RÖLATİVİTE NEDİR ?

RÖLATİVİTE NEDİR ?


Sinan Güven



E-Mail: ta2fr@antrak.org.tr




14 Mart 1879 tarihinde, Almanya'nın Ulm kentinde, baba Hermann ile anne
Pauline'nin bir çocukları oldu. Albert Einstein adı ile bilim dünyasının bir
devi olacak olan bu çocuk, küçüklüğünde yakınlarını hayal kırıklığına
uğratmıştı. 3 yaşında zar zor konuşabilen Einstein, öğrenim hayatında
öğretmenleri ile hiç anlaşamadı, okulu ve öğretilenleri aptalca bulduğu
için sonunda okulu bırakmak zorunda kaldı. Babasının işi nedeni ile İtalya'ya
gitmesi sonucu, İtalya'ya giden ve Alman vatandaşlığından ayrılan Einstein
15 yaşından 21 yaşına kadar vatansız yaşadı, daha sonra İsviçre vatandaşı
olan Einstein Zürih politeknik enstitüsünü bitirdi ve Bern de bir patent
dairesinde 3. sınıf bir memur iken Bilim Dünyasını sarsan makalelerini
yayımladı.

Einstein esprileri ve neşeli kahkahası ile tanınan, bir aydın, bir hümanistti.

Alçakgönüllü ve kibirsizdi, gösterişten hoşlanmazdı. 1933 yılında Princeton
ileri araştırmalar enstitüsünde göreve başladığında 55 yaşında idi.
1955 yılında ölümüne kadar burada bileşik alan teorisi kuramı için çalıştı.

Einstein, Faraday, Maxwell, Newton hayranı idi. Ama kendisi 20.
yüzyılın tartışmasız en büğüğü, kimine göre ise bilim tarihinin en büyüğü idi.

Bilim dünyasını derinden etkileyen iki dev vardır; biri 1500 yıl bilim
dünyasının lideri olan Aristo, ikincisi tüm çağların en büyük bilim adamı
unvanının çoğu zaman kendisine verildiği Newton'dur.

Newton Astronomi, optik, mekanik, matematik gibi pek çok alanda
çalışmış ve bunların hepsinde bilim dünyasını derinden etkiliyen
başarılar sağlamıştır.

Newton klasik mekaniğin 3 temel kuramını ortaya koymuştur.
Bunlar Eylemsizlik ilkesi, Kuvvet ve ivme kavramı ile etki tepki prensibidir.

20. Yüzyıla gelene kadar kütlenin değişmezliği, mutlak uzay, mutlak
zaman kavramı, hızların toplamı kuramı temel bir değişmez sanılmakta idi.

'Bir ışık ışınına binsem dünya bana nasıl görünürdü' sorusuna cevap
arayan Einstein 1905 yılında Bern'de patent dairesi memuru iken
Annalen der physik dergisinde 3 makale yayımladı.

Brown hareketleri ile ilgili olan birinci makale de Einstein o zamana kadar
bir cevap bulunamayan olayı izah ediyordu.1850'lerde İskoç botanikçisi
Robert Brown, mikroskopla polenleri incelerken, polen taneciklerinin su
içinde gelişigüzel haraket ettiklerini gördü ve olayın nedeni yıllarca
açıklanamadı. Einstein bu olayın su moleküllerinin çarpışmaları sonucu
olduğunu gösterdi.

İkinci makalede Einstein Fotoelektrik etki olayını inceliyordu ve Quantum
teorisine katkıda bulunuyordu, daha sonra bu çalışması ile 1921 yılında
Nobel ödülünü kazandı.

3. makale 'Hareket eden cisimlerin elektrodinamiği' adını taşıyordu ve o
zamana kadar hiç kimsenin düşünmediği kavramları tartışıyordu,
bu nedenden dolayı bu makalede hiç referans yoktu.

1910'lu yıllarda Einstein'ın ortaya koyduğu kavramların anlaşılması oldukça
güçtü, newtonun klasik mekanik öğretilerinin yanılabildiği henüz
gösterilmemişti ve Einstein�ın iddialarını kavramak zordu.

Ünlü İngiliz Astronom Prof. Sir Arthur Eddington'a , "Üstat rölativite teorisini
anlayan 3 kişiden biri sizsiniz" denildiğinde, Eddington bir süre düşünür.
Nedeni sorulduğunda ise , "üçüncünün kim olduğunu düşünüyorum" dediği
rivayet olunur.

Einstein'ın özel röativite teorisi. Birbirine göre sabit hızda (ivmesiz)
hareket eden sistemlerdeki olayları açıklar. Bu sistemlerdeki iki olayın
birbirine göre durumlarını inceler.

İki koordinat sistemi düşünelim:

Birincisi hareketsiz bir koordinat sistemi olsun ki buna
Galile koordinat sistemi adı verilir.

İkincisi sabit hızla hareket eden bir koordinat sistemi olsun buna da
Loretz koordinat sistemi adı verilir.

Galile koordinat sisteminde Newton yasaları geçerlidir. Lorentz koordinat
sisteminde de aynı yasalar geçerlidir ama Galile koordinat sisteminde
bulunan bir gözlemci için, Loretz koordinat sistemindeki bir fiziksel olay
aynı yasalarla açıklanamaz. Bu iki koordinat sistemi rölatif olarak birbirine
göre hareketli olduğu için burada ki gözlemciler farklı fizik yasaları
kullanmak durumundadırlar. Bu iki koordinat sistemindeki dönüşümler
Lorentz tarafından ortaya konulmuştur.
Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928) Hollandalı bir fizikçidir.

Özel Rölativiteye göre zaman, hareket, kütle, uzunluk rölatiftir.

Bunları açıklayalım:

Bir nehir üzerinde bir köprünün ortasında durduğunuzu ve altan akmakta
olan suya gözlerinizi ayırmadan baktığınızı düşünün, kısa bir süre sonra
suyun durduğunu ve kendinizi hareket halinde sanırsınız.

Aynı olayın benzerini, bir metro istasyonunda da yaşarsınız, yandaki
vagonun hareketini, kendi vagonunuz hareket etmiş gibi algılarsınız.

Boş bir uzayda bir uzay gemisi ile saatte 10.000 km hızla uçtuğunuzu
düşünelim. Burada akla gelen ilk şey neye göre sorusu olacaktır.
Bir hareketin tanımı için mutlaka bir referans noktası göstermek gerekir.
Uzayda hareketsiz bir nokta olmadığı için, durağan bir noktaya göre hareket
tanımlanamaz ancak referans noktasına göre rölatif bir hareket tanımlanabilir.

Diyelim ki dünyaya göre hareketimizi tanımlıyoruz. Bu arada bir başka uzay
gemisi de yine dünyaya göre saatte 20.000 km hızla hareket hareket etsin.
Bu uzay gemisi sizin yanınızdan geçtiğinde neler düşünülebilirsiniz.

1-) Saatte 10.000 km hızla bir uzay gemisinin, sizin duran uzay geminizin
yanından geçtiği söylenebilir.

2-) Diğer uzay gemisinin durduğu ve sizin uzay geminizin 10.000 km/h
hızla geriye doğru gittiği iddia edilebilir.

3-) Bir başka referans noktası varsa; her iki uzay gemisinin de hareketli
olduğu ve diğer uzay gemisinin sizinkinden daha hızlı olduğu gözlemlenebilir.

Bir demiryolu üzerinde hareket eden tren ve trenin içinde hareket eden
bir yolcu düşünelim. Klasik mekanik kurallarına göre hareket halindeki
kişinin yere göre hızı

V = V1 + V2'dir.

Halbuki bu sonuç düşük hızlar için doğru gibi görünse de hızlar ışık hızına
yaklaştığında sonuçlar oldukça yanlış değerler verir. Doğru formülasyon
Lorentz dönüşüm denklemleri ile verilmiştir ve

V1 + V 2

V = ----------------------------- dir.

1+ { ( V1 X V2 ) / C2 }

Özel rölativite bize evrende ışık hızının sabit olduğunu ve C
değerinin hiçbir zaman aşılamayacağını söyler.

Yani; bir elma ağacının altında yatmakta olan bir kişi, ışık hızının yarısı
hızda hareket eden bir tren içinde, yine ışık hızının yarısı hızda hareket
etmekte olan bir sahsı gördüğünde sahsın, elma ağacı altındaki kişiye
göre hızı C olamaz. Ancak ışık hızının beşte dördü kadar olur.
Yine buradan; ışık hızında giden bir trenden, ışık hızında atılan bir taşın
Elma ağacı altında yatan kişiye göre hızı, 2C olamaz yalnız C olur.

Yine Elma ağacı altında yadan kişiye dönelim, tabii bu kestane ağacı da
olabilir ve bunun teori ile hiçbir ilgisi yoktur.

Bu kişi bir uzay pilotu olsun ve her zaman uçtuğu 100 metre boyundaki
uzay gemisinin önünden geçtiğini fakat boyunun 60 metre kadar olduğunu
görsün. Böyle bir şey olabilir mi? Yoksa bu yeni yapılan daha küçük başka
bir model mi ?

Hayır farklı iki koordinat sisteminde iseniz bu olay normaldir.
Fitzgerald büzülmesi denen olay işte budur. Siz o uzay gemisini
100 metre boyunda göremezsiniz çünkü hızı ışık hızının beşte dördü kadardır.
Burada kullanılacak formül:

L = L0 V 1 - {V2/ C2}

Buradan görülür ki hız ışık hızına çıktığında roketin boyu yoktur !�

Peki bu roket dönüp yavaşlayıp tekrar yere indiğinde ne olur?
Birşey olmaz eski tas eski hamam olur roketin boyu yine 100 metredir.
Yani esas olan hız arttığında göreli olarak bizim cisimlerin boyunu kısa
görmemizdir. Yoksa fiziki olarak böyle birşey yoktur.

Okul yıllarında Kütle denildiğinde bir cismin ihtiva ettiği madde miktarı
diye tanımlar, kütle ile ağırlığı da sıkça karıştırırdık. Bu tanım bir doğru
ama yetersiz bir tanım ve pratikte de pek fazla anlam ifade etmiyor.

Uzayda bir platform düşünelim. Burada küçük bir uzay gemisi var ve
çalışmıyor. Kaptan pilot bey - şuna bir omuz atın da çalıştıralım diyor
ve itiyorsunuz, yavaşça haraket ediyor. Fakat şu kenarda duran uzay
motosikletini çok daha kolay yerinden hareket ettirip hızlandırabiliyorsunuz.
Büyük gemi harekete karşı daha çok direnç gösterdi; çünkü kütlesi büyük.

'Bir cismin hızlanmaya veya yavaşlamaya gösterdiği direnç o cismin kütlesidir'.

Ağırlık ise bir kütleçekim alanında cisme ( bir kütleye ) uygulanan çekim
kuvvetidir. Bir kütleyi hızlandırmak üzere bir kuvvet uygulamak gerekir.
Değişmeyen bir kuvvetin uygulanması ile cisim sabit bir ivme kazanır,
yani belli bir zamanda, zamanın karesi ile orantılı yol kateder ve birim
zamanda belli bir miktar hızlanır (a = dv/dt veya dx/ dt2)'dir.

Bir kütleyi hızlandırmak için harcanan kuvvet sabit olduğunda, çok uzun bir
zaman sonra hızın sonsuza kadar artabileceği bir klasik mekanik kuralıdır.
Ama gerçekte bu olabilir mi?

Hayır tabii ki olamaz. Rölativite bize bunun olamayacağını göstermektedir.

Çünkü rölativite bize hızın arttırılması durumunda kütlenin de artacağını
söyler, yani biz iyice hızlanmış bir cismi, biraz daha hızlandırmak için
önceki kadar değil çok daha fazla kuvvet harcarız ve sonunda ışık hızına
geldiğimizde sonsuz kütle ve sonsuz kuvvet gerekir, bu da olanaksızdır.

Işık hızının 4/5'i kadar hızda bir cismin kütlesi nerede ise iki kez artar,
yani biz bu cisme aynı oranda hız kazandırmak için iki misli kuvvet harcarız.

Işık hızının % 90'ına gelindiğinde kütle artışı nerede ise 5 mislidir.
Bu nedenle rölativite bizim evrenimiz için ışık hızının sınır olduğunu söyler.

Kütle artışı şu formülle bulunur:


M 0

M = ----------------------------

V 1-{ v2 / c2 }


Başımızı kaldırıp gökyüzüne baktığımız da şimdi ile geçmişi aynı anda
görürüz. Einstein'ın yaşadığı yılların ışığını daha yeni aldığımız Capella,
Antrak derneğinin kuruluşu yıllarının ışığını algıladığımız Sirius ve diğerleri,
yanyana duran farklı zamanlar�

Zaman nedir?�

Klasik mekanikteki mutlak zaman kavramı artık yoktur, zaman artık rölatif
bir kavram, zaman hızla bağıntılı bir olgudur.

Klasik ikizler paradoksunu hepimiz biliriz. Bunun daha ilerisi bile olabilir.
Şimdi meşhur uzay üssümüzde bir galaksiler arası roket olsun.
Apronda da bir genç pilot ve on yaşındaki oğlu. Pilot 30 oğul 10 yaşında
diyelim. Roketler ataşleniyor ve uzay gemisi uzun yolculuğuna başlıyor.
Yolculuk nereye ?� Yukarıda bahsettiğimiz Capellaya �

Capella arabacı takımyıldızında sıfırıncı kadirden,
yani gözle görülebilen bir yıldızdır.

Uzay gemisi yol aladursun, endişeli eş ve yanında çocuk, her gece
karanlık gökyüzünde, Capella yönünde, sanki uzay gemisini
göreceklermiş gibi bakmaktadırlar. Yıllar böyle geçer, gider�

Bir gün mutlu bir haber yayılır. Genç pilot Capella'dan gelmektedir
ve yarın dünyaya inecektir.

Nihayet beklenen an gelir, gemi alana iner, pilot çoşku ile karşılanır.
Eşi ve oğlunu sorar�

Eş artık yoktur. Aradan geçen 45 yıl içinde ölmüştür. Oğlunu sorar,
karşıda duran saçları dökük orta yaşlı birini gösterirler, 55 yaşındaki
oğul, yolculadığı sırada 30 yaşında olan babasını tanımaz; çünkü baba
ancak 35 yaşlarında görülmektedir.

Baba ışık hızının % 99'u kadar bir hızla yol almıştır ve dünyada 45 yıl
süren bir zamanı 5.6 yıl olarak yaşamıştır.

Bunlar gerçek midir?� Evet Işık hızına yakın hızlarda organizmanın
yaşlanması, kalp atışları ve saatin tiktakları hepsi yavaşlar. Zaman artık
hızla ilşkin bir kavramdır. Zaman yavaşlamıştır, organizma daha geç
yaşlanmaktadır, Işık hızında ise zaman durur. Işık hızında yol alan bir
roketiniz varsa yaşlanma problemini halletmiş olursunuz.

Tüm bunlar bizim evrenimizin sınırlarını oluşturur. Evreni oluşturan güç
bize bu kadarını yeterli görmüştür. İnsanoğlu bu sınırları aşabilir mi?
Kimbilir belki bir gün, ama oldukça uzak bir gün�

Konu burada bitmiyor, bir de genel rölativite var, genel rölativite ivmeli
sistemleri konu alır. Meşhur asansör deneyi ile insanoğlunun bu evren
içindeki olayarı algılamakta ne denli aciz kaldığını gösterir sanki �

Tüm bunların sonucu olarak meşhur E = MC2 denklemi veya ışığın çekim
alanında sapması vs. Gibi sonuçlar çıkar, hatta evren modelleri,Evrendeki
madde miktarı, kayıp madde vs. vs. artık fizik ve astrofizik birbiri içine girer .
Benden bu kadar �

Daha fazla meraklı olanlara aşağıda bir kitap listesi veriyorum.
Okuyup daha fazla bilgi edinebilirsiniz.


Konu ile ilgili Kitaplar:
Bu konuda daha fazla okumak isteyen arkadaşlara konu ile ilgili olarak
bulabilecekleri bir kitap listesi veriyorum.

1-) Einstein: Jeremy Bernstein, Yazko Bilim

2-) Evren ve Einstein: Lincoln Barrett ,Varlık Yayınları

3-) Özel ve Genel Görelilik Kuramı: Einstein, İdea Yayın

4-) Uzay, Zaman: Maxwell, Einstein, Schrödinger, Born, İdea Yayın

5-) Evren ve Dönüşümleri: Roland Omnes, Onur Yayınları

6-) Fiziğin Evrimi: A. Einstein, L. İnfeld, Onur Yayınları

7-) Görelilik Kuramı: Max Born, Evrim Yayınları

8-) Bilimin Öncüleri: Cemal Yıldırım, Tübitak

9-) Bilim Tarihi: Cemal Yıldırım, Remzi Kitabevi

10-) Albert Einstein: Leopold İnfeld, Onur Yayınları

11-) Rölativitenin Alfabesi: Bertrand Russell, Onur Yayınları

12-) Rölativite ve Kozmoloji: William Kaufmann, Onur Yayınları

13-) İzafiyet Teorisi: Albert Einstein, Özgün Yayınları

14-)Herkes için Görelilik: James A. Coleman, V Yayınları

15-)Tanrıya Koşan Fizik: Saadettin Merdin, Timaş Yayınları

16-)Bilim ve Teknik: Sayı 94,137,138,152,167

Görecelilik, izafiyet.

"Klasik ikizler paradoksunu hepimiz biliriz. Bunun daha ilerisi bile olabilir.
Şimdi meşhur uzay üssümüzde bir galaksiler arası roket olsun.
Apronda da bir genç pilot ve on yaşındaki oğlu. Pilot 30 oğul 10 yaşında
diyelim. Roketler ataşleniyor ve uzay gemisi uzun yolculuğuna başlıyor.
Yolculuk nereye ?� Yukarıda bahsettiğimiz Capellaya �

Capella arabacı takımyıldızında sıfırıncı kadirden,
yani gözle görülebilen bir yıldızdır.

Uzay gemisi yol aladursun, endişeli eş ve yanında çocuk, her gece
karanlık gökyüzünde, Capella yönünde, sanki uzay gemisini
göreceklermiş gibi bakmaktadırlar. Yıllar böyle geçer, gider�

Bir gün mutlu bir haber yayılır. Genç pilot Capella'dan gelmektedir
ve yarın dünyaya inecektir.

Nihayet beklenen an gelir, gemi alana iner, pilot çoşku ile karşılanır.
Eşi ve oğlunu sorar�

Eş artık yoktur. Aradan geçen 45 yıl içinde ölmüştür. Oğlunu sorar,
karşıda duran saçları dökük orta yaşlı birini gösterirler, 55 yaşındaki
oğul, yolculadığı sırada 30 yaşında olan babasını tanımaz; çünkü baba
ancak 35 yaşlarında görülmektedir.

Baba ışık hızının % 99'u kadar bir hızla yol almıştır ve dünyada 45 yıl
süren bir zamanı 5.6 yıl olarak yaşamıştır."


Dehşet!

[quote]
4yüz80dokuz
Çarş. Mayıs 20, 2009 3:07 pm

"Klasik ikizler paradoksunu hepimiz biliriz. Bunun daha ilerisi bile olabilir.
Şimdi meşhur uzay üssümüzde bir galaksiler arası roket olsun.
Apronda da bir genç pilot ve on yaşındaki oğlu. Pilot 30 oğul 10 yaşında
diyelim. Roketler ataşleniyor ve uzay gemisi uzun yolculuğuna başlıyor.
Yolculuk nereye ?� Yukarıda bahsettiğimiz Capellaya �

Capella arabacı takımyıldızında sıfırıncı kadirden,
yani gözle görülebilen bir yıldızdır.

Uzay gemisi yol aladursun, endişeli eş ve yanında çocuk, her gece
karanlık gökyüzünde, Capella yönünde, sanki uzay gemisini
göreceklermiş gibi bakmaktadırlar. Yıllar böyle geçer, gider�

Bir gün mutlu bir haber yayılır. Genç pilot Capella'dan gelmektedir
ve yarın dünyaya inecektir.

Nihayet beklenen an gelir, gemi alana iner, pilot çoşku ile karşılanır.
Eşi ve oğlunu sorar�

Eş artık yoktur. Aradan geçen 45 yıl içinde ölmüştür. Oğlunu sorar,
karşıda duran saçları dökük orta yaşlı birini gösterirler, 55 yaşındaki
oğul, yolculadığı sırada 30 yaşında olan babasını tanımaz; çünkü baba
ancak 35 yaşlarında görülmektedir.

Baba ışık hızının % 99'u kadar bir hızla yol almıştır ve dünyada 45 yıl
süren bir zamanı 5.6 yıl olarak yaşamıştır."


Dehşet![/quote]




Izafiyet teorisinde esdeger denklemler üzerinde varsayimlar.
Fizik Kurallari olarak belirlenmek istenen bu denklem uzerindeki ihtimal degerleri.
Neticede hala degerlerin varsayim olusu.Yani gercek,teorik denkleme kavusamayisi...