Mühendis Yazar Perşembe, Temmuz 22, 2021 bilim , einstein , görelilik , izafiyet Yorum

GÖRELİLİK KURAMI NEDİR?

Yazıya başlamadan önce ifade şunu ifade edelim; bu yazı formüllere boğmadan büyükten küçüğe herkesin anlaması amaçlanarak yazılmıştır, akademik bir nitelik taşımamaktadır.

20.yüzyılın en büyük bilim adamlarından biri olarak kabul edilen Albert Einstein’ın ortaya attığı bu kuram Görelilik kuramı olarak adlandırılır. Bu kuram Özel Görelilik ve Genel Görelilik olarak ikiye ayrılır.

İzafiyet kelimesi TDK ’da “Görelilik,görecelik” olarak tanımlanır. Görelilik ise “Var olabilmek için veya belirlenebilmek için bağıntı yolu ile başka bir şeye bağlı bulunma durumu, bağıntılılık, izafilik, izafiyet” anlamına gelir.

Albert Einstein ise bu kelimeyi esprili bir dil ile “Elinizi bir dakikalığına sıcak bir fırının içine sokun, sanki bir saatmiş gibi gelir. Güzel bir kızla bir saat kadar zaman geçirin, bir dakikaymış gibi gelir. İzafiyet budur.” sözüyle açıklar.

ÖZEL GÖRELİLİK (İZAFİYET) NEDİR?

Özel görelilikten bahsetmeden önce şunu belirtelim; özel görelilik ile genel görelilik arasındaki en temel fark özel göreliliğin sabit hız genel göreliliğin ise ivmeli hareketlerle ilgilenmesidir.

Uzay ve zamana karşı tüm fikirlerimizi değiştiren bu teori 1905’de Annalen Der Physik dergisinde “Hareketli cisimlerin elektrodinamiği” ve “Bir cismin atıllığı enerji ile bağlantılı olabilir mi?” isimli makalelerle ortaya çıkmıştır.

Özel görelilik esasen Einstein’dan 300 yıl önce Galileo Galilei tarafından ortaya atıldı. Bu teoride de mutlak bir referans sistemi yoktu.

Bu teoriyi Isaac Newton zamanında hareket yasalarına mutlak uzay ve mutlak zamana uyarlayarak ifade etti.

Isaac Newton’un türettiği denklemlere karşın Einstein’in bu teorisinde bütün varlıklar ve varlığın fiziki olayları göreceliydi. Zaman, mekan, hareket, birbiriyle bağıntılı olaylardı.
Albert Einstein’ın özel görelilik teorisinde hız referans noktasına göre farklılık göstermektedir. Aynı zamanda bu teori sadece sabit hızda ve tek bir yöne hareket eden, yön değiştirmeyen cisimler için geçerlidir.
Einstein’ın özel görelilik teorisine göre ışık hızından daha büyük bir hız yoktur.
Cisim ışık hızına ne kadar yaklaşırsa zaman onun için daha yavaş akacaktır, ışık hızına ulaştığı an ise zaman o cisim için duracaktır. Bu teoride mümkün olsa da pratikte mümkün değildir. En azından şimdilik…

Renkli olarak ifade edilen ifadeler özel göreliliğin temel unsurlarıdır. İsterseniz bu unsurları basit örneklerle açıklayalım;

Birbirine doğru hareket eden iki araç ve ortalarında duran bir insan düşünelim. Araçlardan biri X aracı birisi Y aracı olsun. X aracının hızı 30 km/h, Y aracının hızı ise 20 km/h olsun. Araçlar birbirini 50 km/h ile gidiyor olarak görürler. İnsan ise X aracını kendine doğru 30 km/h , y aracını ise kendine doğru 20 km/h ile gidiyor olarak görür.

Işık hızı ile alakalı olan ifadeyi de ikizler paradoksu ile açıklayalım;

Ayşe ile Fatma adında ikizlerimiz olsun. Fatma’yı bir roket aracılığıyla uzaya gönderelim. Roketin hızını ışık hızının %90’ı olarak ayarlayalım. Ayşe dünyada 100 saniye geçirirken Ayşe’ye göre Fatma 44 saniye geçirmiş olacaktır. Yıllar sonra Fatma dünyaya döndüğünde daha genç görünecektir. Bu örneği “ İnterstellar / Yıldızlararası” filminde seyredebilirsiniz.

GENEL GÖRELİLİK NEDİR?

1907’de Albert Einstein özel görelilik teorisini açıklamak için yeni bir makale hazırlarken bu teorinin oldukça kısıtlı olduğunu fark etti. İvmelenme veya bir başka deyişle hızlanma hesaba katıldığında teori yetersiz kalıyordu. Özel görelilik sadece sabit hızda ve yön değiştirilmeyen durumlarda geçerli olduğu için Einstein evrendeki her şeyi açıklayan bir teori bulması gerektiğini fark etti. Yeni teorisi sadece zamanı değil yer çekimini de açıklamalıydı.

Isaac Newton’un geçmişte yer çekimi tanımlamıştı fakat Albert Einstein bu teoride de eksikler olduğunu düşündü. Bu teorideki eksiklikleri açıklamak için işe koyuldu ve 1915 yılında “Genel Görelilik Teorisi” adıyla evreni yanlış algıladığımızı bize açıklayan teoriyi duyurdu. Bu teoriye göre kütle içinde bulunduğu uzayın bükülmesine sebep olur ve hareket eden serbest cisimler bu eğrideki en kısa yolu takip eder.

Isaac Newton kütle çekimini cisimlerin kütlelerinden kaynaklı olduğunu iddia ederken Albert Einstein genel görelilik teorisinde uzayın eğiminden kaynaklı olduğunu ifade etmiştir. Yani uzay boşluğu denen yapının içinde bulunan cisimler bu yapıyı eğiyor ve büküyordur.

Einstein uzayın 3 boyutuna zamanı da 4.boyut olarak ekledi ve bunun çevremizi gök cisimleriyle beraber saran bir kumaşa benzetti, buna da uzay zaman adını verdi.

Isaac Newton güneşin gezegenleri çektiği için yörüngede kaldığını iddia ediyordu. Fakat Albert Einstein genel görelilik teorisinde güneş çektiği için değil, güneş çok daha büyük bir cisim olarak uzayda bir bükülme yarattığını ve diğer gezegenlerin o yörüngeyi takip ettiğini ifade etti.

Albert Einstein insanlık için bu teori üzerinde uğraşırken bu süreçte ailesinden çok uzaklaşmış, eşinden ve çocuklarından ayrılmıştır. Teori sürecinde 11 yaşındaki oğlu Hans Albert’e yazdığı mektuplardan birkaç kesit paylaşacağım.

"Onca yorucu çalışmamdan sonra elde ettiklerim sadece yabancıların değil kendi öz oğullarımın da işine yaramalı."

“Son günlerde hayatımın en güzel çalışmalarından birini bitirdim. Biraz daha büyüdüğünde sana bunu daha detaylı anlatacağım.”

“Keyif alarak bir şey yapıyor ve zamanın nasıl geçtiğini anlamıyorsan, bu öğrenmenin en iyi yoludur.”

“Çok yoruldum ancak başarmak fevkalade bir duygu.”

Her şey bittiğinde Albert Einstein 1915 yılında Berlin Prusya Bilim Akademisinde bilim insanları karşısında “Genel görelilik kuramını sonunda tamamladım.” Diyerek bu fevkalade duyguyu tatmıştır.