Şeyler Arasındaki İlişkiler

bakis-acisiBirçok kavram bütünüyle göreli bir karakterdedir. Meselâ, birine, bir evin yolun solunda mı yoksa sağında mı olduğu sorulduğunda, bu soruyu yanıtlamak imkânsızdır. Bu, kişinin eve göre hangi yönde ilerlediğine bağlıdır. Diğer taraftan, bir nehrin sağ kıyısından bahsetmek mümkündür, çünkü nehrin akışı nehrin yönünü belirler. Benzer şekilde, arabaların yolun sağından gittiğini (en azından Türkiye’de) söyleyebiliriz, çünkü arabanın hareketi yoldaki iki olası yönden birindedir. Ne var ki tüm bu örneklerde, “sol” ve “sağ” kavramlarının, ancak kendisiyle tanımlandıkları yön gösterildikten sonra bir anlam kazanmalarından ötürü, göreli oldukları görülür. Aynı şekilde, “gece mi gündüz mü?” diye sorduğumuzda yanıt nerede olduğumuza bağlıdır. Londra’da gündüzdür ama Avustralya’da gece. Gece ve gündüz göreli kavramlardır, yerküre üzerindeki konumumuz tarafından belirlenirler. Bir cisim, verili bir gözlem noktasından uzaklığına göre daha büyük ya da daha küçük görülecektir. “Yukarı” ve “aşağı” da, dünyanın düz değil de yuvarlak olduğu keşfedildikten sonra değişen göreli kavramlardır. Bugün bile, “sağduyunun”, insanların Avustralya’da “başaşağı” yürüyebildiklerini kabul etmesi güç bir şeydir. Yine de, diklik kavramının mutlak değil göreli olduğunu kavradığımızda ortada bir çelişki yoktur.
Devamını oku “Şeyler Arasındaki İlişkiler”

Görelilik

gorelilikAlbert Einstein hiç şüphesiz zamanımızın en büyük dahilerinden biriydi. Yirmi birinci ve otuz sekizinci doğum günleri arasında, bilimde birçok düzeyde büyük yankılar uyandıran bir devrimi tamamladı. İki büyük buluşu, Özel Görelilik Teorisi (1905) ve Genel Görelilik Teorisi (1915) idi. Özel görelilik yüksek hızlarla ilgilidir, genel görelilik ise kütleçekimle. Einstein’ın teorileri, son derece soyut karakterde olmalarına karşın, nihayetinde deneylerden türetilmişti ve başarılı pratik uygulamalara yol açmıştı, ki bu uygulamalar onun görüşlerinin doğruluğunu defalarca onayladılar. Einstein, 19. yüzyıl fiziğinde içsel bir çelişkiyi açığa vuran ünlü Michelson-Morley deneyinden, “bilim tarihinin en büyük negatif deneyinden” (Bernal) yola çıkmıştı. Bu deneye, ışığın görülen hızının, hareketsiz olduğu varsayılan “eter” içerisinde hareket eden gözlemcinin hızına bağlı olduğunu göstererek elektromanyetik ışık teorisini genelleştirmek üzere girişilmişti. Sonunda, gözlemci hangi doğrultuda hareket ederse etsin, ışığın ölçülen hızlarında hiçbir farklılık bulunamadı. J. J. Thomson daha sonraları, güçlü elektriksel alanlar içinde hareket eden elektronların hızlarının, klasik Newton fiziğinin öngördüğünden daha yavaş olduğunu gösterdi. 19. yüzyıl fiziğindeki bu çelişkiler özel görelilik teorisi tarafından çözüme bağlandı. Eski fizik, radyoaktivite olgusunu açıklamaktan acizdi. Einstein bunu, “eylemsiz” maddenin içine hapsolmuş muazzam miktardaki enerjinin küçük bir kısmının açığa çıkması olarak açıkladı.

Einstein 1905’te İsviçre patent bürosunda bir sekreter olarak çalışırken boş zamanlarında kendi özel görelilik teorisini geliştirdi. Yeni kuantum mekaniğinin keşiflerinden yola çıkarak, ışığın uzayda bir kuantum biçiminde (enerji paketleri olarak) hareket ettiğini gösterdi. Bu yaklaşım, daha önceleri kabul edilmiş ışığın dalga teorisiyle açıkça çelişikti. Aslında Einstein eski ışığın parçacık teorisini bütünüyle farklı bir tarzda yeniden canlandırmıştı. Burada ışık, çelişik bir karaktere sahip, aynı anda hem parçacık hem de bir dalga özelliği gösteren yeni tip bir parçacık olarak görülüyordu. Bu şaşırtıcı teori, spektroskoplar kadar Maxwell denklemlerini de kapsayacak şekilde 19. yüzyıl optiğinin tüm büyük keşiflerinin muhafaza edilmesini mümkün kıldı. Fakat ışığın uzayda hareket edebilmek için, kendine has bir vasıtaya, “eter”e ihtiyaç duyduğu şeklindeki kalıplaşmış eski düşünceyi de yok etti. Özel görelilik, ışığın boşluktaki hızının, ışık kaynağının gözlemciye göre hızı ne olursa olsun, her zaman aynı sabit değerde ölçüleceği kabulünden hareket eder. Dahası, özel görelilik, enerji ve kütlenin aslında eşanlamlı olduklarını ifade eder. Bu, diyalektik materyalizmin temel felsefi postülasının –madde ve enerjinin birbirinden koparılamaz niteliğinin, hareketin (“enerji”) maddenin varoluş tarzı olduğu düşüncesinin– çarpıcı bir doğrulanışıdır.
Devamını oku “Görelilik”

Kara Delikleri “Gözlemek”

Kara delik sözünü ilk duyduğumda açıkçası çok korkutucu gelmişti. Aklıma ilk gelen, uzayda çevresindeki her şeyi yutarak gitgide büyüyen dev bir nesneydi. Bu kara delik o kadar büyüyecekti ki kaçınılmaz olarak bir gün Dünya’yı da yutacaktı. Şimdi biliyorum ki bu korkum çok yersiz. Her ne kadar evrende çevresindeki yıldızları yutan kara delikler mevcutsa da, bunların sayısı ve etki alanı çok sınırlı.

En basit tanımıyla kara delikler yüzeyinden ışığın bile kaçamadığı yerçekimi kuvvetine sahip nesneler. Genelde tüm özelliklerini anlatmak için Einstein’ın genel görelilik kuramına ihtiyacımız olsa da, basit özelliklerini anlamak için liseden bildiğimiz Newton kanunları yeterli. Kara deliklerde madde o kadar küçük bir alana hapsediliyor ki, yüzeyinden kaçmak için gereken hız, ışık hızını (saniyede 300,000 km) geçiyor. Sonuç olarak ışık dahi kara delikten kaçamıyor, bükülerek yüzeye geri dönüyor. Öyleyse bir kara delik oluşturmak için gereken, başlangıçtaki kütleyi sıkıştırarak hacmini yeterince küçültmek. Aşağıdaki Tablo bize astronomideki tipik kütlelerin kara delik haline gelmesi için sıkıştırılması gereken büyüklükleri veriyor.

 

Cisim Kütle Yarıçap Kara delik yarıçapı**
Dünya 6 x 1024 kg * 6,400 km 9 mm
Güneş 2 x 1030 kg 700,000 km 3 km
Nötron yıldızı 3-4 x 1030 kg 10 – 15 km 4.5 – 6 km
Samanyolu merkezi 3 milyon güneş kütlesi 9 milyon km
M 87 Galaksi merkezi 3 milyar güneş kütlesi 9 milyar km

* Bilimsel notasyon kullanılmıştır, 1024 = 1,000,000,000,000,000,000,000,000 (birden sonra 24 tane 0)
**Kara deliğe dönüştürmek için verilen kütlenin sıkıştırılması gereken yarıçap (Schwarzchild yarıçapı)

Burada bir önemli nokta kara deliklerin çekim alanı ile ilgili. Kara delikten yeterince uzakta (mesela bir kaç yüz Schwarzchild yarıçapı) maddenin tüm dinamiğini Newton yasaları kullanarak tarif etmek mümkün. Daha açık bir örnek vermek istersek, diyelim ki Güneş bir anda kara deliğe döndü. Dünya, diğer gezegenler, göktaşları, kuyruklu yıldızlar hiç istiflerini bozmadan yörüngelerinde dönmeye devam edecekler. Güneş de kara delik oldu diye gezegenleri yutacak değil. Kısacası kara delikten yeterince uzaktaki cisimler için önemli olan merkezdeki toplam kütle: toplam kütleyi oluşturan cismin bir kara delik ya da başka bir astronomik cisim olması fark etmez. Ama kara delik yakınlarına gelirsek iş değişir. Newton kanunları yetersiz kalmaya başlar, Einstein’ın genel görelilik kuramı ve bükülmüş uzay-zamanda hesaplar yapılmaya başlanır.
Devamını oku “Kara Delikleri “Gözlemek””

Görelilik Soruları

Güneşten çıkan ışık fotonları dünyamıza yaklaşık 8 dakikada ulaşır. Yani güneş aniden sönecek olsa biz bunu 8 dakika sonra görürüz. Peki kütle çekimi? Yani diyelim ki bir güç gelip aniden güneşi tamamen yok etse? Biz güneşin yok olduğunu henüz göremeden (ışık henüz gelmediği için) yok olduğunu hisseder miyiz? (Kütle çekiminden dolayı)

Kim Haklı?

İleriülke ile Geriülke savaş halindedir. Ve bir kurul bu ülkelerin başkanlarını barış için biraraya getirmiştir. Barış anlaşmasına ikiside ikna olmuştur fakat aynı anda imzalamak şartıyla. İkiside diğer başkandan önce imzalamamak konusunda ısrarcıdır.

Bunun üzerine kurul başkanı şöyle bir şey teklif eder. Masanın tam ortasına bir lamba koyulacaktır. Ve başkanlar, ampulun ışığını gördüğü an imzalayacaktır.

Bu anlaşma için bir tren seçilmiştir. Ülke başkanları karşılıklı oturmuş, masanın tam ortasına bir lamba konmuş, yakıldığında ışığı gören başkan anlaşmayı imzalamıştır. Böylece iki başkan da aynı zamanda imzalamıştır. Kurul olaya şahit olmuş, aynı anda imzaladıklarını görmüş ve ülke başkanlarını kutlamıştır.

Fakat bir müddet sonra dışarıdan İleriülke vatandaşlarının savaş başlatıcı haberleri gelmiştir. Bunun sebebi olarak da başkanlarının kandırılmış olduğunu ileri sürerler. İleriülke başkanı trenin gidiş yönüne doğru oturmaktadır. Geri ülke başkanı ise ters yöne doğru. Lamba yandığı andan itibaren ışık sabit hızla yayılsa da, İleriülke başkanı tren hızında lambaya doğru gittiği için Geriülke başkanından daha önce aydınlanmıştır ve daha önce imzalamıştır. Dışarıdan treni izleyen vatandaşların tam olarak gördüğü budur.

Bu durumda kim haklıdır? Trende gördükleri olaya şahit olan başkanlar ve kurul mu? Yoksa gördükleri olaya şahit olan dışarıda ki vatandaşlar mı?