Yeni Soru Sor
Paylaşım Yap
Tüm Reklamları Kapat
Sorulara Dön
4

Uzay-zamandaki toplam hızımız neden hep sabit ve ışık hızına eşittir?

Uzay+zamandaki toplam hızımızın hep ışık hızına eşit olduğunu okudum fakat bunu tam olarak anlayamadım. Yani neden toplam hızımızın uzay ve zaman arasında hep paylaşılması gerekiyor? Neden böyle bir sabitlik var?
1,243 görüntülenme
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
  • Dış Sitelerde Paylaş
  • Soruyu Takip Et
  • Raporla
  • Mantık Hatası Bildir
Tüm Reklamları Kapat
3 Cevap
Soner Albayrak
Fizik Doktora Öğrencisi

Gayet güzel bir soru, basit bir şekilde açıklamaya çalışayım.

Standart 3 boyutlu uzayda hızımız büyüklüğü 3 tane hızın karelerinin toplamının büyüklüğüne eşittir: . Burada hızımız, hızımızın büyüklüğü, de birbirlerine dik 3 farklı yöndeki hızlarımız. Bu yönleri nasıl seçtiğimiz önemli değil, kolaylık olsun diye ileri-geri, sağ-sol, ve aşağı-yukarı olarak seçebiliriz.

Öncelikle bu formülü daha kullanışlı hale getirelim. 3 boyutlu uzayda hız dediğimiz şey alınan mesafenin zamana göre türevi: Yukarıdaki formül de oluyor, kabul edersek de formülümüz şu hale geliyor: .

Tüm Reklamları Kapat

Türev ya da diferansiyel denklem bilmeyen biri bu noktada yazıdan kopmasın diye ufak bir not düşeyim: Bu denklemde ne kastedildiğini anlamıyorsanız sorun değil, olayı özü şu: Üç boyutlu düz bir uzayda bu üç farklı boyut arasında bir simetri var, ve denklemde bunu görebilmek mümkün: eğer 1 ve 2 diye adlandırdığım yönleri değiştirecek olursam denklem birebir aynı kalıyor!

Uzayı zaman ile birleştirip dört boyut yaptığımızda ise bu formül değişiyor. Eğer dördüncü boyutumuz uzaysal bir boyut olsaydı, yukarıdaki formülü direk genelleştirirdik: . Gördüğümüz gibi gene dört boyut arasında hiçbir fark yok! Fakat bizim dördüncü boyutumuz zamansal bir boyut olduğu için denklemimiz aslında şu şekilde değişiyor: . Gördüğümüz gibi uzaysal boyutlar arasında hala bir simetri var, fakat zamansal boyut onlardan farklı, önündeki işaret eksi ( de ışık hızı)! Bunu genelleştirebilmek mümkün, örneğin 2 zamansal 4 uzaysal toplamda 6 boyutlu bir uzay zaman için denklemimiz şu olurdu:

Soruyu cevaplamadan önce belirtmemiz gereken son bir şey kaldı. Normal üç boyutlu uzayda hız kavramını kullanırken mesafenin zamana göre türevini alıyoruz, yukarıdaki ilk denklemlerimizde de zaman paydadaydı! Fakat zaman artık bir boyut olunca türevi artık ona göre alamayız, üstelik birden fazla zamansal boyut olsaydı kime göre alacağımız belli bile değil! Bu sebeple 4 yada daha yüksek boyutlu bu tarz genel uzaylarda hız kavramını bu yukarıdaki ifadesinin uzayın simetrilerine uygun bir dış parametreye göre türevini alıyoruz, yani bu parametreyi ile gösterecek olursak, dört boyutlu uzaylarda hız dediğimiz şey şu:

Tüm Reklamları Kapat

Bu aslında çok şaşırtıcı olmasa gerek: Nasıl ki 3 boyutlu uzaylarda hız denilen şey uzayın bir parçası olmayan zaman parametresine göre bir türev ise, dört boyutlu uzaylarda da hız denilen şey uzayın bir parçası olmayan bu parametresine göre türev!

Bu parametresinin fiziksel anlamı da var: Durgun gözlemcinin ölçtüğü zaman tam olarak da bu parametresi! Yani ben bana göre hareket eden bir arabada geçen zamanı ile ölçsem de, kol saatimde geçen zamanı ile ölçüyorum! Zaten bu parametrenin İngilizce ismi de proper time, yani düzgün vakit.

Sorudaki bilgiyi artık yazabiliriz: Uzayzamanda hareket eden her cismin hızı, yani uzay-zamandaki konumunun düzgün vaktine türevi, ışık hızına eşittir!

Durgun cisimler için uzaysal boyutlarına göre türev sıfır, zaman da durgun zamana eşit, bu yüzden alırsak da olduğunu görüyoruz. yerine almamın sebebi parametreleri tanımlama şeklimle ilgili, o 'ye takılmayın.

Durgun olmayan cisimler için artık ilk üç terim sıfır olmak zorunda değil, fakat artık zaman da durgun zaman olmadığından son terim de direk değil! Öyle ki, ilk üç terim büyüdükçe de büyüyor, hatta tam olarak da olacak şekilde büyüyor!

Fiziksel olarak çıkardığımız sonuç şu: Hareketli cisimlerin ölçtüğü zaman bize göre yavaşlamalı, hatta yavaşlama miktarı öyle olmalı ki, dört boyutlu uzayzamanda hızları ışık hızına sabit olmalı! 

Bu kadar yazmama rağmen matematiğine girmemek için soruyu aslında tam cevaplamadım. Fakat makul gelebilecek açıklama şu: Özel görelilikte zaman kavramı hareketli cisimlere göre yavaşlıyor: . Bu 'ya Lorenz faktörü deniliyor ve zamanın ne kadar genleştiğini ölçüyor. Bu parametre de cismin uzaysal boyutlardaki hızına bağlı, yani 'nin değerine! Eğer bu parametreyi hesaplar ve yukarıdaki denklemde yerine koyarsak görüyoruz ki her zaman!

248 görüntülenme
Bu cevabın içeriği ve doğruluğu, Evrim Ağacı editörleri tarafından kontrol edilmiş ve onaylanmıştır.
15
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
  • Dış Sitelerde Paylaş
  • Raporla
  • Mantık Hatası Bildir
Mavi Bado
Mavi Bado
1,427 UP
Fiziğe meraklı

Bu soruya tekrar cevap verme ihtiyacı duydum. Hız ilişkisine Newton mekaniği gözüyle bakarsak, bir cismin hızını sürekli sabit ve aynı ölçüyorsak, ya duruyoruz veya sabit ve aynı hızı koruyoruz demektir. Bu soruda, uzaydaki hızımız değiştiği halde bu nasıl olabilir? Çünkü hızın uzay bileşkesi yanında boyut olarak zaman bileşkesi de vardır. Bu iki boyuttaki hız birbiriyle ters orantılıdır. Biri artarsa diğeri azalır ve bileşke hız sabit kalır. Başlangıçtaki cümleye dönersek, durmuyor olduğumuza göre uzay-zamandaki hızımız aynı ve sabit olmak zorundadır. Değişmeyen aynı ve sabit olan tek hız ışık hızıdır. Hatta buna hız gözüyle değil, evrensel bir sabit gözüyle bakmak gerekir. Sonuç: Uzay-zamandaki hızımız ışık hızına eşittir.

2
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
  • Dış Sitelerde Paylaş
  • Raporla
  • Mantık Hatası Bildir
Mavi Bado
Mavi Bado
1,427 UP
Fiziğe meraklı

Bu soruyu formül kullanmadan anlatmak kolay olmamakla beraber kavrayışım çerçevesinde anlatmaya istiyorum. Öncelikle ışık hızının sabit olması, bulunduğumuz ortamın hızı veya bizim hızımız ne olursa olsun, ışık hızını ölçmeye çalışmak aynı sonucu verir demektir. Çünkü bu durumla ilgili deneyler yapılırken anlaşıldı ki hızlandığımız yönde mesafeler kısalır ve zaman genişler(yani yavaşlar). Hızı oluşturan yol/zaman formülünde yol ve zaman uygun oranda azalır sonuç değişmez. Bu sonuçlarla birlikte farklı bir anlayış gelişti. Zaman uzay boyutları gibi bir boyut çünkü hızı azalıp çoğalabilir ve uzay boyutlarından ayrı tutulamaz. Eğer iki boyutlu bir koordinat düşünürsek (X) ve (Y) gibi, (X)' te herhangi bir değişiklik (Y)' ye belli oranda yansır. Burada (Y) yerine (T) yani zamanlı bir koordinat sistemi yaparsak, iki boyutlu koordinat sistemimiz uzay-zaman şekline dönüşür. Böylece uzaydaki değişiklik uygun oranda zaman boyutuna yansır. Yukarıda belirttiğim gibi özel görelilikle anlaşıldı ki ki uzayda hızlanan zamanda yavaşlar ve bu nedenle ışık hızı her çeşit hızlanmada sabit çıkıyor. Gelelim bizim hızımız uzay-zamanda neden ışık hızına eşit ve sabittir. Aslında bu duruma bir çeşit dönüşüm gibi bakmak gerekir. Örneğin enerji birimini joule olarak kullandığımız gibi elektronvolt birimine dönüştürüp öyle kullanabiliriz. Bunun gibi mevcut hızımızı uzay-zaman birimiyle, ışık hızı cinsinden belirtebiliriz. Ancak bundan sonra yazacağım şey bütün yazdıklarımdan daha önemlidir. Bizim hızımız ne olursa olsun ışık hızını sabit buluyorsak, bu demektir ki bizim hızımız da sabittir. Yani her şartta uzay-zamandaki hızımız sabit olmak zorundadır ve uzay-zamanda sabit olan sadece ışık hızıdır. Sonuç: Uzay-zamandaki hızımız ışık hızına eşittir.

0
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
  • Dış Sitelerde Paylaş
  • Raporla
  • Mantık Hatası Bildir
Daha Fazla Cevap Göster
Cevap Ver
Evrim Ağacı Soru & Cevap Platformu, Türkiye'deki bilimseverler tarafından kolektif ve öz denetime dayalı bir şekilde sürdürülen, özgür bir ortamdır. Evrim Ağacı tarafından yayınlanan makalelerin aksine, bu platforma girilen soru ve cevapların içeriği veya gerçek/doğru olup olmadıkları Evrim Ağacı yönetimi tarafından denetlenmemektedir. Evrim Ağacı, bu platformda yayınlanan cevapları herhangi bir şekilde desteklememekte veya doğruluğunu garanti etmemektedir. Doğru olmadığını düşündüğünüz cevapları, size sunulan denetim araçlarıyla işaretleyebilir, daha doğru olan cevapları kaynaklarıyla girebilir ve oylama araçlarıyla platformun daha güvenilir bir ortama evrimleşmesine katkı sağlayabilirsiniz.
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
Evrim Ağacı'na Destek Ol

Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katın.

Evrim Ağacı'nı Takip Et!
Aklımdan Geçen
Komünite Seç
Aklımdan Geçen
Fark Ettim ki...
Bugün Öğrendim ki...
İşe Yarar İpucu
Bilim Haberleri
Hikaye Fikri
Video Konu Önerisi
Başlık
Gündem
Bugün bilimseverlerle ne paylaşmak istersin?
Bağlantı
Kurallar
Komünite Kuralları
Bu komünite, aklınızdan geçen düşünceleri Evrim Ağacı ailesiyle paylaşabilmeniz içindir. Yapacağınız paylaşımlar Evrim Ağacı'nın kurallarına tabidir. Ayrıca bu komünitenin ek kurallarına da uymanız gerekmektedir.
1
Bilim kimliğinizi önceleyin.
Evrim Ağacı bir bilim platformudur. Dolayısıyla aklınızdan geçen her şeyden ziyade, bilim veya yaşamla ilgili olabilecek düşüncelerinizle ilgileniyoruz.
2
Propaganda ve baskı amaçlı kullanmayın.
Herkesin aklından her şey geçebilir; fakat bu platformun amacı, insanların belli ideolojiler için propaganda yapmaları veya başkaları üzerinde baskı kurma amacıyla geliştirilmemiştir. Paylaştığınız fikirlerin değer kattığından emin olun.
3
Gerilim yaratmayın.
Gerilim, tersleme, tahrik, taciz, alay, dedikodu, trollük, vurdumduymazlık, duyarsızlık, ırkçılık, bağnazlık, nefret söylemi, azınlıklara saldırı, fanatizm, holiganlık, sloganlar yasaktır.
4
Değer katın; hassas konulardan ve öznel yoruma açık alanlardan uzak durun.
Bu komünitenin amacı okurlara hayatla ilgili keyifli farkındalıklar yaşatabilmektir. Din, politika, spor, aktüel konular gibi anlık tepkilere neden olabilecek konulardaki tespitlerden kaçının. Ayrıca aklınızdan geçenlerin Türkiye’deki bilim komünitesine değer katması beklenmektedir.
5
Cevap hakkı doğurmayın.
Bu platformda cevap veya yorum sistemi bulunmamaktadır. Dolayısıyla aklınızdan geçenlerin, tespit edilebilir kişilere cevap hakkı doğurmadığından emin olun.
Ekle
Soru Sor
ve seni takip ediyor

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

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