki ve havadaki hızlarını karşılaştırmayı başarabildi Suda ilerleyen bir ışık demetinin, havada ilerleyene göre, daha büyük bir açıyla sapmaya uğradığını gösterdi Biraz gerilere gidersek, iki grup bilimadamı arasındaki çekişmeyi anımsayabiliriz Bu durumda, ışığın su gibi yoğun ortamlarda daha yavaş ilerlediğini savunan ikinci gruptaki bilimadamlarının haklılığı da kanıtlanmış oluyordu
Bu, Foucault için büyük bir başarıydı; ama yine de ışık hızı için yeni bir değer bulmuş değildi Bu nedenle, aynasını daha düzenli bir biçimde döndürmesi gerekiyordu Ancak, bilimin bazen ne kadar sabır gerektiren bir şey olduğunu anlaması için tam 10 yıl beklemesi gerekti Foucault, org üreticisi olan komşusundan yardım isteyene kadar, 10 yıl boyunca bu sorunu çözmeye çalışmış, başaramamıştı Org, değişik notalara göre havayı boruların içine iten bir körük sayesinde ses üretebilmekteydi Foucault bu tür bir körüğü kendi türbininde buhar yerine kullanmayı düşündü Bu sayede, önceki düzenekteki buğulanma ve düzensiz dönme sorunları ortadan kaldırılmış oldu
Sonunda, 1862 yılının Eylül ayında Foucault, sonuca ulaştı: Işık hızı 298000 kmsn’idi ! Neredeyse kusursuz bir sonuç Her ne kadar 1983’te Uluslararası Sistem’e (IS) göre 299792458 kmsn olarak açıklanana kadar ışık hızının birçok farklı ölçümü yapılsa da, Foucault’nun ulaştığı sonuçla bilim çevreleri bu saplantılı uğraşlarından sıyrılmış oldu
Fizikçiler kendilerine yeni bir uğraş bulmakta gecikmediler 20 yüzyılın başlarından bugüne değin “Işık hızını geçmek olası mı ? gibi soruların yanıtlarını bulmak için çalışıyorlar Her ne kadar Albert Einstein görelilik kuramı’nda “evrende hiçbir şey ışıktan hızlı hareket edemez diyorsa da, özellikle son zamanlarda bu yargının doğruluğu da sınanıyor Bu konuda birçok deney yapılıyor ve ışık hızından daha büyük hızlara ulaşılabileceği kanıtlanmaya çalışılıyor
Ayrıca, ışık hızı hesaplandıktan sonra, ışığın bize çeşitli uzaklıklardan ne kadar sürede ulaşacağıyla ilgili deneyler yapılmaya başlandı Ne var ki, yeryüzünde ölçülebilen büyüklükler çok küçük olduğundan, gökyüzündeki değerler bize hep daha çekici geliyor Örneğin, radyo dalgaları aracılığıyla, Aydaki bir astronotun ışık hızıyla ilerleyen sesini duymamız yaklaşık 1 saniye sonra mümkün olabiliyor
Bilimadamlarının bir başka saptaması da, ne kadar hızlı hareket ediyor olursak olalım, ışık hızının bize hiç hareket etmediğimiz zamankiyle aynı görüneceği Ayrıca, eğer bir nesne ya da insan ışık hızına yakın bir hıza ulaşabilirse,zamanın onun için yavaşlayacağını söylüyorlar Örneğin, ikiz kardeşlerden birinin ışık hızına çok yakın bir hızla yıldızlararası bir yolculuğa çıktığını varsayalım Geri döndüğünde, Dünya’da kalan kardeşine göre daha genç görünüyor olacak Çünkü, yolculuk boyunca zaman onun için yavaşlamış olacak
Görebildiğimiz (optik) ışık, kızılötesi ışınım, radyo dalgaları, gama ışınları, X ışınları ve morötesi ışınımı içeren elektromanyetik spektrumun bir parçası Bütün bunlar, ışığın değişik biçimleri ve hepsi de görünür ışıktan farklı enerjilere sahipler Yine de bu elektromanyetik ışıma biçimleri de görünür ışık hızında yol alırlar Bir başka deyişle, ışık bile ışık hızını geçemez !
IŞIK HIZININ HESAPLANMASI BERABERİNDE YENİ KAVRAMLARI GETİRDİ : IŞIK YILI
Işığın bir yıl içinde kat ettiği uzaklığa ışık yılı deniyor Işıkyılı, gökbilimin temel uzaklık ölçü birimi Işık çok büyük bir hızla ileryebildiği için, çok büyük uzaklıklara ulaşması da aslında pek zor bir şey değil Ancak, gökyüzünde çok uzaklarda gördüğümüz ve ışıklarıyla bize selam veren gökcisimlerinin, bize o anda gönderdikleri ışığı değil, onların geçmişte gönderdikleri ışıkları görüyoruz Bu bazı insanlar için kafa karıştırıcı olsada durum aslında çok basit, uzaklıklar çok büyük olduğu için ışık hızı gibi büyük bir hızın bile bize ulaşması zaman alır
Örneğin, bize en yakın gökada olan Büyük Macellan Bulutunda patlayan Süpernova, Dünya’dan ilk defa 1987’de gözlendiBüyük Macellan Bulutunun bize uzaklığı 190000 ışıkyılı olduğu için diyebiliriz ki, Süpernova’yı ilk olarak 1987’de gördük; ama onun ışınlarının bize ulaşması 190000 yıl sürdüğü için, gördüğümüz şey aslında onun 190000 yıl önce bize gönderdiği ışık Eğer Supernova’nın şimdiki görüntüsünü merak ediyorsak, bunu görebilmek için 190000 yıl beklememiz gerekeceğini de unutmayalım
Gökyüzündeki çeşitli cisimlerin bize uzaklıklarını karşılaştırmak için ışınlarının Dünya’ya ne kadar sürede ulaştığına bakmamız yeterlidir Örneğin, Güneş’in ışınlarının bize ulaşması yaklaşık 8 dakika kadar sürüyor Yani, biz hep Güneş’in 8 dakika önceki ışınlarını görebiliyoruz Güneş’ten sonra bize en yakın yıldızın uzaklığıysa 4,3 ışıkyılı
Gökbilimcilerin görebildikleri en uzak cisim 18000000000 ışıkyılı uzakta Bu da, bu cisimden gelen ışınların yolculuklarına 18 milyar yıl önce başladıkları anlamına geliyor Çıplak gözle görebildiğimiz en uzak cisimse 2,2 milyon ışıkyılı uzaklıktaki Andromeda Gökadası Bu anlamda belki de gökyüzündeki cisimler için geçmişe açılan pencereler benzetmesini yapmak yanlış olmaz
Yüzyıllar süren bir serüven, ışığın boşluktaki hızının tam olarak 299792458 msn (yaklaşık 1079252850 kmsaat) olarak açıklanmasıyla sona erdi Ancak, bu sayının bulunması birçok yeni serüveni de beraberinde getirdi Şimdi ışık hızı, binlerce araştırmada kullanılan sabit bir ölçü birimi
teknolojioku
