Gökyüzüyle ilgilenenler için en heyecan verici anlardan biri, gece karanlığında bir teleskop aracılığıyla galaksileri gözlemlemektir. Özellikle ışık kirliliğinin yoğun olduğu şehirlerde, bu deneyim oldukça benzersiz bir hale gelebilir. San Diego gibi bir şehirde, arka bahçemde ayarladığım teleskobumla uzak bir galaksiye yönelmiş durumdaydım. Bu sırada, eşim Cristina yanımdan geçti ve ilk uzay fotoğrafı tabletimde belirmeye başladı. Ekranda parlayan görüntü hoş bir renk cümbüşü oluşturuyordu.
“Bu Pinwheel galaksisi,” dedim. Galaksinin ismi, görünümünden gelmekte. Hatta bu devasa çark, yaklaşık bir trilyon yıldızdan oluşmaktadır. Pinwheel galaksisinin ışığı tam 25 milyon yıl süresince evrende yol alarak teleskobuma ulaşmış; yani yaklaşık 150 katrilyon mil mesafe kat etmişti.
Eşim Cristina meraklandı, “Bunca uzun yolculukta ışık yorulmaz mı?” şeklinde bir soru sordu. Bu basit ama düşündürücü soru, ışıkla ilgili derinlemesine bir sohbeti beraberinde getirdi. Sonuç olarak, ışığın neden yıpranmadığı ve zamanla enerji kaybetmediği üzerine yoğunlaşmaya başladık.
Işığın Doğası
Astrofizikçi olmam, ışığın sıklıkla sezgilerimize aykırı davranışlar sergilediğini öğrenmemi sağladı. Işık, aslında elektromanyetik dalga olarak tanımlanabilir; temelde elektrik ve manyetik dalgaların birleşimiyle oluşur ve faz-zaman aracılığıyla hareket eder. En önemli özelliklerinden biri ise, ışığın hiçbir kütlesinin olmamasıdır. Kütlesiz olması, onun uzayda maksimum hız limitine ulaşabilmesine imkan tanır.
Işık, vakumda saatte yaklaşık 186.000 mil (saniyede 300.000 kilometre) hızla ilerleyebilir. Bu, yılda yaklaşık 6 trilyon mil (9.6 trilyon kilometre) eder. Bu hızda, bir ışık taneciği gözümüzü kırpacak kadar kısa bir sürede dünyayı iki kez dolaşabilir.
Bunun yanında, uzay oldukça geniş bir alandır. Güneş’ten Dünya’ya gelen ışık, 93 milyon mil (yaklaşık 150 milyon kilometre) mesafeyi geçmek için tam sekiz dakika sürer. Yani gördüğümüz güneş ışığı aslında sekiz dakikalıktır. Ayrıca, Güneş’ten sonra en yakın yıldız olan Alpha Centauri, 26 trilyon mil uzaktadır. Bu nedenle onu görebildiğimizde, ışığının dört yıl öncesine ait olduğunu bilmeliyiz.
Sorun geri dönüyor: Cristina’nın sorusuna yanıt olarak, uzayda ışığın neden enerjisini kaybetmediğine bakalım. Gerçekten de, bazı ışık parçaları enerji kaybedebilir; bu, etkileşimde bulunduklarında, örneğin yıldızlararası toz gibi maddelere çarptıklarında meydana gelebilir. Ancak çoğu ışık, hiçbir şeyle çarpışmadan yol alır. Aslında, uzay çoğunlukla boşluk ile doludur; yani çarpışacak bir şey yoktur. Işık, bu boşlukta hareket ettiğinde enerji kaybetmez ve 186.000 mil/saniye hızını sürekli koruyabilir.
Zaman Kavramı
Şimdi başka bir kavrama geçelim: Kendinizi Uluslararası Uzay İstasyonu’nda bir astronot olarak hayal edin. Saate 17.000 mil (yaklaşık 27.000 kilometre) hızla dönüyorsunuz. Oysa sizden daha yavaş hareket eden birinin saatindeki zaman, sizin saatinizden 0.01 saniye daha yavaş geçecektir. Bu, zaman genişlemesi örneğidir. Zaman, farklı koşullarda farklı hızlarda hareket eder.
Işık ile zaman arasında güçlü bir bağlantı bulunmaktadır. Bir foton olarak ışık hızında hareket ettiğinizde, herkes sizi ışık hızında izlerken, sizin için zaman tamamen durmuştur. Çünkü ölçüm yapan “saatler”, birbirinden oldukça farklı hızlarda hareket etmektedir. Bu, özel görelilik teorisini anlama açısından kritik bir bilgidir.
Işık hızıyla gittiğinizde, hareket yönünde bulunan mesafe kısalır. Yani, daha hızlı gidebildiğinizde, yolculuğunuz daha kısa hale gelir. Kısacası, ışığın gözünden bakıldığında, yolculuğu sonsuz hızlı ve sonsuz kısa olarak algılayabilirsiniz. Ancak bizler, Dünya’dan baktığımızda, Pinwheel galaksisinden ayrılıp 25 milyon yıl boyunca yol aldıktan sonra, sonunda tabletimize ulaştığını görüyoruz.
Ve o soğuk bahar gecesinde, ışığın muhteşem görüntüsü, bir bilim insanı ile meraklı bir eş arasında eğlenceli bir sohbetin başlamasına vesile oldu.
