Özel Görelilik Teorisi Nedir?

Bu yazının içerik özgünlüğü henüz kategorize edilmemiştir. Eğer merak ediyorsanız ve/veya belirtilmesini istiyorsanız, gözden geçirmemiz ve içerik özgünlüğünü belirlememiz için [email protected] üzerinden bize ulaşabilirsiniz.

Görelilik Prensibi, Albert Einstein 1905 yılında özel görelilik ile ilgili makalesini(On the Electrodynamics of Moving Bodies) ortaya atmasından 300 yıl önce Galileo Galilei tarafından ortaya atıldı.

Galileo'nun Görelilik Prensibi'nde mutlak bir referans sistemi yoktur. Bunu daha iyi anlamak için A ve B gözlemcileri düşünün. A gözlemcisine göre B gözlemcisi v hızıyla sağa gidiyor olsun. Aynı şekilde B gözlemcisine göre ise A gözlemcisi sola v hızıyla gidiyor olur. Her iki gözlemcide diğer gözlemcinin hareket ettiğini söylemekte haklıdır, mutlak bir referans sistemi olmadığı için sabit referans sistemleri arasında geçiş yapılabilir. Burada “sabit referans sistemi” kavramından kasıt ivmeli hareket etmeyen yani hızını değiştirmeyen referans sistemleridir çünkü Galileo Dönüşümleri’nde ivmeli hareket eden gözlemci referans sistemi olarak kabul edilemez.

Nedenini anlamak için kendinizi bir trenin içinde hayal edin, trenin camları siyah bir perde ile kapalı olsun(trenin içerisinde ışık olduğu için karanlıkta değilsiniz). Trenin giderken sallanması, dönüş yapması, hızlanıp yavaşlaması gibi ivmeli hareketlerinin de olmadığını varsayın. Böyle bir trende trenin sabit hızla mı gidiyor yoksa duruyor mu olduğunu nasıl anlarsınız? Cevap oldukça basittir: anlayamazsınız. Trenin içerisinde her türlü deneyi yapabilirsiniz ancak dışarıya bakmadığınız sürece trenin hareket edip etmediğini anlayamazsınız. Aynı şekilde camdan dışarı baktığınızda trenin(dolayısıyla sizin) hareket etmediğinizi aslında tüm dünyanın diğer tarafa gittiğini söyleyebilirsiniz çünkü daha önce de söylediğimiz üzere sabit referans sistemleri arası geçiş yapılabilir.

Ancak aynı şeyi ivmelenen bir tren içerisinde söyleyemezsiniz. Bunu anlamak için treniniz hızlandığını varsayın. Daha önceden dolmuşa, metroya bindiyseniz sizin de bildiğiniz gibi geriye doğru bir kuvvet hissedersiniz. Fakat trenin(ve sizin) durduğunuz fakat bütün dünyanın diğer tarafa doğru hızlanarak ivmelendiği bir deneyde böyle bir kuvvet hissetmezsiniz. Bu nedenle trenin içerisindeyken “herhangi bir yöne doğru kuvvet hissetmiyorum, o halde tren ivmelenmiyor” veya “bir yöne kuvvet hissediyorum, o halde tren ivmeleniyor” diyerek dışarı bakmadan trenin ivmelenip ivmelenmediğini anlayabilirsiniz.

Başka bir düşünce deneyinde ise kollarınızı iki yana açarak kendi etrafınızda döndüğünüzü varsayın. Dönerken ivmelendiğinizden ötürü merkezkaç kuvveti hissettiğiniz için kollarınızdan dışarıya doğru bir kuvvet hissedersiniz(ve başınızın döndüğünü ancak konumuz bu değil). Fakat siz dururken bütün dünya sizin çevrenizde dönse böyle bir kuvvet hissetmezsiniz. 

Isaac Newton’un Principia’da yayınladığı üç yasada(günümüzde Newton Yasaları olarak bilinir) Galileo dönüşümleri ile uyumludur. Ancak James Clerk Maxwell’in 1865 yılında yayınladığı A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field(Elektromanyetik Alanın Dinamik Bir Teorisi) kitabında tanıttığı elektrik ve manyetizmayı birleştiren dört denklem(günümüzde Maxwell Denklemleri olarak bilinir) Galileo’nun dönüşümleri ile uyuşmuyordu. Örnek olarak yüklü bir bir cisim düşünün, cisim yüklü olduğu için elektrik alanı yayar. Bu cismi diyelim ki size göre belli bir hızı olan bir kaykaycı ileri doğru fırlatsın. Yüklü cisimler sabit hızla gittiklerinde manyetik alan oluştururlar. Cismin size göre hızını baz alarak yaydığı manyetik alanı bulabilirsiniz fakat kaykaycının referans sisteminden bu manyetik alanı hesapladığınızda sonuç farklı çıkıyor.

Maxwell Denklemleri’nin Galileo Dönüşümleri ile diğer bir sorunu ise elektromanyetik dalgaların hızıyla ilgili. Maxwell Denklemleri’ne göre elektromanyetik dalgalar ışık hızında yayılır(hatta bu sebeple görünür ışığında bir tür elektromanyetik dalga olduğu anlaşılmıştır) fakat bu hızın hangi referans sistemine göre olduğu bir soru işareti olarak kalmaktadır. Bu nedenle bilim adamları uzayın esir(ether) adlı bir cisimle olduğunu, ışığın bu madde içerisinde yayıldığını ve bu maddenin referans sistemine göre ışık hızında yayıldığını düşündüler. Bu sebeple Michelson ve Morley 1887 yılında esirin varlığını göstermek için bir deney(günümüzde Michelson-Morley Deneyi bilinir) tasarladılar. Bu deneyde Dünya’nın döndüğü tarafa doğru bir ışık hüzmesi ve diğer tarafa bir ışık hüzmesi yolladılar. Dünya’nın döndüğü tarafa gönderilen ışığın hızının diğer tarafa gönderilen ışığın hızından daha fazla olması bekleniyordu. Fakat deneyin sonucunda Michelson ve Morley farklı bir sonuçla karşılaştılar. Her iki tarafa gönderilen ışığın hızı, ışık hızı olarak kalmıştı.

Deneyin sonucunda ışığın hızının ışık kaynağının hızından bağımsız olduğu görülüyordu. Bazı bilim adamları eserin de Dünya ile birlikte hareket ettiğini ve bu nedenle ışık hızının sabit kaldığını düşündü. Hendrik Lorentz, ışık hızına yakın cisimlerin uzayda kısaldığını ortaya koyarak bu sorunu çözmeye çalıştı. Ancak tüm bu çözümler tek başlarına yeterli değildi. O yıllarda İsviçre Patent Enstitü’sünde memur olan genç Albert Einstein, annus mirabilis (mucize yıl) olarak tanımlanan 1905 yılında On the Electrodynamics of Moving Bodies(Hareket Eden Cisimlerin Elektrodinamiği üzerine) başlıklı makalesini yayınladı. Makalesinde sadece iki postülat üzerinden denklemlerini ortaya koydu:

• Fizik yasaları her sabit referans sisteminde aynıdır (Galileo Prensibi)

• Işık hızı her sabit referans sistemi için aynıdır (Michelson-Morley Deneyi)

Bu iki postülata göre denklemlerini oluşturan Einstein zaman ve uzayın Newton’dan beri düşünüldüğü üzere değişmez olmadığını ve her referans sistemi için farklı olabileceğini ortaya koydu. Uzay ve zaman hakkındaki fikirlerimizi kökünden değiştiren ve ufkumuzu açan Özel Görelilik Teori’sinin sonuçlarına bakalım:

• Uzay ve zaman, birbirlerinden ayrı olarak ele alınamaz. Uzay - zaman bir bütündür ve her cisim uzay - zamanda ışık hızında hareket eder. Bu nedenle uzayda hareket eden bir cisim, zamanda daha yavaş hareket eder.

• B gözlemcisi, A gözlemcisine göre sabit bir hızda gidiyorsa A gözlemcisine göre B gözlemcisi için zaman daha yavaş geçiyordur. Fakat B gözlemcisine göre kendisi için değil A gözlemcisi için zaman daha yavaş geçiyordur.

• Eş zamanlılık, gözlemciler arasında farklılık gösterebilir. Bir gözlemci için aynı anda gerçekleşen bir olay, başka bir gözlemci için aynı anda gerçekleşmeyebilir

• Belli bir gözlemciye göre sabit hızda giden cismin gittiği yön doğrultusunda boyu kısalır.

• Kütleli cisimleri ışık hızına çıkartmak için sonsuz momentum ve enerji gerektirdiğinden asla ışık hızına ulaşamazlar. Kütlesiz cisimler ise ışık hızında gitmek zorundadırlar.

• Bir cisme durağan haldeyken(bir hıza sahip değilken) enerji verirsek ışık hızının karesine bölünmüş hali kadar kütlesi artar(E=mc2).

Ancak bu teori ivmeli hareket edeen referans çerçevelerini açıklayamıyordu. Einstein, 1915 yılında Genel Görelilik Teorisi’ni geliştirerek uzay-zamanın kütleli cisimlerce eğilip büküldüğünü ve aslında “kütleçekim kuvveti” dediğimiz şeyin sadece uzay-zamanda hareket eden cisimlerin uzayda aldığı yol olduğunu gösterdi.

Vardiyalı Çalışan Burun Deliklerimiz

Sentetik Biyoloji Hücreleri Kanser ve Diyabet için Tedaviler Üreten Kimyacılara Dönüştürüyor!

Yazar

Ege Özmeral

Ege Özmeral

Yazar

Katkı Sağlayanlar

Çağrı Mert Bakırcı

Çağrı Mert Bakırcı

Editör

Evrim Ağacı'nın kurucusu ve idari sorumlusudur. Popüler bilim yazarı ve anlatıcısıdır. Doktorasını Texas Tech Üniversitesi'nden almıştır. Araştırma konuları evrimsel robotik, yapay zeka ve teorik/matematiksel evrimdir.

Konuyla Alakalı İçerikler
  • Anasayfa
  • Gece Modu

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

Göster

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
Geri Bildirim