Işık hızı neden geçilemez? Neden saniyede 300 bin km'dir?

Evrenimizin dokusundan kaynaklanan sabitler yüzünden. Elektromanyetizmanın bir ayağı elektrik, diğer ayağı manyetizmadır. Her yüklü parçacık, etrafında bir elektrik yaratır. Tıpkı bir yükün elektrik alan yaratması gibi, bir mıknatıs da bir manyetik alan yaratır.

Yüklü bir parçacık veya bir mıknatıs hareketsizse, ilginç pek bir şey olmaz. Statik elektrik gibi daha basit olaylar veya mıknatısların etrafında demir tozlarının sevimli şekiller alması gibi şeyler, hareketsizken gözleyebildiğimiz yük ve manyetizma etkileri arasındadır. Elbette bunlar da farklı bağlamlarda ilginç gerçeklerdir; ama bu ikisinin hareket halinde olduğu zaman deneyimlediğimiz şeyler yanında, her ikisi de bir hiçtir.

Bir yük veya bir mıknatıs ne zaman ki harekete geçer, yani yer değiştirmeye başlar, işte o zaman sıra dışı bir şey olur: Elektrik alanlar manyetik alanları etkilemeye, manyetik alanlar da elektrik alanları etkilemeye başlar. Zaten elektrik motorlarını ve enerji santrallerini mümkün kılan gerçek budur: Elektrik verip mıknatısları etkileyerek motor elde ediyoruz, mıknatıslara sahip türbinleri akan suyla ve radyoaktif enerjiyle veya rüzgar gücüyle döndürüp, elektrik elde ediyoruz.

Maxwell Denklemleri'ndeki parametrelerden biri ϵ0 elektrik alana karşı direnç, diğeri μ0 manyetik alana karşı direnç olarak düşünülebilir. Bu sayılar, başka denklemlerle hesaplanabilen sayılar değillerdir; Evren'in dokusunun sonucu olarak oluşan sabit sayılardır.

Eğer elektrik alan manyetik alanı doğuruyorsa ve manyetik alan da elektrik alanı doğuruyorsa, bu ikisi arasında öyle bir denge hali bulunabilir ki, ne elektrik alan manyetik alanın sönmesine izin verir ne de manyetik alan elektrik alanın sönmesine izin verir. Sürekli hareket eden bir parçacık (veya dalga) yaratılabilir.

İşte hesaplamalar yapıldığında bu denge halini yaratan hız, saniyede 299.792.458 metredir.

İşte tam da bu nedenle kütlesiz olan ve kendi kendine yayılan her dalga, ışık hızında gitmek zorundadır. Çünkü bu hızdan başka bir hızda giden bir dalga, kendi kendini sürdüremez. Ya elektrik alan baskın gelir, ya manyetik alan baskın gelir. Ama tam bu hızda giden bir dalga, kendi kendini sürdürebilen dalga olur. O dalganın "ışık" olması şart değildir; mesela gluonlar da bu hızda gitmektedir. Kütleçekimi ışık hızında etki edebildiği için, onu taşıyan parçacık olarak hipotize edilen ama henüz doğrulanmamış olan gravitonların da bu hızda hareket ettiği düşünülmektedir.

Aynı nedenle ışık, saniyede 300 milyon metre hıza bir arabanın ivmelenmesi gibi erişmez. Işık, saniyede 300 milyon metre hıza, kaynaktan çıktığı anda erişir, çünkü zaten kaynaktan ışık olarak çıkabilmesinin tek yolu o hızda olmasıdır. Fotonlar kütlesiz bir parçacık ve bir dalga oldukları için, başka bir hızda gidemezler; ışık hızında gitmek zorundadırlar.

Ayrıca buradan şunu da anlıyoruz: Işık hızının kendisi özel bir sabit değildir. Evren'in dokusunu oluşturan ve boş uzay veya vakum dediğimiz şeyin elektrik alanına ve manyetik alana gösterdiği direnç (veya geçirgenlik), kendi kendine yayılan bir dalganın hızını otomatik olarak belirlemektedir. Bu ikisi temel sabitler olduğu için, ışık hızı da temel sabit olarak görülmektedir. Bir başka evrende, bu geçirgenlik veya direnç farklı değerde olabilirdi. O evrende ışık hızı, bambaşka bir sayı olurdu. Ama bu Evren'de, bu değerler böyle ve ondan dolayı ışığın hızı tek bir sayıya sabitlenmiş haldedir.

Tam da bu yüzden, uzay-zaman dokusu içindeki nesneler için ışık hızı evrensel bir hız limitidir - sonuçta kütlesizden daha kütlesiz olamazsınız ve dolayısıyla ışık hızından daha hızlı gidemezsiniz. Eğer kütleniz varsa, bu kütlenin Higgs Alanı ile etkileşmesinden ötürü bir çeşit "sürtünme" oluşacaktır ve asla ışık hızına erişmeniz mümkün olmayacaktır (en azından "sonsuz enerjiye" erişiminiz yoksa).

Bundan önce biraz Higgs Alanından bahsedelim. Higgs Alanı evreni tamamen kaplar ve maddeye, parçacıklara vb. kütle kazandırır. Haraket eden cisimler, higgs alanıyla etkileştiği için cisim yavaşlar fakat bu durum foton için farklıdır. Foton, kütlesi olmadığı için Higgs alanıyla etkileşmiyor ve onu kimse durduramıyor, yoluna kendi hızında devam ediyor. Fakat biz bu alanla etkileştiğimiz için ışık hızını malesef geçemiyoruz.