Elmasları düşünelim. Grafit de karbondur; ancak atomların dizilişi farklıdır. Bu nedenle grafit yumuşaktır ve elektriği iletirken, elmas olağanüstü sertliği ve ışıkla kurduğu farklı ilişkiyle öne çıkar. Yani mesele yalnızca "hangi madde?" sorusu değildir; aynı zamanda maddenin nasıl organize olduğu sorusudur. Geleceğin uzay araçlarında da mesele yalnızca daha fazla enerji üretmek değil, maddenin yapısını olağanüstü şekilde düzenleyerek ışıkla etkileşimini değiştirmek olabilir mi? Elmasın karbonu farklı bir yapıya dönüştürmesi gibi, insanlık da bir gün maddeyi öyle bir düzenleyebilir ki ışıkla kurduğu etkileşimden yeni teknolojiler ortaya çıkabilir. Belki geleceğin uzay araçları yalnızca motor gücüyle değil, malzemenin kendisinin ışıkla kurduğu etkileşimle ilerleyecektir. Henüz "elmas gibi ışıkla itilen bir uzay gemisi" diye bir teknoloji yok. Ancak düşünce olarak burada önemli bir noktaya ulaşıyoruz: Medeniyetlerin büyük sıçramaları bazen yeni bir enerji kaynağı bulmaktan değil, maddenin kendisini yeniden anlamaktan meydana gelebilir. Burada ışığın doğasını yeniden tanımlamaktan çok, hangi ışık kaynağını geliştireceğimiz ve onu bir düzenekte ne kadar verimli kullanabileceğimiz sorusu önem kazanıyor. Asıl soru şu olabilir: Işığın kendisiyle madde arasında nasıl bir etkileşim kurabiliriz?
Eğer maddeyi belirli bir düzende yapılandırabilirsek, ışıkla etkileşimi olağanüstü biçimde değişebilir mi? Bu düşünce bizi bugün üzerinde çalışılan bazı bilimsel alanlarla kesiştiriyor. Fotonik kristaller, ışığın hareketini ve yayılmasını kontrol etmek için özel olarak tasarlanmış yapılardır. Metamalzemeler, doğada kendiliğinden bulunmayan optik özellikler gösterebilen yapay malzemelerdir. Nanoteknoloji ise maddenin çok küçük, hatta atomik ölçekte düzenlenmesini mümkün kılmaya çalışır. Bütün bunlar bize geleceğin uzay aracının yalnızca bir motor taşıyan araç olmak zorunda olmadığını düşündürüyor. Belki aracın kendisi, ışıkla özel biçimde etkileşen dev bir kristal veya başka bir ileri malzeme yapısı olabilir. Bugün bildiğimiz fizik içinde ışık, tek başına sınırsız bir itme gücü sağlamaz. Bir fotonun momentumu vardır; ancak tek tek fotonların oluşturduğu kuvvet çok küçüktür. Bu nedenle büyük bir aracı ışıkla hızlandırmak için çok güçlü ışık kaynakları, çok hafif ve geniş yüzeyler ya da uzun süreli hızlanma gerekir. Güneş yelkenleri ve lazer destekli ışık yelkenleri bu düşüncenin bugünkü ilk örnekleri olarak görülebilir. Ancak gelecekte soru belki de yalnızca "Daha güçlü bir ışık kaynağı nasıl yaparız?" olmayacaktır. Bunun yanında "Maddeyi ışığın momentumunu daha verimli alacak ve yönlendirecek şekilde nasıl düzenleriz?" sorusu da önem kazanacaktır.
Tıpkı elmas örneğinde olduğu gibi, değer yalnızca karbonun kendisinde değil, karbonun aldığı yapıda ortaya çıkmaktadır. Aynı şekilde gelecekte atomik düzeyde tasarlanmış bir malzeme geliştirilebilir ve bu malzeme ışıkla öyle bir etkileşime girebilir ki gelen fotonların enerjisi ve momentumu çok hassas biçimde yönlendirilebilir. Böyle bir sistem, bugünkü uzay gemilerinden oldukça farklı olurdu. Büyük yakıt tankları yerine özel bir yüzey veya yapı taşıyabilir; hareketi bir yakıtın yanması ve gazın dışarı atılması yerine, kontrollü foton etkileşimiyle sağlayabilirdi. Yıldız ışığı, lazerler veya başka elektromanyetik kaynaklar bu sistemin enerji ve itki kaynağı olabilir. Burada benim "etkileşim sistemi" olarak düşündüğüm şey daha belirgin hâle geliyor. Küçük ama güçlü bir lazer ışığı düşünelim. Bu ışık, özel olarak tasarlanmış elmas benzeri yüzeylere çarpıyor. Yüzeylerin boyutları, açıları, geometrileri ve dizilimleri burada ana mühendislik unsurunu oluşturuyor. Işık bu yüzeylerden yansıyor, kırılıyor veya farklı optik yapılardan geçerek belirli bir noktaya yönlendiriliyor. Bir başka ifadeyle sistem, ışığı yalnızca yansıtmıyor; onu şekillendiriyor, yönlendiriyor ve belirli bir bölgede yoğunlaştırıyor. Daha sonra bu yoğunlaştırılmış ışık, benim "ışık motoru" olarak adlandırdığım bölümden kontrollü biçimde dışarı salınıyor. Burada ilginç bir başka olasılık ortaya çıkıyor. Yoğunlaştırılmış ışığın dalga boyu veya elektromanyetik özellikleri değiştiğinde, insan gözü onu artık göremeyebilir; buna karşılık uygun ölçüm cihazları bu ışığı tespit edebilir. Dolayısıyla "karanlık döngü" dediğim şey, ışığın ortadan kaybolması anlamında değil, insanın görme sınırlarının dışına çıkması anlamında düşünülebilir. Bu noktada sistemin gerçekten ne yaptığı ise varsayımdan çıkarılıp deneyle araştırılması gereken konudur.
Bu düşüncenin bazı bölümleri günümüz fiziğinde zaten karşılık buluyor: Kristal ve elmas gibi malzemeler ışığın davranışını etkileyebilir; lazer ışığı optik sistemlerle çok küçük alanlara odaklanabilir; fotonik kristaller ve özel optik yapılar ışığın yayılımını kontrol edebilir; radyasyon basıncı ise ışığın momentum aktararak bir yüzeye kuvvet uygulamasının gerçek bir fiziksel olgu olduğunu gösterir. Ayrıca insan gözünün algılayamadığı kızılötesi ve morötesi gibi elektromanyetik ışınımlar vardır. Ancak burada kritik bilimsel sınır değişmez: Işığı yoğunlaştırmak tek başına otomatik olarak itki üretmez. İtki elde edebilmek için sistemin net bir momentum değişimi oluşturması gerekir. Enerji ve momentum korunumu her zaman geçerlidir. Hiçbir sistem yoktan itki üretemez. Bu nedenle asıl araştırma sorusu belki de şudur: Işık, özel olarak tasarlanmış bir madde yapısı içinde yalnızca kontrol edilebilir mi, yoksa bu kontrol sayesinde makroskopik ölçekte kullanılabilir bir hareket üretilebilir mi? Eğer böyle bir etki ölçülebilir ise, bundan sonra onun büyüklüğü, enerji verimliliği, yönü, sürekliliği ve hangi malzeme yapılarıyla ortaya çıktığı araştırılabilir. Ben burada henüz sonucun ne olduğunu bilmiyorum. Bildiğim şey, düşüncenin deneysel olarak sorulabilir bir noktaya geldiğidir. Çünkü bilimsel düşüncenin önemli başlangıçlarından biri şudur: "Bir etki var mı ve bunu ölçebilir miyiz?" Elmas benzeri yüzeylerin ışığı nasıl yönlendirdiği ve bu yönlendirme sonucunda net bir kuvvet vektörünün oluşup oluşamayacağı da bu çerçevede araştırılabilir.
Geleceğin uzay gemisi, bugünkü anlamıyla bir "motor" taşımayacaktır. Kendisi ışıkla etkileşen bir yapı olacaktır. O zaman klasik "yakıt yak, gaz püskürt ve ilerle" anlayışının yanında başka bir düşünce ortaya çıkacaktır: Işığı şekillendir, maddeyle etkileştir ve hareketi bu ilişkiden doğur. Bütün bunlar bizi yeniden "kurbağa göletimize" getiriyor. İnsanlık çoğu zaman kendi deneyim alanını dünyanın sınırı sanıyor. Oysa sınırlar önce zihinde aşılmaya başlıyor; hayalle, soruyla, düşünceyle ve ardından bulgularla. Hayal, tek başına gerçek değildir; fakat ölçülebilir bir soruya dönüştüğünde bilimin kapısını çalabilir. Hayal gücünün kaynağını yalnızca zihnin içinde aramamalıyız. Belki hayal gücü, evrenden gelen bilginin zihinde yeniden düzenlenmesiyle ortaya çıkan bir çeşit içsel ışıktır. Ve insanlığın kozmik yolculuğu da tam burada başlar: Gökyüzüne yalnızca bakarak değil, gökyüzünün bize gönderdiği ışığı kozmik döngü içinde düşünmeye başladığımızda, kurbağa göletimizdeki sınırların giderek silikleştiğini gözlemleriz.
Can Ezgin
Telif Hakkı Saklıdır
Yorumlar
Yorum Gönder