Derdimiz başımızdan aşkın, bize ne elalemin makalesinden. Dediniz.
Öyle de bu makale dünyayı değiştirebilir. Bugün gündemizdeki önemli zannettiğimiz bütün konular geriye itilebilir. Hepsi. Bambaska bir gelecege dogru yola çıkabiliriz beş on sene içinde.
Burada bir "eğer" diyeyim. Eğer makalede rapor edilen deneyde farkına varılmayan bir yanlışlık yapılmadı ise. Hatayı gidermek icin her şey yapilmis gibi gözüküyor. Ama beşer şaşar. Üstelik "Extraordinary claims require extraordinary evidence."
Makaleyi yayınlayanlar bilimsel saygınlığı çok yüksek kişiler. Nasa Johnson Space Centre'de çalışıyor hepsi. Makalenin yayınlandığı dergi bu konuda dünyanın bir numaralı bilimsel dergisi. "Hypersonics" ve "scramjet" üzerine çalışan bizim bölümdeki arkadaşlar oraya gönderiyorlar makale sonuçlarını. Yani bildiğiniz sıkıcı, o sahada çalışanlar dışında kimsenin merak edip okumadığı, bırak sansasyon pesinde koşmayı, sansasyondan bucak bucak kaçacak saygın bilimsel dergilerden birisi. Bu makale böyle bir dergide yayınlandı. Ne zaman gönderildiği yazmıyor web sayfasında ama böyle bilinen fizik kurallarını sarsma potansiyeline haiz bir makale yetkin ve kapsamlı bir muhakemeden ve irdelemeden geçirilmeden yayınlanmaz böyle bir dergide. Makalenin gönderildiği hakemlerin yetkin olduğuna eminim. Bu herhangi bir makale değil çünkü. Baştan savma bir "review" dan sonra editörün yayınlamaya karar vereceği bir makale değil. Aşikar hatalar varsa derginin (ve de editörünün) karizmasını çizer. O yüzden editör çok dikkat etmiştir, hakemleri ona göre seçmiştir, son kararını vermeden önce kendisi de okuyup irdelemiştir. Eminim. Böyle bir süreçten sonra, sonunda, dergi yayınlamaya karar vermiş. Bu şu demek, bir sürü uzman okumuş irdelemiş ama makalede rapor edilen deneyin yapılışında herhangi bir kusur tesbit edilememiş. Sonuçları bildiğimiz fiziğe aykırı da olsa, deneyde bir kusur yok diye karar vermişler hakemler - ki, dergi yayınlamış. Naçizane ben de makaleyi dikkatle okudum. Benim konum değil ama aklıma gelen bir takım muhtemel hata noktalarının hepsini dikkate almışlar yaptıkları araştırmada. Ben hata bulamadım. Zaten bulacağımı da sanmıyordum bu konuda çok daha yetkin kişilerin muhakemesinden geçtikten sonra ama insan yine de kendisi okuyup irdelemek istiyor.
Bu girizgahdan sonra, makalenin muhtevasına geçelim. Öyle bir deney yapmışlar ki, eğer deney sonuçları doğru ise Newton'un Üçüncü yasası ihlal ediliyor.
Newton Yasaları (PHYSICS 101)
Neydi Newton'un üç yasası, hatırlayalım:
Newton #1 - Bir cismi etkileyen tüm kuvvetlerin net bileşeni sıfırsa, bu cisim nasılsa öyle devam eder. Yani duruyorsa, durmaya, belli bir hızda seyahat ediyorsa, aynı hızda seyahate devam eder.
Newton #2 - Eğer bir cismi etkileyen tüm kuvvetlerin net bileşeni sıfır değilse, o zaman bu net bileşen kuvvet (F), cismin kütlesine(m) orantılı olarak bir ivme(a) doğurur, yani F=ma
Newton #3 - Iki cismin birbirine uyguladığı kuvvetler her zaman eşit ve zıt yöndedirler. Bu yüzden, tüfekle atış yapınca geri tepmesi olur. Tüfeğin mermiyi hızlandırmak için uyguladığı basınç kuvveti bizim omuzumuzda da aksi yönde reaksiyon oluşturur.
Birinci kanun sayesinde statik hesaplarımızı yapabiliyoruz. İkinci kanun sayesinde, otomobillerin 100 km/saat hızına ne kadar zamanda ulaşabileceğini hesaplıyabiliyoruz. Üçüncü kanun da jet motorlarının ve roketlerin nasıl çalıştığını izah ediyor. Konumuz bu üçüncü kanun olduğu için, bunu biraz daha açayım. Uzayda manevra yapmanın tek yolu, gitmek istediğimiz yönün aksi yönüne bir şey püskürtmek. Bu püskürtülen "bir şey" genellikle roket yakıtının yanması sonucunda oluşan egzoz gazları oluyor. Hadi roketten daha ileri gittiniz. Bir nükleer reaktör aldınız yanınıza. Yine bir şeyleri dışarı atmanız lazım hızınızı değiştirmek (arttırmak ya da azaltmak) için. Mesela, tonlarca su alırsınız, suyu nükleer reaktörde buharlaştırıp o basınçla atarsınız. Mesela dedim. Ya da bir Avustralya'lı mucidin ürünü Newman drive gibi, bir metali iyonlaştırıp atarsınız. Ama her halükarda, atılacak maddeyi de yanınızda taşımanız lazım. O madde bitti mi hareket özgürlüğünüz de bitiyor.
Yani, uzayda manevra yapmak için, geri püskürtecek maddeyi de yanınızda götürmeniz gerekiyor. Güneş pilleri ya da bir nükleer reaktörle enerji üretseniz bile, bu enerjiyi harekete dönüstürmek için dışarıya bir şey püskürtmek gerekiyor. Bu zorunluluk, uzay araçlarının menzilini sınırlıyor.
Newton'un Üçüncü Yasasının ihlali: EM Drive
Bu fizik hatırlatmasından sonra, tekrar makaleye dönelim. Makale aslında bir kaç senedir "EM Drive" diye sözü edilen bir aygıtı test ediyor.
Bu "Em Drive" denen şeyin, uzayda roket kullanmadan, yani bir şey püskürtmeden hareketi sağladığı iddia edilmişti. Yani "reactionless thruster". Söyle düşünün, bu EM Drive sayesinde, uzay aracının içinde bir bisiklet pedalını çevirerek enerji üretir o enerji ile de uzay aracını hareket ettirebilirsiniz. Dışarıya bir şey atmaya gerek yok. Bisiklet pedalı misali biraz uçuk oldu tabii, koca uzay gemisinde bisiklet pedalı ile belki yavaş gidersiniz ama onun yerine bir ufak nükleer reaktör olduğunu düşünün, o zaman kim tutar sizi. Dışarıya bir şey atmak gerekmediği için, nükleer reaktörün yakıtı bitene kadar hız arttırmaya devam edebilirsiniz. Nükleer reaktörün yakıtı kolay kolay bitmeyeceğine göre ışık hızına doğru hızlanabilirsiniz. "Em Drive" mucitlerinin savunduğu şey bu idi. Ben duymuştum ama ciddiye almamıştım. "Erke dönengeci" gibi bir şey gelmişti bana (hatırlıyor musunuz "Erke dönengecini?").
EM Drive denen icat, yukarıda gördüğünüz huni ya da borazan. O borazanın içinde radyo dalgalarını yansıtıyorsunuz, o radyo dalgalarının "kuantum köpüğü" ile etkileşimi2 sonucunda, bir ivme ortaya çıkıyor. O ivme de huniyi hareket ettiriyor. Bir roket motoru, dışarıya püskürtülen egzoz falan yok yani. İlk bakışta, "Erke dönengeci" gibi yani, ya da "Con Ahmet'in devridaim motörü". Ben böyle bir zırva sanmıştım ilk duyduğumda. Demek ki değilmiş.
Geçen hafta yayınlanan makaleye kadar, EM Drive teoride kalan bir iddia idi. Teorik de olsa, iddia güçlü olduğu için, NASA Johnson Space Centre, bu iddiayı test etmeye karar vermiş. Ve aşağıda gördüğünüz aygıtı kurmuşlar:
"Test Drive" dediği resimde, EM Drive hunisi. Pembeye boyadım. Bu huninin ucuna oturduğu, maviye boyadığım kol, sürtünmesiz rulmanlarla ana eksenin atrafında dönebiliyor. Öte tarafına ağırlık (ballast) koymuşlar dengelemek için. Butun aygıt, bir vaküm odasının içinde. Testler 8 x 10-6 torr basıncında yapılıyor. Atmosfer olarak 10-10 atmosfer demek bu. Uzay şartları yani.
Deney özet olarak şu:
(a) Kolu tam olarak dengeliyorlar
(b) Huniye radyo dalgalarını veriyorlar
(c) Radyo dalgaları huninin üzerinde bir kuvvet doğuruyor, o kuvveti ölçüyorlar.
Şimdi ne olacak. Bilmiyorum ama tahmin edebilirim. İlk olarak, bu deney dünyanın çeşitli ülkelerinde, önde gelen laboratuvarlarda tekrarlanacak. Çin ve Rusya başlamıştır bile deney düzeneğinin inşasına. TÜBİTAK MAM bile bir öneri sunmuş olabilir Bakanlığa, bu deneyi Türkiye'de tekrarlamak için. Umarım.
Bütün bu tekrar deneyler bir sene sürer. O deneyler de yukarıda anlattığım bilgileri desteklerse, o zaman çok heyecanlı günler bekliyor bizi.
Mesela sabah yola çıkıp akşama aya gidip, ertesi sabah dünya dönebiliriz. Aynı şekilde, Mars ya da Jüpiter'e bir kaç günde gidilebilir. Alfa Centauri ulaşılmaz olmaktan çıkar.
Bunların ötesinde aslında, bu yeni gözlemlere dayanarak yepyeni bir fizik gelişebilir. Nasıl Michelson-Morley deneyi, Einstein'ı izafiyet kuramını geliştirmeye yönlendirdi; nasıl Planck'in gözlemleri kuantum mekaniğine yol açtı. Bu da bambaşka bir çığır açabilir.
Belki.
(1) White, March, Lawrence, Vera, Sylvester, Brady, Bailey (2016). Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio-Frequency Cavity in Vacuum. J of Propulsion and Power. Publication Date (online): November 17, 2016 http://arc.aiaa.org/doi/full/10.2514/1.B36120
(2) Kuantum köpüğü ile etkileşimi ben uydurdum. Ne olduğunu aslında kimse bilmiyor
11 yorum:
Halim, palaştığın için teşekkür ederim. Radyo frekansı da olsa netice itibriyle bir enerji gönderiyorsun. Anladığım kadarıyla enerjinin dönüşümü kurallarına uygun. Dalga da bir kuvvettir ve aracın ileri /geri gitmesini temin ediyor.
Sağol Halim hocam. Ne kadar, net, yalın ve güzel anlatmışsın. Bakalım zaman ne gösterecek?
İlk akla gelen de o ama, konuyu açıklamıyor. Muhtemel 8. hata kaynağı olarak makalenin 10. sayfasında sorduğun sorunun cevabı var. ben özetliyorum:
Birincisi, dışarıya RF sızması yok.
İkincisi, velev ki sızma olsa, hatta hepsi sızmış olsa, hatta RF dalgalarının hepsi bir yönde teksif edilmiş olsa bile, bundan dolayı doğabilecek kuvvet, ölçülen kuvvetin binde ya da onbinde biri.
Yani başka bir izah gerekiyor.
Ben de Ahmet Bey ile ayni fikirdeyim. Oncelikle bir enerji kaynagi olusturacak bunu radyo frekansina cevireceksin. Itme saglandigini ve sizma olmadigini bunun saglandigini varsayalim. En buyuk problem uzay sartlarinda isi, radyasyon vs geri kazanimini saglamak icin, ben fizikci degilim ama, sanirim istenen itme gucunun de ne kadar olmasi gerekebilecegini dusunursek cok iyi bir proses (ister elektronik ister mekanik) gerekecektir.
Sanirim uzaya yani yercekiminden uzak uzay bosluguna cikmak icin gunumuz teknolojisi yine gerekecektir. Bence uzerinde calisilmasi gereken asil konu yeryuzunden fazla guc harcamadan ayrilabilmeyi ve ayni sekilde sorunsuz geri donebilmeyi saglamaktir. Geri inis henuz gerceklestirildi ama kalkistan daha cok enerji kullandiklarini dusunuyorum.
Sanirim bu tur uygulamalar uzaya bilgi toplamak amaciyla gonderilen araclar icin dusunuluyor olabilir. Ama onlar icin de hantal bir uygulama olma olasiligi da cok gibi geliyor bana.
Eger gerceklesirse bu amaci disinda (?) bir nokta atisi silahi olarak kullanilabilir diye de dusunuyorum. Umarim hataliyimdir.
Halim, bilgi için teşekkürler.
RF "dalga " yayınım teorisine uygun olarak merkezde oluştuğundan ve de küresel yayınımdan dolayı noktasal kaynağında çevresel etki tepki sıfır düşünürsek huninin yüzeyinde bir etki oluşturması bana makul bir sonuç geliyor.RF kaynağının bir nük.reaktör olması ve her DT zamanda hızlanma sonrası kütlenin önemi olmaksızın ışık hızına gidiş demek galiba.
Ahmet ve Ibrahim,
(a) Bu sorular makale içinde cevaplandırılmış. Fikir makaleyi yazanların fikri değil zaten. Onlar fikri test etmekle görevlendirilmişler. O yüzden ellerinden geldiğince sorgulamışlar. Bütün sorgulamaya rağmen çürütememişler.
(b) Bunun uzay seyahati için bir takım sonuçları olacak ama onun ötesinde muhim olan dört yüz senedir mühendislik zanaatini belirleyen Newton yasalarından birinin ihlal edilmiş olması. Bu evrende daha çok gizem olduğunu gösteriyor. Yün kazaktan sokulmuş bir ip şu anda ama çektikçe daha çözülür.
Tanıl,
Elektro manyetik dalgaların belli bir itme gücü var. Mesela "light sails". Ama bunlar bu deneyde ölçülenin binde biri kuvvet yaratacak kadar bile değil. Zaten bu konu da makalede ele alınıp cevaplandırılıyor.
Dediğin doğru. Optimize edilmiş bir huni ile ışık hızına kadar neden gidilmesin?
Öğrencilik yıllarımızda konuşulan bir konu vardı: uzayın boşluk olmadığı, güneş ışınlarının (fotonlar) madde olduğu, kozmik dalgaların bu medya üzerinden iletildiği gibi bir şeylerdi.
Yıllar geçmiş.
Guzel bir yazi, cok ilgi cekici bi konu. Makaleyi okumak lazim tabii, ote yandan, asagidaki linkte, Emdrive'in fikir babasi konusuyor, tavsiye ederim dinlenmesini.
http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2016/11/nasa-alert-confirms-startrek-em-drive-propulsion-system-really-does-appear-to-work-to-mars-in-70-days-after-months-of-hea.html
bu linkten de teori hakkinda aciklayici bilgiler edinmek mumkun.
http://emdrive.com/principle.html
iyi gunler
Guzel bir bilimsel çalışma ancak bu kadar yavşatilabilir. Icine sıçmişsin resmen.
Yorum Gönder