IŞIK HIZININ GEÇİLMESİ, BİLİM VE TEKNOLOJİDE YENİ UFUKLAR

Prof. Dr. Mustafa EROL

Dokuz Eylül Üniversitesi, Buca Eğitim Fakültesi

Fizik Eğitimi Anabilim Dalı Öğretim Üyesi

E -mail mustafa.erol@deu.edu.tr

Web: http://kisi.deu.edu.tr/mustafa.erol/

17/12/2011

 Bugün içinde bulunduğumuz teknolojik ve kültürel düzeyin en önemli dayanağı olan bilim ve bilimsel çalışmalar her geçen gün artan bir hızla devam etmektedir. İnsanlığın bu en temel ve beklide en zor uğraş alanı, doğada var olan bilimsel yasaları veya ilkeleri keşfederek bu bilimsel yasa ve ilkelerden yaralanılarak teknoloji üretilmesini ve hayata dair her türden temel sorunun yanıtlanmasını amaçlar. Bugün itibariyle bilim ve teknolojide elde edilen başarı hakikaten çok büyüktür. Ancak şu da bir gerçek ki, henüz hiç bilmediğimiz ve belki yıllar sonra keşfedebileceğimiz binlerce bilimsel yasa veya ilke hala keşfedilmeyi beklemektedir. Nasıl ki bundan 150 yıl önce kuantum fiziğinden habersiz ve kuantum fiziğinin ortaya çıkardığı teknolojik ürünlerden mahrum idiysek bugün de henüz hiç bilmediğimiz çok sayıda yasa veya ilke keşfedilmeyi beklemektedir. Bu açıdan bakıldığında bugün çözümü olanaksız gibi görünen bir çok sorunun cevabı bundan belli bir süre sonra mutlaka bulunacaktır. Bunu düşünebilmek için kahin olmaya gerek yok sadece bilim tarihini incelemek yeterli olacaktır.  

Bilim dünyasını ayağa kaldıracak türden bir gelişme aslında son birkaç yıl içinde yaşanmaktadır. Burada sözü edilen gelişme ışığın boşluktaki ilerleme hızıyla ilgilidir. Ünlü fizikçi Albert Einstein’ın “Özel Görelilik Teorisini” ışığın boşluktaki yayılma hızının evrende ulaşılabilecek en büyük hız olduğunu kabul ederek geliştirmiştir. Einstein özel görelilik denklemlerini ve teorisini geliştirirken hiçbir şeyin/parçacığın ışığın boşluktaki yayılma hızından daha hızlı gidemeyeceğini kabul etmiştir. Bu postüla veya kabul son birkaç yıla kadar yapılan deneylerde gerçekten de doğrulanmış ve hiçbir sorunla karşılaşılmamıştır. Ancak son birkaç yıl içinde yapılan bazı deneyler Einstein’ın bu postülasını temelden sarsacak niteliktedir. Bu konuyla ilgili farklı 2 bilimsel çalışmadan bahsedeceğim.

Bunlardan ilki bilim dünyası ve bilimsel medya tarafından fark edilmemiş olan bir çalışmadır. Bu çalışma İsviçre’deki Cenevre Üniversitesi, Fizik Bölümü’nden doktora öğrencisi Daniel Salart ve meslektaşları ( Augustin Baas, Cyril Branciard, Nicolas Gisin ve Hugo Zbinden) tarafından dünyanın en prestijli bilimsel dergilerinden biri olan Nature’da 14 Ağustos 2008 tarihinde yayınlanan makaledir.  Bu makalede D. Salart ve arkadaşları kuantum fiziğinin en ilginç kuramsal ilkelerinden biri olan “Kuantum Dolanıklık (Quantum Entanglement)” olayına dair yapılan çalışmayı rapor etmektedirler. Kuantum Dolanıklık, 1935 yılında Einstein, Podolsky ve Rosen tarafından yayınlanan bir makaleyle bilim dünyasına kazandırılan kuantum mekaniksel bir ilkedir. En basit haliyle kuantum dolanıklık, iki veya daha fazla sayıdaki kuantum taneciğinin birbirlerinden ne kadar uzakta olursa olsunlar birbirleriyle eşzamanlı olarak etkileşebileceğini yani haberleşebileceğini ifade eder. Daha basit bir ifadeyle aynı orijinden gelen Tokya’daki bir elektron ile İstanbul’daki bir elektron birbirleriyle Kuantum Dolanıklık sayesinde eşzamanlı olarak haberleşebilmektedir. Bu teorik öngörü daha sonra gelişmiş pek çok laboratuvarda şüphe götürmez şekilde deneysel olarak ispatlanmıştır. Bugün artık Kuantum Dolanıklık bilimsel bir gerçek olarak karşımızda durmaktadır. D.Salart ve arkadaşları İsviçre Telekom fiber iletişim hatlarını kullanarak Cenevre civarında ve aralarında yaklaşık 18 kilometre mesafe bulunan ve aynı kaynaktan gelen fotonların Kuantum Dolanıklık hızlarını ölçmüşlerdir. Buldukları sonuç bilim dünyasını temelden sarsacak niteliktedir. En basit ifadeyle iki foton arasındaki Kuantum Dolanıklık haberleşme hızı, ışık hızından minimum 10 000 kat ama ortalama 70 000 kat daha büyük olarak ölçülmüştür.  (Testing the speed of ‘spooky action at a distance, Daniel Salart, Augustin Baas, Cyril Branciard, Nicolas Gisin & Hugo Zbinden, Vol 454, 14 August 2008, doi:10.1038/nature07121)

Bahsedeceğim ikinci çalışma bilim dünyası ve bilimsel medya tarafından iyi bilinen bir çalışmadır. Bu çalışma genel medyada da büyük yer bulan ve dünya üzerinde bilimle uğraşmayan bir çok insanın ilgisini çeken ünlü CERN deneyleriyle ilgilidir. CERN de üretilen bir çok atom altı parçacık fiziksel özelliklerinin araştırılması için değişik laboratuarlarda inceleme altına alınmaktadır. Bunlardan biri de  İtalya’nın Gran Sasso Ulusal laboratuarı’dır. CERN den çıkan nötrinolar buradaki OPERA adı verilen detektörde fiziksel özellikler açısından incelenmektedir. Bu laboratuarda çalışan 125 civarındaki bilim insanının yaptıkları ortak çalışma ile CERN de üretilen nötrinoların hızı deneysel olarak ölçülmüştür. 17 Kasım 2011 tarihli bilimsel makale ile T. Adam ve meslektaşları yerin 1400 m altında konuşlandırılan OPERA detektörüne ulaşan nötrinoların hızının az da olsa ışık hızından daha büyük olduğunu bulmuşlarıdır. (T. Adam et al., Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the  CNGS beam, http://arxiv.org/abs/1109.4897)

       Bilim dünyasında şüphe ve tepkiyle karşılanan bu sonuç aslında D. Salart ve meslektaşlarının yaklaşık 3 yıl önceki bulgusunu destekler niteliktedir. Her iki araştırma da dünyanın en gelişmiş laboratuarlarından ikisinde gerçekleştirilmiş son derece önemli çalışmalardır. Dahası bizleri aynı bilimsel sonuca ulaştırmaktadır. Yani “Yaşadığımız evrende ışığın boşluktaki yayılma hızından daha hızlı giden bir takım parçacıklar vardır”  sonucuna ulaştırmaktadır.

Bilim dünyasında çok önemli buluşlar genellikle başlangıçta büyük tepki ve dirençle karşılaşmış ancak daha sonra bilim dünyası tarafından sindirilmiş ve kabul görmüştür. Kanaatimce her iki çalışmada bilim dünyasını sarsacak niteliktedir ve bizlere henüz hiç bilmediğimiz yeni bir dünyanın sinyallerini göndermektedir. Burada şunun bilinmesinde büyük fayda var; bu sonuç Einstein’ın özel görelilik kuramını ve denklemlerini tamamen ortadan kaldırmıyor. Özel görelilik kuramı, kendi kabulleri ve sınırları içinde hala geçerlidir ve geçerli olacaktır. Ancak bu sonuçla ışık hızının geçilebileceğini ve ışık hızının geçilmesi durumunda hem deneysel hem de teorik anlamda neler olabileceğinin bilimsel anlamda araştırılması gerekiyor. Bu sonuç beklide yepyeni fizik teorilerinin geliştirilmesine neden olacak, bilim ve teknolojide yepyeni ufukların kapılarını ardına kadar açacaktır. Bunun gerçekleşmemesi için hiçbir neden görmüyorum.

Prof. Dr. Mustafa EROL

Dokuz Eylül Üniversitesi, Buca Eğitim Fakültesi

Fizik Eğitimi Anabilim Dalı Öğretim Üyesi

E -mail mustafa.erol@deu.edu.tr

Web: http://kisi.deu.edu.tr/mustafa.erol/

17/12/2011

 Not: Makalemiz kaynak gösterilmek ve yazardan izin alınmak koşuluyla yeniden yayınlanabilir ve çoğaltılabilir.