Güneş’ten gelen ışığın kaç yaşında olduğunu hiç düşündünüz mü? Güneş, Dünya’dan yaklaşık olarak 150 milyon kilometre uzaklıktadır. Bu uzaklığı ışığın hızı olan saniyede 300 bin kilometreye bölersek 460 saniye yani “8 dakika” elde ederiz. "Güneş’ten çıkan ışık bize 8 dakikada ulaştığına göre bu durumda yaşı da 8 dakika olmalıdır" diye düşünebilirsiniz. Ancak bunu yaparsanız büyük yanılgıya düşersiniz.
Bunu anlamak için biraz daha derine inelim; Güneş, çekirdeğinde gerçekleşen füzyon tepkimeler sayesinde ışık yayar. Bu nedenle ışığın çekirdekten yüzeye ulaştığı zamanı da hesaba katmalıyız. Güneşin yarıçapına 700 bin kilometre dersek; ışığın çekirdekten yüzeye ulaşma süresi yaklaşık 2,5 saniye alır. O halde yine de ışığın yaşı yaklaşık 8 dakikadır diyebiliriz, değil mi? Hayır. Bu hesaplamayı yaparken göz önüne almadığımız diğer bir şey, Güneş’in yoğunluğu ve bu sebeple ışığın Güneş içerisinde çok daha yavaş hareket ediyor olması.
Hayır, sizi bronzlaştıran Güneş ışığı sandığınızdan daha yaşlı. Hatta insanlık tarihinden bile eski...
Madde olan bir ortamda, ışık madde ile etkileşime girer ve enerji kaybeder. Bu nedenle çekirdekte ışık, gamma ışını olarak ortaya çıkarken, enerji kaybettikçe dalga boyu artar ve bu sebeple sırasıyla x ışını, morötesi ve görünür ışığa dönüşür. Işığın madde ile etkileşmesinin diğer bir etkisi ise, ışığın yön değiştirmesidir. Bunu gözünüzde canlandırırken herkesin bir kere oynamış olduğunu düşündüğümüz meşhur Pinball oyununu hayal edebilirisiniz. Işık da bu oyundaki top gibi, her bir protona çarptığında yön değiştirir. Bu nedenle ışık sanıldığı üzere çekirdekten yüzeye bir doğru şeklinde değil, kurşun kalemle rastgele çizilmiş gibi bir yol alır. "Peki bunu nasıl hesaplayacağız?" diye merak ediyor olabilirsiniz. Bunun cevabı İngilizce ismi ile “Random Walk Problem Formula” olarak geçer. Güneş’in kütlesinin yaklaşık 1030 kilogram olduğunu varsayarsak, Güneş’te yaklaşık 1057 proton olduğunu söyleyebiliriz. Her bir protonun Güneş’e homojen bir şekilde yayıldığını varsayarsak, aralarındaki uzaklık yaklaşık olarak 10-10 metre olduğunu hesaplarız. Bütün bu parametreleri formüle koyduğumuzda elde ettiğimiz sayı 400 milyar yıl olacaktır.
Günümüzde bilinen ölçümlere göre 13,7 milyar yıllık bir evrende ve 4,6 milyar yıllık Güneş’te böyle bir şey olabilmesi mümkün değildir. Eğer böyle bir şey olsaydı, Güneş’ten ışığın çıkması için 387 milyar yıl beklememiz gerekecekti. O halde bir yerde hata yapmış olmalıyız. Hesaplarımızda iki hata yaptık. Öncelikle Güneş’in yoğunluğu homojen varsayılamayacak kadar düzensiz dağılmıştır. Güneş’in yoğunluğu, füzyon tepkimelerinin ve 1,5 x 107 kelvin sıcaklığa sahip olduğu çekirdekte en fazla iken, onun üzerinde radyoaktif alan, onun da üzerinde ısı yayılımsal bölge (convective zone), onun da üzerindeki 5.779 kelvin sıcaklığa sahip yüzeye doğru gittikçe azalır. İkinci olarak; ışık protonlara çarparken bazı protonlara hiç rastlamadan yoluna devam eder (Pinball örneğini hatırlayın) ve foton çekirdekte çok yüksek enerjiye sahip olduğu için yön değiştirmeye daha az meyilli iken, yüzeye yaklaştıkça enerji kaybettiğinden, yön değiştirmeye daha müsait olur. Bu bilgilere göre tekrar hesaplama yaptığımızda fotonların çoğunun çekirdekten yüzeye yaklaşık 170 bin yılda ulaştığını buluruz. Bu da demektir ki, şu an gözünüze çarpan fotonlar, iki buzul çağı önce, insanların giysi giymeyi henüz icat ettiği yıllarda oluşmuştur. Buradan sonuçla, çekirdekte füzyon tepkimelerle oluşan ışığın gözünüze ulaşması 170 bin yıl alır (bazı şanssız fotonlar ise, yüzeye ulaşana kadar milyon yılı bulan süreler boyu Güneş içinde bir o yana, bir bu yana savrulur).
Peki bu, Güneş’ten gözümüze gelen ışığın 170 bin yaşında olduğu anlamına mı gelir? Aslında bu tamamen göreli bir durum. Özel Görelilik Teorisi’ne göre uzay ve zaman kavramları farklı hızlarda olan gözlemcilere göre farklı olabilir. Bu nedenle iki olay arasında mutlak bir zaman farkından veya uzaklıktan söz edemeyiz. Sadece belli bir gözlemcinin referans sistemini ele alarak, iki olay arasındaki uzay ve zaman farklılığından bahsedebiliriz. Foton gibi kütlesiz nesneler, uzayda ışık hızında ilerler ve Özel Görelilik Teorisi’ne göre böyle bir durumda foton için zaman akmaz, bundan dolayı foton asla “yaşlanmaz”.
