Işık ötesi hız

Işık ötesi hız (ayrıca faster-than-light, superluminal ve FTL ya da Türkçede IDH yani Işıktan Daha Hızlı olarak da bilinir), ışıktan hızlı bilgi aktarımı ve ışıktan hızlı yolculuk, bilginin ve maddenin ışık hızının daha üstünde hızlarla hareket etmesi halinde kazanacağı hız. Özel görelilik kuramına göre, kütlesi olan ve ışık hızından düşük hıza sahip olan bir parçacığın ışık hızına ulaşabilmesi için sonsuz enerjiye ihtiyacı vardır. Ne var ki özel görelilik, ışıktan hızlı hareket eden kütleli parçacıkların varlığını her zaman yasaklamaz (bakınız: takyon).

Evrenin hız kotası olarak tanımlayabileceğimiz ışık hızının üstüne çıkılması madde korunurluğuyla mümkün değildir. (Madde olma, madde olarak bulunma halini koruma.) Herhangi bir maddenin ışık hızının üstüne çıkması durumunda enerji ile eş hatta daha fazla bir hıza sahip olacaktır. Bu ise maddenin kütlesi ile orantılı olarak enerjiye dönüşeceğini gösterir. (E=mc2)

Diğer yandan bazı fizikçiler, "apparent" (görünür) ya da "effective" (etkili)[1][2][3][4] ışık ötesi hız olarak adlandırılan bir hipotez ortaya atmışlardır. Bu hipoteze göre uzayzamanın olağandışı biçimde bozulmuş bölgeleri, maddenin çok uzaktaki bölgelere "normal" bir rotada yapacağı seyahatten çok daha kısa sürede (ışık hızını aşmaksızın) ulaşmasına olanak verebilir.

Görünür FTL hipotezi genel görelilikle çelişmez. Görünür FTL tasarısı örnekleri Alcubierre aracı ve seyahat edilebilir solucandelikleri sayılabilir. Ne var ki bu çözümlerin fiziksel olabilirliği belirsizdir.

FTL(IDH) Işık ötesi bilgi-dışı iletim

FTL bilginin veya maddenin, ışığın boÅŸluk içinde sabit (299,792,458 m/s) olan ışık hızından (c) daha hızlı iletimidir. Bu durum ışık hızından hızlı iletim olarak ifade edilmez.

Şöyle ki:

Işık hızından daha hızlı iletim görülen olan bazı olaylarda bilgi iletimi yoktur (İleriki bölümde örnekler verilecektir.)

Işık boşluk dışında bir ortam içerisinde hareket ettiğinde c/n (n ortamın kırılım indeksi olmak üzere ) hızında hareket eder ve bazı ortamlarda bazı parçacıklar ışığın bu ortam içindeki c/n hızından hızlı ancak hala c hızından düşük hareket eder.

Bu olayların hiçbiri özel göreliliği ihlal etmez veya nedensellikle ilgili bir sorun yaratmazlar. Bu nedenle FTL (IDH ) olayı olarak tanımlanmazlar.

Aşağıdaki örnekler, ışıktan hızlı iletime örnek gösterilebilecek belirli olayları içermektedir. Ancak bu durumlarda enerji veya bilginin ışıktan hızlı iletimi söz konusu değildir ve Özel Göreliliği ihlal etmezler.

Günlük gökyüzü hareketi

Dünyadaki bir gözlemci için, gökyüzü cisimleri dünya çevresinde 1 turunu 1 günde tamamlar. GüneÅŸ sistemine en yakın yıldız olan Proxima Centauri yaklaşık 4 ışık yılı uzaklıktadır.  Bir daire çevresinde dönen cismin hızı; cismin açısal hızının ve dairenin yarıçapının çarpımı olduÄŸu için; dünyadaki bir gözlemciye göre, Proxima Centauri'nin hızı c'den defalarca fazla olabilir.  Dünyadaki bir gözlemciye göre ayrıca örneÄŸin kuyruklu yıldızların hızları ışık hızı altı ve üstü seviyelerde deÄŸiÅŸiklik gösterebilir. Kuyruklu yıldızların 1000 AU'dan büyük yörüngeleri olabilir. 1000 AU'luk bir yarıçapa sahip dairenin 1 ışık gününden fazla çevresi olabilir.[5] DiÄŸer bir deyiÅŸle; bu uzaklıktaki bir kuyruklu yıldız, yeryüzündeki bir gözlemci için ışık hızının üstünde bir hıza sahip görünebilir.

Işık noktaları ve gölgeler

Eğer bir lazer ışını uzak bir nesne üzerinde gezdirilirse, lazer ışığının düştüğü nokta nesne üzerinde ışık hızından daha yüksek bir hızla kaydırılabilir. Benzer şekilde, uzak bir nesne üzerine yansıtılan bir gölge de ışık hızından yüksek bir hızda hareket edebilir.[6] Her iki durumda da, ne kaynaktan nesneye ulaşan ışık, c'den daha hızlı hareket eder ne de ışıktan hızlı bir bilgi iletimi söz konusudur.[6][7][8]

Statik alan etkilerinin iletimi

Sabit bir hızla hareket eden yerçekimi ve statik elektrik alan kaynaklarının pozisyonlarında bir "gecikme" veya "kayma" etkisi görülmediÄŸi için, statik alan etkisi ışıktan hızlı hareket ediyormuÅŸ gibi gözlemlenebilir. Bununla beraber, referans çerçevedeki bir deÄŸiÅŸiklikle, statik kaynağın düzgün hareketi ortadan kaldırılabilir ve bu statik alanın yönünün tüm uzaklıklarda anında  deÄŸiÅŸmesine neden olur. Ancak bu bir kaynak hareketinin taşınması deÄŸildir ve bu deÄŸiÅŸiklik kaynaktan bir bilginin iletimi amacıyla kullanılamaz. Kaynaktan gözlemciye gelen ışık hızından hızlı iletilen bir bilgi veya madde söz konusu deÄŸildir.

Yaklaşma hızları

Tek bir referans çerçevede birbirine yaklaşan iki nesnenin hızı karşılıklı hız veya yaklaşma hızı olarak anılır. Eğer bu nesneler ışık hızına yakın bir hızla zıt yönlerde uzaklaşıyorlarsa, yaklaşma hızları ışık hızının iki katına çıkabilir.

Bir parçacık hızlandırıcıda birbirine yaklaÅŸan yüksek hızlı iki parçacık hayal edin. YaklaÅŸma hızı bu iki cismin arasındaki uzaklığın azalması oranında olacaktır. Hızlandırıcıya göre sabit durumda olan bir gözlemciye göre, bu hız;  Ä±ÅŸÄ±k hızının iki katının bir miktar altında olacaktır.

Özel görelilik, bu durumla çelişmez ve bu parçacıkların göreli hızının hesaplanmasında Galileo göreliliğinin kullanılmasının yanlış olduğunu ifade eder.

Özel görelilik bu ÅŸekilde birbirlerine göre v ve -v hızlarında hareket eden ve yaklaÅŸma hızları 2v>c olan nesneler için kendi hesaplama yöntemini sunar. Söz konusu nesnelerin hız c'nin katları olarak  Î² = v/c ; ÅŸeklinde fade edilirse;

Öz hızlar

Dünyadan uzaklık

c'nin üzerindeki faz hızları

c'nin üzerindeki grup hızları

Evrensel geniÅŸleme

Astronomik gözlemler

Kuantum mekaniÄŸi

Kaynakça

  1. ^ Gonzalez-Diaz, Pedro F. (2000). "Warp drive space-time" (PDF). Physical Review D. Cilt 62. ss. 044005-1-044005-7. doi:10.1103/PhysRevD.62.044005. 14 Haziran 2007 tarihinde kaynağından (PDF) arÅŸivlendi. EriÅŸim tarihi: 15 Eylül 2009.  arXiv:gr-qc/9907026
  2. ^ "ArÅŸivlenmiÅŸ kopya". 13 Temmuz 2019 tarihinde kaynağından arÅŸivlendi (PDF). EriÅŸim tarihi: 15 Eylül 2009. 
  3. ^ PDF for gr-qc/9810026
  4. ^ PDF for gr-qc/9908023
  5. ^ "ArÅŸivlenmiÅŸ kopya". 10 Eylül 2017 tarihinde kaynağından arÅŸivlendi. EriÅŸim tarihi: 28 Ocak 2017. 
  6. ^ a b Gibbs, Philip (1997). "Is Faster-Than-Light Travel or Communication Possible?" 10 Mart 2010 tarihinde Wayback Machine sitesinde arÅŸivlendi.. University of California, Riverside. Retrieved 20 August 2008.
  7. ^ Salmon, Wesley C. (2006). Four Decades of Scientific Explanation 21 Mart 2017 tarihinde Wayback Machine sitesinde arÅŸivlendi.. University of Pittsburgh Pre. p. 107. 
  8. ^ Steane, Andrew (2012). The Wonderful World of Relativity: A Precise Guide for the General Reader 21 Mart 2017 tarihinde Wayback Machine sitesinde arÅŸivlendi.. Oxford University Press. p. 180. Extract of page 180 20 Mart 2017 tarihinde Wayback Machine sitesinde arÅŸivlendi.