içinde

Uzay ve Zaman: Özel Görelilik

Uzay ve Zaman: Özel Görelilik

Zaman, insanlığın karşılaştığı en eski, ama en az anlaşılmış kavramlarından biridir. Zaman kavramı, insanoğlunun var olma tarihiyle başlar.  Eski uygarlıklar gündelik işlerinini yolun koyabilmek ve planlayabilmek için doğanın zamanından yararlanmışlardı. Doğada zamanı ölçmede referans olarak kullanabilecekleri üç periyodik döngü olduğunu fark ettiler.Dünyanın kendi ekseni etrafında dönmesi nedeni ile birbirini periyodik izleyen aydınlık ve karanlığı karakterize eden güneş günü; ayın dünya çevresindeki dolanımından kaynaklanan ay evreleri esas alınarak betimlenen “kameri ay”; dünyanın güneş çevresinde dolanımından kaynaklanan mevsim değişiklikleri üzerine kurulan güneş yılı kavramlarının bu uygarlıklarda bu denli erken çağlarda ortay çıkması çok çarpıcı.

Fiziksel Olarak Zaman

Sonunda zamanın geçişini karakterize etmek için operasyonel tanımlar geliştirildi: Örneğin, zaman üç uzay boyutunun yanında dördüncü boyut olarak ortaya çıktı. Fizikteki bir zamanı saptamak için temel tipte iki olay var. Birincisi periyodik olaylar (gezegenlerin dolanım süreleri dünyanın dönüm süresi, sarkaç titreşimleri, kristal titreşimleri, molekül titreşimleri). İkincisi monoton seyreden olaylar: Su saati, radyoaktif bozunma vb

Zaman evrenin yapısının temel bir bileşeni mi, yoksa algılarımızı bir düzene sokmaya yaramakla birlikte, evrenin temel yasalarının kurulumunda/yazımında kullanılan matematiksel bir araç mıdır?

Newton’a göre zaman evrenden bağımsız matematiksel bir
gösterimdir ve mutlaktır; Leibnitz’e göre ise evrenin bir parçasıdır. Einstein’in
özel görelilik teorisi çerçevesinde ise, zaman evrenle gözlemci arasındaki
ilişkinin bir gösterimidir. Yani her gözlemciye göre aynı olan evrensel ve
mutlak bir zaman yoktur.

Isaac Newton
1643-1727
Gottfried Wilhelm Leibniz
1646-1716

 En İyi Zamanölçer: Atom Saati

Günümüzde kullanılan en hassas zaman ölçerler atom saatleridir. Bunların hassasiyeti milyonlarca yılda saniyeler mertebesinde. Bu saatler tüm diğer zaman ölçerleri kalibre etmekte esas alınıyor. Bu çerçevede IS (International System of Measurements) tarafından 1967’den beri “bir saniye” Sezyum 133 atomunun taban durumundaki iki spin ince yapı enerji düzeyi arasındaki geçiş ışımasının 9.192,631,770’da biri olarak tanımlanıyor.

Özel Görelilik

20.yy’ın başına kadar hükümranlığını sürdüren Newton fiziği o günün teknolojik olanakları göz önüne alındığında esas olarak günlük yaşamımızdaki olayların kodifiye(düzenleme,yasa haline getirme) edilmiş kurallarıdır. Dolayısıyla çok sınırlı olgulara karşılık gelmektedir.

Kendi ölçeğimizde bize aşikar gibi görünen olgular başka ölçekler ve koşullara düz mantıkla taşındığında çok büyük paradokslara yol açabilir. Kısaca, doğal olay ve olguların ancak çok küçük bir bölümü doğrudan günlük yaşamdan edinilmiş deneyim yoluyla anlaşılabilir.

Geçmişe bakmak için bir saniye bile geri gidemeyeceğimiz gibi, geleceğe bakmak için de ileriye doğru sıçrayamayız. Yani duygularımızdan aldığımız algılara göre doğadaki uzay ve zaman birbirinden çok farklı kavramlardır.

1905’te Einstein’ın, bugün özel görelilik kuramı olarak adlandırdığımız, anıtsal çalışmasının sonucu olarak uzay ve zaman tek bir matematiksel çatı altında birleştirilmiştir. Bu bir anlamda üç uzay boyutuna dördüncü bir boyut olarak zamanı aynı statüde eklemek anlamına gelmektedir. Bu birleştirmenin en çarpıcı sonuçlarından biri hareket eden cetvellerin (mesafe ölçerler) boylarının hareket yönünde kısalacağı-büzüşeceği ve hareket eden saatlerin (zaman ölçerler) de yavaşlayacağı-geri kalacağı idi. Yani, hareket nedeni ile uzunluklar büzüşmekte, zaman ise genleşmektedir. Kuşkusuz gözlemcilerin hareket etme şekli, çevrelerindeki dünyayı algılama biçimlerini etkileyecektir. Ancak, nasıl hareket ederlerse etsinler bütün gözlemciler ışığın hızını hep aynı değerde, saatte 300.000 km olarak ölçerler.

Özel görelilik kuramı da defalarca sınanmış ve bu sınamaların tümü bu kuramın doğru, sağduyuya yakın eski paradigmanın yanlış olduğunu göstermiştir. Ancak tekrar etmekte yarar görmekteyim ki özel görelilik kuramının sağduyuya ters düşen etkileri ancak ışık hızına yakın çok yüksek hızlarda ortaya çıkar. Mevcut teknolojinin ulaştığı noktaya karşın hiç bir zaman bu kadar yüksek hızlarda hareket edemeyeceğimize göre bu etkileri görmemiz ve duyularımızla algılamamız da mümkün değildir.

Ne düşünüyorsun?

Yazar

Turbojet Motorlar

Avcı-Toplayıcılar Aslında Çoğunlukla Toplayıcıydı