Kütlesi olan hiçbir madde ışık hızına ulaşamaz. Bu yargı Hermann Minkowski tarafından ortaya atılmış ve Einstein'in E=mc2 formülünü türetmesinden sonra da tüm bilim dünyası tarafından kabul edilmiştir. Bu yazımda basit şekilde enerji, kütle, eylemsizlik konularına değinip, neden ışık hızına ulaşamayacağımızdan bahsedeceğim.

Öncelikle biraz E=mc² formülünden konuşalım. Bu formül enerji ve kütlenin aynı şeyin farklı formları olduğunu ve birbirlerine dönüşebileceğinden bahseder. Formülün bütün dünyada en çok bilinen formüllerden biri olmasının nedeni ise formülün insanlık için inanılmaz sonuçları ortaya çıkarmasıdır. Örneğin bu formüle bakarak 1 kg makarnanın tüm Türkiye'nin yaklaşık 1 yıllık enerji ihtiyacını karşılayabileceğini söyleyebiliriz.

E = Enerji, m=kütle, c2 = Işık hızının karesi
E= 1 kg x (300000 km/s)2
E = 9x1016 Joules!!! 

Eğer bir yolunu bulup makarnanın kütlesini enerjiye çevirebilirsek inanılmaz miktarda enerjinin ortaya çıkacağını bu formül sayesinde biliyoruz. Sadece bu dönüşümü nasıl yapacağımızı şimdilik bilmiyoruz.

Bu formülün sonuçlarından bir diğeri de ışık hızının kütlesi olan maddeler için ulaşılamaz olmasıdır. Bunun için kütle kavramını incelememiz gerekiyor. Zaten Einstein'in çalışmalarına bakarsak bu formül m=E/c² şeklindedir. Çünkü Einstein'in incelemek istediği özellik kütle olmuştur. Kütleyi "madde miktarı" olarak zaten biliyoruz fakat konuyu daha iyi anlama açısından kütlenin diğer tanımından yararlanmamız gerekiyor. Bu tanım da eylemsizlikle ilgili olan tanımdır. Kütlesi olan maddelerin eylemsizlikleri vardır. Yani kütlesi olan maddeler dışardan uygulanan kuvvetlere direnç gösterirler, çünkü hızlarını koruma eğilimdedirler.

Örneğin küp şeklindeki bir demir parçasını uzaya bırakırsak öyle kalır. Yani birden hızlanıp gözden kaybolmaz. Çünkü kütlesi olan maddelerin eylemsizlik özellikleri vardır, bu yüzden de hızlarını koruma eğiliminde olurlar. İşte bizi sınırlayan durum burada ortaya çıkıyor.

Einstein'nın formülü bize enerjinin de eylemsizlik özelliğine sahip olduğunu göstermiştir. Örneğimize geri dönersek küp şeklindeki demir parçasını yine uzaya bıraktığımızı ve bir kuvvet uygulayarak bir hız kazandırdığımızı düşünelim. Bir kuvvet uygulayarak hız kazandırdığımız demir parçasının enerjisini diğer bir deyişle eylemsizlik özelliğini arttırmış olduk. Artık aynı büyüklükte hızlandırmak istediğimizde başlangıçta uyguladığımız kuvvetten daha büyük bir kuvvet uygulamamız gerekir. Çünkü eylemsizliği artan kütlenin hızını koruma eğilimi yani dışardan uygulanan kuvvetlere karşı göstereceği direnç artmış oldu.

Peki, aynı hızlanmayı sağlamak için başlangıçta uyguladığımız kuvvetten daha büyük bir kuvvet uyguladık ve aynı hızlanmanın olmasını sağladık. Bu seferde demir parçasının eylemsizliğini daha da arttırmış olduk. Tekrar aynı hızlandırmayı sağlamamız için artık çok daha büyük bir kuvvet uygulamamız gerekir. Bu işlemin devam ettiğini ve her defasında daha büyük kuvvet uygulayarak kütlemizin hızını ışık hızına yaklaştırdığımızı düşünelim. Tekrarlanan işlemler sonucunda kütlenin enerjisi ve eylemsizliği inanılmaz artmış olacaktır. Son aşamada kütleyi ışık hızına ulaştırmak için sonsuz bir kuvvet uygulamamız gerekir. Çünkü kütlenin eylemsizliği sonsuza ulaşmıştır. İşte evrende böyle bir kuvvet olmadığından kütleyi hızlandıramayız ve bu nedenle ışık hızına ulaştıramayız.

Burada şunu açıklığa kavuştrumak isterim: İnternette bu konuyu araştırırsanız şöyle bir tanımla karşılaşırsınız "Kütlesi olan maddeler ışık hızına yaklaştığında kütle sonsuza büyüyeceğinden, kütleyi hızlandırmak için yeterli kuvvet evrende bulunmaz. Bunun için kütlesi olan maddeler ışık hızına ulaşamaz" şeklindedir. Artık biliyoruz ki bu tanımdaki kütleden kasıt eylemsizlik özelliğidir, madde miktarı değildir. Yoksa ışık hızına yaklaşan bir maddede yoktan atomlar veya moleküller oluşmaz, kütlenin hacmi artmaz, sadece eylemsizlik özelliği artar.

Hazır yeri gelmişken, E=mc² formülü hız sıfır olan durumlarda geçerlidir. Eğer hız sıfırdan büyükse formüle momentum da ilave edilir. Ayrıca hız ışık hızına yaklaşıldığı durumlarda, düşük hızlarda bire eşit olduğu için formülde gösterilmeyen ve gama işareti ile simgelenen lorentz faktörü de 1'e eşit olmaz. Bu sayının da formüle ilave edilmesi gerekir.