Evrendeki Gerçek Hızınız: Şu Anda Sabit Değilsiniz!

Özel Görelilik Teorisi'nin inşa edildiği temellerden ikincisi, ışık hızının vakum ortamında mutlak olarak sabit olduğu yönünde. Vakumda, 299 milyon 792 bin 458 metre bölü saniye. Bu hız, kaynağın hızına göre değişmiyor.

Hız, her zaman bir başka cisme göre ölçülebilen bir şey. Ki o 'göre ölçtüğümüz şeye' işte 'referans sistemi' diyoruz.

Buna, Görelilik Prensibi diyoruz. Bu prensibe göre, eğer ivmelenmiyorsanız, yani hızınız sabitse, sizin deneyimlediğiniz bütün fizik yasaları, diğer ivmesiz gözlemciler için de birebir aynı olmak zorunda.

İşte Özel Görelilik Teorisi, bu 2 temel varsayımdan yola çıkarak muhteşem bir Evren Teorisi ortaya koydu. (Videoda bahsedilen iki temel varsayımdan kasıt: 1) İvmelenmeyen gözlemciler için fizik yasalarının aynı olması — Görelilik Prensibi; 2) Işık hızının vakumda mutlak ve sabit olması.) Özel Görelilik ayrıca, bir cismin hızlandıkça hem onun için geçen zamanın yavaşladığını hem de hareket ettiği yöndeki uzunluğunun daraldığını öngörür.

Lisede gördüğümüz 'bağıl hız' olayı: Bir arabada yolcu koltuğunda oturuyorsunuz ve kırmızı ışıkta, yanınızda bir araba duruyor. O araba azıcık ileri kaydığında, siz mi geri gidiyorsunuz o araba mı ileri gidiyor ayırt edemiyorsunuz; çünkü referans noktamız farklı. Yani hız, başka bir cisme göre ölçtüğümüz bir şeydir.

Bu prensip, Galileo tarafından fark edilmiş bir prensip olup, ivmelenmeyen (sabit hızda giden) gözlemciler için fizik yasalarının aynı olduğunu ifade eder. Bu nedenle bazen Galileo Değişmezliği olarak da anılır ve Özel Görelilik içinde Görelilik Prensibi ile ilişkilendirilir.

Galileo tarafından geliştirilen ve bir referans düzlemindeki hız gibi fiziksel özellikleri bir diğerine aktarmayı sağlayan ve Newton fiziğinde bolca kullanılan matematiksel işlemler. Einstein için sorun çıkaran nokta, bu dönüşümlerin ışık hızı için tutarsızlık yaratmasıydı (yani farklı referanslardan farklı ışık hızları elde edilebilirdi).

Işık hızının neden tam olarak bu hızda olduğunu Maxwell Denklemleri üzerinden tespit edilebileceği belirtiliyor; Einstein da bu denklemlerle ışık hızını tespit ettiğinde Newton fiziğinde bir çelişki gördü. (Yani Maxwell Denklemleri elektromanyetik dalgaların, dolayısıyla ışığın hızını belirleyen denklemlerdir.)

Uzay ve zaman birbirine bağlı şeyler ve mutlak değiller. Evren'in uzay-zaman dokusu, üzerindeki kütle ve enerjiye bağlı olarak değişebilen bir yapıda.

Galaksimizin Kozmik Mikrodalga Artalan Işımasına göre bir hızımız olduğu için, tıpkı yanınızdan geçen bir ambulansın sesinde olduğu gibi, bu mikrodalga ışımada da Doppler Etkisi olarak bilinen bir kızıla kayma olayı yaşanıyor. Bu kayma miktarına bakarak da kendi hızımızı ölçebiliyoruz.

Büyük Patlama'dan arta kalan ve Evren'in her köşesini dolduran radyasyon. Bu radyasyon Evren'e çok düzenli bir şekilde dağılmış halde, nereye bakarsak neredeyse birebir aynı radyasyonu görüyoruz. Kozmolojik ölçekte kullanabileceğimiz ve mutlak bir referans sistemi olmaya çok yakın olan şey olarak tanımlanıyor; bu ışımaya göre hareketimizi ölçerek galaksimizin hızını belirleyebiliyoruz.

Kozmik Mikrodalga Artalan Işımasının kaynağı olarak anılan, Evren'in başlangıcında olan ve geriye kalan radyasyonun ortaya çıkmasına neden olan olay (videoda Büyük Patlama'dan arta kalan radyasyon olarak tanımlanıyor).

Videoda örneklendirilen, ekvatordaki bir noktada saniyede 360 metre olarak verilen 'çizgisel hız' ile kastedilen, bir cismin doğrusal olarak kat ettiği yolun zamana oranı. Bu, açısal hız ile ilişkili ama farklı bir büyüklüktür.

Videoda verilen örnekte saniyede 0.004 derece olarak belirtilen 'açısal hız', bir cismin açısal konumunun birim zamandaki değişimidir. Çizgisel hız ile ilişkili ama ayrı bir şeydir; bir cismin yarıçapı ne kadar büyükse aynı açısal hız için çizgisel hız o kadar büyük olur.

Özel Görelilik bağlamında bir cismin hızlandıkça onun için geçen zamanın yavaşlaması olayı; videoda 'bir cisim hızlandıkça, hem onun için geçen zaman yavaşlıyor' şeklinde anlatılıyor.

Özel Görelilik bağlamında hareket eden cismin hareket ettiği yöndeki uzunluğunun kısalması olayı; videoda 'hareket ettiği yöndeki uzunluğu daralıyor' şeklinde anlatılıyor.

Videoda 'Güneş yılıyla bakacak olursanız, yani Güneş'in galaksi etrafındaki 1 tam turuyla ölçecek olursanız' şeklinde tanımlandığı üzere, Güneş'in Samanyolu etrafında bir tam tur atmasıyla geçen süre.

Gerçekte birçok hareket bileşeniniz var (Dünya dönüşü, Dünya'nın yörüngesi, Güneşin galaktik hareketi, galaksinin kozmik hareketi); mutlak hareketsizlik mümkün değildir çünkü hız referans sistemi bağımlıdır.

Hız her zaman bir referans sistemine göre ölçülür; Özel Görelilik ile uzay ve zamanın göreli olduğu ve mutlak hızın olmadığı anlaşılmıştır.

Vakumdaki ışık hızı (c) kaynağın hızına bağlı değildir; tüm inertial gözlemciler için sabittir.

Genişleyen uzay nedeniyle uzak cisimler bizden 'göreli olarak' ışık hızından hızlı uzaklaşabilir; bu, yerel olarak hiçbir cismin ışık hızını aşamayacağı kuralını ihlal etmez.

Hayır; Güneş galaksi merkezine göre ve galaksimiz de kozmik yapılar içinde hareket halindedir — hareketi referans sistemine göre ölçüyoruz (ör. CMB'ye göre ~600 km/s).

Galilei dönüşümleri ışık hızının sabit olduğu durumu tutarsız kılar; bu nedenle Özel Görelilik Lorentz dönüşümlerini kullanır.

Bu, referans noktasına göre değişir: Dünya dönüşünden (ör. Ankara ~1280 km/saat ≈ 360 m/s), Dünya'nın Güneş etrafındaki yörüngesinden (~30 km/s), Güneş'in galaksi etrafındaki hareketinden (~230 km/s) ve galaksimizin CMB'ye göre hareketinden (~600 km/s) gelen bileşenleri içerir.

Sürekli (ivmesiz) sabit bir hızla dönmesi ve çok küçük açısal ivme değişimleri nedeniyle insan vücudu bu hareketi hissetmez; genel olarak sabit hız yerine ivmeyi hissederiz.

Hayır; hız her zaman başka bir cisme göre ölçülür (referans sistemine bağlıdır). Özel Görelilik uzay ve zamanın mutlak olmadığını gösterir.

1) İvmelenmeyen gözlemciler için fizik yasaları aynıdır (Görelilik Prensibi). 2) Vakumda ışık hızı (c) tüm inertial gözlemciler için sabittir ve kaynağın hızına bağlı değildir.

Maxwell denklemleri elektromanyetik dalgaların sabit bir hızla yayılacağını verir ve deneysel gözlemler (örn. Michelson–Morley) ışık hızının kaynağın hızına bağlı olmadığını doğrular; bu Özel Göreliliğin temelidir.

CMB'ye göre Samanyolu'nun hızı yaklaşık 600 km/s civarındadır; Güneş'in galaksi merkezi etrafındaki hızı ise ~230 km/s'tir.

Kozmolojik genişleme nedeniyle bazı çok uzak bölgeler bizden ışık hızından daha hızlı uzaklıyor gibi görünür; bu durum özel göreliliği ihlal etmez çünkü genişlemeden kaynaklanan uzaklaşma yerel hız sınırını (c) aşmıyor.

CMB, Büyük Patlama'dan kalan homojen bir radyasyondur ve evrenin büyük ölçekli hareketlerini, özellikle bizim hareketimizi ölçmek için 'kozmolojik referans' olarak kullanılabilir (dipol anizotropiyle hız tespiti).

Newton mekaniği günlük, düşük hızlı ve zayıf kütle/enerji koşulları için mükemmel çalışır; ancak ışık hızı ve yüksek hız/enerji durumlarında uzay ve zamanın mutlak olduğunu varsayması Özel Görelilik ile çelişir.

Hayır; yerel olarak bilgi iletimi en fazla ışık hızında olabilir; kozmolojik referanslara göre gözlemlenen süperluminal uzaklaşma, iletişimin veya ışığın daha hızlı hareket ettiği anlamına gelmez.

Mutlak uzay ve zaman ile hızın mutlak ölçülebileceği fikrini savunan tarihî bilim insanı olarak bahsedildi.

Özel Görelilik Teorisi'ni geliştiren bilim insanı olarak, uzay-zamanın esnekliği ve ışık hızının sabitliği bağlamında anıldı.

Görelilik Prensibi'nin (Galileo Değişmezliği) kökeninde adı geçen ve ivmesiz referans sistemleri ilkesini ortaya koyan tarihî figür olarak bahsedildi.

Işık hızının Maxwell denklemleriyle ilişkilendirildiği ve bu denklemlerin Özel Görelilik tartışmasında rol oynadığı bağlamında anıldı.

Videonun sunucusu; Ph.D. bilgileri ve görevleri (Ph.D., Department of Mechanical Engineering ve Ph.D. Minor, Department of Biological Sciences, Texas Tech University), CEO'su olduğu Tree of Evolution ve Editor-in-Chief olduğu Evrim Ağacı şeklinde tanıtıldı.