Einstein’in İzafiyet Teorisi ilkelerinden biri, hiçbir şeyin ışık hızından daha hızlı hareket edemeyeceğidir. Bildiğiniz gibi evrensel olarak, ışık hızı her şeyin hız sınırı olarak kabul edilir.
Ancak bu teorinin üstüne bir şey eklenemediği, ispatlanamadığı için bilim tarafından kabul edilen bir değerdi. Sonsuza kadar böyle olacağının garantisi bulunmuyor.
Şimdi bilgi ışık hızında ya da ötesinde seyahati mümkün mü gelin inceleyelim.
Veri ışık hızında seyahat edebilir mi?
Işık, saniyede yaklaşık 299.792 kilometre hızla hareket ediyor. Günümüzde dünyasında verilerimizin çoğu bakır tel ya da fiber optik kablo üzerinden iletilmekte. Verilerimizi ışık hızında hareket eden radyo dalgaları üzerinden cep telefonlarımızla gönderdiğimizde bile, bir noktada bunlar internet’in kablolu ağlarını geçer.
Uzun mesafeli bilgi aktarımı için en yaygın iki bakır tel türü, bükümlü çift (ilk önce telefon, daha sonra çevirmeli İnternet ve DSL için kullanılmıştır) ve koaksiyel kablodur (İlk başta kablolu TV, sonra İnternet ve telefon için kullanılmıştır).
Koaksiyel kablo ikisinin arasında daha hızlı olan bir tür. Ancak fiber optik kablo daha da hızlıdır. Verileri elektrik sinyalleri biçiminde iletmek için bakır kullanmak yerine, fiber optik kablo verileri ışık darbeleri olarak taşır.
Fiber optikten geçen ışık, vakumdan geçen ışık kadar hızlı değildir. Işık, hemen hemen her ortamda hareket ettiğinde, ışık hızı olarak bildiğimiz evrensel sabitten daha yavaştır.
Havada aradaki fark önemsizdir, ancak ışık, çoğu fiber optik kablolamanın özünü oluşturan cam da dahil olmak üzere diğer ortamlarda önemli ölçüde yavaşlatılabilir.
Bir ortamın kırılma indisi, vakumdaki ışık hızının ortamdaki ışık hızına bölünmesidir. Yani bu sayılardan ikisini biliyorsanız, diğerini hesaplayabilirsiniz. Camın kırılma indisi yaklaşık 1,5’tir.
Işık hızını (yaklaşık 300.000 kilometre veya saniyede 186.411 mil) buna bölerseniz, saniyede yaklaşık 200.000 kilometre (124.274 mil) elde edersiniz; bu da ışığın camdan geçen yaklaşık hızıdır.
Bazı fiber optik kablolar, daha yüksek kırılma indisine ve dolayısıyla daha düşük hıza sahip olan plastikten yapılır.
Hızdaki düşüşün nedenlerinden biri ışığın ikili doğasıdır. Hem parçacığın hem de dalganın özelliklerine sahip olması bir sebeptir. Işık aslında foton adı verilen parçacıklardan oluşuyor ve kablolama boyunca düz bir çizgide hareket etmiyorlar.
Fotonlar malzeme moleküllerine çarptıkça çeşitli yönlerde sıçrarlar. Işığın ortam tarafından kırılması ve emilmesi sonunda bir miktar enerji ve veri kaybına yol açar. Bu yüzden bir sinyal sonsuza kadar seyahat edemez ve uzun mesafeleri kat etmek için periyodik olarak yükseltilmesi gerekir.
Ancak ışığın yavaşlaması tamamen kötü bir şey değildir. Hızı kontrol etmek ve sinyalin etkili bir şekilde yönlendirilmesine yardımcı olmak için fiber optiğe bazı eklenti kurulur.
Fiber optik kablo hala bakır telden çok daha hızlıdır ve elektromanyetik girişime karşı o kadar hassas değildir. Fiber saniyede yüzlerce Gigabit veya hatta Terabit hızlara ulaşabilir.
Evimizde kullandığımız internet bağlantıları bu süper yüksek hızlara ulaşamaz. Buna sebep kablolamaların tüm alanlarda ve birçok ev ile paylaşılması diyebiliriz.
Ancak mahallenize veya evinize kadar uzanan fiber ile, ortalama DSL hatlarından saniyede 1 ila 6 Megabit ve kablodan saniyede yaklaşık 25 Megabit ile karşılaştırıldığında, saniyede 50 ila 100 Megabit aralığında bir veri aktarımı elde edebilirsiniz. Gerçek veri hızları elbette konuma, sağlayıcıya ve seçtiğiniz plana göre büyük ölçüde değişen bir şey.
Ayrıca, bir Web sitesine girdiğinizde veya bir oyun indirdiğinizde gereken iletişim gibi sinyal gecikmesine sebep olan başka şeyler de vardır.
Bilgisayarınız ve verileri barındıran sunucu, senkronize olduklarından ve veri aktarımının başarılı olduğundan emin olmak için iletişim kurar ve bu da kısa ve gerekli bir gecikmeye neden olur.
Verilerinizin kat etmesi gereken mesafe de oraya ulaşmasının ne kadar süreceğini etkiler ve verilerin hedefine ulaşmak için geçmesi gereken herhangi bir donanım ve kablolamada ek darboğazlar olabilir.
Son zamanlarda, paraziti azaltma ve diğer teknikler yoluyla bakır kablolama üzerinden neredeyse fiber optik hızlarda veri aktarımında çığır açan gelişmeler yaşandı.
Ayrıca araştırmacılar, örneğin Wi-Fi için ampuller kullanarak veya binadan binaya lazer ışınları ileterek, havadan ışık yoluyla veri aktarımı üzerinde çalışıyorlar. Yine, havadan ışık ışık hızına yakın bir hızda hareket ediyor, ancak şu anda sahip olduğumuz hiçbir şey hız, sınırını aşmıyor. Gerçekten ışıktan daha hızlı aktarım elde edebilir miyiz?
Alexander Graham Bell’in Kablosuz Telefonu
Fiber optik kablo kullanımı, veri aktarımı için ışığı kullanmanın ilk girişimi değildi. Alexander Graham Bell’in kendisi, esasen ilk kablosuz telefon olan ancak modern cep telefonlarının kullandığı radyo dalgaları yerine ışık kullanan fotofonu icat etti.
Bir aynaya doğru ses yansıtarak çalışıyordu, bu da aynanın titreşmesine neden oluyordu. Güneşten gelen ışık, titreşen aynadan, onu telefon üzerinden iletim için bir elektrik akımına dönüştüren bir selenyum alıcısına yansıtılıyordu.
En büyük kusuru ise bu yapı için doğrudan güneş ışığının gerekli olmasıydı, bu nedenle bulutlar veya diğer nesneler sinyali engelleyebilirdi. Gecenin ortasında arama yapmayı zaten unutun. O zaman için iyi fikir olmasa da gelecekte fiber optiğin öncüsü olmayı başaran bir icattı.
Süperluminal Veri Transferi Olanağı
Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü’ndeki (NIST) bilim adamları dört dalga karışımı adını verdikleri bir şey kullanarak kuantum verilerinin ışıktan daha hızlı aktarılmasını başardıklarını iddia ediyorlar.
Deney, ısıtılmış rubidyum buharından kısa bir 200 nanosaniyelik tohum darbesi göndermeyi ve aynı anda tohum darbesini yükseltmek için farklı bir frekansta ikinci bir pompa ışını göndermeyi kapsıyor.
Her iki ışından gelen fotonlar, üçüncü bir ışın üreten bir şekilde buharla etkileşime girer. Görünüşe göre, hem yükseltilmiş tohum darbesinin hem de yeni üretilen darbenin tepe noktaları, bir vakumda ışık hızında hareket eden bir referans ışınından daha hızlı çıkabilir.
Bildirdikleri hız farkları, bir vakumdaki ışıktan 50 ila 90 nanosaniye daha hızlı. Hatta giriş tohum ayarını ve gücünü değiştirerek darbelerin hızını ayarlayabildiklerini bile açıkladılar.
Çalışmalar sırasında bir diğer hızlı veri aktarım teknolojisi, birbirine bağlı çiftlerin varlığına dayanan kuantum ışınlanmasıdır.
Birbirleriyle o kadar uyumlu iki parçacık ki, birini ölçtüğünüzde diğeri, birbirlerinden uzaklıkları ne olursa olsun, birincisinde bulduğunuz kaliteyle sonuçlanır.
Bu ayrıca, aktarmaya çalıştığınız gerçek veri parçalarını içeren üçüncü bir parçacık gerektirir. Lazer, bir bakıma, birbirine bağlı parçacıklardan birini başka bir yere ışınlamak için kullanılır. Aslında bir fotonu taşımıyor, daha çok yeni bir fotonu orijinalinin bir kopyasına dönüştürüyor.
Birbirine bağlı çiftteki foton, benzerliklerini veya farklılıklarını bulmak için üçüncü fotonla karşılaştırılabilir ve bu bilgi diğer konuma iletilebilir ve verileri toplamak için ikiz parçacıkla karşılaştırma yapmak için kullanılması muhtemeldir.
Anında aktarımla sonuçlanacak bir şey gibi geliyor kulağa, ancak durum böyle değil. Lazer ışınları yalnızca ışık hızında hareket eder. Ancak bunun uydu aracılığıyla şifrelenmiş veri göndermek ve kuantum bilgisayarlarını ağ oluşturmak için potansiyel uygulamaları var, ancak onları icat edebilirsek.
Bu, herhangi bir süperluminal veri transferi girişiminden daha ileride. Bu noktada millerce ötede çalışıyor ve araştırmacılar ışınlanma mesafesini artırmaya çalışıyorlar.
Anlamlı bilgilerin ışıktan daha hızlı seyahat edip edemeyeceği sorusunun cevabı şu anda hayır. Veriler sonraki deneylerde doğru çıkarsa, sadece birkaç kuantum parçacığını ışık hızının üzerinde olabilecek hızlarda hareket ettirebilme seviyesindeyiz.
Pratik olarak uygulanabilir bir veri aktarım biçimine sahip olmak için, bir şey ifade eden düzenli veri parçalarını bozulmadan, onu yorumlayabilen başka bir makineye gönderebilmemiz gerekir.
Aksi takdirde dünyadaki en hızlı iletim hiçbir şey ifade etmez. Ancak ışık hızı kırılırsa, bunu yıldızlar arası seyahatten çok daha erken, internet iletimlerimize uygulayacağımızdan emin olabilirsiniz.
En yüksek kalitede televizyon izleme ve internette en yüksek hızlarda gezinme yeteneğimiz çok önemli noktalara ulaşabilir. Ve belki de bu amaçlar için, kendimizi gerçekten ışık kadar hızlı iletime ulaştırmak farklı şeylerin kapısının da aralanmasına sebep olur.
