Einstein Özel İzafiyet Teorisi

Dünyaca ünlü fizikçi Albert Einstein (1879-1955) tarafından 20. Yüzyılın başlarında ortaya atılan İzafiyet (Görelilik) Teorisi, zamanımızın en büyük bilimsel gelişmelerinden biri olarak kabul edilmektedir. İzafiyet Teorisi Einstein’a ait olan iki farklı teoriden oluşmaktadır: 1905 yılında “Hareket Eden Cisimlerin Elektrodinamiği” (The Electrodynamics of Moving Bodies) adlı makale ile tanıtılan Özel İzafiyet teorisi ve 1916 yılında Genel İzafiyet Teorisi’nin Temelleri (The Foundation of the General Theory of Relativity) adlı makale ile tanıtılan Genel İzafiyet Teorisi. Einstein inşa ettiği teori ile Newton fiziğinin açıklamakta başarısız olabileceği bazı olguları açıklığa kavuşturmayı amaçlamış, böylece insanlığın zaman, mekân ve yerçekimine yönelik algılarını değiştirmiştir. Kuantum Teorisi ile birlikte İzafiyet, modern fiziğin üzerine inşa edildiği iki temel dayanaktan birisi olarak kabul edilir.

Işık Hızı ve Görelilik İlkesi

Mantıksal olarak düşünüldüğünde insan, evrendeki hayal edilebilecek en yüksek kozmik hızın, var olan bir limit olmadan “sonsuzluk” olmasını bekleyebilir. Fakat ışığın hızı olan saniyede 300.000 km evrende ulaşabilmesi mümkün olan maksimum hız olarak kabul edilir ve pratikte hiçbir şey ışık huzmesinin hızına yetişemez. 19 Yüzyıl’ın sonlarında ilk kez henüz 16 yaşında olan Albert Einstein bunun neden böyle olduğu üzerine düşünmüştür.

1887 yılında yapılan ünlü Michelson-Morley deneyleri beklenmedik bir şekilde uzay vakumunda hareket eden ışığın dünyanın hareket yönüne bakılmaksızın hep aynı hızda gittiğini göstermiştir. Yani ışık, kaynağının gözlemciye yaklaşmasından ya da uzaklaşmasından bağımsız olarak hep aynı hızda (300.000 km/s) hareket etmektedir ki, bu klasik fiziğe ve sağduyuya aykırı görünmektedir. Işığın değişmez bir hızda hareket ediyor olması Einstein’ın inşa edeceği Özel İzafiyet (Görelilik) Teorisinin ilk dayanağı olacaktır. İkinci dayanak ise ilk kez İtalyan Fizikçi Galilei Galileo tarafından 1632’de ortaya atılan Değişmezlik Kanunu olarak da bilinen Görelilik İlkesidir. (Dikkat – Görelilik Teorisi ile karıştırılmamalıdır!) Bu ilkeye göre fiziğin mekanik yasaları her eylemsiz gözlemci için aynıdır yani sadece mekanik bir gözlemin sonucuna bakarak hareket halini, durağanlık halinden ayırmak mümkün değildir. Bu ilkeyi bizzat Galileo’nun verdiği bir örnekle açıklamak istersek. Sabit bir hızda, sakin bir denizde sallanmadan giden bir geminin içinde, alt güvertede karanlık bir odada deney yapan bir insan, geminin hareket halinde olup olmadığını anlayamaz. Daha modern bir örnek ise saatte 800 km hızla giden bir uçağın içinde ileriye doğru fırlattığınız bir topla, yerde hareketsiz duran bir uçağın içinde fırlattığınız top aynı yolu izleyecektir ve birbirinden ayırt edilemeyecektir. Einstein ışığın sabit hızı ve Galileo’nun görelilik ilkesini birleştirerek, ışığın gözlemcisinden ve kaynağından bağımsız olarak, her ikisi de hangi hızda hareket ediyor olursa olsun, aynı hızda gideceği sonucuna varmıştır.

Özel İzafiyet Teorisi

Einstein 1905 yılında (Bu yıla “Einstein’ın Mucizevi” yılı da denir.) ışığın belli bir zamanda gittiği yol hesaplanıp cevap her seferinde 300.000 km/s çıktığında sahip olduğumuz uzay ve zaman nosyonlarının bunu nasıl açıklayabileceğini sormuştur. Farz edelim ki ışığın yarı hızında ilerleyen bir uzay gemisi bir hedefe lazer kullanarak ateş ediyor. Gemiden ayrılan ışık huzmesi beklenen şekilde geminin hızını da kendisine ekleyerek ışığın bir buçuk katında değil, yine ışık hızında hareket edecektir. Fakat gemideki bir gözlemci (kendi hareket ettiği hıza rağmen) lazerin kendisinden ışık hızında uzaklaştığını gözlemleyecektir. Einstein bu durumda ya aradaki mesafenin daha kısa olacağı ya da sürenin daha uzun olacağını fark etmiştir. Yani ya zaman yavaşlamak ya da uzay daralmak zorundadır. Bu mekandaki hareketin bir kısmının zamandaki harekete aktarılması gibi yorumlanabilir. Bu zaman ve mekân “boyutlarının” birbirlerinin etkiledikleri anlamına gelir, yani iki kavramda görecelidir. Bu devrimsel fikir, uzun zamandır doğru olduğu kabul edilen Eşanlılık (Bir kişi için aynı anda olan iki olay evrendeki herkes için aynı anda gerçekleşir.) nosyonuna karşıdır.

Özel izafiyet teorisi hakkında unutulmaması gereken bir nokta, anlatılan durumun (tıpkı isimde anlatılmaya çalışıldığı gibi) özel olmasıdır. Teori düz bir rotada, sabit bir hızda hareket ederken geçerlidir. Hızlandığınızda, rotanızı değiştirdiğinizde veya hareketin doğasını değiştiren herhangi bir şey yaptığınızda Özel İzafiyet geçerliliğini kaybeder. Einstein’ın Genel İzafiyet Teorisi ise burada devreye girmektedir ve izafiyetin daha genel bir şeklini bize göstermektedir: Yer çekimi.

 

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir