Albert Einstein Ve İzafiyet Teorisi

Albert Einstein Ve Hayatı
Albert Einstein 14 mart 1879’da Ulm, Württemberg, Almanya’da doğdu ve 18 nisan 1955’te, Princeton, New Jersey, ABD‟de öldü. Einstein insanlık tarihinin en yaratıcı zekalarından biri olduğu daha sağlığında kabul edilen Alman asıllı ABD’li fizikçidir. 20. yüzyılın başlarında geliştirdiği kuramlarıyla ilk kez kütle ile enerjinin birbirine dönüşebilirliğini ortaya koymuş, ayrıca uzay, zaman ve kütle çekimi üzerine tümüyle yeni düşünme yolları önermiştir. Özellikle izafiyet ve kütle çekimi kuramları, Newton‟dan sonra fizik alanında yeni bir çığır açmış, bilimsel ve felsefi araştırmaları baştan değiştirmiştir. Einstein 1921‟de Nobel Fizik Ödülü‟nü almıştır. Einstein Yahudi kökenli geniş bir ailede doğmakla beraber pek dindar değildi. Albert Einstein‟ın babası Hermann Einstein Buchau’da 1847 yılında doğdu. Hermann lise eğitimi için Stuttgart’a gönderilmekle beraber; zekası ve matematik konusunda yetenekli gözükmesine rağmen ailesinin maddi durumu müsait olmadığı için üniversite eğitiminden mahrum kaldı. Hermann Einstein ve eşi 1876 yılında evlendi. Einstein’in ailesi Albert’in doğumundan bir yıl sonra 1880 yılında Münih’e taşındı. Albert Einstein‘ın babası olan Hermann Einstein ve amcası Jakob Einstein burada bir elektrik atölyesi çalıştırmaya başladılar. Einstein, içe dönük, oyundan hoşlanmayan, geç konuşmuş bir çocuktu. Annesi Pauline’nin isteği üzerine altı yaşında almaya başladığı keman derslerinin sayesinde edindiği klasik müzik kültürü, Albert’e yaşamı boyunca koruyacağı dinlendirici bir uğraş kazandırdı. Einstein henüz küçük yaşlardayken ailesinin de etkisiyle bilime meraklı bir çocuktu. Einstein’ın merakı özellikle bilim alanındaki üretici çalışmalarında en önemli etken oldu. Einstein yaşamının ilerleyen dönemlerinde bununla ilgili olarak “Benim özel bir yeteneğim yok sadece fazla meraklıyım.” demiştir. Einstein konuyla ilgili olarak 4 – 5 yaşlarında iken babasının kendisine aldığı pusula ile ilgili olarak yaşadıklarını şöyle anlatır:
“Bir şaşkınlık… 4 ya da 5 yaşlarında bir çocukken babamın bana gösterdiği bir pusulanın bana hissettirdiği. Bu iğnenin o kadar kararlı bir şekilde davranması, bilincinde olunmayan kavramlar (doğrudan doğruya dokunma ile ilişkili sonuç) dünyasında bir yer bulabilecek olan olayların doğasıyla hiç de uyumlu değildi. Bu deneyimin üzerimde derin ve devam eden bir etki bıraktığını hala hatırlıyorum – ya da en azından hatırlayabildiğime inanıyorum. Bunların arkasında gerçekten derinlerde saklı bir şey olmalıydı. Daha çocuklukta insanın önünde görülenler bu türden tepkilere yol açarlar; yere düşen cisimlere, rüzgarla ve yağmurla ilgili şeylere, ne ayla ilgili şeylere ya da ayın aşağı düşmediği gerçeğine, ne de yaşayan ve yaşamayan maddeler arasındaki farklarla ilgili şeylere şaşırır.” Anne ve babası Einstein’ı Münih’teki Katolik okuluna kaydettirdiklerinde, Einstein sınıftaki tek Yahudi öğrenci idi. Einstein, o dönemde okullara egemen olan aşırı disiplinli ve skolastik eğitim sistemine pek uyum sağlayamadı. Einstein bununla ilgili olarak “En kötüsü de okulun korku, güç ve yapay bir otoriteyle yönetilmesiydi. Sadık köleler üretmekten başka bir işe yaramıyordu.” demiştir. O günlerden itibaren Einstein disiplinden nefret eder hale geldi. Öğretmenleri kurallara uyması konusunda ısrar ettikçe, Einstein da kendisini her zamankinden daha fazla kuralların dışında hissediyordu. Sonraki beş yıl boyunca Einstein, bu okula gitmek zorunda oluşundan hep yakınıp durduysa da, anne ve babasının zorlamasıyla okula gitmeye devam etti.
Einstein, sonrasında on yaşındayken Almanya’da ortaokul ve lisenin birleştirilmiş haline denk gelen Luitpold Jimnazyum’una girdi. Buradaki entelektüel atmosfer de Einstein için aynı derecede bunaltıcı idi. Hayatı boyunca baskının hiçbir çeşidinden hoşlanmayan Einstein doğa yasalarına ise içten bir biçimde bağlı idi. Einstein kendi seçtiği kitapları okuyarak oldukça zeki ve kendine güvenen biri haline gelmişti. Örneğin, Luitpold’daki ilk yılında Einstein, Aaron Bernsstein’ın yazdığı Fiziksel Bilimler Üzerine Popüler Kitaplar adlı bir kaç ciltlik kitap koleksiyonuna ilgi duymuştu. Bu kitapları okurken Einstein, 19. yüzyıl biliminin Evren‟i tasvir etmekte ne kadar büyük bir yol kat ettiğini öğrendikçe hayrete düşüyordu. Einstein, doğayı şiirsel bir dille ve ustalıkla açıklamak istiyorsa, matematikte uzmanlaşmak için uzun yıllar boyunca ve çok sıkı bir şekilde çalışması gerektiğini keşfetmişti. Einstein bunu şu sözlerle dile getirecekti: “On iki ile on altı yaşlarım arasında diferansiyel ve integral hesap da dahil, matematiğin temel unsurlarını öğrenmiştim.”
Albert on beş yaşına geldiğinde ailesi İtalya‟ya; Milano’ya taşındı; babası burada yeni iş olanaklarında şansını denedi. Albert Einstein, bir yıl kadar Münih’teki Jimnazyumda kaldı, ancak sonra diploma alamadan okulu bıraktı ve yaklaşık bir yıl kadar seyahat etti ve Milano’ya ailesinin yanına ulaştı. Aynı sıralarda Alman vatandaşlığından çıktı. Lise diploması olmadan Einstein ordu, postane veya demiryolları şirketi gibi iyi bir ücret veren herhangi bir işe giremeyecekti. Daha da kötüsü, saygın üniversitelerin liseden atılmış birini asla kabul etmeyecekleri göz önüne alındığında, lisede fizik öğretmeni olma arzusu da asla gerçekleşmeyebilirdi. İsviçre’nin Zürih kenti yakınlarındaki Teknik Okul bu duruma önemli bir istisna oluşturuyordu. Okulun kurallarına göre, zorlu giriş sınavını geçen herkes derslere devam edebilirdi. Einstein bunu denemeye karar verdiyse de, kendine aşırı güveninin kurbanı oldu. Einstein, testin matematikle ilgili sorularında üstün başarı göstermesine karşın modern diller, zooloji ve botanikte çok kötü puanlar aldığı için sınavı geçememişti.
En sonunda lise eğitimini İsviçre‟de, Aarau‟da tamamladı ve sonrasında Zürih‟teki İsviçre Federal Politeknik Okulu‟na girdi. İsviçre sistemindeki daha büyük entelektüel özgürlük, Einstein gibi bağımsız bir düşünce insanına daha çekici gelmişti. Üniversite öğrencisi olarak derslere çok seyrek girer, derslere girmek yerine arkadaşı Marcel Grosmann‟ın (1878 – 1936) ders notlarını kullanırdı. Zamanının büyük kısmını ise Hermann von Helmholtz‟un (1821 – 1894), Gustav Kirchhoff‟un (1824 – 1887), Ludwig Boltzmann‟ın (1844 – 1906), Maxwell‟in ve Heinrich Hertz‟in (1857 – 1894) bilimsel klasiklerini okuyarak geçirirdi. Einstein‟ın Zürih‟teki öğretmenlerinden biri gününün önde gelen Avrupalı matematikçilerinden olan Hermann Minkowski (1864 – 1909) idi. Üniversiteden mezuniyet diplomasını 1900 yılında alan Einstein, saygısız ve bağımsız davranışlarla geçirdiği onca yılın bedelini ağır bir biçimde ödemek zorunda kaldı. Üniversitede 3,3 gibi yüksek bir not ortalaması tutturan Einstein, Teknik Üniversite‟nin kendisine öğretim üyeliği teklif etmesini fazlasıyla hak etmesine rağmen böyle bir teklif almamıştı. Sonrasında Grossmann‟ın yardımıyla İsviçre‟de, Bern‟deki hükümete ait patent ofisinde patent başvurularını inceleyen bir memur olarak iş sahibi oldu. 1903 yılında kendisi de Zürih‟te öğrenci olmuş olan Mileva Maric (1875 – 1948) ile evlendi. Mileva ve Albert, Ocak 1902‟de gizlice evlatlık verdikleri, Lieserl adında evlilik dışı bir kızları olmuştu. 1904 yılında ikinci çocuğuna da sahip olan Einstein ve Mileva‟nın evlilikleri Einstein‟ın bütün enerjisini bilime harcaması ve 1. dünya savaşı nedeniyle çok uzun sürmedi.
s-2849f3123cea36a6119b9bedaf450a6d6352dff1
Einstein, gününün önde gelen fizikçileriyle herhangi bir ilişki içinde bulunması için desteklenmese de, en yaratıcı çalışmalarından bazılarını Bern‟deyken yaptı. Fikirlerini İtalyan bir mühendis olan arkadaşı Michelangelo Besso (1873 – 1955) ile tartıştı. Einstein 1905 yılında „Moleküler Boyutların Yeni Bir Belirlenişi‟ üzerine olan doktora tezi araştırmasını yayınladı ve aynı yıl kendisine Zürih Üniversitesi tarafından doktor unvanı verildi. Aynı yıl kendine ait dört ayrı makale daha Alman dergisi Annalen der Physik‟te yayınlandı. „Işığın Oluşturulması ve Dönüştürülmesiyle İlgili Höristik Bir Bakış Açısı Üzerine‟ başlıklı birinci makale, ışık kuantlarını temel alarak fotoelektrik etkisinin anlaşılmasını sağlıyordu. „Hareketi Değişmeyen Bir Sıvıda Asılı Duran Küçük Parçacıkların Isının Moleküler Kinetik Kuramının Gerektirdiği Hareketi Üzerine‟ adlı çalışması, Brown devinimini açıklıyordu ve atomların var olduklarına ilişkin tamamen doğrudan bir kanıt sağlıyordu. „Hareket Eden Cisimlerin Elektrodinamiği Üzerine‟ adlı makalesi özel izafiyet teorisini içeriyordu ve „Bir Cismin Eylemsizliği İçerdiği Enerji Miktarına Bağlı mıdır?‟ başlıklı çalışması, Özel İzafiyet Teorisinde ele alınan kütle ile enerjinin özdeşliğini kanıtlıyordu. Annalen‟de art arda yayımladığı dört ayrı çalışması olağanüstü yankılar uyandırdı ve insanlığın evrene bakışını kökten değiştirdi. Einstein‟ın 1905 yılında yayınladığı makaleler kısa sürede çok büyük dikkat çekti ve 1909 yılında Zürih Üniversitesi‟nde fizikte öğretim üyesi olarak atandı. Einstein 1910 yılında Zürih‟teki görevinden ayrıldı ve Prag Almanya Üniversitesinde profesörlük yaptı.
1912 yılında tekrar Zürih‟e döndü ve İsviçre Federal Politeknik Okulu‟na çalışmaya başladı. Bu dönemdeki çalışmalarıyla çağdaşları arasında önde gelen bir deha sayılmaya başladı. Son olarak 1913 yılında Berlin Üniversitesi‟yle birlikte aynı zamanda Prusya Bilimler Akademisi üyesi olarak Kaiser Wilhelm Enstitüsü‟nün (sonrada Max Planck Enstitüsü) fizik bölümünün yöneticiliğini üstlendi. Bu yıllarda Avrupa‟da uluslararası gerginlik son derece artmıştı. İsviçre‟ye tatile giden eşi ve iki oğlu, birden patlayan savaş yüzünden Berlin‟e dönemediler. Bu zorunlu ayrılık birkaç yıl sonra Einstein‟ların boşanmasıyla sonuçlandı. Einstein, Birinci Dünya Savaşı sırasında ve sonrasında kararlı bir barışsever oldu ve Yahudilerin bağımsızlıklarını kazanmasının aracı olarak Siyonizm ülküsünü de destekledi. Einstein‟ın savaşa karşı pasifist tutumu ve Alman militarizmine karşı yönelttiği eleştiriler, genellikle bu konularda duyarsız davranan akademik çevrelerde olduğu kadar kamuoyunda da geniş yankılar uyandırdı. Einstein, bu hümanist ve barışçı tutumunu, yaşamının sonuna değin dirençle sürdürdü.116 Einstein‟ın 1916 yılında yayımlanan ve genel izafiyet teorisi olarak bilinen çalışması, bilim dünyasını yeniden sarsan görüşler içeriyordu. Kuramın öngörülerinin deneysel kanıtlarının, ancak savaştan sonra, Mayıs 1919‟da Gine Körfezi‟ndeki Principe Adası‟nda ve Brezilya‟daki Sobr 1‟de gerçekleştirilen güneş tutulması gözlemleri sonucunda elde edilmesiyle Einstein halk arasında da çok ünlü biri haline geldi. Kuram büyük kütlelerin yakınından geçen ışık ışınlarının kütle çekimi alanının etkisiyle eğileceğini, bu nedenle de uzak bir yıldızın ışığının güneşin kenarından geçerken yapacağı sapmanın hesaplanabileceğini öngörüyordu.
1919 yazında akrabalarından biriyle evlenen Einstein, Almanya‟da giderek güçlenen gerici siyasal eğilimlere karşın, ırkçılığa karşı saldırılarını ve barışçı ideallerini savunmayı sürdürdü. Savaştan sonra çabalarını, uluslararası ilişkilerin geliştirilmesine ve uzlaşmaya yöneltti. 1921‟den 1923‟e kadar Avrupa‟yı, İngiltere‟yi, Amerika Birleşik Devletleri‟ni, Uzakdoğu‟yu, Filistin‟i ve 1925‟te Güney Amerika‟yı gezdi ve burada verdiği konferanslarda izafiyet teorisini tanıttı. Bu gezilerden birisi sırasında, 1921‟de „fotoelektrik etki ve kuramsal fizik‟ alanındaki çalışmaları nedeniyle Nobel Fizik Ödülü‟nü kazandığını öğrendi Einstein‟ın Siyonist düşünceyi desteklemesi ve barış sever düşünceleri Nazi eğilimli çevrelerin kızgınlığını yoğunlaştırdı. Almanya‟da savaş sonrasındaki huzursuzluk ortamı sırasında amacı Einstein‟ı ve düşüncelerini karalamak olan, yaptığı fiziği bile Alman karşıtı, „fizikte Bolşeviklik‟ ve bilimin gerçek ilerlemesine zararlı olmakla suçlayan bir örgüt bile kuruldu. Bir adam, Einstein‟ı öldürmeleri için kışkırtıcılık yapmaktan hüküm giydi ve sadece 6 $ ceza ödedi. Ancak Einstein soğuk kanlıydı. 100 Authors Against
Einstein adlı kitap yayımlandığında sert bir yanıt vererek, “Eğer haksız olsaydım bir tanesi bile yeterdi!” dedi.
1931‟de konuk profesör olarak bulunduğu Oxford Üniversitesi‟nde, bilimsel çalışmalarının yanı sıra pasifist görüşlerinin yayılması için de etkinlik gösterdi. 1932 yılında oluşturduğu „Einstein Savaş Karşıtları Uluslararası Fonu‟ kuruluşuyla, Cenova‟da toplanan Dünya Silahsızlanma Konferansı‟na (1932) kitlesel bir baskı yapmaya girişti ama konferansın boş ve gülünç bir toplantıya dönüşmesi üzerine büyük düş kırıklığına uğradı. Bu dönemde, Avusturyalı psikiyatrist Sigmund Freud ile insan doğasındaki yıkıcılık; Hintli gizemci şair Rabindranath Tagore ile de gerçeğin doğası üzerine sık sık mektuplaştı. Einstein‟ın kütle-enerji dönüşümünün teorik açıdan mümkün olduğunu keşfetmesinden itibaren, bilim adamları, maddeyi enerjiye dönüştürmenin bir yolunu arayıp durdular. Bilim adamlarının bu konudaki çalışmalarını ısrarla sürdürmelerinin bir nedeni de, başarı halinde ödülün çok büyük olmasıydı: Olası enerji kaynağı maddesel evren kadar büyüktü. Einstein‟ın kütle-enerji dönüşümü formülünü gerçeğe dönüştürmek için bilim adamlarının yaklaşık olarak 34 yıl çalışmaları gerekecekti. Yüzyılın hemen başında Antonie Henri Becquerel radyoaktiviteyi keşfetti. Otuz yılı aşkın bir çalışmadan sonra tarihte ilk kez milyarlarca yıl önceki yaratılışlarından bu yana atom çekirdeklerinde depolanmış halde bekleyen enerjiyi açığa çıkarmanın bir yolu bulunmuştu. 1 Eylül 1939‟da Hitler‟in ordusu Polonya‟yı işgal etmiş ve bunun hemen ardından da İkinci Dünya Savaşı patlak vermişti. Sadece bir kaç ay önce radyoaktif uranyum çekirdeğini parçalamayı başarmış olan bilim adamları, Nazilerin işgali altında olan Çekoslovakya‟nın uranyum madenini ihraç etmesinin yasaklanmasıyla beraber, Hitler‟in beyin takımının Einstein fiziğinin gücünü keşfetmiş olabileceğini düşünmeye başlamıştı.
hit
Einstein 1933 yılında Amerika Birleşik Devletleri‟ne gitmiş ve Hitler‟in 7 Nisan‟da Almanya‟daki Yahudilerin bütün önemli kadrolardan ihraç edilmesini emretmesi üzerine Amerika‟da kalmaya karar vermişti. 1933 yılında, New Jersey eyaletinin Princeton kentindeki Yüksek Araştırma Enstitüsü‟nde görev almayı kabul etmişti. Nazilerden kaçan eski dostlarının da bu enstitüde bulunması, Einstein‟ı buraya çeken etkenlerdendi. Diğer arkadaşları gibi Einstein da Alman vatandaşlığından çıkmıştı. Hayatının büyük bir bölümünde bilimsel, sosyal ve siyasal açıdan hep bir yabancı gibi yaşayan ve kendisini „vatansız‟ biri olarak tanımlamış olan ve en sonunda siyasal açıdan tarafsız bir ülke olan İsviçre vatandaşlığına geçmiş olan Einstein, İkinci Dünya Savaşı arifesinde de tarafsız kalma ve dikkatini kendi araştırmaları üzerinde yoğunlaştırma arzusundaydı. Ancak Birinci Dünya Savaşı‟ndaki tecrübeleri O‟na, sadece barışı istemenin yeterli olmadığını, bunun için çalışmak gerektiğini de göstermişti. 1939 yılının temmuz ayında kendisini ziyarete gelen bir grup bilim adamı Einstein‟dan bir savaş aletini geliştirmek konusunda yardım istiyorlardı. Müttefikler bir nükleer bomba yaratmak konusunda Hitler‟i alt edebilirse, bunun bir barış unsuru olarak kullanılabileceğini düşünüyorlardı. Sonuçta, Einstein‟ın 2 Ağustos 1939 tarihinde Amerikan Başkanı Roosevelt‟e yazdığı mektupta şu sözler yer alıyordu: “Sayın Başkan; bana müsvedde olarak iletilen son zamanlardaki bazı çalışmalar ben de, uranyum elementinin yakın bir gelecekte yeni ve önemli bir enerji kaynağına dönüştürülebileceği beklentisi doğmuştur. Almanya‟nın Çekoslovak madenlerinden çıkarılan uranyumun satışını durdurması belki de, Alman Dışişleri Müsteşarının oğlu olan von Weizsacker‟in, Amerikalıların uranyumla ilgili bazı çalışmalarının tekrarlandığı Berlin‟deki Kaiser-Wilhelm Enstitüsü ile bağlantı halinde olmasıyla açıklanabilir.” Amerika Birleşik Devletleri‟nin çeşitli üniversitelerinde ve laboratuarlarında çalışan – çoğunu Avrupa‟dan gelen göçmenlerin oluşturduğu- yüzlerce bilim adamı beş yıl boyunca bu proje üzerinde çalıştı. 16 Temmuz 1945 tarihinde, bütün bu çalışmaların sonucunda ortaya çıkan ürün deneme için hazırdı.
Einstein bombayı geliştirmek için kurulan projenin ve yapılan çalışmaların hiç bir aşamasında görev almadı. Bütün bu süre içinde enstitüde kalıp yeni teorileri üzerinde çalışmalarına devam etmiş olan Einstein, denemenin yapılacağı yere de gitmemeyi tercih etti. Deneme sonucunda Einstein‟ın kırk yıl önce dünyayı aydınlatması gibi patlama da adeta dünyayı aydınlattı. Gelişmeleri haber alan Einstein, bu ürkütücü silahın düşmanı teslim olmaya zorlayarak barış getirebileceği umuduyla sevince kapılmıştı. Ancak üç hafta sonra, bütün dünya bu yeni bombanın Japonya‟da Hiroşima‟yı ve Nagasaki‟yi neye çevirdiğine şahit olduğu zaman Einstein pişmanlığını şu sözlerle dile getirecekti: “Başkan Roosevelt‟e atom bombasının yapılmasını öneren mektubu imzaladığımda, hayatımın en büyük hatalarından birini işlemiştim.” İkinci Dünya Savaşı sonrasında Einstein, dünya ile ilgili her şeyi açıklayabilecek elektromanyetik alan ile kütle çekimi alanını bir tek denklemler kümesinde birleştiren – tek bir teoriye ulaşmayı istiyordu. Fizikçiler buna Birleşik Alan Teorisi adını vermişlerdi. 1950 yılında bu kurama verdiği son biçimin bile kabul edilemez olduğu ortaya çıktı, böylece Einstein yaşamının son otuz beş yılını bu başarısız arayışa harcamış oldu. Einstein, 18 Nisan 1955‟te bütün cevapları bulma doğrultusunda başarısız kalan girişimlerinin ortasında hayata gözlerini yumdu. Einstein‟ın 1905 yılında Annalen der Physik‟te yayınlanan beş makalesi ve bunların dışında kalan başlıca eserleri şunlardır.
Makaleleri:
– Moleküler Boyutların Yeni Bir Belirlenişi – 1905, Annalen der Physik
– Işığın Oluşturulması ve Dönüştürülmesiyle İlgili Höristik Bir Bakış Açısı Üzerine
– 1905, Annalen der Physik
– Hareketi Değişmeyen Bir Sıvıda Asılı Duran Küçük Parçacıkların Isının Moleküler Kinetik Kuramının Gerektirdiği Hareketi Üzerine – 1905, Annalen der Physik
– Hareket Eden Cisimlerin Elektrodinamiği Üzerine – 1905, Annalen der Physik
– Bir Cismin Eylemsizliği İçerdiği Enerji Miktarına Bağlı mıdır? – 1905, Annalen der Physik
– Brown Hareketi Kuramı Üzerine – 1906, Annalen der Physik
– Işık Salınımı ve Soğurumu Kuramı Üzerine – 1906, Annalen der Physik
– Işınımın Planck Kuramı ve Özgül Isı Kuramı – 1907, Annalen der Physik
– Genel Görelilik Kuramının Temelleri – 1916, Annalen der Physik
– Bir Kütle çekimi Kuramı ve Genelleştirilmiş Görelilik Kuramına Bir Gönderme – 1913, Zeitschrift für Mathematik und Physik
– Işınımın Kuantum Kuramı – 1917, Zeitschrift für Mathematik und Physik
– Prusya Bilimler Akademisi Oturma Tutanakları – 1917, Zeitschrift für Mathematik und Physik
– Tek Atomlu İdeal Gazların Kuantum Kuramı – 1924, Zeitschrift für Mathematik und Physik
Kitapları:
İzafiyet Teorisi – 1920, Türkçe‟ye çeviren – Gülen Aktaş, 1989, Say Yayınları
– Fiziğin Evrimi – 1938, Türkçe‟ye çeviren – Öner Ünalan, 1972, Onur Yayınları-
Özel ve Genel Görelilik Kuramı – 1946, Türkçe‟ye çeviren – Aziz Yardımlı, 1997, İdea Yayınevi
– Fikirler ve Tercihler – 1973, Türkçe‟ye çeviren – Z. Elif Çakmak, 1999, Arıon Yayınevi
İzafiyet Teorisi ‘ nin Ortaya Konması Ve Delilleri
İzafiyet teorisinin ortaya konuşunu ve delillerini; izafiyet teorisinin ortaya konuşunun hemen öncesinde bilim dünyasında olan ve bu teorinin ortaya konmasını hazırlayan gelişmeler ile teorinin ortaya konması sürecindeki gelişmeleri tarihsel sıraya uygun olarak ortaya koymaya çalışacağız.
Newton ‘ dan 20. Yüzyıl Başına Kadar Fizik Alanındaki Gelişmeler
3776a00c-af3d-444f-bf65-526b912e6694
20. yüzyıla girerken bilim dünyasında hakim görüş olan Newton fiziğine göre zamanı uzaydan, enerjiyi maddeden ayrı düşünmek ağırlıktaydı. Einstein‟a kadarki hakim evren görüşüne göre uzay, zaman, madde ve enerjinin birbirinden bağımsız yani mutlak varlıkları vardı. Newton‟un teorisine göre uzay ve zaman, birbirinden ve uzay ve zamanda gerçekleşen olaylardan etkilenmemekteydi. Uzay ve zamanın birbirinden bağımsız ontolojik konumları mevcuttu. Einstein öncesinde oluşturulan uzay, zaman, madde ve enerjiyi içeren evren teorisine göre insanlar bir şeyin uzunluğu, genişliği, derinliği ya da zamanla sınırlı bir şeyin süresi konusunda aynı sonuca varacaklardı. Yani 19. yüzyıl bilimine göre uzay ve zaman mutlak olup, buna aykırı gözüken durumlar duyu yanılgılarından kaynaklanıyordu. Aynı dönem bilim anlayışına göre; uzay-zaman çifti dışındaki diğer çift olan madde-enerji çifti de termodinamiğin birinci yasası olan „maddenin korunumu yasası‟ ve enerjinin korunumu yasası‟ ile ayrı ayrı ele alınıyordu. Buna göre her ikisinin de birbirinden bağımsız varlıkları olmakla beraber; hem madde hem de enerjinin miktarı sabitti ve yok edilemezdi. Yani evrenin toplam kütlesi daima aynı olduğu gibi, evrenin toplam enerjisi de daima aynıydı. Klasik mekanikle doğa olayları oldukça başarılı bir şekilde açıklanıyordu. Bu evren teorisinde tartışmalı konu ışığın durumuydu. Aristoteles‟ten Newton‟a kadar kimi felsefeci ve bilim adamları ışığın çok küçük parçacıklardan oluştuğunu savunmuşlardı .
Klasik mekanik, optik ve elektrodinamikteki gelişmelerle tüm doğa olaylarını açıklamada yetersiz olmaya başladı. Bilim adamlarının klasik mekanikte ışığı nasıl konumlandıracakları önemli bir problem olarak gözüküyordu. Işığın, normal doğa yasalarının aksine, bir yerden diğerine anında gidebilme ve cam benzeri katı cisimlerin içinden zarar görmeden geçebilme özelliği vardı. Işığın sonsuz hızla hareket ettiğine dair yaygın görüşe karşın, ışığın sonlu bir hızla hareket ettiği ilk defa 1676 yılında Danimarkalı gök bilimci Ole Christensen Romer tarafından bulundu. Romer ışığın sonlu bir hızla hareket ettiğini Jüpiter‟in hareketlerini gözlemleyerek buldu. Romer‟e göre eğer ışık sonsuz bir hızla yol alıyor olsaydı, biz dünyadakiler Jüpiter‟in aylarının tutulmasını, tıpkı kozmik saatin vuruşları gibi düzenli aralıklarla, gerçekleşir gerçekleşmez izleyebilirdik. Işık herhangi bir uzaklığı bir anda geçebileceğinden, Jüpiter‟in Dünya‟ya yakınlaşması ya da uzaklaşması bu durumu değiştirmeyecekti. 1773 yılında dünyaya gelen İngiliz tıp doktoru Young da ışığın eski dönemlerden beri düşünülenin aksine parçacıklardan değil de dalgalardan oluştuğunu ve renklerinin de farklı titreşim frekanslarından kaynaklandığını ileri sürdü. Young bu konuda yaptığı deneylerin yanı sıra ışık dalgalarının birbirleriyle karşılaştıklarında tıpkı su dalgaları gibi birbirinin içinden geçebildiğini vurguladı. 1865 yılında İngiliz fizikçi James Clerk Maxwell elektromanyetik dalgalar üzerinde yaptığı deneylerde Young „un yaklaşık yetmiş yıl önce ulaştığı sonuçların benzerlerine ulaştı. Maxwell‟in çalışmalarına göre elektromanyetik dalgalar sabit hızla yayılıyordu ve bu hız ışığın hızıyla tam olarak aynıydı.
19. yüzyılın geri kalan bölümünde „ışığın parçacık teorisi‟ yerine Young ve Maxwell‟in savunduğu „ışığın dalga teorisi‟ hakimiyetini korudu. Bu aşamada bilim adamlarını meşgul eden konu ise bu dalgaların uzay boşluğunda nasıl hareket edebildiği ve bu hareket vasıtasıyla yıldızların ışığının dünyaya nasıl ulaştığıydı. Bilim adamlarına göre ses dalgaları nasıl ki hareket etmek için maddi bir ortama ihtiyaç duyuyorsa, ışık dalgaları da benzer bir ortama ihtiyaç duymalıydı. On dokuzuncu yüzyılın sonlarına doğru bilim adamları ışığın hareket etmesi için ihtiyaç duyduğu düşünülen sürekli ortama „esir‟ adını verdiler. Işık ışınları ve radyo sinyalleri, tıpkı sesin havadaki basınç dalgaları gibi, bu esirdeki dalgalardı. Bu teoriyi test etmek ve ” esir ” i bulmak için 1887 yılında Albert Michelson ve Morley bir dizi deney yaptı. Eğer ışık „esir‟ adı verilen bir ortam içinde hareket eden dalga ise ışık dalgalarının „esir‟ içinde sabit hızla ilerleyeceği; esir içinde ışıkla aynı yönde ilerlenmesi durumunda ışığın hızının daha düşük görüneceği, ışıkla ters yönde hareket edilmesi durumunda ise ışığın hızının daha yüksek gözükmesi gerekiyordu. Ancak Michelson ve Morley tarafından yapılan deneyler bu savı doğrulamadı. Tam tersine ışık dalgalarının hareketine göre değişik yönlerden yapılan deneyler sonucunda, ışığın hızı daima aynı çıkıyordu – saniyede 300 milyon metre.
Özel İzafiyet Teorisi
Albert Einstein çalışmalarında, kendinden önceki dönemde Romer, Young, Maxwell ve Micholsen – Morley‟in ışığın yapısı ve hızı konusunda yaptıkları deneylerden yola çıktı. Bu çalışmalarında çok hızlı hareket eden cisimlerin hareketlerinin matematiksel olarak açıklanmasında yaşanan sorunlara odaklandı. 1905 yılında Albert Einstein, 26 yaşında iken, „özel izafiyet teorisi‟ni ortaya koydu. Einstein özel izafiyet teorisinde bir cismin çok hızlı hareket etmesi durumunda Newton fiziğine kıyasla gözlemlenebilecek değişiklikleri ortaya koydu. Einstein özel izafiyet teorisi ile ayrıca kütlenin hızla beraber arttığını ve madde ile enerjinin toplam miktarının beraberce korunduğunu ve her ikisinin de birbirlerine karşılıklı olarak dönüşümünü ispatladı . Einstein da kendinden önceki bilim adamlarından Faraday‟ın elektromanyetik deneyindeki görelilik, Michelson ve Morley‟in deneylerindeki ışığın değişik yönlerden hareket eden farklı referans noktalarına göre hızının hep aynı olması ile Newton fiziğinin mutlaklığı arasındaki çelişkiden rahatsızlık duyuyordu. Faraday‟ın yaptığı deneye göre sabit bir telin etrafında hareket eden bir mıknatıs elektrik akımına yol açarken, aynı şekilde sabit bir mıknatıs etrafında tel hareket ettirildiğinde de elektrik akımı oluşuyordu. Yani tel ve mıknatısın birbirlerine göre hareket halinde olmaları elektrik akımının oluşumu için yeterli oluyor, bu da hareketin mutlaklığına ilişkin inancı sarsıyordu. Einstein özel izafiyet teorisinde; Newton‟un fiziğinde geçerli olan her gözlemci için hareket yasalarının aynı olması kuralını, Maxwell‟in ışık hızının sabit bir değeri olduğunu ispatlayan gözlemleriyle birleştirdi. Buna göre ışık kaynağıyla ya da ışık kaynağının tersine hangi hızda hareket ederse etsin bütün gözlemciler için ışığın hızı aynı idi. Bunu Stephen Hawking „Zamanın Daha Kısa Tarihi‟ isimli kitabında şu örnekle açıklar: “Trendeki gözlemci bir el feneri yaktığında, trendeki ve yerdeki gözlemci için ışığın kat ettiği mesafe farklı olacaktır. Hız, zamana bölünen mesafe olduğuna göre, gözlemciler ışığın kat ettiği mesafe konusunda anlaşmazlığa düşerlerse, ışığın hızı konusunda anlaşabilmelerinin tek yolu, bu yolculuğun yapıldığı zaman konusunda da uyuşmamalarıdır. Başka bir şekilde söyleyecek olursak, izafiyet kuramı mutlak zaman düşüncesinin sonu demektir! Bunun yerine, her gözlemcinin, yanındaki saatle kaydettiği kendi zaman ölçümü olmalıdır, farklı gözlemcilerce kullanılan benzer saatlerin uyuşması gerekmez.”
 
54b6e624c393abec1a54e027
Özel izafiyet teorisinin en önemli postulatı doğa kanunlarının, serbest hareket eden bütün gözlemciler için aynı şekilde davranacağıydı. Teorinin „izafiyet‟ olarak adlandırılmasının sebebi ise, Faraday‟ın tel ve mıknatısla yaptığı elektromanyetik dalgalarla ilgili deneyde ulaştığı sonuçlarla paralel biçimde, sadece hareket eden cisimlerinin birbirlerine göre hareketini yani izafi (göreli) hareketi referans olarak alıyor olmasıydı. Einstein özel izafiyet teorisiyle bir yandan ışığın değişik yönlere göre hareket eden tüm gözlemcilere göre aynı hızda hareket ettiğinden hareketle; ışığın içinde hareket ettiği varsayılan maddi ortam olan „esir‟ kavramına ihtiyaç olmadığını düşündü. Diğer yandan da bütün saatlerin ölçeceği mutlak ve evrensel zaman kavramını yıktı. İzafiyet kuramı öncesinde uzaydaki bir noktayı belirlemek için üç değer ya da üç koordinat kullanılırken; izafiyet teorisi uzayı göreli zamanla birleştirerek uzay-zamanı elde etmiştir. Yani bir noktayı belirlememiz için üç değil dört değer ya da koordinat kullanmamız gerekmektedir.
Göreliliğin en önemli sonuçlarından biri de aynı uzay ve zamanı birleştirmesi gibi kütle ve enerjiyi birleştirmesiydi. Kütle ve enerjinin birleştirilmesi, kütle ve enerjinin Einstein‟dan önce olduğu gibi birbirlerinden bağımsız varlıklar olmasını değil birbirlerine dönüşmesini ifade eder. Einstein bunu meşhur E = m × c²  (Enerji = Kütle × Işık Hızının karesi) ifade etmiştir. Bu formülden hareketle daha sonra nükleer bomba yapılmıştır. Einstein‟ın teorisine göre bir cismin kütlesi sabit değildir, cismin enerjisine göre kütlesi değişir. Eğer cisim E kadar bir enerji alırsa, atalet kütlesi E / c² kadar yani enerjisi oranında artar. Yani bir sistemin kütlesinin korunması dışarıyla enerji alış verişi yapmamasına bağlıdır. Çok yavaş hareket eden bir cismin aldığı enerji (E) çok küçük olacağından kütlesindeki artış (E / c²) da ihmal edilebilecek kadar küçük olacaktır. Einstein hızını arttıran bir cismin zaman algısının da kütlesinde olduğu gibi değişikliğe uğrayacağını ifade etti. Einstein eksiltme çarpanı olarak; Einstein Eksiltme Çarpanı: (1 – v² / c² )½  [1 – (Hız / Işık Hızı)²] ½ değerini buldu. Bu da yaklaşık olarak 1 – 1/2 × v² / c² değerine eşitti. Bu denklemden hareketle çok yavaş hareket eden bir cisim için eksiltme miktarı çok düşüktü. Hareketsiz birisi için ise hiç bir eksiltme olmuyordu. Yani çok yavaş hareket eden bir cisim için eksiltme çarpanı 1‟e çok yakın bir değer alırken; hareket etmeyen bir cisim için eksiltme çarpanı hiç azalmadan 1 – 1/2 × 0²/c² = 1 olarak kalıyordu. İnsanların hareket ettikleri hız arttıkça algıladıkları bir santimetre ve bir saniye de giderek kısalıyordu. Eksiltme çarpanıyla düzeltmeler sayesinde farklı hızlarda hareket eden gözlemciler ışığın hızı konusunda her zaman aynı sonuca varıyorlardı. Einstein‟ın eksiltme çarpanı; hareket eden gözlemcilerin zaman algılarında hareket etmelerinden dolayı oluşan farklılığı ifade etmekle kalmıyordu, aynı zamanda bir cismin hızının artması halinde o cismin kütlesinin dolayısıyla da enerjisinin nasıl değiştiğini de ifade ediyordu. Buna göre bir kimsenin hızı arttıkça, kütlesi ve enerjisi eksilme çarpanıyla ters orantılı olarak değişiyordu. Hareketsiz cisimlerin kütle ve enerjilerinde bir değişiklik olmazken; cisimler hareket ettiklerinde kütleleri ve enerjileri artıyordu. Einstein 1904 yılında Michael Besso isimli bilime meraklı arkadaşıyla yaptığı tartışmalar neticesinde daha önceden benzer korunum yasalarını sağlayan kütle ve enerjinin, her ikisinin de benzer hareket ettiğini dahası aynı çarpanla artıp azaldığını keşfetti. Buradan hareketle Einstein kütle ve enerjinin birbirinin yerini alabilen ve ayırt edilemez olduğu sonucuna ulaştı . Kısaca Einstein‟ın ulaştığı sonuç kütle ve enerjiyi farklı ülkelerin para birimi gibi bir konuma getiriyordu. Einstein‟ın daha önce ortaya koymuş olduğu eksiltme çarpanına göre bir cismin hareket etmesiyle elde ettiği enerjiden dolayı kütlesindeki değişim, ilk kütlesinin eksiltme miktarıyla çarpımı yani;
ΔM = M × 1/2 × V² / c²  [Kütle Değişimi = Kütle × 1/2 × Hızın Karesi / Işık Hızının Karesi] kadar idi. Einstein bu formülü daha önceden bilinen
KİNETİK ENERJİ = 1/2 × M × V² (1/2 × Kütle × Hızın Karesi) formülü ile birleştirdi. Buradan da kütle değişimini; ΔM = E / c² olarak buldu. Buradan da E = M × c² (Enerji = Kütle × Işık Hızının Karesi) formülüne ulaştı. Özel izafiyet teorisiyle kütle ve enerji birbirinin yerini alabildiği için iki ayrı korunum yasası yerine sadece Kütle-Enerji Korunumu Yasası ortaya çıkıyordu. Kütle ve enerji bu yasayla birbirlerine dönüştürülebiliyordu. Bununla beraber Einstein‟ın bu teorideki temel varsayımı olan ışık hızının mutlaklığı ve ışık hızına hiçbir zaman ulaşılamayacağı varsayımına paralel olarak, günlük hayatta, cisimlerin hızlarının ışık hızına göre çok küçük olması nedeniyle Özel İzafiyet Teorisinin önemli bir etkisi yoktu. Çünkü hareket eden bir cismin kütlesi yalnızca o cismin kinetik enerjisinin ışık hızının karesine bölünmesiyle (ΔM = E / c²) oluşacak değer kadar değişiyordu. Bu da hareket eden cismin hızının ışık hızına oranla çok küçük olması nedeniyle ihmal edilebilir bir değer oluyordu. Özel izafiyet teorisinin etkilerini ancak ışık hızına yakın hareket eden cisimlerde görmek mümkün oluyordu. Bu da Newton fiziğinin neden gözlenen evreni çok iyi açıkladığının sebeplerinden biridir. Özel izafiyet teorisiyle uzayla zaman arasındaki ilişki basitleşmişti. Buna göre iki cisim için, elektromanyetik dalgalar oluşturan tel ve mıknatıs örneğinde de olduğu gibi, göreli hareket yani birbirlerine göre hareketleri önemliydi. Özel izafiyet teorisiyle ayrıca mutlak uzay ve mutlak zaman kavramları gibi uzunca yıllar ışığın hareket etmek için ihtiyaç duyduğu ortamı ifade etmek için kullanılan esir fikri de tamamen terkedilmiş oldu. Fakat mutlak uzay ve zamanı reddeden Einstein‟ın izafiyet teorisinde de bir mutlak değer vardı ki o da ışıktır.
Genel İzafiyet Teorisi
Einstein 1915 yılında „genel izafiyet teorisi‟ni ortaya koydu. Einstein daha önce özel izafiyet teorisiyle madde ile enerjiyi birleştirmiş; kütle ve enerjinin birbirlerine dönüşümünü ve hareket eden cisimlerin kütlesinin hızla beraber arttığını ispat etmişti. Kütle-enerji ikilisiyle beraber zaman ve uzayın bağımsız varlıklarını reddederek uzayzamanı birleştiren Einstein; genel izafiyet teorisinde özel izafiyet teorisinde dikkate alınmayan kütle çekimini de işin içine kattı. Einstein kütlesel çekim kuramı nedeniyle uzay zamanın şekli hakkındaki görüşlerini genel izafiyet teorisiyle ortaya koydu. Einstein özel izafiyet teorisinde nasıl hareket ederlerse etsinler bütün gözlemciler için bilim yasalarının aynı olacağını ifade ediyordu. Bütün düzgün hareketlerin fiziksel göreliliğine göre vagon yere göre hareket ederken; yer de vagona göre hareket etmektedir. Yani özel izafiyet teorisinde göreli hareket esas olarak alınıyordu. Einstein genel izafiyet kuramını ise „hareket durumları ne olursa olsun doğa yasalarının tarifinde bütün referans cisimlerinin birbirine eşit olması‟ olarak tanımlamaktadır.
Özel izafiyet teorisi elektrik ve manyetizma kanunlarına uysa da, Newton‟un kütle çekim kanununa uygun değildi. Newton‟un kütle çekim kanunu; uzayın bir bölgesinde maddenin dağılımının değiştirilmesi durumunda çekim alanındaki değişimin, evrenin diğer kısımlarında „hemen‟ hissedileceğine dayanıyordu. Halbuki özel izafiyet teorisiyle ışık hızına ulaşılması yasaklanmıştı. Yani Einstein‟ın özel izafiyet teorisinde kütle ve enerjinin birbirine dönüşümünü ifade eden E = m × c² formülüyle bir hareketlinin ulaşabileceği en yüksek hız sınırlanıyordu. Hiçbir cismin ışık hızına ulaşamayacağı var sayılıyordu. Stephen Hawking bu sorunu Newton ve Newton‟un başına düşen elmadan yola çıkarak şöyle ifade eder: “Dünya düz olsaydı elmanın, Newton‟un başına, yerçekimi nedeniyle veya Newton ve Dünya yüzeyi yukarı doğru ivme kazandığı için düştüğü söylenebilirdi. Bu eşitlik, küre şeklindeki bir Dünya‟da geçerli değildi, çünkü dünyanın zıt taraflarındaki kişiler birbirinden uzaklaşıyor olacaktı. Einstein, uzay ve zamanı bükerek bu güçlüğü yendi.” Einstein kütle ve enerjinin, uzay-zamanı belirlenmesi gereken bir şekilde bükeceğini düşündü. Buna göre elma ve gezegen gibi nesneler, uzay-zamanı boyunca düz doğrular boyunca ilerlemeye çalışacaktı; ancak, uzay-zamanı eğri olduğu için, yolları bir çekim alanı tarafından bükülmüş gibi görünecekti. Genel izafiyette uzay-zaman ya eğridir ya da içindeki kütle ve enerjinin dağılımı yüzünden „bükülmüş‟tür. Dünyanın yüzeyi de iki boyutlu eğik uzaydır. Genel izafiyet teorisine göre cisimler, dört boyutlu uzay-zaman içerisinde daima jeodezikleri (iki nokta arasındaki en kısa yol) izlerler. Madde olmadığında kütle çekimi de olmayacağından, dört boyutlu uzay-zaman içindeki jeodezikler, üç boyutlu uzaydaki doğru çizgilere tekabül eder. Maddenin var olduğu durumda ise kütle çekiminin etkisiyle dört boyutlu uzay-zaman eğrilir. Einstein, bir K referans cismine göre düzgün doğrusal hareket eden bir cismin; ivmelendirilmiş diğer bir K’ referans cismine göre ivmelendirilmiş ve eğrisel bir hareket oluşturduğu gerçeğini ışık ışınlarına da uyguladı. Buna göre K referans cismine göre düzgün doğrusal hareket eden bir ışık ışını, ivmelendirilmiş K’ referans cismine göre artık düz bir çizgi olarak gözükmez. Buradan Einstein ışık ışınlarının çekim alanlarında eğrisel olarak yayıldıkları sonucunu çıkarır. Einstein konuyla ilgili çalışmasında; bunun en iyi biçimde Güneş‟in yakınından geçen bir yıldızdan gelen ışığın, Güneş‟in kütlesi tarafından eğrilmesinin test edilmesiyle mümkün olacağını ifade eder. Bu, yıldızın Dünya‟dan görülen konumunda sapma olacağı anlamına gelir.
Nature_Other_worm_hole_3d_art_space_Space_Art_127140_2560x1920
Bu durum ise ancak bir Güneş tutulması sırasında gözlemlenebilir. Çünkü Güneş, uzayın başka bir bölgesinde olduğu zaman, görünüşteki durumlarıyla karşılaştırıldıklarında bir miktar Güneş‟ten dışarı kaymış gibi görünmeleri gerekir. Kraliyet Astronomi derneklerinin ortak bir komitesi tarafından oluşturulan iki seyahat heyeti tarafından çekilen yıldız fotoğrafları sayesinde Genel İzafiyet Teorisinin öne sürdüğü, ışığın eğilmesi, ilk kez 29 mayıs 1919 tarihinde bir Güneş tutulması sırasında doğrulanmıştır. Güneş tutulması sırasında çekilen yıldız fotoğrafları ile Güneş‟in daha önceki konumunda iken çekilen fotoğraflar arasındaki fark, kuramı tatmin edici bir şekilde doğruladı. Elbette, yıldızın ışığı her zaman Güneş‟in yakınından geçseydi, ışık sapıyor mu, yoksa yıldız gerçekten gördüğümüz yerde mi, anlaşılamazdı. Normalde bu etkiyi görmek çok zordur, çünkü Güneş‟in ışığı kendisine yakın olan yıldızları görmeyi olanaksız kılar. Ancak Güneş tutulması sırasında, Ay, Güneş ışığını engellediğinde bu etkiyi görebilmek mümkündür. Genel izafiyet teorisinin test edilmesinde kullanılan bir diğer gözlem ise Güneş sistemindeki gezegenlerin izlediği yörüngelerdir. Güneş sistemindeki gezegenlerin genel göreliliğe göre hesaplanan yörüngeleri, Newtoncu kütle çekimi kuramına göre yapılan hesaplamalarla çok yakındır. En büyük sapma, Güneş‟e en yakın gezegen olan Merkür‟ün yörüngesinde görülür. Çünkü Merkür Güneş‟in kütle çekimi kuvvetinden en fazla etkilendiğinden uzatılmış elips bir yörüngeye sahiptir. Genel izafiyet teorisine göre elips yörüngesinin uzun ekseni Güneş‟in etrafında yaklaşık on bin yılda bir derece dönüyor olmalıdır. Sonraki yıllarda diğer gezegenlerin yörüngelerinde radar vasıtasıyla yapılan gözlemler de, Newtoncu hesaplara göre Merkür gezegeninin yörüngesindekine kıyasla daha küçük sapmaları tespit etmiştir. Bu sapmaların ise genel izafiyet hesaplamalarına uygun olduğu anlaşılmıştır. İzafiyet teorisinin bir başka iddiası da zamanın kütle çekimi ve hareket tarafından etkileniyor olmasıdır. Einstein, zamanın gerçekte elastik olduğunu ve hareket ve kütle çekimi yüzünden gerilebileceğini ve bükülebileceğini ortaya koydu. Genel izafiyet teorisine göre her gözlemcinin kendi kişisel zamanı vardır ve bu bir diğer gözlemcininkiyle bire bir uyuşmaz. Bu kişisel zaman da o gözlemcinin tabi olduğu kütle çekimi ve hızına göre değişir. Kendi çevremizde zaman asla eğrilmiş görünmez. Fakat farklı olarak hareket eden öteki gözlemciye göre görelidir. Zamanımız, onların zamanıyla derece farkından dolayı bükülebilir. Einstein‟ın kütle ve enerjinin bir birine dönüşümü için ortaya koyduğu E = m × c² formülüne benzer şekilde uzay ve zamanın karşılıklı bükülmesi, uzayın zamana doğru bir değişmesi kabul edilebilir. Zamanın her saniyesi, bu yüzden uzayın – kesin olarak 180.000 mil civarında – müthiş bir parçası değerindedir.
Nasıl ki özel izafiyet teorisi, göreli hareketlerinde gözlemciler için zamanın farklı hareket ettiğini ifade ediyorsa; genel izafiyet teorisi de, bir kütle çekimi alanı içinde farklı yüksekliklerdeki gözlemciler için zamanın farklı aktığını söyler. Genel izafiyet teorisine göre, büyük bir kütleye yakın olunduğunda kütle çekiminin etkisiyle zaman daha yavaş akar. Buna göre yüksek bir yerden; birer saniye arayla ışık ışını şeklinde sinyal gönderilen zemindeki gözlemci, aldığı sinyaller arasındaki zamanı ölçtüğünde; bir saniyeden daha kısa değerlere ulaşacaktır. Yani yüksek bir konumdaki sinyal kaynağından birer saniye arayla sinyaller gönderilen yerdeki gözlemci, sinyalleri kendi zamanına göre birer saniyeden az zaman aralıklarıyla alır. Bu kestirim 1962 yılında, bir su kulesinin tepesine ve dibine yerleştirilen çok duyarlı saatlerle test edildi. Kulenin dibine yerleştirilen ve yeryüzüne yakın olan saatin, genel izafiyet teorisine tamamen uygun olarak daha yavaş çalıştığı gözlendi. Uydulardan gelen sinyallere bağlı çalışan çok duyarlı seyir sistemlerinin geliştirilmesiyle, yeryüzünün değişik yüksekliklerinde bulunan saatlerin hızları arasındaki fark büyük bir önem kazandı. Genel izafiyet teorisinin kestirimleri göz ardı edildiğinde, konum hesaplarında millerle ölçülen yanlışlar yapılabilir. Benzer şekilde biyolojik saatlerimiz de zamanın akışındaki değişikliklerden aynı ölçüde etkilenir. Örneğin, ikiz kardeşlerden biri deniz seviyesinde kalırken, diğeri yaşamak üzere bir dağın tepesine gönderilsin. Dağın tepesinde yaşayan, deniz seviyesinde kalan ikiz kardeşinden daha hızlı yaşlanacaktır. Yani bir daha karşılaştıklarında ikizlerden dağın tepesinde yaşamış olan daha yaşlı olacaktır. Fakat bu önemsenmeyecek kadar küçük bir farktır. İzafiyet teorisine göre hareket eden bir cismin kütlesi arttığı gibi hızı arttıkça da hareket eden cisim için zaman yavaşlar. İkizler paradoksu adı verilen en çok kullanılan örneğe göre ikiz kardeşlerden biri ışık hızına yakın bir hızla yol alan bir uzay gemisiyle uzun bir yolculuğa çıkarken, ikiz kardeşi dünyada kalır. Zaman ışık hızına yakın hareket eden ikiz kardeş için onun hareketinden ve etkisi altında kaldığı kuvvetten dolayı, dünyada kalan ikiz kardeşinin algıladığından daha yavaş ilerler. Dünyada kalan ikiz kardeş on yıl sonra onun dönüşünü bekler. Uzay gemisi geri döndüğü zaman, yeryüzünde kalan ikiz kardeş kendi on yılına karşılık, kardeşini sadece bir yıl yaşlanmış bulur. Yüksek hız, yeryüzünde zamanın akmış olduğu on yıl boyunca sadece bir yıllık zamanı yaşama imkanını ona vermiştir. Yani izafiyet teorisine göre zaman dinamiktir. Zaman genişleyebiliyor ve bükülebiliyor, eğilebiliyordur. Saatlerin gösterdiği değerler mutlak değildir. Ancak hareketin durumuna ya da gözlemcinin çekimsel konumuna göre değişebilir.
Einstein, özel izafiyet teorisiyle genel izafiyet teorisi arasındaki karşılaştırmayı yaparken ve bu iki teorinin birbirlerine göre konumlarını anlatırken elektrostatik – elektrodinamik ilişkisini örnek verir. Buna göre elektrodinamik elektrostatiği kapsamaktadır. Yani elektrodinamiğin yasaları, alanların zamana göre değişmediği durumlarda elektrostatiğin yasalarıyla tamamen aynıdır. Benzer şekilde genel izafiyet teorisiyle beraber özel izafiyet teorisinde ortaya konan ışık hızının boşluktaki sabitliği yasası, sınırsız bir gerçeklik ifade edemez. Işık ışınlarının eğrisel hareketleri, ancak ışığın yayılma hızı yere göre değiştiğinde oluşabilir. Buradan Einstein, özel izafiyet teorisinin genel izafiyet teorisi tarafından çürütülmediğini ancak özel izafiyet teorisinin sınırsız geçerliliğinin sınırlı olduğu sonucuna varır. Özel izafiyet teorisinin sonuçları, çekim alanlarının olaylar (örneğin ışık) üstündeki etkisi hesaba katılmayabilirse geçerlidir. Genel izafiyet ise çekim alanının doğal olayların izlediği yol üstündeki etkisini kuramsal olarak çıkartabilmemizi sağlamaktadır.
Einstein‟ın genel izafiyet teorisinden önce Newton‟un modelindeki uzay ve zaman, olayların gerçekleştiği ancak olaylar tarafından etkilenmeyen bir konumdaydı. Zaman, uzaydan ayrıydı ve her iki yönde de sonsuza giden tek bir doğru veya bir demiryolu gibi düşünülüyordu. Genel izafiyet teorisinde ise durum oldukça farklıdır. Uzay ve zaman artık dinamik niceliklerdir; bir cisim hareket ettiğinde ya da bir kuvvet etkisini gösterdiğinde uzay ve zamanın eğriliği değişir ve karşılığında uzay-zamanın yapısı cisimlerin hareketini ve kuvvetlerin işleyişini etkiler. Uzay ve zaman evrende olan her şeyden etkilenmekle kalmaz, olan her şeyi de etkiler. Uzay ve zaman kavramları olmadan evrende gerçekleşen olaylardan söz edemeyeceğimiz gibi, genel izafiyet içinde de evrenin sınırları dışında kalan bir uzay-zamandan söz etmek anlamsızdır.

Kaynak

Ferhat Yöney , Din Felsefesi Açısından İzafiyet Teorisi
 
*Bu çalışmanın tüm hakları, Ferhat Yöney’e aittir.
*Bizimle iletişime geçmek için: kenandabirkuyu10@gmail.com

Ömer Burak Karatay

Uzun zamandır bildiklerini siz değerli kullanıcılarımıza aktarmaktan mutluluk duyan, araştırıp öğrendikçe bu siteye yazıp diğer insanların da bilgilenmelerini sağlamaktan zevk alan bir yönetici ve yazar. Ekonomi alanındaki gelişmeler / bilgilendirici metinler için www.ekodemi.com'a davetlisiniz. Bizlere her türlü fikir, istek ve şikayetlerinizi admin@kenandabirkuyu.com üzerinden; markalarınızı değerlendirmek ve binlerce tekil kullanıcıya reklamınızı yapmak için reklam@kenandabirkuyu.com adreslerinden benimle iletişime geçebilirsiniz.

İlgili Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu
Kapalı

Reklam Engelleyici Algılandı

Tek amacımız sizlere temiz bilgi sunmak, lütfen reklam engelleyicinizi kapatın.