-
özel görelilik yada daha bilinen adı ile izafiyet teorisi, albert einstein tarafından 1905'te yayınlanan bir makalesi ile açıklanan fizik kuramıdır.
makaleye göre bütün varlıklar ve varlığın fizikî olayları izafidir.einstein'ın teorisi gözlem yeteneğimiz yada sezgisel olarak anlaşılmayacak ancak deneysel olarak kanıtlanmış sonuçlara varmamızı sağlar. ünlü e=mc² formülü ile tanımlanır. teori kısaca uzay ve zamanın farklı algılanabileceğini açıklar.izafiyet teorisi kendi zamanına göre oldukça iddaalı önergelerde bulunmuştur.
bunların başlıcaları;
-cisimler hızlandıkça zaman cisim için daha yavaş akmaya başlayacaktır, ışık hızına ulaşıldığında zaman durmalıdır.
-cisimler hızlandıkça kinetik enerjilerinin bir kısmı kütleye dönüşür, durağan kütleye sahip cisimler hiçbir zaman ışık hızına erişemeyeceklerdir.
-cisimler hızlandıkça hareket doğrultusundaki boyları kısalmaya uğrayacaktır.
olayın daha da içine girdikçe şanzıman dağıtma ihtimaliniz artar.
-ışık hızında ilerlerken hiç bir ışık bize yetişemeyeceği için simsiyah bir düzlem demi ilerleriz? yoksa fotonların son halini göreceğimiz için tamamen hareketsiz bir evren mi görürüz ?
-ışık hızında giderken, gittiğimiz yere doğru bir el feneri açsak ne olur?
-atom altı parçacıkların hızına ulaştığımızda zamanda yolculuk edebilir miyiz ?
-bir insan devamlı olarak ışık hızında ilerlerse dünya takvimine göre kaç yüz yıl yaşar ?
-zaman ve uzay göreceli ise algıladığımız zamanı hızlandırıp yavaşlatabilir miyiz? -
albert einstein’ın 1905 yılında ki en heyecan verici keşfidir.
hareketli cisimlerin elektrodinamiği üzerine kurulmuş olan, cisimlerin hızları ile uzay-zaman hareketliliğini inceleyen fizik kuramına verilen addır. temelde özel görelilik özellikle fotoelektrik efekt ile beraber 1905 yılında fiziğe ayrı bir dal açmıştır ve daha sonraları ise einstein tarafından newton yasalarına tekrar uyarlanarak genel göreliliğe çevrilmiştir.
nereden nasıl bulundu bu kadar formül, bu kadar önemli ilişkiler? genelde sorulması gerekenler bunlar diye düşünüyorum o yüzden ben burayı biraz eşelemek istedim. temelde özel görelilik maxwell denklemlerinin uzay-zaman üzerinde galileo dönüşümleri yaparak elde edilmiştir, burayı biraz açayım temel mantığı oluşturması açısından. maxwell denklemleri sadece elektromanyetizma ile ilgili görünse de aslında evrende ki temel işleyişi anlamanın anahtarlarından birisidir. çünkü evrende her noktada, daima bir yük bulunur ve yük bu alanları oluşturur. maxwell 1870'lerde elektromanyetik dalgaları 4 temel yasanın (ampere, gauss ve faraday) eksikliklerini gidererek çözümlemişti ve ışık hızı başlığında dediğim gibi ışığın tam hızını bulmuştu. bu sayede elektromanyetik dalgaların hepsinin aslında ışık olduğunu ve sadece ışık hızında var olabileceğini açıklamıştı. einstein’ın yakaladığı nokta da burasıdır. maxwell ışık hızınıda hesapladığında, bu yasaların mekaniksel olarak doğru olduğunu fakat eksik olduğunu görmüş ve yeni sabitini baz alıp bu 4 yasayıda baştan modifiye etmişti. (temelde rölativite çalışan insanlar için özel görelilik burada başlar). yüksek hızlarda cisimlerin uzay-zaman’da davranışları ilk defa burada baştan analiz edildi.
einstein dediğim gibi tam da burayı yakaladı ve kütlesiz olan ve sadece c de var olabilen ışık yerine tüm cisimler için bunu uygulamayı seçti. işe önce michelson–morley deneyinden başladı ve ışığın sabit ve gözlemciye göre değişmeyeceğini bu deneyin sonuçlarını baştan yorumlayarak yaptı. (sayesinde bu deney ve ikili de tarihe yazıldı) einstein ışığın hiç bir gözlemciye bağlı olmadığını ve geçilemeyeceğinden dolayı’da gözlemci çerçevesi değişse bile değişmeyeceğini yorumladı. bunu şu şekilde karısına anlatır. işık hızına yakın hızda giderken arabanın farlarını açarsan ne olur? cevap önünü görürsün, çünkü ışık gözlemci çerçevesine bağımlı değildir. bununla temelini attığı kuramı çabuk ve basit bir biçimde yapılandırmayı başardı ve herkesin asıl şok edeceği kısımları buldu; zaman, uzunluk ve en önemlisi uzay zaman. sırasıyla anlatayım;
zamanın yüksek hızlardan etkilenmesini nasıl tahmin ettiği benim en merak ettiğim soruydu zamanında, einstein’ın bunun için yaptığı şey ise basit bir düşünce deneyinde ibarettir. sonsuz bir ayna onan paralel belirli bir uzaklıkta (d diyelim) bir araç düşünün. ilk sistemde araç u hızında gitsin ve gideceği yönde tekrar yakalayacağı şekilde bir ışık sinyali atsın ve t sürede yakalasın. işık bir üçgen çizecek ve sonunda araç tarafından t sürede u*t kadar uzaklıkta yakalanacaktır. pisagor yaparak aldığı yolu (c*t)yi bulabiliriz. ikinci sistemde ise ayna bu sefer u hızıyla hareket etsin ve ışık sinyali yine araçtan çıkıp tekrar araca gelsin bu sefer, ışığın tekrar gelmesi için geçen süre t’ olsun. ikinci sistemde ışık dik bir kordinat çizeceğinden araç ile ayna arasında mesafe c*t’ olacaktır yani d. bu iki sistem arasında eşitleme yaparsanız, zaman genleşmesini ve asıl gamma faktörünü bulabilirsiniz. (daha sonra lorentz dönüşümlerinde kullanıldı) temelde bu iki sistemden aldığınız sonuç size; sinyalin yollanması ile alınması arasında geçen zaman , aynanın sabit olduğu zamanda ölçülen zamandan gamma misli kadar kısadır.
kısacası; hareket eden bir sistemde zaman, durağan sisteme göre daha yavaş geçer. bunu araçtan yorumladık unutmayın, gözlemlediğiniz sistem için konuşmak zorundasınız.
uzunlukta ise einstein tarafından ortaya atıldı fakat formüle edilmedi ve düşünce deneyiyle gösterilmedi. bunu yapan fitzgerald ve lorentz oldu. yine aynı deney üzerinden gittiler ve bu seferde aracın ayna hizasında bir noktadan geçişini ele aldı sonuçlar yine aynıydı, bu sefer bulunan ise gözlemlenen aracın uzunluğu gamma misli kadar kısa olduğuydu. buna türkçe’de uzunluk büzülmesi diyoruz. bu konuda en çok sorulan soru enine bir büzülme varmı. cevap enine bir büzülme yok. uzunluktaki değişim sadece ve sadece hareket edilen doğrultuda olur. bizim gösterdiğimiz hareketler ise hep tek boyutta (burayı açıklacayağım) dolayısıyla sadece tek doğrultuda uzunlukta değişim gözlemliyoruz. ispat isterseniz, bir tren düşünün, enine büzülme olsaydı tren hızlı gittiğinde raylardan içer düşerdi. eğer tren dursa ve raylar gitse bu seferde raylar küçülür ve tren dışarı düşerdi. bu harekette bir çelişki yaratır; ikiside hareket ettiğinde tren hem içeri hem de dışarı düşemez.
uzay-zaman ise bunların toplamının bir meyvesi, gözlemlenen objelerin gözlemci algısı en önemlisiydi. fizikte bu zamana kadar yapılan tüm matematiksel hesapların ve bir olgunun diğer kuramlarla da teyit edilmesinin en önemli sebeplerinden bir tanesi farklı gözlemcilerinde aynı olguyu ortak bir şekilde tanımlamasıdır. bir olayı 10 farklı kişi farklı açılardan gözlemlediğinde, ortak şeyleri olmak zorundadır. burasını kısa keseyim. temelde bir gözlemcinin sonuçlarını karşılaştırmak için o gözlemcinin hem uzay koordinatlarını hem de zaman çizelgesini kullanırız. einstein’a göre zaten yüksek hızlarda cisimlerin hem zaman algısı, hem de uzay’da koordinatları değişiyordu. bu yüzden zamanı dördüncü bir koordinat olarak aldı ve uzay-zaman’ın bağımsız olmaması gerektiğini söyledi ve uzay-zamanı tüm olayları içinde barındıran dört boyutlu ve matematiksel olarak sürekli olan bir yapı olduğu tanımını yaptı.
son olarak, hangi başlıkta gördüm hatırlamıyorum müthiş yanlış anlaşılmış olabileceğini tahmin ediyorum, o yüzden burayı eklemekte fayda gördüm. e=mc2 ile ilgili olarak, birimlerden gelmemiştir. c’nin karesi olmasının sebebi denkliği sağlamak için değildir. sadece basit bir şekilde momentum ve enerjinin korunumu hesaplandığında her iki bileşende gamma oranında etkilenir. einstein buradan yola çıkarak ilk halde cisim durağan olsa bile temel bir enerjisinin olması gerektiğini bulmuştur, bunu da basit bir kinetik enerji formülüyle bulmuştur hemde. bulunması dışında bize anlattığı şey daha önemlidir; kütle bir enerji formudur, evrende ki her şey temelde enerjidir.
özel göreliliğin özel olmasına gelirsek, her şey den önce özel görelilik sadece ve sadece ivmesiz hareket eden gözlemci çerçevelerinde var olabiliyor. bunun nedeni newton mekaniğinde gizli, newton’un ilk yasası, cisimlerin üzerine herhangi bir kuvvet etki etmedikçe var olan hareketlerini koruyacaklarını söyler. buda aslında eylemsiz gözlemci çerçevesinin tanımıdır. özel göreliliği gözlemlediğiniz konumda yön ve hız değişimi yaparsanız hesaplarınız tutmaz. çünkü incelediğiniz ilişki hız ve uzay-zaman arasındadır. gözlemcinin hızı değişirse tüm hesaplar değişmek zorunda kalır. (ikizler paradoksu denilen olayın aslında paradoks olmadığını bu şekilde anlayabilirsiniz). ikincisi özel olmasının nedeni sadece maxwell denklemlerinin, ışık dışında ki cisimlere uygulanmasının bir adaptasyonu sonucu oluşturulmuştur. sanılanın aksine tüm kuram baştan aşağı sıfırdan gelmemiştir ve spesifik bir ilişki üzerine konumlandırılmıştır. -
ilgili ikizler paradoksunun onedio sitesinde yanlış aktarıldığı kuram. bilgiyi herkesin anlamasına yönelik olarak hap şekline getirmek iyi güzel ama yanlış bilgi vermek neyin nesi yahu?
ikizler paradoksunda sıkıntı ikizlerden birinin diğerine göre daha hızlı yaşlanması değildir. paradoks şurada: kuram bize der ki ışık hızı haricinde evrensel sabitlik yoktur ve her hareket görelidir. yani ikizlerden birisi dünyaya göre uzaklaşmakta iken seyahat halindeki ikize göre de dünya kendisinden uzaklaşmaktadır. yani seyahat eden ikiz ve dünya birbirlerinden uzaklaşıyorken hangisinin sabit kaldığı bilinemez. peki böyle bir simetri söz konusuyken nasıl oluyor da dünyada kalan ikiz seyahat eden ikize göre daha çabuk yaşlanıyor ve bir asimetri ortaya çıkıyor? -
ikizler paradoksu adıyla bilinen, özünde mantık hatası barındırıyor. ikizi dünyada yaşlanırken kendisi semalarda yol alan kişi düzgün doğrusal hareket yaparak tekrar dünyaya dönemeyeceği için yavaşlama, hızlanma, virajı alma gibi faaliyetlere girecek ivmeli hareket edecek. demek ki öyle ışık hızının %99 ile gidip geri dönünce kardeşim 70 yaşına gelir gibi bir mantık olamaz. ivmeli hareketin süresi düzgün doğrusal hareketin süresine eklenmeli. bu bulunduğumuz yerden dibe doğru eşerek ilerleyip diğer taraftan çıkınca aynı yere geldiğimizi görmek gibi bir mantık olabilir.
geri dönme fikrini katmazsak dünyadan çıkıp uzayın farklı noktalarında yol alıp farklı hızlarla ilerlendiğinde birbirine göre orada 3 yıl geçmişken diğer yerde 5 yıl geçmiş gibi sonuçlara ulaşmak kısmı özel göreliliktir. -
bilimin en güçlü formülü olarak adlandırılır ve enerji eşittir kütle çarpı ışık hızının karesi(e=mc²) şeklindedir.
-böylesine güçlü bir formül, bir cümleye sığmamalı. gelin biraz açalım bunu-
albert einstein 1905 yılında üzerinde çalışmış olduğu özel izafiyet teorisini tamamladı ve ardından 1915 ' in kasım ayında , notlarına e=mc² yazarak belki de bilimin en büyük basamagından birini açıklamış oluyordu ve buna da "tanrının formülü" benzetmesini yapıyordu...
bu formule göre; kucucuk bir kütlenin, çok büyük miktarda enerji içerebilmesi anlamına geliyor.
örneğin: bir kilogram kütlenin içinde saklı olan enerjinin bir atom bombasından yüzlerce kat daha fazla olduğu anlamına gelir. önemli olan ve zor olan o enejiyi ortaya cıkarabilmektir.
onu da şu yazımda anlatmıştım. (#108787)
peki biz bu muazzam formul ile ne yaptık, tahmin edebilirsiniz...
bomba tasarladık, en guclusunden hemi de, atom bombası ve insalıgın üzerinde denedik(!)
sayfalar dolusu ispatı, makaleleri ve bizim için anlaşabilirliği olan belgeselleri var.
onlardan birisi de burada, izlemenizi öneriyorum. -
momentumun korunumundan, kinetik enerji hesaplamalarından, tensor calculus'dan, maxwell denklemlerinden türetilebilen denklemdlr.
en güzel ıspatı, iki tane dört boyutta birbirine bakan referans çerçevesi (frame of reference) çizerek yapılır ve son derece zariftir.
yani, evrende hangi köşeye bakarsanız bakın, bu teoriyi görürsünüz. -
"mutlak zaman-mutlak mekan" kavramlarına getirdiği bakış açısı ile sadece newton fiziğini değil, aynı zamanda düşünce dünyasını da sarsmıştır.
"mutlak doğru" larımıza da indirilmiş bir tekmedir fikrimce.
evet madde zamansiz dusunulemiyor artik.
"zaman"la daha neler göreceğiz kim bilir.
edit : geometride "uzay" kelimesini hep "konum, koordinat, metrik kurallarinin oldugu ortam" anlaminda kullandigimiz icin aliskanlik ile "konum, koordinat, uzunluk" anlaminda kullanmistim, bu da genel goreliligin tanimina girer daha cok. opethian' a uyarisindan dolayi tesekkur ederim, terminoloji farkindan kaynaklanmisti.