Işık Hızı Ve Işık Yılı Nedir?

Işık Hızı

Birçok bilim kurgu yazarı, insanların Samanyolu galaksisini (ve ötesini) sadece ışık hızında veya ışık hızına yakın bir hızda Seyahat edebildikleri zaman keşfedebileceğine inanmaktadır. Uzaydaki en hızlı hareket etme yolu ışık hızıdır(c), boşlukta 299.792.458 m/s, saatte 1 milyar kilometre, yılda 9 trilyon kilometredir. İnsansız problar, güneş sistemini ve ötesini keşfetmek için zaten gönderildi. NASA'nın Voyager I ve Voyager II araçları, dış gezegenleri keşfetmek için 1970'lerin sonunda Dünya'dan yola çıktılar ve şimdi bunların çok ötesindeler.

Işık Yılı

Evrenin boyutları o kadar büyüktür ki, geleneksel mesafe birimlerini (metre, kilometre veya mil gibi) ezerler. Bu nedenle, ışık yılı olan çok daha büyük bir birim mesafeye ihtiyaç vardır. Işık yılı, ışığın bir dünya yılı boyunca boşlukta seyahat ettiği mesafe miktarıdır. Gökbilimciler, yıldızlar ile diğer gök cisimleri arasındaki mesafeyi ölçerken ışık yılını uygun bir mesafe ölçme yöntemi olduğunu buldular.

Işık bir saniyede yaklaşık 186.000 mil yol alır. Bir yılda aldığı mesafeyi bulmak için, 186.000 mil ile bir dakika içindeki saniye sayısı (60), bir saatteki dakika sayısı (60), bir gündeki saat sayısı (24) ve bir yıldaki gün sayısı (365) ile çarpın. Sonuç olarak, ışık bir yılda yaklaşık 5.865.696.000.000 (5.8 trilyondan fazla) mil seyahat eder.

Uzayda Seyahat etmekle ilgili mesafeyi daha iyi kavramak için, NASA'nın Uzay mekiğinin Los Angeles'tan New York'a uçtuğunu hayal edin. Bu yolculuk saatte yaklaşık 17.000 mil / saat hızla yaklaşık 20 dakika sürecektir. Bu hızda Güneş'e yolculuk yaklaşık 228 gün sürer(ışık hızıyla 8 dakika). Güneş'in ötesinde, Dünya'ya bir sonraki en yakın yıldızlar, 25 trilyon milden daha uzak, 4.3 ışıkyılı uzaklıkta bulunan Alpha Centauri, Alpha Centauri B ve Proxima Centauri'nin üçlü yıldız sistemidir. Mekikle bu uçuş yaklaşık 170.000 yıl sürecek!(ışık hızıyla 4 yıldan biraz fazla).

Dünya'dan galaksinin merkezine, 30.000 ışıkyılı uzaklıktaki bir noktaya yolculuk yaklaşık 1.2 milyar yıl sürecektir. Dünya'dan fırlatılan en hızlı makineler olan iki Voyager uzay aracı bile şu anda saniyede yalnızca 10 mil hızla gidiyor, ışık hızının on binde biri bile değil. Bu uzay araçlarının Alpha Centauri yıldız kümesine ulaşması 78.000 yıl sürecek.

Görüldüğü gibi, Dünya'dan diğer yıldızlara geleneksel hızlarda seyahat etmek son derece uzun zaman alacaktır, bu yüzden ışık hızında uzay yolculuğu olasılığı popüler hale gelmiştir. Evrende seyahat etmenin tek yolu gibi görünüyor.

Işık Hızında Seyahat Mümkün mü?

Albert Einstein (1879–1955) 1905'te özel görelilik teorisini geliştirdi. Herhangi bir maddi nesnenin ışık hızına yaklaşabileceğini, ancak bu kozmik hız sınırına ulaşmanın veya üstüne çıkmanın imkansız olduğunu ilan etti. Bir boşlukta ışığın hızı (c olarak gösterilir) fizik ve doğanın temel bir sabitidir. Işığın hızı, Einstein'ın 1915 genel görelilik teorisinde ele aldığı yerçekimi kadar temeldir.

Einstein'a göre, eğer biri ışık hızında Seyahat edebilseydi, zaman sonsuza kadar uzanırdı ve mesafeler tamamen ortadan kalkacaktı. Bununla birlikte, ışık hızında hareket etmenin önündeki engellerden biri, ışık hızına ulaşmaya çalışan maddenin daha fazla enerji gerektirmesidir, ancak çok az ek hız ile sonuçlanır. Işık hızının üzerinde bir hızda, bir nesne teorik olarak "zamanda geriye doğru" gidecekti, bu, birçok bilim insanı tarafından imkansız olarak görülen bir olaydır.

Yıldızlararası uzay yolculuğu, gelecekteki teknolojiler bunu mümkün kılsa bile, son derece pahalı görünüyor. Işığa yakın hızlarda seyahat etmek için şimdiye kadar önerilen tüm yöntemler, büyük miktarlarda enerji gerektiriyordu, bu enerjinin üretilmesi bile daha fazla enerji gerektiriyordu.

Işık Hızından Daha Hızlı Yolculuk Yolları

Işıktan daha hızlı seyahat etmenin (görünüşe göre) bir yolu, ışığın daha yavaş hareket etmesini sağlamaktır. Boşlukta ışık, evrensel bir sabit olan C hızında hareket eder, ancak su veya cam gibi yoğun bir ortamda , ışık yavaşlar, burada n, ortamın kırılma indisidir (örneğin, hava için n = 1.0003 ve su için n = 1.4). Parçacıkların ortamdaki ışık hızından daha hızlı hava veya su yoluyla seyahat etmeleri mümkündür. Bu nedenle, ışık hızından daha hızlı gitmek, hava veya su gibi bir ortamda değil, Boşluk C'deki ışık hızını aşmak anlamına gelir.

Işıktan daha hızlı seyahat etmenin bir başka yolu da hızları çarpıtmaktır. Uzay gemisi a, bir yönde 0.7 ° C'de bir noktadan uzaklaşıyorsa ve başka bir uzay gemisi B, ters yönde 0.8 ° C'de aynı noktadan uzaklaşıyorsa, A ve B arasındaki toplam mesafenin 1.5 ° C'de arttığı düşünülebilir (0.7 ° c + 0.8 ° C'den türetilmiştir ). Bununla birlikte, normalde göreceli hızlarla kastedilen bu değildir.

Uzay gemisi A'nın uzay gemisi B'ye göre gerçek hızı, B'deki bir gözlemcinin A'dan artan mesafeyi gözlemlediği hızdır. İki hız, hızların eklenmesi için göreceli formül kullanılarak eklenmelidir:

burada

V = 0.7c, uzay aracı A'nın hızıdır,

u = 0.8c, uzay aracı B'nin hızıdır ve C, ışığın hızıdır.

Denkleme uygun değerleri ekledikten sonra, göreceli hız w aslında yaklaşık 0.96 C'dir ve bu nedenle ışığın hızından daha hızlı değildir.

Işıktan daha hızlı seyahat İçin Öneri

Işık hızından daha hızlı seyahat etmenin bir önerisi solucan delikleri kullanmaktır. Bir solucan deliği, evrenin iki bölgesinin dar bir geçit ile bağlandığı uzay-zaman boyunca dört boyutlu bir kısayoldur. Solucan deliği, maddenin/enerjinin evrendeki bir noktadan diğerine daha kısa sürede ulaşmasına izin verecektir.

Solucan deliği-Interstellar film

Solucan delikleri genel göreliliğin bir özelliğidir, ancak bunları oluşturmak için uzay-zamanın topolojisini (veya fiziksel özelliklerini) değiştirmek gerekir. Solucan deliğinin tam geometrisi, bir kara delik, beyaz bir delik ve ufuklarına bir solucan deliği ile bağlanan iki evren bölgesinden oluşur.

Gelecek

Mevcut teknoloji ile, (teorik olarak) yüksek hızlara ulaşacak uzay gemileri üretmek mümkündür, böylece daha yakın yıldızlara yapılan bir yolculuk (Dünya zamanında) belki de birkaç yüz yıl alır. Işıktan daha hızlı seyahat ve iletişim ile gerçekte ne anlama geldiğini tam olarak tanımlamak oldukça zordur.

Bilimsel literatürde önerilen yüksek hızlı gerçek mekanizmalar için birçok ciddi olasılık vardır, ancak teknik zorluklar devam etmektedir. Mühendislerin öngörülebilir gelecekte ışıktan daha hızlı sürücülere sahip uzay gemileri inşa etmeleri pek olası değildir. Bununla birlikte, şu anda anlaşıldığı gibi teorik fiziğin kapıyı olasılığa açık bıraktığı görülüyor.

Bugün bir şey imkansız göründüğü için, bunun asla mümkün olmayacağı anlamına gelmez.