Isik ise Michelson-Morley deneyi sonuçlarina göre böyle davranmamaktadir. Isik kaynagi ile gözlemcinin hizi ne olursa olsun, isigin hizinda degisiklik gözlenmez. Bu, deneyi yapan bilim adamlarinca bile beklenmeyen bir durumdu. Çünkü sesin hava araciligiyla yayilmasi gibi, isigin da "esir" adi verilen gizemli bir ortam araciligiyla yayildigi ve gözlemcinin hareketine bagimli oldugu düsünülüyordu.
Elbette ki Michelson-Morley deneyini merak ettiniz. Öyleyse bu deneyden biraz söz etmek yerinde olacaktir. Isigin da ses gibi dalgalar halinde yayildiginin anlasildigi yillarda, bilim adamlari isigin boslukta nasil yayildigini, boslugun aslinda bosluk olup olmadigini arastiriyorlardi.
Amerikali fizikçiler Albert Michelson ile Edward Morley, 1887'de isigin yayilma hizini belirlemek üzere çok duyarli bir deney düzenegi tasarladilar. Amaçlari, isigin hizinin hareket yönüne bagimliligini kanitlamakti. Oysa sonuçlar tamamen farkli çikti. Isigin hizi, yerkürenin dönüs hizindan ve yönünden etkilenmiyordu. Hem dönüs yönünde hem de aksi yönde ayni sonuç elde ediliyordu: 300.000 km/sn (Tami tamina 186.282 mil/saniye veya 299.792 km/saniye).
"Bir isik isinina binmis olsaydim, dünya bana nasil görünürdü acaba ?"

Albert babasina bu soruyu sordugunda henüz 14 yasindaydi. Yillar sonra görelilik kuramini ortaya atacak, bilimde bir devrimin öncüsü olacakti. Adi Albert, soyadi Einstein idi bu çocugun.
Einstein, görelilik kuramini 10 yil arayla iki bölüm halinde yayimladi. Bunlardan ilki 1905 yilinda ortaya attigi Özel görelilik kurami, ikincisi ise 1915 yilinda yayimladigi Genel görelilik kuramidir.
Özel görelilik kurami, düzgün dogrusal hareket yapan sistemleri incelemistir. Kuramin ikinci bölümünde ise, ilk çalismalarinin kapsamini genisleterek kütleler arasi çekim kuvvetlerini ele almistir.

Görelilik Kuraminin Ortaya Çikisi

GÖRELILIK KURAMI  N E ?
Görelilik Kurami Hücre Kuram Hakkinda Newton'un hareket ve kütle çekim yasalarini çürütüp, yerlerine yepyeni yasalar koyan görelilik kuraminin sonuçlarini günlük yasamimizda algilayamayiz. Fakat özellikle isik hizina yakin hizlar söz konusu oldugunda, kurama göre uzunluklar kisalir, saatler yavaslar, kütle artar.19.Yüzyil sonlarinda isigin hiziyla ilgili Michelson-Morley deneyi, isigin ses ve diger dalga olaylarinin tersine göreceli olmadigini ortaya koydu. Saatte 100 km hizla ilerleyen bir lokomotifin, iki istasyon arasinda düdük çaldigini varsayalim. Ses, öndeki ve arkadaki istasyonlara degisik hizlarla ulasir (Öndekine ses hizindan saatte 100 km daha fazla, arkadakine saatte 100 km daha yavas hizla). Oysa trendeki insanlar için degisen bir sey yoktur; Ses ön ve arka uçlara normal hiziyla ve ayni anda ulasir (Çünkü trendeki insanlar, tipki ses gibi, trenle ayni hiza sahiptirler. Halbuki öndeki ve arkadaki istasyondaki insanlar, trene göre hareketsizdirler).
Öyleyse sesin hizi gözlemcinin hizina baglidir. (görecelidir).(Böyle düsünülmesi bir bakima normaldi. Sesin ve diger dalgalarin yayilmasi, ister kati, ister sivi,isterse de gaz olsun mutlaka bir madde araciligiyla gerçeklesiyordu. Örnegin havasi bosaltilmis bir cam fanus içinde çalan saatin sesi duyulmuyordu. Çünkü sesi iletecek madde atomlari yoktu. Isik hizinin limit hiz olmasi, isigin kaynagina göre hareket halinde olsun veya olmasin tüm gözlemciler için ayni olmasi Einstein'in kuraminin temel önermelerinden biridir. Kuramin diger temel önermesi ise doga yasalarinin ivmesiz (sabit ivmeyle) hareket eden tüm sistemler için ayni olmasiydi.Bilimde her tür hesaplama ve ölçme, bir referans sistemine (gözlem çerçevesi) göre yapilir. Bir arabanin hizindan, bir kumasin boyunun ölçülmesinden, bir cismin agirligindan bahsederken hep bir referans sistemimiz vardir. Farkinda olmasak da, bu sistem genel olarak birbirine dik üç eksenden olusmustur. Bir seyi ölçerken veya bir seyin hizindan söz ederken hep sabit oldugunu varsaydigimiz bu koordinat sistemini ele aliriz (Bir arabanin ya da bir kusun hizini; sözgelimi bir agaca veya bir binaya göre yapariz). O halde her türlü ölçme ve hesaplama aslinda görelidir. Görelilik kuraminin çikis noktasi da iste budur.

Özel Görelilik Kurami 1905'te Einstein'in ileri sürdügü kuramlar, o zamana kadar tartisilmaksizin kabul edilen Newton'un yasalarini temelinden sarsmistir. Bugün bile Görelilik kuramini basitçe açiklamak güçtür. Yine de onu tanimlamaya çalismak mümkün olabilir:Yukaridaki örnekte verilenler sabit ivmeli (ivmesiz) hareketlerdir. Dolayisiyla özel görelilik kuramiyla açiklanir.
Örnegin bu tip hareketlerde, gözlemciye göre nesnelerin hareketleri yönünde uzunluklari kisalir, kütleleri artar (Bir topu isik hizina yakin bir hizla havaya firlatirsak, hareket disindaki bir gözlemci için top bir tepsi gibi yassilasirken, kütlesi büyük ölçüde artar. Hiz kesildiginde top, önceki biçim ve kütlesine geri döner. Isik hizina ulasildiginda boy sifir, kütle sonsuz olur. Kütle eyleme direnç olduguna göre; sonsuz kütle hareketin sifir olmasi demektir ve dolayisiyla isik hizina ulasilamaz).Bir tren yolu, kara yoluna paralel olsun. Trenin hizini, trende oturan yolcuya, agacin altindaki çobana ve kara yolunda trenle ayni ve zit yönde giden arabalarin sürücülerine sorsak ne tür yanitlar aliriz? Yanitlar hepsi için farklidir. Isin ilginci bu yanitlarin hepsi de dogrudur. Trendeki yolcu hizi sifir olarak ölçer (tren kendisine göre hareket etmemektedir).
Agaç altindaki çoban ise kendisine göre hiz ölçer (Varsayalim ki 70 km/saat).
Trenle zit önde 80 km/saat hizla yol alan arabanin sürücüsüne göre tren 70+80=150 km/saat hizla gitmektedir.

Trenle ayni yönde 80 km/saat hizla giden sürücü ise trenin hizini 70-80=-10 km/saat olarak bulacaktir (yani ona göre tren geriye dogru gitmektedir).
Bir diger sasirtici sonuç zamanin göreliligidir. Örnegin birbirine tam ayarli iki saatten biri çok hizli bir roketle uzaya firlatildiginda bu saat, yerdekine göre çok daha yavas çalisacaktir (260.000 km/saniye hiz için, yerdeki saatin yelkovaninin iki tam dönüsüne karsilik, roketteki saat tam bir dönüs yapacaktir. Oysa roketteki kisi bunun farkinda degildir. Ancak yeryüzüne döndügünde, ikiz kardesinin kendisinden çok daha yaslandigini görecektir.-Zamanin genislemesi ve ikizler paradoksu).

Kuramin bir diger sonucu ve atom bombasi nedeniyle en çok bilineni ise madde ve enerji esdegerliligi ile ilgili olanidir (E=mc²). Buna göre küçük bir kütle büyük bir enerji demektir ve Günes'in enerjisinin kaynagi da budur. Einstein'in ortaya koydugu teori dört boyutlu bir uzay içermekteydi (uzay ve zaman kavramlarini birlestirerek). Dolayisiyla evren anlayisimiz temelden sarsiliyordu.genç kalma olayi için çarpici bir örnek ikizler paradoksudur.

Ahmet ve Mehmet ikiz kardes olsunlar. Dogum günlerini elbette ayni gün kutlamaktadirlar. 20. yas günlerinin hemen sonrasi Ahmet bir uzay araciyla 4 isik yili uzaktaki bir gezegene v=0.99c hizla götürülüp, beklemeksizin geri getirilmistir. Mehmet'e göre bu yolculuk 4+4=8 yil sürmüstür. Dönüs gününde Mehmet gibi Ahmet'inde 28 yasinda olmasi beklenmektedir.

Tablo : Isik Hizina Bagli Olarak Bir Uzay Gemisinin Uzunlugu, Kütlesi ve Zamanindaki DegisimlerGeminin hizi (Isik hizinin yüzdesi olarak)
 Geminin uzunlugu (Metre)
 Geminin kütlesi (Ton) Gemi saatinin dak. olarak süresi (Yer=60)
0  100.0 100.0 60.00
10  99.50 100.50 59.52
20  97.98 102.10 58.70
30  95.39 104.83 57.20
40  91.65 109.11 55.00
50  86.60 115.47 52.10
60  80.00 125.00 48.00
70  71.41 140.03 42.75
80  60.00 166.67 36.00
90  43.59 229.42 26.18
95  31.22 320.26 18.71
99  14.11 708.88 8.53
99.9  4.47 2236.63 2.78
99.997  0.71 14142.00 1.17
100 Sifir  Sonsuz Sifir

Genel Görelilik Kurami Özel görelilik kurami düzgün hareket eden cisimler için geçerliydi. Einstein'in 1915'te ortaya attigi genel görelilik kurami ise ivmeli hareketi de (yani birbirine göre hizlanip yavaslayan) içeriyordu ve daha çok kütle çekim kuvvetleriyle ilgiliydi.Ünlü astrofizikçi Sir Eddigton'a genel görelilik kuramiyla ilgili olarak "Kurami yalnizca üç kisinin anlayabildigi söyleniyor, dogru mu?" diye soruldugunda, bir an durakladigi ve "Üçüncü kisiyi düsünüyordum" dedigi anlatilir
Gerçekten yeni bir evren anlayisini ileri sürerken; Einstein sadece Newton'un kütle çekim yasalarini temelinden sarsmakla kalmiyor, evren bu yasayla yepyeni bir sekle bürünüyordu.
Einstein'a göre, kütle çekim kuvvetleri, diger kuvvetler gibi siradan kuvvetler degildi ve manyetik alan gibi uzayda isik hiziyla yayilan bir alandi. Kütle çekim kuvveti bir alan olarak kabul edildiginde, uzayi da düz bir yüzey olarak degil, bir egrisel yüzey olarak kabul etmek gerekiyordu. Basit bir örnek olarak; havada kendine göre düz bir rota üzerinde yolculuk eden bir uçak, aslinda yeryüzünün egriliginden dolayi egri bir çizgi boyunca hareket etmektedir.

Benzer sekilde bir cismin kütlesel çekim alanindaki bütün cisimler egri bir çizgi boyunca yol alir.
Bu alan içindeki iki noktayi birlestiren en kisa yol da bir dogru degil bir egridir.Einstein, genel görecelik kuramini deneysel olarak degil, daha çok akil yürütmeyle gelistirmisti. Kendi yazilarinda bunu açik yüreklilikle belirtmis ve hakli olup olmadiginin, günes tutulmasi sirasinda sinanabilecegini belirtmistir.

Gerçekten de 1919 mayisindaki günes tutulmasi sirasinda Günes'in arkasinda kalan iki yildizdan gelen isiklar, Günes'in çekim alanindan etkilenmislerdi. Günes'in arkasinda kalmalarina ragmen görülebiliyorlardi. Bir diger sinama Merkür'ün yörüngesindeki sapmanin, bu kuram isiginda dogru olarak hesaplanmasiyla yine olumlu sonuç verdi (Newton mekanigi bu olayi tam olarak açiklayamiyordu).

Genel görelilik kuraminin bir sonucu da evrenin büyüklük olarak sonlu ama sinirsiz olmasidir. Yine bu kurama göre evren sürekli olarak ya büyümekte, ya da küçülmektedir (Sonralari yildiz kümeleri üzerinde yapilan gözlemlerle sürekli olarak büyüdügü kanitlandi).

Özel görelilik kurami olarak bilinen ve ivmesiz (yani sabit ivmeli ya da düzgün dogrusal) hareket için geçerli olan bu sonuçlari simdi maddeler halinde inceleyelim: 1. Klasik mekanikte, m kütle v hiz olmak üzere kinetik enerjiyi verenE=1/2 mv²esitligi, ancak isik hizindan çok küçük hizlar için dogrudur, yani yaklasik deger verir. Tam dogru formül: (m', hareket halindeki, m ise hareketsiz kütle, c isik hizi) olmak üzere,E=m'c² - mc² seklindedir.2. Hizlanan cisimlerin kütleleri hiza bagli olarak:m'=m/ [1-(v²/c²)]½formülüne göre degisir (m', hareket halindeki, m ise hareketsiz kütle).
Esitligi dikkatle incelersek, bir cismin isik hizina ulasmasiyla kütlesinin sonsuz oldugunu görebiliriz.3. Bir (x', y', z') koordinat sistemi, (x,y,z)'ye göre v hiziyla x-yönünde gidiyorken, gidilen boyutta;L'=L [1-(v²/c²)]½ (duran gözlemciye göre) esitligine göre degisime ugrar.

Yani duran bir gözlemci cismin boyunun kisaldigini görür (L', hareket halindeki, L ise hareketsiz boy).4. Hareketli ve duran gözlem çerçevelerindeki gözlemcilerin ölçtükleri zaman araliklari da;T'=T [1-(v²/c²)]½ (hareketli gözlemciye göre) esitligine göre degismektedir (T', hareket halindeki, T ise hareketsiz iken ölçülen zaman).

Bu da hareketli bir sistemde zamanin daha yavas akmasi demektir. Yani duran bir gözlemciye göre hareket eden gözlemci genç kalmaktadir (Ay'a gidip gelen astronotlarda bu ölçüm yapilmis, saniye mertebesinde genç kaldiklari gözlenmistir).Peki öyleyse isik, Günes ve diger gök cisimlerinden Dünya'ya nasil ulasiyordu? Daha açik bir sekilde sorulursa isik bir madde miydi, yoksa bir enerji mi? Descartes ve Newton, isigin parçacik yani madde oldugunu ileri sürmüslerdi. Bosluktan geçisi bu sekilde açiklanabiliyordu. Oysa daha sonraki yillarda isigin dalga özellikleri tasidigi belirlenmisti.
 
Iste Michelson-Morley deneyi bu sartlar altinda tasarlanmis; aslini söylemek gerekirse, esir adi verilen ve tüm evreni kaplayan varliginin anlasilacagi öngörülmüstü.)Michelson ve Morley deney düzeneklerinde hata yapmis olabileceklerini düsündüler. Fakat gerek tekrarlan deneyler, gerekse sonraki yillarda yapilan diger deneyler bu bulgulari destekledi. Isigin bosluktaki ve havadaki hizi sabitti, bu hiz asilamaz bir hizdi ve esir diye bir sey yoktuOysa Ahmet'in saati Mehmet'e göre daha yavas çalismis ve ancak:

T'=8X [1-0.99]½=8X0.14=1,1 yil yaslanmistir. Simdi Ahmet biyolojik olarak da 21,1 yasindadir. Yas günleri artik ayni gün degildir ve aralarinda 6.9 yil fark vardir.

Yorum (0)

RSS yorumları

İsim

Başlık

Yorum

Gönder