ÖZEL GÖRELİLİK

Modern Fizik:

Newton’un hareket kanunları, evrensel çekim kanunu, elektrik ve manyetizmanın birleştirilmesi, termodinamik kanunlarındaki gelişmeler ile bilim insanları karşılaştıkları pek çok olayı oldukça başarılı bir şekilde açıklamayı başardılar. Hatta bilim insanları 19. yüzyılın sonlarında Fizik bilimi ile ilgili bilinmesi gerekenlerin çoğunun öğrenildiğine inanıyorlardı.

Ancak Planck’ın 1900 yılında siyah cisim ışıması ile ilgili yaptığı çalışmalar ve açıklamaları Einstein’in bu açıklamalardan yararlanarak fotoelektrik olayı açıklaması daha sonra 1905 yılında Einstein’in özel görelilik teorisi fizikte “Modern Fizik” adı verilen yeni bir dönemi başlattı.

Michelson – Morley Deneyi:

Bu ortamın varlığını ispatlamak için Dünya’nın esir referans sistemine göre bağıl hızının etkisi sonucunda ışık hızının farklı hızlarla ölçülebileceğini öngördüler.

Michelson-Morley, Dünya’nın esire göre hızının ışık hızına etkisini ölçmek için interferometre adı verilen bir düzenek tasarladılar.

Bu düzenekte tek renkli ve ışık kaynağından çıkan ışınlar birbirine dik olan eşit uzaklıktaki yolları takip eden iki ışın demetine ayırır.

Düzlem aynalardan yansıyarak geri dönen ışınlar birleştirildiklerinde bir girişim deseni oluşturur. Eğer iki ışık demetinin hızları farklı olursa desende bir kayma gerçekleşecektir. Bu amaçla interferometre, ışık demetlerinden birinin izlediği yolun Dünya’nın yörüngesine paralel olacak biçimde yerleştirilir. Bu yolu takip eden ışık Dünya’nın hızı ile önce aynı yönde, aynadan yansıdıktan sonra ise zıt yönde hareket eder. Diğer ışık demeti de gına dik doğrultudadır. Deney esnasında düzenek 90º döndürülerek ışık demetlerinin takip ettiği doğrultuları birbirlerinin yerini alması sağlanır. Dünya’nın esire göre hızının ışık demetlerine olan etkisi farklı olur ve ışık demetlerinden birindeki gecikme ve bunun sonucu olarak girişim deseninde bir kayma beklenir.

Defalarca ve farklı kişilerce yapılan deneylerde elde edilen sonuçlara göre esir maddesinin varlığı ispat edilemedi. Klasik fizik anlayışına göre kaynağın hızı V olduğunda ışık hızı c nin “c + v” ya da “c – v” gibi bir değerde ölçülmesi beklenirken ışık hızı her seferinde c olarak ölçüldü. Bu durumu iyi değerlendiren Einstein ışığın yayılmak için bir ortama ihtiyaç duymadığını ve ışık hızının tüm gözlemciler için aynı olduğu sonucunu çıkararak özel görelilik kuramına temel oluşturmuştur.

Özel Görelilik:

Uzay ve zaman ölçümlerinin seçilen referans noktalarına göre oluşan farklılıklara görelilik denir.

Gözlemcilerin hareketlerinin ivmeli olmasına genel görelilik, gözlemcilerin hareketlerinin ivmesiz olmasına da özel görelilik denir.

1900 yıllarda esir maddesi ile ilgili somut bir bilgiye ulaşılamaması Newton mekaniği ile elektromanyetik teori arasındaki çelişkilere bir açıklama getirilememiş olması bilim dünyasında kararsızlıklara neden olmuştur.

Bu dönemde Einstein özel görelilik kuramını ortaya atmıştır. Ona göre iki temel kabul bu çelişkileri gideriyordu.

1. Kabul: Fizik yasaları tüm eylemsiz referans sistemlerinde aynıdır. Bu kabul mekanik, elektrik, termodinamik gibi tüm fizik yasaları için geçerlidir.

2. Kabul: Işığın boşluktaki hızı, tüm eylemsiz referans sistemlerinde sabittir. Bu hız değeri de C = 3 . 10⁸ m/s dir. Bu kabule göre ışık kaynağın ve gözlemcinin hareketinden bağımsız olarak sabit C hızı ile hareket eder. Klasik fizikte olduğu gibi ışık hızı için bağıl hız hesabı yapılamaz.

Eş zamanlılık:

Herhangi iki olayın bir referans sistemindeki gözlemciye göre aynı anda gerçekleşmesine olayların eş zamanlı olması denir.

Klasik fizikte Newton mekaniğinin temelinde tüm gözlemciler için ortak olan evrensel bir zaman kavramı vardır. Newton’a göre bu ortak zaman her türlü dış etkiden bağımsız olduğu için mutlaktır. Einstein bu görüşe karşı çıktı. Zamanın mutlak değil, göreceli bir olgu olduğunu anlatmak için bazı düşünce deneylerini ortaya attı.

Zaman Göreliliği:

Eş zamanlık göreceli olduğuna göre “farklı eylemsiz referans sistemlerinde bulunan gözlemciler için aynı olaylar farklı süreçlerde gerçekleşiyor olabilir mi’? sorusu akla gelmelidir. Bu soru ile ilgili bir düşünce deneyi daha inceleyelim.