Fiziğin Kısa Tarihi 2 - Özel Görecelik

21.01.2014 21:00:03
A+ A-

Bir önceki yazımda Fiziğin gelişiminde Newton mekaniği ile Einstein göreceliğinin ayrımına gelmiştik. Devam edelim. Günlük yaşantımızda tıkır tıkır işleyen Newton mekaniğini yüksek hızlarda ve uzay ölçeğinde kullanılmaz hale getirir. Özel görelilikle Einstein, hareket kanunlarını kavrayışlarımızı zorlayacak biçimde değiştirdi. Göreceliği anlatırken ilk olarak evrene bir hız sınırı koyarak başlatabiliriz. Sonrada tren örneğimize dönüp uzay-zaman ilişkisini anlamaya çalışabiliriz. Eğer hareket halindeki trende ve tren dışındaki gözlemci ışığın hızını aynı ölçüyorsa, hızı yolu zamana bölerek bulduğumuza göre, hızın sabit kalması için trendeki gözlemci için dışarıdakine göre ya yol uzayacak ya zaman kısalacak ya da ikisi de bir arada gerçekleşecekti. Aksi takdirde ışığın hızına trenin hızı eklemlenmesi gerekir ki buda evrendeki hız sınırını aşmamıza neden olur. İşte Einstein büyüklüğünü burada gösterir ve uzay ile zamanın aslında hareketi tarif ederken beraber düşünülmesi gerektiğini söyler. Yani Newton için uzay ve zaman varken Einstein için Uzay-zaman vardır. Kuzey doğuya 100 mt giden biri güneye hiç gitmemiş, Kuzeye ve doğuya biraz gitmiş olur. Dört boyutlu uzay-zamanda, aynı bu örnekte olduğu gibi hareket halindeki biri sadece Kuzey – Güney, Doğu – Batı yada Aşağı- Yukarı değil ama zamanda da yol alır. Başka türlü ışığın hızı sabit kalamaz.

Zaman kısalması günlük hızlarda hissedilmeyecek kadar azken, treni ışık hızına yakın hızlarda hareket ettirdiğimizde dışarıdaki gözlemcinin ışık hızını sabit görebilmesi için trendeki saatin yavaş işlemesi gerekir. Bu teorik söylem deneyle de kanıtlanmıştır. Astronotların saatlerinin yerdeki birine göre daha yavaş işlediği görülmüştür. Bu aynı zamanda astronotların çok çok az da olsa daha yavaş yaşlanması anlamına da gelir. Tabi geç yaşlanmak için hızlı yaşamanın hiçbir faydasının olamayacağı açık. Boşuna kendinizi zorlamayın. Çünkü hissedebilmeniz için ışık hızına yakın hızlarda hareket etmeniz gerekir.

Bahsettiğim gibi ışık hızının sabit kalabilmesi için ya zaman kısalacak ya yol uzayacak ya da her ikisi bir miktar gerçekleşecek. Eğer zaman kısalması olmasa idi yolun yani uzayın uzaması gerekecekti. Bu durumda bize Newton un öngördüğü gibi uzayın sabit değişmez koordinatlarda olmadığını gösterir. Uzay bükülebilir, katlanabilir, böylece alınan yol kısalabilir. Bu aslında günümüzde de, uzayda bir yerden bir yere gitmek için, bilim adamlarının yapmayı düşündüğü solucan deliği (wormhole) yönteminin de temelidir. Eğer biz isteğimizle uzayı bükebilirsek, gitmesi çok uzun zaman alacak olan bir uzay yolculuğunun süresini kısaltabiliriz. Bu aynen dosya kâğıdının bir kenarından diğer kenarına gitmek yerine dosya kağıdını katlayıp kenarlarını yakınlaştırmaya benzer.

Görecelik için en akıl almaz konu zaman kavramının bildiğimizden çok farklı tanımlanmasıdır. Bu durumun biraz daha açıklanmaya muhtaç olduğunu düşünüyorum. Zamandan bahsederken aynen aşağı-yukarı, sağa-sola dediğimiz gibi bir boyuttan bahsediyoruz. Zamandaki geçmiş ve gelecek de bu boyutların içine yerleşmiştir. Ama işin anlaşılması daha zor tarafı fiziksel tanımlarımızın uzay la birlikte zamanı da içermesi gereğidir. Normal anlayışımızda, bir olayın anlatımında, uzayın herhangi bir yeri ile beraber zamanın herhangi bir anı da tanımlanmalıdır. Yeni durumda aslında geçmiş ve gelecek diye bir şey yoktur. Yalnızca bakılan an vardır. Zamanın akması sadece insan yanılsamasından ibarettir. Nasıl uzayın her konumunun sabit tanımlanabilir koordinatları varsa, zamanda geçmişi ve geleceği olan hazır paketlenmiş haldedir. Biz yalnızca uzayın belli anlarında var oluruz. Değişim, bize zamanın geçmişten geleceğe akıyor hissini verir. Ama zaman uzayın içinde her yöne dağılmıştır aslında. Bizim bardağın masadan düşüp kırılmasını olağan karşılamamız gibi zamanın geri akıp bardağın parçalarının tekrar bir araya gelmesini düşünemememiz tamamen zihinsel yanılsamadır. Fiziğin simetri yasaları zaman içinde geçerlidir. Yani bütün fizik kanunları geleceğe akan fizik için geçerli olduğu gibi geçmişe akan fizik içinde doğrudur. Fizik yasaları yere düşen bir topun hareketini açıklarken yerden fırlatılan topun hareketini de aynı doğrulukta açıklayabilir.

Uzay-Zamanı birlikte düşünmek Einstein in kendisi dahil bir çok bilim adamını zorladı. Geçmiş tamamda gelecek nasıl paketlenmiş halde hazır olabilirdi. Biz nasıl ilerleyen zamanı algılarken gerileyen zamanı algılayamıyorduk. Bu sorularla birlikte Einstein’ın göreceliği tamamlanmış sayılmazdı. Zira en büyük parça eksik duruyordu. Kütle-çekim. Onu da Genel görecelikle bir sonraki yazımda anlatacağım.

serol.aksel@gmail.com

https://twitter.com/saksel1

Konuyla alakalı önceki yazılarım:

http://blog.radikal.com.tr/Sayfa/fizigin-kisa-tarihi-1-newton-fizigi-46722

YORUM YAZ
Yorumunuzu girmek için sisteme giriş yapmalısınız.
Eğer üye değilseniz üye olunuz.