Konu Başlıkları
Saatlerin eşzamanlanması
Kanıtlar
Lorentz dönüşümleri
Genel görecelik
Einstein ve görcelik üzerine notlar
Aynı an

Saatlerin eşzamanlanması:

Einstein'm üstünde durduğu ilk sorun, iki olayın aynı anda olduğunu söylemenin doğru olup olmadığıydı. Bu sorun çok önemliydi; çünkü, bir nesneden çıkan ışığın gözümüze ulaşması için belli bir zaman geçmesi gerektiğinden, oluşan bir görüntü, gerçekte oluştuğu zamandan bir süre sonra görülebilirdi. Kuşkusuz yakınımızdaki olaylar için, ışık hızının yüksekliği nedeniyle, ortaya çıkan yanılgı yok sayılabilecek kadar azdır; ama çok uzaktaki cisimler için durum farklıdır.

Yerel zaman ölçümüzü irdeleme yollarından biri, kendi saatimizi kullanarak, uzaktaki bir nesneye ışık sinyalleri göndermek ye yansıyan sinyalleri geri almaktır. Buna «radar yöntemi
Saatlerin eşzamanlanması, uzak bir saate gönderilen ve ondan geri yansıyan ışık sinyaliyle yapılır. Uzaktaki saat bizim sinyalimizi aldığında, ışığın gidip dönme süresinin tam ortasında bulunuyorsa, bizim saatimizle eşzamanlanabilir. Sözgelimi, sinyal gönderdiğimiz anda saatimiz 01:00'i, sinyal geri döndüğünde de 03:00'ü gösteriyorsa ve uzaktaki saat, sinyal bize döndüğü anda 02:00'yi gösterirse, söz konusu saat bizim saatimize göre eşzamanlanmış demektir. «Einstein uylaşımı

Uzaklığın birimi,ışık saniyesi, ışık saati, vb. cinsinden olabileceği gibi, kolayca öteki birimlere de dönüştürülebilir. Burada kullanılan örnekte, uzunluk birimi, bir ışık saatidir. Bir ışık saati, î 130 000 000 km'dir (bu, güneş sisteminde Jüpiter ile Satürn arasındaki bir noktanın Dünya'ya olan uzaklığına eşdeğerdir).

Uzaklık ve zaman ölçülerindeki bu kuralları görecelik ilkesiyle (düzgün hareket eden bütün gözlemciler için, fizik yasaları aynı olmalıdır) birleştiren Einstein, bir gözlemciye göre eşzamanlanan saatlerin, düzgün hızla giden başka bir gözlemciye göre eşzamanlı olmadığını gösterdi: Eşzamanlama, mutlak değil, görecedir. Hareket eden gözlemcinin ölçtüğü zamanın, duran gözlemcinin ölçtüğünden farklı hızla geçmesi gerekir.

Kendi saati bulunan bir gözlemci (O) düşünelim. Bu gözlemci, başka bir gözlemci (A) ile aynı noktadayken, kendi saatini sıfıra ayarlasın (saatini A' nın saati ile eşzamanlamak için). A, kendi saati eşzamanlamayı 1 saniye geçtiğinde, bir ışık sinyali göndersin. Bu sinyal, O'ya, O'nun saati 2 saniyeyi gösterdiği anda ulaşsın ve yeniden A'ya yansıyıp, O'ya geri dönsün. Bu durum en iyi, uzaklığın zamanla değişmesini gösteren uzay-zaman çiziminde anlaşılabilir.

Görecelik ilkesi, A'ya geri dönen sinyalin varış zamanını bulmak için kullanılabilir. O ile A arasında zaman birliği vardır; bir saniye sonra A bir sinyal göndermiştir; O da bu sinyali, kendi saati 2 saniyeyi gösterdiğinde almıştır, eşzamanlılık gene sürmektedir. O ile A arasında geçerli olan bu ilişki, ters yönde de doğru olarak işlemelidir: A ve O'nun bir arada bulundukları andan bir saniye sonra, O bir sinyal gönderirse, bu sinyal A'ya, O'nun saati 2 saniyeyi gösterdiği zaman ulaşacaktır. Gene, O'nun saati 2 saniyeyi gösterdiğinde, bundan çıkacak sinyal A'ya ulaştığı zaman, A, 4 saniyeyi gösterecektir. Einstein kuralına göre A, O'ya varan sinyalin gidiş dönüş yolunun tam ortasında bulunduğunu ya da kendi saatine göre 2,5 saniyelik uzaklıkta olduğunu söyleyecektir. Bu, A ile eşzamanlanan saatten sinyalin geri yansıyacağı ândır. Ancak, O'nun saati 2 saniyeyi göstermektedir; dolayısıyle, yansıma anma göre O ve A farklı zamanlardadır. O'nun zamanı, A'mn zamanının beşte dördü kadardır. Aynı sinyali kullanarak, O'nun A'ya göre, görece hızını hesaplayabiliriz, A'ya göre ışığın gidip dönme süresi toplam 3 saniye olduğundan, sinyal O'ya varmak için 1 1/2 ışık saniyelik (ya da 1 1/2 c'lik) yol almıştır ve oraya ulaştığı anda A' daki saat 2 1/2 saniyeyi göstermektedir. Bu yüzden 0,1 1\ 2 c'lik bir yolu 2 1/2 saniyede almıştır ve dolayısıyle hızı,

yani ışık hızının 3/5'i olacaktır.

İlk bakışta O'nun zamanının, A'nın zamanından daha yavaş olması garip görünmektedir; çünkü görecelik ilkesine göre, A ile O arasında geçerli olan şey, O ile A arasında da geçerli olmalıdır. Gerçekten de öyledir, çünkü A'mn saati 4 saniyeyi gösterdiğinde O'ya ulaşan sinyal, O'nun saati 8 saniyeyi gösterdiğinde geri döner (iki çarpan gene aynı kalmıştır). Dolayısıyle O, sinyalin A'ya varış zamanını hesaplarken, kendi saatine göre sinyalin gidişdönüş zamanının orta noktasını (5 saniyeyi) alır; oysa o sırada A' nın saati, 4 saniyeyi ya da O'nun zamanının 4/5'ini göstermektedir. Her iki gözlemci için de, hareketli gözlemcinin saati, kendi tarafından öngörülen zamana göre yavaş gitmektedir. Çoğu kez bunun bir çelişki olduğu ileri sürülür: O'nun A 'ya göre yavaş, A'nın da O'ya göre yavaş kalması nasıl olur? Karşılaştırılan O ile A'nın saatleri olmadığından, ortada herhangi bir çelişki yoktur. Burada yapılan, birinci durumda O'nun saatini A'mn zamanıyla ya da eşzamanlanmış saatlerle, ikinci durumda da A 'nın saatini O'nun zamanıyla ya da eşzamanlanmış saatlerle karşılaştırmaktır. Görecelik kuramına göre, A ve O arasındaki ilişki bakışımlı (simetrik) olmalıdır ve gerçekten de Öyledir.

Yukarıdaki örnekte 3/5 c'lik bir hız hesaplanmıştır, ama herhangi bir v hızı için de sonuç çıkarılabilir. Birer saniye aralıkla gönderilen sinyaller, öteki gözlemci tarafından aşağıdaki bağıntıdan bulunacak aralıklarla algılanır;
 

Kanıtlar

Günümüzde hareket halindeki saatlerin daha yavaş ilerlediğini; bir başka deyişle, uzay­zamanın genleşmesini kanıtlayan sağlıklı kanıtlar vardır. Bunlara en yalın örnek mü (u.) mezonlardır. Bunlar, uzaydan gelen kozmik ışınların, atmosferdeki atomlara yaklaşık 10 km yükseklikte çarpması sonucu oluşan taneciklerdir. Mü mezonlar laboratuvar deneylerinden tanınmaktadır: Çok kararsızdırlar; saniyenin iki milyonda biri gibi kısa bir sürede, başka taneciklere ayrışırlar. Bu yüzden, ışık hızıyla hareket etseler bile, bu süre içinde ancak yarım kilometre kadar bir yol alabilirler. Bununla birlikte, mü mezonlar yeryüzünde görülmektedir; çünkü, ışık hızına yakın bir hızla yol aldıklarında, yaşlanmaları azalmaktadır (yani ömürleri uzamaktadır). Hızları 3/5 c düzeyinde olursa, ömürleri % 20 artar; hızları ışık hızının % 99,9'una yaklaşırsa, normal ömürleri (bozunma süresi) 20 kez artar ve yeryüzüne kadar ulaşmaları için yeterli süreyi bulurlar.

Lorentz dönüşümleri:

Özel göreceliğin asıl sonucu, «Lorentz dönüşümleri

Önemli bir başka sonuç da, hızların toplanmasıyla ilgilidir. Hem Poincare, hem de Einstein, hızların toplanmasına ilişkin yasalarda bazı değişikliklerin gerekli olduğunu görmüşlerdir. Işık hızından daha küçük hızlarda hızların toplanması söz konusu olursa, bileşke hızın değeri, hiç bir zaman ışık hızının değerini geçmemelidir. Bu açıklamayı daha da aydınlatmak için, deneyimizde A ve O gözlemcilerinden başka, ters yönde 3/5 c hızıyla hareket eden bir Q gözlemcisinin de var olduğunu düşünelim. Yalın toplama yöntemini uygularsak, Q'nun O'ya göre 6/5 c'lik bir hızla hareket etmesi gerekir. Gerçekteyse durum farklıdır, çünkü, c hızıyla yol alan ışık sinyali, O'dan .4'ya ulaşabilmektedir. Aynı sinyal' 4'dan da Q'ya geçebilecek, dolayısıyle O ve Q haberleşme olanağı bulabileceklerdir. Oysa birbirine göre uzaklaşma hızları 6/5 c olsaydı, ışık hızının buna yetişmemesi gerektiğinden. O ve Q haberleşemezdi. O'nun Q'ya göre görece hızını hesaplamak için, O'nun saati l'i gösterdiğinde, bundan çıkan bir sinyali ele alalım: Bu sinyal A 'ya saat 2'de, Q'ya da saat 4'te varacaktır (Q saatine göre). Geriye dönüşte ise .4'ya saat 8'de, O'ya da saat 16'da (O saatine göre), gelecektir. Bu durumda O, Q' dan yansıma zamanını ve uzaklığını şu bağıntıyla hesaplayabilir:


Q'nun O'ya göre görece hızı ise, uzaklığın zamana bölünmesiyle bulunacağından, sonuç 15/17 c çıkar.

Genelde, A'nın O'ya göre görece hızı v, Q'nun A'ya. göre görece hızı da V ise, Q'nun O'ya göre görece hızı,

eşitliğiyle verilir. Bu bağıntı, birbirlerinden habersiz olarak, hem Poincare, hem de Einstein tarafından bulunmuştur.

Hızlar, Newton fiziğinde olduğu gibi kolayca toplanamadıklarından, bu kuramın da düzeltilmesi gerekir; çünkü, bir cisme sürekli olarak kuvvet uygulanması, kütlenin ışık hızından, daha hızlı hareket etmesini sağlamaz. Newton kuramında kuvvet etkiyince değişen, cismin momentumudur (kütlesi ile hızının çarpımı) ve eğer hız, ışık hızını aşmıyorsa, kütle, hıza bağlı olarak değişmek zorundadır (hız, ışık hızına yaklaştıkça kütle büyür). Örnek olarak, hedefe atılan bir mermi ve bu merminin hedef içine ne kadar saplandığı ele alınabilir. Merminin saplanma miktarı, ateş eden gözlemci ile atış doğrultusuna dik yönde ve büyük bir hızla hareket eden başka bir gözlemci için aynı değerdedir. Buna karşılık, hareket halindeki gözlemcinin ölçtüğü mermi hızı, ateş edeninkiyle aynı değildir. Çünkü, hareket eden gözlemcinin saati yavaş gitmektedir. Bu gözlemcinin ölçtüğü hız, yi — v2/c2 kez daha azdır. Ne var ki, saplanma miktarı momentuma, yani «kütle x hız

Newton fiziğine getirilen başka bir düzeltme de, kütle ve enerjinin ayrı nicelikler olmadığıdır. Bunlar temelde aynıdır ve aralarındaki bağıntı E = mc2 formülüyle tanımlanmaktadır. E enerjisi, ışık hızının karesi ile kütlenin (hız ile değişmektedir) çarpımına eşittir.

Güneş ve yıldızlarda kütle, enerjiye dönüştürülmektedir: Güneş'in parlaklığını sürdürmesi için saniyede 44 milyon' kilogram kütle, enerjiye dönüşmektedir. Genellikle tepkime yetersiz olduğundan, yalnızca küçük bir miktar kütle enerjiye dönüştürülebilir; ama elektron, pozitron gibi temel taneciklerin çarpışması sonucu dönüşüm, % 100 verimle gerçekleşir (Bk. KÜTLE-ENERJİ EŞDEĞERLİĞİ).

Görecelik kuramının en ilginç sonuçlarından biri, uzayın derinliklerinde gizlidir. Bazı bilim adamları, dev gökada (galaksi) merkezlerinde gözlenen parlaklık bozukluklarına (şekildeki M82 gökadasında olduğu gibi), kara deliklerin neden olduğuna inanmaktadır.
 

Genel görecelik:

«Genel görecelik kuramı
Işık ışınlan gerçekte bir doğru boyunca yayılmaz:
Çekim alanları nedeniyle bükülür. Yıldızlardan ya da elektromagnetik kaynaklardan çıkan ışınların yayılma doğrultusunda. bükülmesi, günümüzde ölçülmüş ve hem Einstein kuramının doğruluğu, hem de Newton kuramındaki yanlış kanıtlanmıştır. Çekim alanı içinde saatlerin yavaşlaması da sınanmış ve genel göreceklikte öngörülen sonuçla iyi bir uyum sağladığı gözlenmiştir. Bunu kanıtlamanın bir yolu da bir rokete yerleştirilen saati uzaya fırlatıp, dünya üstündeki benzer bir saatle sürekli karşılaştırmaktır. Genel görecelik kuramında ayrıca, güneş sistemindeki gezegenlerin hareketinde, özellikle en yakın gezegen Merkür'de, küçük değişmeler olacağı öngörülmüştür. Gözlemler bu düşüncenin de doğru olduğunu ortaya çıkarmıştır.

Genel göreceliğin ortaya koyduğu en çarpıcı düşüncelerden biri de, bazı yıldızların giderek küçüleceği ve bu durumda oluşturacakları çekim alanından, ışığın bile kaçıp kurtulamayacağı savıdır. Gelecekte bu Küçük yıldızlar (kara delikler), çekim alanlarının yarattığı etkiyle tanınabileceklerdir. Günümüzde uzayda bu tür görünmeyen pek çok nesnenin var olduğu bilinmektedir.
 

Cevap: Görecelik-Genel görelilik kuramı-Albert Einstein- matematikçi Marcel Grossman



EİNSTEİN VE GÖRECELİK ÜZERİNE NOTLAR
1905 yılında Almanya’da çıkan ‘Annalen der Physic’ adlı bir fizik dergisinde beş tane bilimsel bildiri yayınlandı.Bunlardan bir tanesi, Max Planck tarafından ifade edilen kuvantum kuramının yardımıyla fotoelektrik etkiyi inceliyordu.Bu bildiri ile ışığın doğası açıklanıyordu ve yazarına 1921 yılında Nobel Fizik Ödülü kazandıracaktı.İkinci bildiride Brown hareketi olarak bilinen asıltı durumundaki küçük parçacıkların davranışı anlatılıyordu.Böylece atomların var olduğunu hala kabul etmeyen kişilerin son çırpınışlarını bitiriyordu.Üçüncü bildiri ise özel bir görelilik kuramını ana hatları ile açıklıyordu.Böylece bilim tarihinde yepyeni bir görüşün kapısı aralanıyordu.

Bu bildirileri Albert Einstein kaleme almıştı.O sıralar hiçbir üniversite ile bağlantısı yoktu.Deney yapmak için herhangi bir laboratuvarda çalışma olanağı olmadığı gibi büyükçe bir kütüphaneye bile gidememişti.İsviçre’nin Bern kentinde bulunan ulusal patent bürosunda üçüncü sınıf teknik uzman olarak çalışan dar gelirli bir kişiydi.Henüz 26 yaşındaydı.
 

Aslında parasal sıkıntı,1879 yılında Almanya’nın güneyindeki Ulm’da doğduğu yılda zaten mevcuttu.Aynı sıkıntı Münih’te de sürdü.Babasının iş konusundaki ekonomik darlığı bir türlü sona ermiyordu.Bütün bu yılların olumsuz koşulları Albert’i de etkiliyordu.Üstelik 3 yaşına kadar konuşmayı öğrenememişti.Onun her türlü davranışını gözleyen birisi, bu durumda olan bir çocuğun ileride bilim dünyasını sarsacak olacağını düşünemezdi bile. İçedönük ve oyundan hoşlanmıyan bir karakteri vardı.Annesinin isteği üzerine 6 yaşındayken keman dersleri aldı.Bu dersler sayesinde edindiği klasik müzik kültürü yaşamı boyunca dinlenme zamanlarında kendisine yararlı olmuştur.Daha o yaşlarda amcalarının etkisiyle bilim ve matematikle ilgilenmeye başlamıştı. Yaşantısının ileriki dönemlerinde kaleme aldığı anılarında,daha 4-5 yaşlarında iken eline geçen bir pusula iğnesinin hep aynı yöne dönme olayını merak ettiğini yazmıştı.Gene bu anılarında 12 yaşına geldiğinde tanıştığı Eukledies geometrisi ve Pythagoras teoreminin kendisinde temel düşünceler uyandırdığını belirtmişti.Bunlar,alışılmadık olayların açıklanmasına yönelik bir eğilimi olduğunu göstermektedir.Herşeyde, görünürdeki karmaşıklığın altında mantıksal bir çözümün yattığını o zamanlar anlamış olmalıydı.
*
Münih’te bir katolik okulunda ilk öğrenimini tamamladı.Okulun tek yahudi öğrencisiydi.Aslında katı disiplin ve skolastik eğitim sistemine uyum sağlayamamıştı.Okuduğu popüler bilim kitapları ile zorunlu din derslerinin öğretileri arasında çelişki olduğunu görüyordu.Daha gençliğinin ilk aşamasında dogmatik düşünceye ve otoriter zorlamaya karşı kuşkucu bir tutum benimsemeye başlamıştı.İlköğretimden sonra liseye yazıldı.Ancak 1894 yılında babasının işlettiği elektrik atölyesi iflas etti.Aile Milano’ya göç etti.Bu durumda Einstein liseyi terk etmek zorunda kaldı.Zaten bu okulu da kesinlikle hiç benimseyememişti.
Einstein, kör-topal süren eğitimine devam etmek için İsviçre’ye gitti.Ama almış olduğu öğrenim çok zayıf olduğu için ilk üniversite giriş sınavı başarısız oldu.O yıllarda askerlik her Alman vatandaşı için mecburi bir hizmetti.Hem kişisel yapısı hem de eğitime olan isteği nedeniyle 1896 yılında Alman vatandaşlığından çıktı.

Üniversiteye girişini sağlayacak bilgi seviyesine ulaşması gerekiyordu.Diğer taraftan geçinmesini sağlayacak bir mesleğe de ihtiyacı vardı.Kısa bir araştırma sonucunda liselere fen öğretmeni yetiştiren Zürih Politeknik Enstitüsü’nü buldu.Burasının 4 yıl eğitim veren bölümüne girdi.Bu süre içinde parlak bir öğrenci görünümü vermedi.
*
Einstein,1900 yılında Zürih Politeknik Enstitüsü’nden mezun oldu.Hem burada öğrendikleri hem de bulabildiği dergi ve kitaplardan edindiği bilgilerle bilim dünyasını takip etmeye çalışıyordu.Bir taraftan da kendi düşüncelerini yazıyordu.Bu yazıların bir kısmını mezun oluşundan birkaç ay sonra Annalen der Physic dergisine yollamaya başladı.İlk bildirisinin bile konusu ilginçti, içme kamışlarındaki akışkanların fiziği üzerine düşüncelerini açıklıyordu.1902 ile 1904 yılları arasında istatistiksel mekanik alanında düşünceler geliştirdi ve bunları bildirilerine yansıttı.İçinde bulunduğu maddi şartlar bilim dünyasını takip etmede yeterli olmadığı için yazdığı yazıların ve düşündüğü fikirlerin dünyadaki gelişmelerini bilemezdi.O da tıpkı Max Planck’ın entropi konusundaki doktora tezini 1891 yılında bitirdiğinde düştüğü durumda kaldı. İstatistiksel mekanik konusu yıllar önce ABD’de Yale Üniversitesi’nden J.Willard Gibbs tarafından incelenmiş ve yayınlanmıştı.
*
Bu arada okul arkadaşlarından biri olan Macar vatandaşı Mileva Maric ile flört ediyordu.1901 yılında bir kız çocukları oldu.Çocuk evlilik dışı olduğu için onu evlatlık olarak verdiler.Gerçi iki sene sonra evlenmişlerdi, ama Einstein çocuğunu hiç göremedi.İsviçre patent bürosundaki işine 1902 yılında girdi ve orada 7 yıl çalıştı. 1905 yılında Almanya’da çıkan ‘Annalen der Physic’ adlı bir fizik dergisinde yer alan bildirilerini kaleme alırken bu durumdaydı.Bilim dünyasının fizikçileri patent bürosunda çalışan bu genç adamın söylediklerine pek önem vermediler.Bildirileri çok az ilgi çekti.Evrenin en derin sırlarından birkaç tanesini çözmüş olmasına rağmen,öğretim üyeliği için başvurduğu üniversite kendisini kabul etmedi.Öğretmenlik için başvurduğu lise bile teklifini reddetti.Bunun üzerine üçüncü sınıf uzman olarak patent bürosundaki işine devam etti.

Nihayet,1908 yılında molekül boyutlarının hesaplanmasına ilişkin çalışması sonucunda Zürih Üniversitesi’nden doktor ünvanı aldı.Böylece öğretim üyeliği görev dönemi başlamış oldu.1909 yılında Zürih’te,1910 yılında Prag Alman Üniversitesi’nde,1912 yılında yine Zürih’te dersler verdi.1913 yılında Berlin’e yerleşti. Bilimsel başarıları Almanya’da devam ediyordu.Prusya Bilimler Akademisi’nin üyeliğine seçildi. Berlin Üniversitesi’ne profesör olarak atandı. Kaiser Wilhelm Enstitüsü’nün fizik bölümü yöneticiliğini de üstlenmişti.
*
1905 yılında Almanya’da çıkan ‘Annalen der Physic’ adlı bir fizik dergisinde ‘Durağan Bir Sıvı İçindeki Asıltı Parçacıklarının Moleküler Kinetik Kuramı Çerçevesindeki Hareketleri Üzerine’ başlıklı makalesi, Brown hareketi üzerineydi.1827 yılında İskoçyalı bilim adamı Robert Brown,su içinde asılı haldeki çiçektozlarını mikroskopla incelemiş ve sıvının durgun olmasına karşın çiçektozlarının sürekli ve rastgele hareket ettiğini gözlemişti.1879 yılında İngiliz kimyacı Sir William Ramsay,bu hareketlerin,sıvı moleküllerinin bombardımanından kaynaklandığını öne sürmüştü. Einstein, istatistiksel yöntemle gerçekleştirdiği çalışmalarının sonucunda, Brown hareketli bir parçacığın katedeceği uzaklığın, bu aradaki zamanın karekökü ile ters orantılı olduğunu belirledi.Böylece birim hacimdeki sıvı molekül sayısının hesaplanabileceğini göstermiş oldu.

Aynı yıl aynı dergide yayımladığı kuvantum fiziği alanındaki ilk önemli çalışması ise,fotoelektrik etkiyi incelediği ve ‘Işığın Oluşumu ve Dönüşümü Üzerine Bir Görüş’ başlıklı makalesiydi.Alman fizikçi Max Planck,kara cisim üzerinde çalışmış ve enerjinin süreksiz olduğu varsayımını ileri sürmüştü.Ona göre atomlar arasındaki enerji alış verişi,ışımanın frekansıyla doğru orantılı olarak ve kuvantum adını verdiği enerji paketleri biçiminde gerçekleşiyordu. Einstein, ışığın dalga ve parçacık özelliğindeki ikili yapısını vurguladı, bu kesikli enerji alış verişinin, ışığın maddeyle etkileşime girdiği her durumda geçerli olduğunu savundu. Fotoelektrik olayında, üzerine ışık düşen bazı cisimlerin elektron salması olgusunu da, daha sonraları foton olarak adlandırılan bu ışık enerjisi kuvantumlarıyla açıkladı.

Gene aynı yıl aynı dergide yayımladığı özel görelilik kuramına ilişkin ‘Hareketli Cisimlerin Elektrodinamiği’ adlı makalesi, elektromagnetik olguları açıklayan Maxwell yasalarına yeni bir bakış açısı getiriyordu.

19 yüzyılın sonlarında ışığın elektromagnetik bir dalga özelliği taşıdığı ve uzaydaki hızının da saniyede yaklaşık 300.000 km.olduğu görüşü ağırlık kazanmıştı.Bu dalgaların boşlukta ilerleyebilmesini sağlayan ve madde dışındaki tüm boşluğu dolduran esir veya eter adlı ağırlıksız,esnek bir ortamın var olduğu kabul ediliyordu.Ama esirin varlığını kanıtlamak için yapılan tüm deneyler olumsuz sonuç veriyordu. Einstein,iki nokta arasında yol alan ışığın hızının nasıl belirleneceği sorunundan yola çıktı.Bu amaçla iki temel ilke geliştirdi.Bunlardan birincisine göre,mekanik denklemlerinin geçerli olduğu her başvuru sisteminde, elektrodinamik ve optik için de aynı yasalar geçerliydi.Öteki ilke ise, ışığın, kendisini yayan cismin hareketinden bağımsız olarak, boşlukta her zaman aynı hızla yol aldığı biçimindeydi.

 Böylece,birbirine göre hareket halinde olan iki gözlemcinin hızları sabitse,iki ayrı yerde gerçekleşen iki olay arasında geçen süreyi aynı biçimde değerlendirmek mümkün değildir.Gözlemcilerden biri,bu iki olayı aynı anda,yani eşzamanlı olarak gördüğünde,ötekinin olayları belirli bir zaman aralığıyla gözlemesi gerekir.Eşzamanların göreliliği denilen bu olgunun nedeni,olayların gerçekleştiğine ilişkin en hızlı belirti olan ışığın hızının,her iki gözlemci için de aynı ve sonlu olmasıydı.

Einstein’ın ‘Hareketli Cisimlerin Elektrodinamiği’ adlı makalesi,içeriği ile olduğu kadar sunum tarzıyla da gelmiş geçmiş en olağanüstü bilimsel bildirilerden biri kabul edilir.Dipnot ya da alıntı yoktur.Hemen hemen hiç matematik içermez.Ortaya koyduğu sonuçlara sadece düşünerek varmıştı.
*
Görelilik asıl olarak,uzay ve zamanın mutlak olmadığını söyler,hem gözlemciye hem de gözlemlenen olguya göre değişir.Kişi ne kadar hızlı hareket ederse etsin,bu etkiler o kadar belirgin olur.Hareketimiz hiçbir zaman ışık hızına ulaşamaz.Ne kadar hızlı gidersek, dışarıdan bakan bir gözlemciye göre, giderek o kadar distorsiyona uğrarız, yani onun gözüyle bozulmuş, değişmiş,çarpılmış veya biçim değiştirmiş gibi oluruz.Bilimi halka sevdirmek isteyen kişiler böyle fikir ve kavramları anlaşılır kılmak
için birtakım yöntemler aradılar. Bertrand Russel,’Rölativitenin Alfabesi’ adlı kitabında bir benzetmeye yer vermişti. Okuyucudan,ışık hızının %60’ına denk hızla yol alan, 100 m. uzunluğunda bir tren düşünmesini istiyordu.Peronda durup trenin geçişini izleyen birine,tren sadece 80 m. uzunluğundaymış gibi görünür.Ayrıca trendeki herşey aynı oranda kısalıp sıkışmış gibi olurdu.Yolcuların konuşmalarını işitmesi mümkün olsaydı, sesler kulağına kalın ve çok yavaş çalınan bir plak gibi ağır gelirdi.Trendeki yolcuların hareketleri de ağır gözükürdü, hatta saatler bile normal hızlarının beşte dördü hızla işler gibi olurdu.

Ama trendeki yolcular bu distorsiyonları hiç hissetmezdi.Onlara göre trendeki her şey çok normal gözükürdü.İşin ilginç yanı sıkıştırılmış ve yavaşlamış görünen olay, peron ve peronda duran kişi olurdu.Şu halde her şey,hareket eden cisme göre hangi konumda bulunduğumuzla ilgilidir.Bu tip etkiler her hareket eden insan için geçerlidir.Uçakla uzun mesafe yolculuk yapan birisi uçaktan indiğinde,geride bıraktığı insanlardan saniyenin çok ufak bir kısmı kadar genç kalmış olur.Bütün mesele, bu değişimlerin bize göre çok küçük olmasıdır.Görelilik kavramlarının yadırganması,normal yaşantımızda bu tür etkileşimler yaşamıyor olmamızdandır.Ama bize hiç yabancı gelmeyen görelilikler de vardır.Bir parkta iken hemen yanıbaşınızda yüksek sesle çalınan bir müzik duyduğunuzu düşünün.Oradan uzaklaştığınızda müzik sesinin kısılmış gibi geldiğini duyarsınız.Elbette ses kısılmış değildir.Asıl neden, müziğin kaynağına göre sizin yerinizi değiştirmiş olmanızdır.Çok yüksek sesle çalınan müzik sesinin iki farklı gözlemci tarafından iki farklı yükseklikte algılanabileceği fikri, çok küçük olan bir canlı veya kaplumbağaya anlamsız gelir.
*
1905 yılında Almanya’da çıkan ‘Annalen der Physic’ adlı bir fizik dergisinde Einstein’in ‘Bir Cismin Eylemsizliği Enerji İçeriğine Bağlı mıdır?’ başlıklı makalesi,özel görelilik kuramına düştüğü matematiksel bir dip not özelliği taşıyordu.Bu yazısında,bir cismin kütlesi ile enerjisinin eşdeğerli olduğunu ve bu enerjinin,cismin kütlesi ile ışık hızının karesinin çarpımına eşit olduğunu belirtiyordu.Buna göre,bir cismin hızı arttıkça kütlesinin artmasının nedeni, o cismin kazandığı kinetik enerjiydi.Her enerjinin bir kütlesi vardır.Kütle ya da madde, bir enerji biçimidir.

Enerji,serbest bırakılmış maddedir.Madde ise meydana çıkmayı bekleyen enerjidir. E=mc2 formulündeki ’c’nin karesi,yani ışık hızının kendisiyle çarpımı, son derece muazzam bir sayı içerdiği için,bu denklem bize, her maddi varlıkta çok büyük miktarda enerji bulunduğunu söyler.Öyle ki orta boylu yetişkin bir insan bedeni içinde barınan enerji,7x10 üzeri 18 jul potansiyel enerjiden az değildir.Böyle bir enerji 30 tane çok büyük hidrojen bombası kadardır. Madde içinde depolanmış olan enerji için en büyük sorun,bu enerjiyi açığa çıkarmakta henüz tam anlamıyla bilgi sahibi olmayışımızdır.Bu güne dek üretilen en enerjik olay olan uranyum bombası,maddenin serbest bırakabileceği tüm enerjinin sadece %1’i kadardır.
Einstein’in kuramı radyasyonun nasıl işlediğine de açıklama getirdi.Birazcık uranyum, durmadan yüksek düzeyde enerji akımları gönderiyor ve bunu yaparken bir buz parçası gibi erimiyordu.Bunun nedeni, E=mc2 sayesinde kütlesini enerjiye çevirmesidir.Böylece yıldızların yakıtlarını tüketmeden milyarlarca yıl yandıkları da açıklanmış oluyordu.
*
O yıllarda Avrupa ulusları arasındaki ilişkiler son derecede gergindi.Birinci dünya Savaşı patladığında eşi ve 2 oğlu İsviçre’de idiler.Ama Berlin’e dönemediler.Savaş yıllarının getirdiği zorunlu ayrılık boşanmayla sonuçlandı. Einstein,savaşa karşı pasifist bir tutum takınmış ve militarizmi eleştirmeye başlamıştı.Ancak bu hümanist ve barışçı tutumu hem akademik çevrelerde hem de kamuoyunda tepkiyle karşılanıyordu.1916 yılında yayınladığı genel görelilik kuramı bilim dünyasını yeniden sarstı.Üstelik kuramının öngördüğü deneysel kanıtlar da elde ediliyordu.Nitekim savaş bitince 1919 yılının Mayıs ayında olan Güneş tutulmasında bu kanıtlardan biri doğrulandı.Büyük kütlelerin yakınından geçen ışık ışınlarının kütleçekimi alanının etkisiyle eğileceğini söylemişti.Bu nedenle uzak bir yıldız ışığının Güneş’in kenarından geçerken yapacağı sapmanın hesapları çok az hata ile doğru çıkmıştı.
*
Einstein,çalışmalarının asıl ağırlığını,görelilik kuramını daha genel bir çerçeveye yerleştirme çabası üzerinde yoğunlaştırmıştır.Bunun için gözlemcilerin birbirlerine göre sabit değil, değişen hızlarda, yani ivmeli olarak hareket ettikleri durumda ortaya çıkan olayları araştırmaya girişmişti.Özel kuramda eksik kalan şeylerden birinin kütleçekimi olduğunun başından beri farkındaydı.Esas olarak hiç engellenmeden hareket eden maddeleri ele almıştı.Ama hareketli bir şey, örneğin ışık, kütleçekimi gibi bir engelle karşılaştığında neler olurdu? Elde ettiği kuramsal bulguları 1916 yılında ‘Genel Görelilik Kuramının Temelleri’ başlığı ile yayınladı.Bu kurama göre,uzaydaki herhangi bir noktada, kütleçekimi ile hızlanma hareketinin etkileri eşdeğerdir ve birbirinden ayırt edilemez.Bu görüş,kütleçekiminin bir kuvvet değil, uzay-zaman sürecinde bir kütlenin etkisiyle oluşan eğrilmiş bir alan olduğunu öngörür.Bu nedenle ,büyük kütlelerin yakınından geçen kuvantumlu ışık ışınlarının doğrultusunda bir sapma oluşur.
Genel Görelilik Kuramı, yalnız Newton fiziğinden değil, Eukleidesçi geometriden de kopuşu simgeliyordu.Artık eğri bir uzay-zaman tanımı ortaya çıkmıştı.

Einstein’in yeni denklemleri ile Merkür’ün günberi noktasında ortaya çıkan düzensizlikleri açıklanabilecekti.

Einstein, genel görelilik kuramını evrenin bütününe uygulayarak sonlu ve sınırsız bir evren modeli kurmuştu.Denklemlerine kozmolojik sabit diye bir unsur koydu.Ama Hubble’nin genişleyen evren modeli,onun durağan modelini geçersiz kıldı.
*
Uzay-zaman için yapılan açıklama bir benzetme ile yapılır.Üzerine demir bir top konulmuş gerili bir lastik çarşaf düşünelim.Demir topun ağırlığı,üstünde durduğu maddeyi esnetir ve hafifçe çökertip çukurlaştırır.Bu durum,demir topun yerine düşüneceğimiz Güneş gibi büyük kütleli cismin,esnek çarşaf yerine düşüneceğimiz uzay-zaman üzerindeki etkisine benzer. Güneş, uzay-zamanı esnetir veya büker.Lastik çarşafın üzerine daha küçük bir top yuvarlarsak, bu top, Newton’un hareket yasalarına uygun olarak düz bir çizgi boyunca ilerlemeye çalışır.Ama büyük kütleli cismin çöküp çukurlaştırdığı bölgeye yaklaşınca,kendisinden daha kütleli olan cisme doğru çekilip aşağıya yuvarlanır.Bu olay, kütleçekimdir.Ama, fizikçi M.Kaku’nun dediği gibi, kütleçekim diye bir şey yoktur.Gezegenleri ve yıldızları hareket ettiren etken, uzayın ve zamanın distorsiyona uğramasıdır.
*
Vardığı sonuçlara düşünerek ulaşan Einstein,herkes tarafından merak edilen bir kişiydi.Bir gün şair Paul Valery, fikirlerini kaydetmek için bir defter tutup tutmadığını sorunca biraz şaşırmış.’Hiç lüzum yok ki’ diye cevap vermiş.’Aklıma nadiren bir fikir gelir’

Göreliliğin anlaşılması çok zor bir konu olduğu her zaman ileri sürülmüştür.Bu konuyu anlayabilen insan sayısının çok az olduğu kanısı çok yaygındı. Gazetecinin biri,İngiliz astronom Sir Arthur Eddington’a şöyle bir soru sormuş:

--‘Dünyada Einstein’ın görelilik kuramlarını anlayabilen 3 kişi varmış.Bu 3 kişiden birisi siz oluyormuşunuz.Bu doğru mu?’


Sir Arthur Eddington uzun uzun düşünmüş.Sonra yanıtını söylemiş:
--‘Üçüncü kişinin kim olduğunu bulmaya çalışıyorum’
*
1919 yılında akrabalarından birisi ile evlendi.Almanya’da güçlenmekte olan ırkçılığa karşı mücadelesini sürdürürken,dünyanın her yerinden konferans davetleri alıyordu.1921 yılında, fotoelektrik etki ve kuramsal fizik alanındaki çalışmaları nedeniyle Nobel Fizik Ödülü aldığını öğrendi.Ancak ödülün gerekçesinde görecelik kuramı ile ilgili çabaları yer almamıştı.Bundan sonraki çalışmalarını elektromagnetizma ile kütleçekimi arasındaki ilişkiler üzerinde yoğunlaştırdı.Birleşik alan kuramına ait bu çabaları sonuç vermeyecektir.Irkçılığa ve savaşa karşı olan mücadelesini uluslar arası toplantılarda sürdürürken 1930 yılında ABD’de konuk profesör olarak bir yıl ders verdi.1932 yılında tekrar ABD’ye gitti,ertesi yıl Hitler iktidara gelince Almanya’ya dönmedi.Aynı yıl, New Jersey’deki Princeton Üniversitesi’nde kurulan Yüksek Araştırma Enstitüsü’nde görev aldı ve ölümüne kadar burada çalıştı.
1939 yılında Alman araştırıcılarının uranyum atomunu parçalamayı başardıklarını öğrenince,başkan Roosevelt’e bir uyarı mektubu yazdı ve atom bombası yapım çalışmalarına katılmadı.1945 yılında Japonya’ya atılan atom bombasından sonra bu yeni silahın kullanılmasını önlemek için tüm gücüyle mücadele etti.Son günlerine kadar bilimsel çalışmalarını ve uluslar arası barış eylemlerini sürdürdü.1955 yılında öldü.

KAYNAKLAR:
A Short History of Nearly Everything
AnaBritannica
__________________


Aynı an

Dünyanın herhangi bir yerinde bulunan bir kişi ile eşzamanlı olarak aynı hareketi yapmak istiyorum.Örneğin ben İstanbul’da elimi kaldırdığım anda Sidney’de bulunan başka birisinin de elini kaldırmasını istiyorum,yani aynı anda ikimiz de aynı hareketi yapacağız.Her ikimizin önünde birer kamera ve monitör olursa bu eylemi yapmak mümkündür.Elbette görüntü iletiminde teknik bir engel olmamasını varsayıyorum.
*
Bir operatör İstanbul’da iken diyelim ki Londra’da yapılan bir ameliyatı izleyebilir ve
gerektiği anda uyarıda bulunabilir.Günümüzün teknolojik olanakları ile üç boyutlu görüntü iletimi de eli kulağında sayılır.Bu yöntemle belki de bir futbol maçının belli bir merkezden yönetilmesi bile söz konusu olabilir.
*
Bütün bunlar ışığın hızı ile ilgili olaylardır.Öyle ki Ay’da bulunan birisi ile aynı hareketi aynı anda yapabiliriz.Zira ışığın bir saniye içinde katettiği mesafe, Ay ile Yerküre arasında aynı olayın aynı anda izlenmesini mümkün kılar.

Şimdi iki gözlemci arasındaki uzaklığı 5 ışık saniyesi kadar arttıralım.Ben dünyada iken başka bir gözlemci Ay’ın bir hayli ötelerinde 5 ışık saniyesi uzaklıkta bir uyduda olsun.Aynı anda aynı hareketi yapmamızın bir yolu şu olabilir:Daha önce anlaşırız.Ben ona bir sinyal yollarım.Tam 5 saniye sonra elimi kaldırırım.O da sinyal kendisine ulaştığı anda elini kaldırır.Böylece aynı hareketi aynı anda yapmış oluruz.
*
Ancak uzaklık arttıkça bir ameliyata müdahalede bulunmak veya bir futbol maçını yönetmek olanaksız hale gelir.Hele aradaki mesafe iyice artarsa aynı anda yapılan aynı hareket yapma olayı iyice zorlaşır.Gene de 10 ışık yılı (saniye, dakika, saat değil, yıl) ötedeki bir gezegene bir sinyal gönderirim.Tam 10 yıl sonra yapacağımız çok hassas hesaplarla her ikimiz de aynı anda elimizi kaldırabiliriz.Ama aramızdaki uzaklık 100 ışık yılına ulaşınca bu olay artık olanaksızdır.Öyle ya..şimdi göndereceğim sinyal o gezegene vardığında benim kimbilir kaçıncı ölüm yıldönümüm olacak.
________________
 

Hiçbir yazı/ resim  izinsiz olarak kullanılamaz!!  Telif hakları uyarınca bu bir suçtur..! Tüm hakları Çetin BAL' a aittir. Kaynak gösterilmek şartıyla  siteden alıntı yapılabilir.

 © 1998 Cetin BAL - GSM:+90  05366063183 -Turkiye/Denizli 

Ana Sayfa  / Index  / Roket bilimi / E-Mail / Rölativite Dosyası

Time Travel Technology / UFO Galerisi / UFO Technology/

Kuantum Teleportation / Kuantum Fizigi / Uçaklar(Aeroplane)

New World Order(Macro Philosophy) / Astronomy