İZAFİYET TEORİSİ

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 daha fazla kişi için aynı anda vuku bulması) değişken olduğunu açıklamasıdır. Yani evrenin 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. Zaman aslında 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 ikinci araba geçsin. İki araba arasında bir süre geçtiğini düşünürüz. Halbuki, ikinci arabayı gördüğümüz anda birincisi zihnimizde sadece bir hayalden ibarettir, bir bilgidir. Biz var olduğumuz anla bu bilgileri kıyaslayarak zaman boyutunun farkına varmış oluruz. Aslında zamanın ölçülebilme eylemi yapılan bu kıyastan ileri gelir. Bu kıyas olmasaydı zaman diye bir şey olmayacaktı..

Özel Görelilik

Einstein’ın meşhur E=m.c² formülü bu kuramı oluşturur. Formüldeki E=enerji, m=kütle, c=ışık hızıdır. Kurama göre zaman, kütle ve cismin hareket doğrultusundaki boyu o cismin hızına bağlıdır. Kuramın temel aldığı en önemli kabullenim ışık hızının evrendeki en büyük hız olduğudur. Işık hızı boşlukta 300.000 km/sn hızla yayılmasıyla sıradan bir doğa olayı olmasından öte uzay ile zamanı bir araya getiren olgudur.

Işığın Sabitliği İlkesi

Lise yıllarında çözdüğümüz hız problemlerini hatırlayalım. Bağıl hız konusunda “Nehre göre, yüzücüye göre, arabaya göre hız” diyerek testler çözmüştük. Şimdi konumuzu daha anlaşılır kılmak için bağıl hızları kullanacağız.

Vapurdaki bir çocuk topu havaya atıyor. Topun hareketi, çocuk için sadece yukarı düşey atıştan ibaret. Kıyıdaki adam ise vapurun hızıyla giden ve yükselen bir top görüyor. Vapura ters yöndeki bir uçaktaki yolcu, yükselen, vapur hızına uçak hızı eklenmiş bir hızda giden top görüyor. Hatta dünya dışından kartal gözüyle bakan bir gözlemci, saniyede 467 km hızla dönen dünyanın hızını da vapura eklemek zorunda kalacak. Şimdi sorumuzu soralım; topun gerçek hızı nedir?

Topun gerçek hızı diye bir şey asla olamaz çünkü evrende sabit bir referans noktası yoktur. Evrendeki tek sabit hız, ışık hızıdır. O hangi varlık hangi hızda olursa olsun ayrım yapmaz.Oherkese göre 300.000km/sn hızla gider. Şimdi ışık hızını katalım olaya.

Çocuk topu saniyede 270.000km hızla fırlatsın. Top, ışık ışınını yanından 30.000km\sn (300.000-270.000) hızla geçiyormuş gibi görmeliydi. Işığın sabitlik özelliğinden dolayı ışık yine aynı hızla geçiyor. Hatta çocuk direkt topu ışık hızıyla atsın. Top, ışığı duruyor gibi görmeliydi ama ışık yine kaçıyor, yine kaçıyor. Burada ışık hala kaçıyorsa bunu tek bir şey açıklığa kavuşturuyor. Aslında top ışığa yetişemiyor çünkü topa göre zaman yavaş akıyor.

Bu anlattığımız olay, ikiz paradoksuyla da açıklanabilir. İkizlerden biri roket ile 10 yıllık uzay seyahatine çıkarılır. 10 yıl sonra dünyadaki kardeş seyahatten gelen kardeşinden daha yaşlı olacaktır çünkü seyahatteki kardeş evrende sürekli hızlı hareket halindedir.

Kütle Artışı ve Kısalma

Özel görelilik kuramının öngörülerinden diğeri de, ışık hızına yaklaşan cismin kütlesinde bir artış meydana gelmesidir. Bunun sebebi ise hızlanan cisimde meydana gelen kinetik enerjinin bir kısmı muazzam hız sayesinde yoğunlaşarak kütleye evrilir. Buradan yola çıkarak kütleyi enerjinin yoğunlaşmış hali olarak ifade edebiliriz.

Kuramın diğer ön görüsü, ışık hızına yaklaşan cismin hareket doğrultusunda kısalmasıdır.

Özel görelilik kuramı birçok deneyle ispatlanmıştır. Örneğin; daha önceki aylarda bahsettiğim parçacık hızlandırıcısı deneylerinde, elektronlar ışık hızına yakın hızlara getirilmeye çalışılmıştır fakat hız arttıkça kütle de arttığı için parçacıkların ivmelendirilmesi zorlaşmıştır. Bu yüzden “Hiçbir madde ışık hızına ulaşamaz” denir.

Oldukça hızlı giden uçaklara hassas atom saatleri yerleştirilip deneyler yapılmış, saatlerin kurama uygun bir şekilde yavaşlayıp hızlandığı görülmüştür.

Genel Görelilik

Genel görelilik kuramında ise kütle çekiminin zamana etkisi sorununa çözüm getirilir. Özel görelilik kuralları doğrultusunda ışığın hızı sabittir fakat ışık bükülebilirdir. Işık, kütle çekiminden etkilenerek bükülür. Dünya’nın kütlesi için bu bükülme çok azdır fakat yapılan deneylerle Güneş’in etrafındaki yıldızlardan gelen ışığı, derecenin 2000 de biri kadar bükebildiği görülmüştür. Peki, bu bükülme nasıl meydana gelir?

Kütle Çekiminin Altındaki Gizli Gerçek

Uzayın bir çarşaf gibi gerilmiş olduğunu düşünelim ve bu çarşafın üzerine iki adet misket koyalım. Misketler, çarşafı bükerek birbirlerine yaklaşırlar. Aslında birbirlerine yaklaşmalarının sebebi birbirlerine kuvvet uygulamaları değildir. Çarşafı bükmeleri onları birbirlerine yaklaştırmıştır. İşte uzay-zamandaki herhangi iki gök cismi de bu şekilde uzay-zamanını bükerek birbirlerine yakınlaşır. Hatta bunlar, birbirlerini bükerken beraberinde yatay doğrultuda giden ışığı da bükmektedirler. Böylece yerçekiminin bir kuvvet olmadığı ortaya çıkar. Newton’un, kuvveti esas alan kütle çekim kuramı da geçerliliğini yitirmiş olur. Yerine Einstein’ın kütleyi esas alan kütle çekim kuramı gelir.

Kütle Çekiminde Zamanın Göreliliği

Yatay doğrultuda giden ışığın etrafındaki kütleler tarafından büküldüğünden bahsetmiştik. Peki, ışık düşey doğrultuda cisimden ayrılmak isterse 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. Frekansları düşer ve dalga boyları artar. Dalga boyu arttıkça prizmada renk kızıla yaklaşırdı. Böylece ışıkta “kütlesel kızıla kayma” meydana gelir.

Işığın, bir cisimden uzaklaştıkça frekansının azaldığını gördük. Bu cisim, bu sefer Dünya olsun ve Dünya’da 100 katlı bir apartman dairesine gidelim. Dünya’dan yansıyan ışınlar için frekans, apartmanın birinci katında 2 Hertz iken, yüzüncü katında 1 Hertz olsun. Yani bir saniyede alt katta 2 dalga tepesi sayarken, 100. katta bir dalga tepesi saymış olmamız gerekirdi. Ancak daha önce de belirtmiştik; ışık hızı her katta sabitti. O yüzden 100. katta da 2 tepe saymak lazım. Böylece 100. katta, alt kata göre zaman daha çabuk akmalı ki, orda da 2 tepe sayabilelim. İkiz paradoksunu kütle çekimine uyarlayacak olursak; yüksek yerde yaşayan ikizin, deniz seviyesinde yaşayan kardeşinden daha çabuk yaşlanacağı sonucu çıkar. Tabii bu hesap Dünya’da farkedilmeyecek kadar önemsizdir.

Genel görelilik, aynı zamanda gökcisimlerinin hareketlerinin neden eliptik olduğunu açıklar. Evrende oldukça fazla gökcismi var ve bunların her biri, üzerlerinde bulundukları uzay-zamanını bükerek birbirlerini çekiyor. Böylece en yakın yolları aslında bir doğru değil de bir eğri oluyor.

NASA, bu kuram için 600 milyon dolarlık bütçe ayırdı ve NASA'nın yetkililerinden Erricos Pavlis, Einstein'ın; Dünya gibi büyük cisimlerin kendi eksenleri etrafında dönerken uzay ve zamanı büktüğünü söylediğini, kendilerinin de bundan yola çıkarak araştırma yaptıklarını belirtti. En nihayetinde, Dünya’nın bir yılda dönüş yönünde 2metrelik sapma gerçekleştirdiği tespit edildi.

Haberin Kategorisi Ansiklopedik Bilgi / Eğitim konu Başlığı İZAFİYET TEORİSİ . Bu haberi paylaşacağınız URL http://haber-suyu.blogspot.com/2013/06/izafiyet-teorisi.html. Teşekkür ederiz