Formülde 'nin olması kolay anlaşılacak bir konu değildir. En temel ve basit hali ile anlatacak olursak: Newton fiziğine göre cisimlerin momentumlarını formülü ile hesaplarız. Bu kısmı anlamak kolay; bir kütleye ne kadar çok hız kazandırırsanız momentumu yani sahip olduğu enerji artar, cismin kütlesi ne kadar büyükse eylemsizlik prensibi gereği daha çok kuvvet uygulamanız gerektiğinden gene aynı şekilde momentumu artacaktır.
Elektromanyetik dalga hareketi yapan kütlesiz parçacıkların enerjisini düşündüğümüzde formülünü görürüz. Formülde 'nin varlığı çok açık, çünkü bu dalgalar ışık hızında hareket ediyor, o halde yerine yazmamız çok anlaşılır. Fakat kafa karıştıran 'nin varlığı çünkü elektromanyetik dalga hareketi yapan parçacıkların (foton gibi) kütlesi yoktur. Fakat bu parçacıkların enerjisinden kaynaklanan göreli kütleleri vardır (ekli kaynakta deneysel ve matematiksel ispatı mevcut).
Einstein'ın meşhur formülüne esin kaynağı olan, Maxwell'in elektromanyetik dalgalar üzerine yaptığı çalışmalar olmuştur. Maxwell yaptığı çalışmalar ile fotonların momentumunun sahip oldukları enerji ile ışık hızına orantılı olduğunu keşfetmişti, . Formülü düzenlersek, .
Şimdi formülde yerine daha önce fotonların momentumunu sağlayan değerleri yazabiliriz . Kısaltırsak . Formüle ulaşmak kolay gibi görünebilir, ancak bu formülün bir de ispat tarafı var ki asıl zorluk burada başlar. Matematik ve kurgusal zeka seviyesi yüksek olanların anlayıp, kavrayabileceği derecede zordur (ekli kaynakta ispat kısmından bahsedilmiş, ben işin doğası kısmına değineceğim).
Formüle ulaşırken; foton, elektromanyetik dalga, bunların enerjisi vesaire bahsettik durduk. "E bize ne kardeşim! Formül sıradan bir kütlenin enerjisinden bahsediyor bunları işin içine niye kattık?" diyebilirsiniz. Sorunuzda haklısınız, fakat sıradan durağan kütleye neden olan şey nedir: Maddenin dünyasında bilinen 12 alt parçacık var, bir de bunların karşı parçacıkları etti 24, olmadı bir de skaler olan Higgs parçacığı var ve maddeyi madde yapan, kütle kazandıran parçacıkların tamamı bunlar (6 adette kuvvet ileten temel parçacık var onları madde parçacığından saymadım). Bu parçacıkların normalde kütleleri yok ancak ışık hızına bağlı göreli kütleleri var. Yani sahip oldukları kütlenin tamamı aslında enerji.
Formüldeki şimdi daha anlaşılır olmuştur diye düşünüyorum. Durağan kütlenin enerjisini hesaplayabilmek için kütleyi kütle yapan parçacıkların hızı yani ışık hızı ile ilişkilendirmek gerekiyor.[1]
Kaynaklar
- Ç. M. Bakırcı. E=Mc² Formülü Nereden Geliyor? Einstein'ın En Meşhur Formülü Nasıl Türetilir?. (7 Aralık 2022). Alındığı Tarih: 30 Ocak 2024. Alındığı Yer: Evrim Ağacı | Arşiv Bağlantısı
