- Bağlantıyı al
- X
- E-posta
- Diğer Uygulamalar
Aylar önce, “Çok Güzel Hareketler Bunlar" adlı programdaYılmaz Erdoğan, skeç sunmak için sahnede bekleyen Metin Keçeci için “Metin’esoru sormak isteyen var mı?” diye seyirciye seslenir. Ufak bir kız çocuğumikrofonu alır ve “Zaman nedir?” der. Metin istenilen cevabı veremez. Sonramikrofonu öğrencilerinin azizliğine uğrayan genç bir fizik hocasına uzatırlar.O da “Zamanın ne olduğundan çok, biz insanların onu nasıl değerlendirdiğimizönemlidir.” diyerek kıvırmalı bir cevap verir. Bu diyaloğu duyar duymaz, aklımabu soruya en iyi şekilde (ispatlayarak hem de) cevap verebilecek tek bir zat-ımuhterem gelir. Aynı soruyu Einstein amcaya sorduğumuzu varsayalım. Sizce o necevap verirdi? Bir bakalım.
İZAFİYETTEORİSİ
İZAFİYETTEORİSİ
İzafiyet Teorisi, diğer bir adıyla Görelilik Teorisi’dir.Bu teori, bilimin yeni bir çağa atlamasını sağlayan
Albert Einstein tarafından 1905 yılında oluşturulmuştur.Görelilik denmesinin sebebi ise eş zamanlılığın (bir olayın iki ya da dahafazla kişi için aynı anda vuku bulması) değişken olduğunu açıklamasıdır. Yanievrenin her noktasında zaman aynı hızda akmaz, zaman bağımsız bir sabit değildir.Zaman mekana ve harekete bağımlı değişkendir.
Zaman denilince akla ilk saat gelir, ölçüm gelir. Zamanaslında bir boyuttur. Zaman boyutunu biz insanlar hafızamız sayesinde fark ederiz.Örnek verecek olursak; bir durakta bekleyelim ve yoldan geçen arabaları sayalım.Birinci araba geçsin, gitsin. Biz de ona bakış atalım. Bir dakika sonra ikinciaraba geçsin. İki araba arasında bir süre geçtiğini düşünürüz. Halbuki, ikinciarabayı gördüğümüz anda birincisi zihnimizde sadece bir hayalden ibarettir, birbilgidir. Biz var olduğumuz anla bu bilgileri kıyaslayarak zaman boyutununfarkına varmış oluruz. Aslında zamanın ölçülebilme eylemi yapılan bu kıyastanileri gelir. Bu kıyas olmasaydı zaman diye bir şey olmayacaktı. Zaman kavramınıdaha fazla felsefi ayrıntılarla dallanıp budaklandırmadan izafiyetidallandıralım ve Einstein’ın bakış açısının taradığı alana giriş yapalım. İzafiyet(görelilik) Teorisi, Özel Görelilik (herkesin bildiği) ve Genel Görelilik (anlaşılmasımeşakkatli olan) olarak ikiye ayrılır.
ÖzelGörelilik
Einstein’ın mehşur E=m.c²
formülü bu kuramı oluşturur. FormüldekiE=enerji, m=kütle, c=ışık hızıdır. Kurama göre zaman, kütle ve cismin hareketdoğrultusundaki boyu o cismin hızına bağlıdır. Kuramın temel aldığı en önemlikabullenim ışık hızının evrendeki en büyük hız olduğudur. Işık hızı boşlukta 300.000km/sn hızla yayılmasıyla sıradan bir doğa olayı olmasından öte uzay ile zamanıbir araya getiren olgudur.
IşığınSabitliği İlkesi
Lise yıllarında çözdüğümüz hız problemlerinihatırlayalım. Bağıl hız konusunda az mı “Nehre göre, yüzücüye göre, arabayagöre hız” diyerek testler çözmüştük. Şimdi konumuzu daha anlaşılır kılmak içinbağıl hızları kullanacağız.
Vapurdaki bir çocuk topu havaya atıyor. Topun hareketi,çocuk için sadece yukarı düşey atıştan ibaret. Kıyıdaki adam ise vapurunhızıyla giden ve yükselen bir top görüyor. Vapura ters yöndeki bir uçaktakiyolcu, yükselen, vapur hızına uçak hızı eklenmiş bir hızda giden top görüyor. Hattadünya dışından kartal gözüyle bakan bir gözlemci, saniyede 467 km hızla dönendünyanın hızını da vapura eklemek zorunda kalacak. Şimdi sorumuzu soralım;topun gerçek hızı nedir?
Albert Einstein tarafından 1905 yılında oluşturulmuştur.Görelilik denmesinin sebebi ise eş zamanlılığın (bir olayın iki ya da dahafazla kişi için aynı anda vuku bulması) değişken olduğunu açıklamasıdır. Yanievrenin her noktasında zaman aynı hızda akmaz, zaman bağımsız bir sabit değildir.Zaman mekana ve harekete bağımlı değişkendir.
Zaman denilince akla ilk saat gelir, ölçüm gelir. Zamanaslında bir boyuttur. Zaman boyutunu biz insanlar hafızamız sayesinde fark ederiz.Örnek verecek olursak; bir durakta bekleyelim ve yoldan geçen arabaları sayalım.Birinci araba geçsin, gitsin. Biz de ona bakış atalım. Bir dakika sonra ikinciaraba geçsin. İki araba arasında bir süre geçtiğini düşünürüz. Halbuki, ikinciarabayı gördüğümüz anda birincisi zihnimizde sadece bir hayalden ibarettir, birbilgidir. Biz var olduğumuz anla bu bilgileri kıyaslayarak zaman boyutununfarkına varmış oluruz. Aslında zamanın ölçülebilme eylemi yapılan bu kıyastanileri gelir. Bu kıyas olmasaydı zaman diye bir şey olmayacaktı. Zaman kavramınıdaha fazla felsefi ayrıntılarla dallanıp budaklandırmadan izafiyetidallandıralım ve Einstein’ın bakış açısının taradığı alana giriş yapalım. İzafiyet(görelilik) Teorisi, Özel Görelilik (herkesin bildiği) ve Genel Görelilik (anlaşılmasımeşakkatli olan) olarak ikiye ayrılır.
ÖzelGörelilik
Einstein’ın mehşur E=m.c²
formülü bu kuramı oluşturur. FormüldekiE=enerji, m=kütle, c=ışık hızıdır. Kurama göre zaman, kütle ve cismin hareketdoğrultusundaki boyu o cismin hızına bağlıdır. Kuramın temel aldığı en önemlikabullenim ışık hızının evrendeki en büyük hız olduğudur. Işık hızı boşlukta 300.000km/sn hızla yayılmasıyla sıradan bir doğa olayı olmasından öte uzay ile zamanıbir araya getiren olgudur.
IşığınSabitliği İlkesi
Lise yıllarında çözdüğümüz hız problemlerinihatırlayalım. Bağıl hız konusunda az mı “Nehre göre, yüzücüye göre, arabayagöre hız” diyerek testler çözmüştük. Şimdi konumuzu daha anlaşılır kılmak içinbağıl hızları kullanacağız.
Vapurdaki bir çocuk topu havaya atıyor. Topun hareketi,çocuk için sadece yukarı düşey atıştan ibaret. Kıyıdaki adam ise vapurunhızıyla giden ve yükselen bir top görüyor. Vapura ters yöndeki bir uçaktakiyolcu, yükselen, vapur hızına uçak hızı eklenmiş bir hızda giden top görüyor. Hattadünya dışından kartal gözüyle bakan bir gözlemci, saniyede 467 km hızla dönendünyanın hızını da vapura eklemek zorunda kalacak. Şimdi sorumuzu soralım;topun gerçek hızı nedir?
Topun gerçek hızı diye bir şey asla olamaz çünkü evrendesabit bir referans noktası yoktur. Evrendeki tek sabit hız, ışık hızıdır. Ohangi varlık hangi hızda olursa olsun ayrım yapmaz. O herkese GÖRE 300.000km/snhızla gider. Şimdi ışık hızını katalım olaya.
Çocuk topu saniyede 270.000km hızla fırlatsın. Top, ışıkışınını yanından 30.000km\sn (300.000-270.000) hızla geçiyormuş gibigörmeliydi. Işığın sabitlik özelliğinden dolayı ışık yine aynı hızla geçiyor. Hattaçocuk direkt topu ışık hızıyla atsın. Top, ışığı duruyor gibi görmeliydi amaışık yine kaçıyor, yine kaçıyor. Burada ışık hala kaçıyorsa bunu tek bir şeyaçıklığa kavuşturuyor. Aslında top ışığa yetişemiyor çünkü topa göre zamanyavaş akıyor.
Bu anlattığımız olay, ikiz paradoksuyla daaçıklanabilir. İkizlerden biri roket ile 10 yıllık uzay seyahatine çıkarılır. 10yıl sonra dünyadaki kardeş seyahatten gelen kardeşinden daha yaşlı olacaktır çünküseyahatteki kardeş evrende sürekli hızlı hareket halindedir.
Kütleartışı ve kısalma
Özel görelilik kuramının öngörülerinden diğeri de, ışıkhızına yaklaşan cismin kütlesinde bir artış meydana gelmesidir. Bunun sebebiise hızlanan cisimde meydana gelen kinetik enerjinin bir kısmı
muazzam hız sayesinde yoğunlaşarak kütleye evrilir. Buradan yola çıkarak kütleyi enerjinin yoğunlaşmış hali olarak ifadeedebiliriz.
Kuramın diğer ön görüsü, ışık hızına yaklaşan cisminhareket doğrultusunda kısalmasıdır.
Özel görelilik kuramı birçok deneyle ispatlanmıştır. Örneğin;daha önceki aylarda bahsettiğim parçacık hızlandırıcısı deneylerinde, elektronlarışık hızına yakın hızlara getirilmeye çalışılmıştır fakat hız arttıkça kütle dearttığı için parçacıkların ivmelendirilmesi zorlaşmıştır. Bu yüzden “Hiçbirmadde ışık hızına ulaşamaz” denir.
Oldukça hızlı giden uçaklara hassas atom saatleriyerleştirilip deneyler yapılmış, saatlerin kurama uygun bir şekilde yavaşlayıphızlandığı görülmüştür.
GenelGörelilik
Genel görelilik kuramında ise kütle çekiminin zamanaetkisi sorununa çözüm getirilir. Özel görelilik kuralları doğrultusunda ışığınhızı sabittir fakat ışık bükülebilirdir. Işık, kütle çekiminden etkilenerekbükülür. Dünya’nın kütlesi için bu bükülme çok azdır fakat yapılan deneylerleGüneş’in etrafındaki yıldızlardan gelen ışığı, derecenin 2000 de biri kadarbükebildiği görülmüştür. Peki, bu bükülme nasıl meydana gelir?
Kütleçekiminin altındaki gizli gerçek
Uzayın bir çarşaf gibi gerilmiş olduğunu düşünelim ve buçarşafın üzerine iki adet misket koyalım. Misketler, çarşafı bükerekbirbirlerine yaklaşırlar. Aslında birbirlerine yaklaşmalarının sebebibirbirlerine kuvvet uygulamaları değildir. Çarşafı bükmeleri onlarıbirbirlerine yaklaştırmıştır. İşte uzay-zamandaki herhangi iki gök cismi de buşekilde uzay-zamanını bükerek birbirlerine yakınlaşır. Hatta bunlar,birbirlerini bükerken beraberinde yatay doğrultuda giden ışığı dabükmektedirler. Böylece yerçekiminin bir kuvvet olmadığı ortaya çıkar. Newton’un,kuvveti esas alan kütle çekim kuramı da geçerliliğini yitirmiş olur. YerineEinstein’ın kütleyi esas alan kütle çekim kuramı gelir.
Kütleçekiminde zamanın göreliliği
Yatay doğrultuda giden ışığın etrafındaki kütlelertarafından büküldüğünden bahsetmiştik. Peki, ışık düşey doğrultuda cisimden ayrılmakisterse ne olur? Bu soru için büyük kütleli ışık saçan Güneş’i ele alalım.
Işık ışınları, düşey doğrultuda (Güneş merkezine dik)Güneş’ten ayrılır. Işık ışınları, mesafe kat ettikçe enerjileri azalır. Frekanslarıdüşer ve dalga boyları artar. Dalga boyu arttıkça prizmada renk kızılayaklaşırdı. Böylece ışıkta “kütlesel kızıla kayma” meydana gelir.
Işığın, bir cisimden uzaklaştıkça frekansının azaldığınıgördük. Bu cisim, bu sefer Dünya olsun ve Dünya’da 100 katlı bir apartmandairesine gidelim. Dünya’dan yansıyan ışınlar için frekans, apartmanın birincikatında 2 Hertz iken, yüzüncü katında 1 Hertz olsun. Yani bir saniyede altkatta 2 dalga tepesi sayarken, 100. katta bir dalga tepesi saymış olmamızgerekirdi. Ancak daha önce de belirtmiştik; ışık hızı her katta sabitti. Oyüzden 100. katta da 2 tepe saymak lazım. Böylece 100. katta, alt kata görezaman daha çabuk akmalı ki, orda da 2 tepe sayabilelim. İkiz paradoksunu kütleçekimine uyarlayacak olursak; yüksek yerde yaşayan ikizin, deniz seviyesindeyaşayan kardeşinden daha çabuk yaşlanacağı sonucu çıkar. Tabii bu hesap Dünya’dafarkedilmeyecek kadar önemsizdir.
Genel görelilik, aynı zamanda gökcisimlerininhareketlerinin neden eliptik olduğunu açıklar. Evrende oldukça fazla gökcismivar ve bunların her biri, üzerlerinde bulundukları uzay-zamanını bükerek birbirleriniçekiyor. Böylece en yakın yolları aslında bir doğru değil de bir eğri oluyor.
Çocuk topu saniyede 270.000km hızla fırlatsın. Top, ışıkışınını yanından 30.000km\sn (300.000-270.000) hızla geçiyormuş gibigörmeliydi. Işığın sabitlik özelliğinden dolayı ışık yine aynı hızla geçiyor. Hattaçocuk direkt topu ışık hızıyla atsın. Top, ışığı duruyor gibi görmeliydi amaışık yine kaçıyor, yine kaçıyor. Burada ışık hala kaçıyorsa bunu tek bir şeyaçıklığa kavuşturuyor. Aslında top ışığa yetişemiyor çünkü topa göre zamanyavaş akıyor.
Bu anlattığımız olay, ikiz paradoksuyla daaçıklanabilir. İkizlerden biri roket ile 10 yıllık uzay seyahatine çıkarılır. 10yıl sonra dünyadaki kardeş seyahatten gelen kardeşinden daha yaşlı olacaktır çünküseyahatteki kardeş evrende sürekli hızlı hareket halindedir.
Kütleartışı ve kısalma
Özel görelilik kuramının öngörülerinden diğeri de, ışıkhızına yaklaşan cismin kütlesinde bir artış meydana gelmesidir. Bunun sebebiise hızlanan cisimde meydana gelen kinetik enerjinin bir kısmı
muazzam hız sayesinde yoğunlaşarak kütleye evrilir. Buradan yola çıkarak kütleyi enerjinin yoğunlaşmış hali olarak ifadeedebiliriz.
Kuramın diğer ön görüsü, ışık hızına yaklaşan cisminhareket doğrultusunda kısalmasıdır.
Özel görelilik kuramı birçok deneyle ispatlanmıştır. Örneğin;daha önceki aylarda bahsettiğim parçacık hızlandırıcısı deneylerinde, elektronlarışık hızına yakın hızlara getirilmeye çalışılmıştır fakat hız arttıkça kütle dearttığı için parçacıkların ivmelendirilmesi zorlaşmıştır. Bu yüzden “Hiçbirmadde ışık hızına ulaşamaz” denir.
Oldukça hızlı giden uçaklara hassas atom saatleriyerleştirilip deneyler yapılmış, saatlerin kurama uygun bir şekilde yavaşlayıphızlandığı görülmüştür.
GenelGörelilik
Genel görelilik kuramında ise kütle çekiminin zamanaetkisi sorununa çözüm getirilir. Özel görelilik kuralları doğrultusunda ışığınhızı sabittir fakat ışık bükülebilirdir. Işık, kütle çekiminden etkilenerekbükülür. Dünya’nın kütlesi için bu bükülme çok azdır fakat yapılan deneylerleGüneş’in etrafındaki yıldızlardan gelen ışığı, derecenin 2000 de biri kadarbükebildiği görülmüştür. Peki, bu bükülme nasıl meydana gelir?
Kütleçekiminin altındaki gizli gerçek
Uzayın bir çarşaf gibi gerilmiş olduğunu düşünelim ve buçarşafın üzerine iki adet misket koyalım. Misketler, çarşafı bükerekbirbirlerine yaklaşırlar. Aslında birbirlerine yaklaşmalarının sebebibirbirlerine kuvvet uygulamaları değildir. Çarşafı bükmeleri onlarıbirbirlerine yaklaştırmıştır. İşte uzay-zamandaki herhangi iki gök cismi de buşekilde uzay-zamanını bükerek birbirlerine yakınlaşır. Hatta bunlar,birbirlerini bükerken beraberinde yatay doğrultuda giden ışığı dabükmektedirler. Böylece yerçekiminin bir kuvvet olmadığı ortaya çıkar. Newton’un,kuvveti esas alan kütle çekim kuramı da geçerliliğini yitirmiş olur. YerineEinstein’ın kütleyi esas alan kütle çekim kuramı gelir.
Kütleçekiminde zamanın göreliliği
Yatay doğrultuda giden ışığın etrafındaki kütlelertarafından büküldüğünden bahsetmiştik. Peki, ışık düşey doğrultuda cisimden ayrılmakisterse ne olur? Bu soru için büyük kütleli ışık saçan Güneş’i ele alalım.
Işık ışınları, düşey doğrultuda (Güneş merkezine dik)Güneş’ten ayrılır. Işık ışınları, mesafe kat ettikçe enerjileri azalır. Frekanslarıdüşer ve dalga boyları artar. Dalga boyu arttıkça prizmada renk kızılayaklaşırdı. Böylece ışıkta “kütlesel kızıla kayma” meydana gelir.
Işığın, bir cisimden uzaklaştıkça frekansının azaldığınıgördük. Bu cisim, bu sefer Dünya olsun ve Dünya’da 100 katlı bir apartmandairesine gidelim. Dünya’dan yansıyan ışınlar için frekans, apartmanın birincikatında 2 Hertz iken, yüzüncü katında 1 Hertz olsun. Yani bir saniyede altkatta 2 dalga tepesi sayarken, 100. katta bir dalga tepesi saymış olmamızgerekirdi. Ancak daha önce de belirtmiştik; ışık hızı her katta sabitti. Oyüzden 100. katta da 2 tepe saymak lazım. Böylece 100. katta, alt kata görezaman daha çabuk akmalı ki, orda da 2 tepe sayabilelim. İkiz paradoksunu kütleçekimine uyarlayacak olursak; yüksek yerde yaşayan ikizin, deniz seviyesindeyaşayan kardeşinden daha çabuk yaşlanacağı sonucu çıkar. Tabii bu hesap Dünya’dafarkedilmeyecek kadar önemsizdir.
Genel görelilik, aynı zamanda gökcisimlerininhareketlerinin neden eliptik olduğunu açıklar. Evrende oldukça fazla gökcismivar ve bunların her biri, üzerlerinde bulundukları uzay-zamanını bükerek birbirleriniçekiyor. Böylece en yakın yolları aslında bir doğru değil de bir eğri oluyor.
NASA, bu kuram için 600 milyon dolarlık bütçe ayırdı veNASA'nın yetkililerinden Erricos Pavlis, Einstein'ın; Dünya gibi büyükcisimlerin kendi eksenleri etrafında dönerken uzay ve zamanı büktüğünüsöylediğini, kendilerinin de bundan yola çıkarak araştırma yaptıklarınıbelirtti. En nihayetinde, Dünya’nın bir yılda dönüş yönünde 2metrelik sapmagerçekleştirdiği tespit edildi.
Einstein uzaydaki bu bükülme yüzünden, “Elbette paraleldoğrular bir yerlerde kesişiyordur” diyerek evrenin sonunun olabileceğinidüşünmüştür. Böylelikle, ben de, bulunan her yeni cevabın bir başka soruyu getirdiğinisöyleyerek yazıma son noktayı koyuyorum. Elimden geldiğince az bilimsel terimkullanmaya çalıştım. Buraya kadar sabırla okuyan her ilim meraklısınateşekkürlerimi sunarım. Bir dahaki aya değişik konularla tekrar buluşmak üzere,hoşçakalın.
Kaynaklar:
Kaynak:bilisimdergi.com
Einstein uzaydaki bu bükülme yüzünden, “Elbette paraleldoğrular bir yerlerde kesişiyordur” diyerek evrenin sonunun olabileceğinidüşünmüştür. Böylelikle, ben de, bulunan her yeni cevabın bir başka soruyu getirdiğinisöyleyerek yazıma son noktayı koyuyorum. Elimden geldiğince az bilimsel terimkullanmaya çalıştım. Buraya kadar sabırla okuyan her ilim meraklısınateşekkürlerimi sunarım. Bir dahaki aya değişik konularla tekrar buluşmak üzere,hoşçakalın.
Kaynaklar:
- Bilim Teknik Mart 2005
Kaynak:bilisimdergi.com
- Bağlantıyı al
- X
- E-posta
- Diğer Uygulamalar
Yorumlar
Yorum Gönder