Görelilik Teorisi…

Albert Einstein’ın teorileri fiziği ve dünyayı algılayışımızı değiştirdi. Öngörülen etkilerin geniş kapsamı,  onun teorilerinin bütün sonuçlarını deneylerle doğrulamayı imkansız kılıyor.

Albert Einstein 1905’te dört önemli makale yayımladı ve fizikçi olarak ün kazandı. Makaleleri arasında özel görelilik teorisini ve fotoelektrik etkiyi açıklayan çalışmaları da vardı. Einstein 1915’te genel görelilik teorisini yayımladı ve 1921’de Nobel Fizik Ödülü’nü kazandı.

Uzay ve Zamanın Göreliliği

Fizikçilerin karşılaştığı sorunlardan biri, Newton’un teoremlerinin atom düzeyinde uygulanabilir olup olmadığıydı. Einstein fotoelektrik etki üzerine çalışmasıyla bu konuyu açıklığa kavuşturdu. Soyut fiziğe dayanan yaklaşımının ilham kaynağı felsefe ve görsel karşılaştırmalardır.

Einstein’ın Yaklaşımı

Newton’a göre uzay ve zaman, hızı hesaplamada kullanılabilecek bağımsız değişkenlerdi. Einstein ışık hızını olası en büyük hız, ayrıca gerçek uzay ve zaman değişkenlerini hesaplamada doğal bir sabit değer sayma yoluna gitti.

Işığın Güneş’ten Dünya’ya yolculuğu yaklaşık 8 dakika alır. Bu da ışık hızının yaklaşık 300.000 km/s olduğu anlamına gelir. Yeryüzünden bakan bir kişi o andaki Güneş parlaklığını değil, Güneş’in 8 dakika önceki parlaklığını görür. Einstein referans çerçeveleri arasındaki dönüşüm denklemlerini türetmek için bu çıkarsamaları kullandı.

Genel görelilik teorisinde, yerçekimini uzay-zamanda bir eğri olarak açıkladı. Buna göre, yıldız gibi oldukça büyük kütleye sahip cisimler uzayı büker ve ışığın sapmasına yol açar. Kara deliklerin varlığına ilişkin teorisi daha sonraları bu temelde geliştirildi. Bir kara deliğin öylesine büyük kütlesi vardır ki, kütle çekimi alanı herhangi bir ışığın kaçmasını önler.

Uygulama ve Kapsam

Einstein yerçekimi kavramında bir çığır açtı ve elektromanyetik radyasyonun yayıldığı mecra anlamındaki esirin var olmadığını kanıtladı. Ayrıca kuantum mekaniğinin kurucuları arasında yer aldı. Bununla birlikte, Einstein yanılmaz bir dahi değildi. Yıllarını evrensel bir madde teorisini ortaya koyma çabasıyla geçirdi, ama bunu başaramadı. Onun fotoelektrik etki, görelilik teorisi ve genel görelilik üzerine çalışmaları modern fiziğin yanı sıra 20. yüzyıla damgasını vuran teknolojik atılımların temelidir.

E = mc²

Görelilik teorisinin ve fotoelektrik etkinin getirdiği bir sonuç, madde ile enerji arasındaki ilişkidir. Ünlü denklem E = mc² uyarınca, madde enerjiye dönüştürülebilir ve tersi de olabilir. Güneş enerjisinin kaynağı nötronlardan ve protonlardan oluşan helyumun kütlesindeki azalıştır. Nükleer füzyon enerjisi de buna benzer. Söz konusu denklemin atom bombasını ve nükleer füzyon teknolojisini geliştirmeyle özdeşleşmesine karşın, bu aslında Einstein’ın doğrudan çalışmadığı bir alandır.

İkiz Paradoksu

İkizlerin birbirinden ayrıldığı bir örnek düşünün. Biri yeryüzünde kalırken, diğeri ışık hızına yakın hıza sahip bir uzay gemisiyle uzayda yolculuk etsin. Uzaydan iki yıl sonra dönen kardeş, görelilik teorisi denklemlerinin kullanıldığı hesaplamalara göre, kardeşiyle karşılaştığında onun 40 yıl yaşlanmış olduğunu görecektir.

Uzay gemisinin hızı ne kadar yüksek olursa, zaman o ölçüde yavaş ilerler. Kütleli madde ışık hızıyla hareket edemez; ama bu hipotezde ışık hızına yakın bir hız varsayılarak hesaplamalar yapılabilir. Yeryüzünde kalan kardeş alışılmış biçimde yaşlanır. Yolculuk eden kardeş ise hareketli bir referans çerçevesinde zamanın daha yavaş ilerlemesi nedeniyle daha geç yaşlanır.

İkizler örneği hızın zaman akışını nasıl etkilediğini gösterir.

Kısa kısa…..

Zaman referans alınan çerçeveye bağlıdır.

Einstein’ın teorisi biri yerde sabit duran, diğeri bir uçakla taşınan iki saatin karşılaştırılmasıyla doğrulanmıştır.

Minkowski tarafından Einstein’ın teorilerinden yola çıkarak geliştirilen dört boyutlu koordinat sisteminin üç uzay ekseni ve bir zaman ekseni vardır.

Bir uzay mekiğinde zaman daha yavaş ilerler.

Her büyük kütle gibi kara delikler de uzay ve zamanı büker.