Görelilik nedir? Temel taşları

Işığın yakalanamazlığı başka bir şekilde de ortaya konabilir. Kozmik hız sınırının gerçekten de sonsuzluk olduğunu düşünelim. Ve de, savaş uçağından atılan bir roketin sonsuz hızla yol aldığını varsayalım. Yerden bakan birisi için roketin hızı, sonsuzluk artı uçağın hızı mı olur? Eğer öyleyse, roketin hızı, yere bağlı olarak, sonsuzluktan daha büyük olacaktır. Ancak sonsuzluk tasavvur edebileceğimiz en büyük sayı olduğundan, bu imkansızdır. Anlamlı olan tek şey, roketin halen sonsuz bir hızı olduğudur. Diğer bir ifadeyle, roketin hızı, kaynağının, yani uçağın hızına bağlı değildir.

Sonsuz hızın rolünü ışık hızının oynadığı evrende de, ışığın hızı, yayıldığı kaynağın hızına bağlı değildir. Işık kaynağı ne denli hızlı yol alıyor olursa olsun, saniyede 300.000 kilometre olan ışık hızı değişmez.

Işık hızının, çıktığı kaynağın hareketinden bağımsızlığı, “mucizevi yılı” olan 1905’te Einstein’ın, uzay ve zamanın devrimsel bir analizini yaptığı “özel” görelilik teorisinin iki önemli dayanak noktasından biridir. Diğer dayanak noktası ise aynı ölçüde önemli olan, görelilik ilkesidir.

17. yüzyılda büyük İtalyan fizikçi Galileo, fizik kurallarının göreli hareketlerden etkilenmediğini fark etti. Diğer bir deyişle, bir başkasına göre ne denli hızlı hareket ederseniz edin, fizik kurallarının aynı kalacağını. Açık bir alanda olduğunuzu ve sizden 10 metre ileride duran arkadaşınıza bir top fırlattığınızı düşünün. Şimdi de hareket halinde bir trende olduğunuzu ve koridorun 10 metre ilerisinde duran arkadaşınıza top fırlattığınızı. Top her iki durumda da siz ve arkadaşınız arasında aynı rotayı izleyecektir. Yani açık bir alanda ya da saatte 120 kilometre hızla yol alan bir trende duruyor olmanız, topun izlediği güzergahı etkilemez.

Aslında camlarının karartıldığını ve trenin hiçbir titremeye izin vermeyecek kadar kusursuz bir süspansiyon sistemine sahip olduğunu varsayarsak, topun (ya da tren içindeki herhangi bir başka objenin) hareketine bakarak trenin hareket halinde olup olmadığını anlamanızın imkanı yoktur. Kimsenin bilmediği nedenlerden ötürü, ne hızla yol alıyor olursanız olun, hızınız sabit olduğu müddetçe, fizik kuralları aynı kalmaktadır.

Galileo bu gözlemi yaptığında aklında olan fizik kuralları, havada uçan gülleler gibi objelerin rotasını belirleyen temel hareket kanunlarıydı. Einstein’ın cüretkar atılımı ise bu fikri, ışığın davranışlarını belirleyen optik kurallarını da içeren tüm fizik kurallarını kapsayacak şekilde genişletmek oldu. Einstein’ın görelilik ilkesine göre, birbirlerine göre sabit hızla hareket eden gözlemciler için tüm kurallar aynıdır. Yani camları karartılmış bir trende, ışığın ileri-geri yansımasına bakarak bile trenin hareket halinde olup olmadığını anlayamazsınız.

Görelilik ilkesi ve kaynağının hareketi ne olursa olsun ışık hızının aynı olduğu gerçeği birleştirildiğinde, ışığın diğer bir dikkate değer özelliği ortaya çıkar. Bir ışık kaynağına doğru yüksek hızla yol aldığınızı düşünelim. Bu durumda, ışık size doğru hangi hızla gelecektir? Burada aklınızda tutmanız gereken nokta, sizin mi yoksa ışık kaynağının mı hareket halinde olduğunu belirleyebileceğiniz hiçbir deneyin olmamasıdır. O yüzden, sizin durağan olduğunuzu ve ışık kaynağının size doğru yaklaştığını varsaymamızda sorun yok. Fakat ışık hızının, kaynağının hızına bağlı olmadığını biliyoruz – ışık, her zaman için, kaynağından kesin olarak saniyede 300.000 kilometre hızla ayrılır. Dolayısıyla siz durağan olduğunuzda, ışığın size doğru saniyede 300.000 kilometreyle yaklaşıyor olması gerekir.

Bu bağlamda, ışık hızı yalnızca kaynağının hareketinden değil, aynı zamanda ışığı gözlemleyen herhangi bir kişinin hareketinden de bağımsızdır. Yani ne kadar hızlı hareket ediyor olursa olsun evrendeki herkes, her zaman ışığın hızını tam olarak aynı ölçecektir.

Einstein’ın özel görelilik teorisiyle cevaplamak istediği nokta, pratikte herkesin nasıl tam olarak aynı ışık hızını ölçtüğüydü. Bunun yalnızca tek bir yolunun olduğu anlaşıldı. O da, uzay ve zamanın herkesin düşündüğünden tümüyle farklı olmasıydı.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Abonelik için e-posta yazmalısınız. Yorumda html etiketleri kullanabilirsiniz.