Einstein, 1905 yılında bilim dünyasına sunduğu "Özel Görelilik Kuramı" ile enerji ve kütlenin birbiri ile eşdeğer olduğunu göstermişti.

Bu çerçevede türetilen E=mc² bağıntısı, belki de insanlık tarihinin en ünlü denklemi olmaya aday. Bu denklem fizik literatüründe, kütle-enerji eşdeğerliği olarak anılıyor.

Denklemin dikkat çekici parametresi ise "c" ile gösterilen ışık hızıdır.

Einstein, bu kuram ile ışık hızının, ışık kaynağının hareketinden bağımsız, sabit ve değişmez bir üst sınır olduğunu vurgulamaktadır.

Buna göre bir kütleye sahip her cisim ışık hızının altında hareket etmek zorundadır. 

Aslında ışık hızının sabit ve üst sınır olduğu çok daha önceden biliniyordu.

Ancak Einstein'ın getirdiği devrimsel bakış, ışık hızının ışık kaynağının hareketinden bağımsız ve tüm gözlemciler için aynı olduğudur.

Işığın hızı niye üst sınır?

Bugün ışık hızı, evrensel en yüksek hız sınırı olarak kabul ediliyor.

Boşlukta ilerlemediği sürece ışığın hızı her zaman aynı değildir. Işığın içinden geçtiği ortama bağlı olarak değişir.

Işık hızının sabit yani değişmez olduğu, ilk olarak 1887'de Albert Michelson ve Edward Morley tarafından deneysel olarak kanıtlanmıştı. Michelson ve Morley, Dünya'nın Güneş etrafında dönerken ışığın hızındaki değişimi ölçmek istediler ve ışık hızının değişmediğini, dolayısıyla sabit olduğunu gösterdiler.

James Clerk Maxwell

Ancak ışık hızının boş uzaydaki değeri ve üst sınır olması gerektiği tezini bize daha sonra JC Maxwell söyleyecektir.

Günümüzde birçok bilim insanı Maxwell'in bilime yaptığı katkıları Isaac Newton ve Albert Einstein'ın katkıları ile eşit düzeyde kabul eder.

1860'ların başlarında Maxwell dört denklemden oluşan bir denklem seti yayımlar.

Bu denklem seti, elektrik ve manyetizma alanında o zamana kadar yapılagelen neredeyse tüm çalışmaları çerçevelemektedir.

İlk denklem Coulomb yasasını, ikincisi Gauss yasasını tanımlar ve üçüncüsü Faraday Yasası ile ilintilidir. Üçüncü yasa bir elektrik alanının (E), değişken bir manyetik alan (B) tarafından üretildiğinin ifade eder.

Maxwell'in dördüncü denklemi, elektromanyetik dalganın boşluktaki hızı için bir çözüm verir. Buna göre bir elektromanyetik dalganın boş uzayda hızı tam olarak saniyede 2,99792458*10⁸ metredir; yani yaklaşık 300.000 km/s.

Dolayısıyla bir elektromanyetik dalga karakterine sahip ışığın hızı da boşlukta aynı değere sahiptir; 300.000 km/s.

Maxwell, hesaplarında iki fiziksel sabit olan boşluğun dielektrik (ε) ve manyetik geçirgenliği (μ)'ni temel aldığından bu tanım, ışığın hızının vakum ortamınındaki yani boş uzaydaki değeridir.

Herhangi bir şeyin ışıktan daha hızlı gidebilmesi demek, geçirgenliği uzay boşluğundan daha az olan bir ortamın var olduğunu kabul etmek demektir. Dolayısıyla ışık hızının boşluk için bulunan bu değeri, en üst değer olarak kabul görür.

Işık hızı, evrensel bir sabittir

Öte yandan ışık hızı, fiziğin temel denklemlerinde ortaya çıkan ve nedensellik ilişkisini tanımlayan en önemli evrensel sabitlerden biridir.

Evrensel sabitler, evrenin her yerinde aynı olduğu varsayılan ve zamanla değişmeyen; başlangıç ​​koşullarıyla birlikte var olan ve evrenin bugünkü haline nasıl geldiğini anlamamıza yardımcı olan sabitlerdir.

Bildiğimiz, günümüz evrenini tanımlamada yardımcı olan, tüm etkileşimlerin kuvvetlerini ve tüm parçacıkların fiziksel özelliklerini tanımlayan 26 evrensel sabit bulunuyor.

Işık hızı da değişmez özelliği ile içinde bulunduğumuz gerçekliğin doğasını anlamada çok önemli bir sabit.

Nitekim Büyük Patlama'dan 380.000 yıl sonra başlayarak, evrenin genişlemesine paralel olarak yayılmaya başlayan ışığın hızının yaklaşık 13,8 milyar yıldır değişmediği öngörülüyor. "Kozmik mikrodalga arka plan" ışımasına ilişkin gözlemler bu sonucu doğruluyor.

Tekrar sorumuza dönelim: Neden ışıktan hızlı gidilemez?

Daha önce de belirttiğimiz gibi herhangi bir şeyin ışıktan daha hızlı gidebilmesi demek, uzay boşluğundan çok daha az yoğun olan bir ortamın var olması anlamına gelir ki bu da bizim fizik bilgimize göre olanaksızdır.

Öte yandan Görelilik Kuramı'na göre, kütleli bir cisim için bırakın ışık hızından daha hızlı gidebilmeyi, ışık hızında bile hareket etmesi mümkün değildir.

Işık hızının sabit oluşu, varoluşsal bir sorun ve evrenin başlangıç koşullarından biri olarak karşımızda duruyor. Adı üzerinde o, elektromanyetik teori ve Görelilik Kuramı ile tanımlı evrensel bir sabit.

Bu demektir ki; eğer ışık hızında hareket etmek isterseniz bazı fizik yasalarını çiğnemeniz gerekiyor!

Kaynakça

https://www.space.com/are-fundamental-constants-of-universe-constant

https://www.astronomy.com/science/speed-of-light-realitys-speed-limit-explained/

https://www.sciencefocus.com/science/why-is-the-speed-of-light-constant