Son Haberler

İzafiyet (Görelilik) Teorisi Nedir?

-
Eylül 11, 2022
İzafiyet (Görelilik) Teorisi Nedir?

İzafiyet Görelilik Teorisi Nedir?

Dünyaca ünlü fizikçi Albert Einstein 1879-1955 tarafından 20. Asrın başlarında ortaya atılan İzafiyet Görelilik Kuramsi, zamanımızın en büyük bilimsel büyümelerinden biri olarak kabul edilmektedir. İzafiyet Kuramsi Einstein’a ait olan iki değişik kuramdan oluşmaktadır: 1905 senesinde “Hareket Eden Cisimlerin Elektrodinamiği” The Electrodynamics of Moving Bodies isimli yazı ile tanıtılan Özel İzafiyet kuramsi ve 1916 senesinde Genel İzafiyet Kuramsi’nin Temelleri The Foundation of the General Theory of Relativity isimli yazı ile tanıtılan Genel İzafiyet Kuramsi. Einstein inşa ettiği kuram ile Newton fiziğinin açıklamakta başarısız olabileceği bazı olguları sarihliğe kavuşturmayı kastetmiş, böylece insanlığın zaman, mekân ve yerçekimine müteveccih algılarını değiştirmiştir. Kuantum Kuramsi ile beraber İzafiyet, çağdaş fiziğin üzerine inşa edildiği iki temel takviyeden birisi olarak kabul edilir.

Işık Sürati ve Görelilik İlkesi

Mantıksal olarak düşünüldüğünde insan, kâinattaki hayal edilebilecek en yüksek kozmik süratin, var olan bir limit olmadan “sonsuzluk” olmasını bekleyebilir. Fakat ışığın sürati olan saniyede 300.000 kilometre âlemde ulaşabilmesi olası olan maksimum sürat olarak kabul edilir ve pratikte hiçbir şey ışık huzmesinin süratine yetişemez. 19 Asır’ın sonlarında ilk kere henüz 16 yaşında olan Albert Einstein bunun neden böyle olduğu üzerine düşünmüştür.

1887 senesinde yapılan ünlü Michelson-Morley deneyleri beklenmedik bir biçimde uzay vakumunda hareket eden ışığın dünyanın hareket istikametine bakılmaksızın hep aynı süratte gittiğini göstermiştir. Başka Bir Deyişle ışık, kaynağının gözlemciye yaklaşmasından ya da uzaklaşmasından bağımsız olarak hep aynı süratte 300.000 kilometre/s hareket etmektedir ki, bu klasik fiziğe ve sağduyuya ters görünmektedir. Işığın değişmez bir süratte hareket ediyor olması Einstein’ın inşa edeceği Özel İzafiyet Görelilik Kuramsinin ilk desteği olacaktır. İkinci yardım ise ilk kere İtalyan Fizikçi Galilei Galileo tarafından 1632’de ortaya atılan Değişmezlik Yasayı olarak da öğrenilen Görelilik İlkesidir. Dikkat – Görelilik Kuramsi ile karıştırılmamalıdır! Bu prensibe göre fiziğin mekanik yasaları her eylemsiz gözlemci için aynıdır başka bir deyişle sadece mekanik bir gözlemin sonucuna bakarak hareket halini, durağanlık halinden ayırmak olası değildir. Bu prensibi bizzat Galileo’nun verdiği bir misalle açıklamak istersek. Sabit bir süratte, sakin bir denizde sallanmadan giden bir geminin içinde, alt güvertede karanlık bir odada deney yapan bir insan, geminin hareket halinde olup olmadığını kavrayamaz. Daha çağdaş bir misal ise saatte 800 kilometre süratle 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 sürati ve Galileo’nun görelilik ilkesini birleştirerek, ışığın gözlemcisinden ve kaynağından bağımsız olarak, her ikisi de hangi süratte hareket ediyor olursa olsun, aynı süratte gideceği sonucuna varmıştır. 

Özel İzafiyet Kuramsi

Einstein 1905 senesinde Bu seneye “Einstein’ın İnanılmaz” seneyi de denir. ışığın muhakkak bir zamanda gittiği yol hesaplanıp yanıt her seferinde 300.000 kilometre/s çıktığında sahip olduğumuz uzay ve zaman nosyonlarının bunu nasıl açıklayabileceğini sormuştur. Farz edelim ki ışığın yarı süratinde ilerleyen bir uzay gemisi bir maksada lazer kullanarak ateş ediyor. Gemiden ufalayan ışık huzmesi beklenen biçimde geminin süratini de kendisine ilave ederek ışığın bir buçuk katında değil, yeniden ışık süratinde hareket edecektir. Fakat gemideki bir gözlemci kendi hareket ettiği sürate karşın lazerin kendisinden ışık süratinde uzaklaştığını gözlemleyecektir. Einstein bu gidişatta ya aradaki mesafenin daha kısa olacağı ya da sürenin daha uzun olacağını fark etmiştir. Başka Bir Deyişle ya zaman yavaşlamak ya da uzay daralmak zorundadır. Bu mekandaki hareketin bir kısmının zamandaki harekete aktarılması gibi açıklanabilir. Bu zaman ve mekân “ebatlarının” birbirlerinin etkiledikleri anlamına kazanç, başka bir deyişle iki kavramda görecelidir. Bu devrimsel fikir, uzun zamandır doğru olduğu kabul edilen Eşanlılık Bir şahıs için aynı anda olan iki hadise kâinattaki herkes için aynı anda hakikatleşir. nosyonuna karşıdır.

Özel izafiyet kuramsi hakkında unutulmaması gereken bir nokta, anlatılan gidişatın tıpkı isimde anlatılmaya çalışıldığı gibi özel olmasıdır. Kuram düz bir rotada, sabit bir süratte hareket ederken geçerlidir. Süratlendiğinizde, rotanızı değiştirdiğinizde veya hareketin doğasını değiştiren rastgele bir şey yaptığınızda Özel İzafiyet geçerliliğini kaybeder. Einstein’ın Genel İzafiyet Kuramsi ise burada devreye girmektedir ve izafiyetin daha genel bir biçimini bize göstermektedir: Yer çekimi.

Genel İzafiyet Kuramsi

Genel İzafiyet Kuramsi, Einstein’ın Özel izafiyet Kuramsi ve Sir Isaac Newton’un Evrensel Kütle Çekimi Yasasını geliştirmesidir.

İki nesne arasındaki sürükleme gücüne yerçekimi ismi verilir. Bu çekim gücü her bir nesnenin büyüklüğü ve bu nesneler arasındaki mesafeye bağlıdır. Dünyanın merkezi sizi sürüklerken, sizin kütle merkeziniz de Dünya’yı sürüklemektedir. Fakat büyük olan kütle bu çekimden neredeyse hiç etkilenmezken, daha minik kütle çekime karşı koyamaz. Newton’un yasaları bu çekim eforunu natürel kabul ederek ölçümünü yapmış fakat sebebini açıklayamamıştır.

Albert Einstein, Özel İzafiyet ile Zaman ve Mekânın birbiri içine geçmiş bir tam olduğunu keşfetmişti Uzay-Zaman. Genel izafiyet üzerine yaptığı çalışmalar sırasında ise devasa nesnelerin Uzay-Zaman’ı büktüğünü fark etti. Çok büyük bir objeyi bir trambolinin sıçrama tahtası merkezine yerleştirdiğinizi düşünün. Kütle kumaşın çökmesine neden olacak ve bir “çukur” oluşacaktır. Trambolinin kenarından vazgeçilen bir misket, tıpkı bir seyyarenin daha minik bir objeyi sürüklediğindekine eş bir biçimde, daha büyük kütleye doğru hareket edecektir. Başka Bir Deyişle yer “çekiminin” sebebi, büyük kütlelerin uzay-zamanı bükmesidir.

Deneysel Kanıtlar

Yer Çekimsel Kırılma: Galaksi ve karadelik gibi devasa kütlelere sahip varlıkların çevresindeki ışık bükülmektedir. Böylece bu devasa kütleler ışığı kırarak arkalarında kalan uzay nesneleri için adete bir mercek görevi görür. Dünya’dan sekiz milyar ışık seneyi uzaktaki Einstein Haçı isimli quasar yıldızsı gökcismi buna muhteşem bir misaldir. Bu quasar bir galaksinin dört surat milyon ışık seneyi arkasında kalır, galaksi quasardan gelen ışığı kırdığı için, çevresinde quasarın dört değişik yansıması gözlemlenmiştir.

Merkür’nam Yörüngesinde Farklılık: Merkür’nam yörüngesi Güneşin çekimi le bükülen uzay-zaman sebebi ile yavaş yavaş değişmektedir. Hatta bundan birkaç milyar sene sonra Merkür ve Dünya’nın çarpışması olası görünmektedir. 

Yerçekimi Dalgaları: İki karadeliğin çarpışması gibi devasa hadiselerin uzay-zaman üzerinde dalgalar yarattığı düşünülmektedir. 2014 senesinde bilim adamları Antarktika’da ki BICEP2 isimli teleskop ile Big Bang’den kalan dalgaları bulduklarını iddia ettiler. Fakat daha sonraki araştırmalar elde edilen bilginin, görüş alanındaki toz sebebi ile bozulmuş olduğunu gösterdi. 2016 senesinde ise LIGO Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory  isimli gözlem konutu dalgaların ispatını bulduğunu bülten etti. LIGO günümüze kadar iki karadeliğin çarpışmasında doğan yerçekimi dalgalarına ait iki sinyal keşfetmiştir ve gelecekte daha fazlasının keşfedilmesi beklenmektedir.

Keşfedilişinden takribî bir asır sonra İzafiyet Kuramsi hala çağdaş fiziğin en tesirli kuramsi olmaya devam etmektedir. Fiziğin geleceği de yeniden bu kuram üzerine inşa edilecek gibi görünmektedir. Dünya genelinde bilim insanları Kuantum Kuramsi ve İzafiyet Kuramsini birleştirerek Fiziği bir sonraki safhaya taşıyacak ve Kâinata dair kavrayışımızı geliştirecek yeni bir model “Her şeyin Kuramsi” kurmaya çalışmaktadır. Kuantum çekim döngüsü ve Sicim Kuramsi, çözülmesi gereken büyük problemlere sahip olmakla birlikte, buna adaydır.