Genel Göreliliğe Bakış

Eğer hala okumadıysanız “İzafiyet Teorisini Anlamak” isimli ilk üç yazıyı okuyarak yazıya başlamanızı tavsiye ederim. Daha önceki yazıların linklerini aşağıya bırakıyorum.

İzafiyet Teorisini Anlamak 1. Bölüm

İzafiyet Teorisini Anlamak 2. Bölüm

İzafiyet Teorisini Anlamak 3. Bölüm

Ayrıca başlamışken Newton’un Hareket Yasaları konusuna da kısaca bakmanızda yarar var. O yazımıza da buradan ulaşabilirsiniz.

Giriş

Bir öğretmen olarak konuya girmek istiyorum. Biz öğretmenler tarihteki önemli kişilerden örnekler vermeyi, başarılı yaşantılarını anlatmaya bayılırız. Öğretmenlerin ajandasında şu not mutlaka vardır. “Eğer öğrencilerine zeka ve çalışmak ile ilgili bir örnek vereceksen Einstein, Mozart, Newton gibi isimleri sakın unutma. Özellikle Einstein gelmiş geçmiş en zeki insandır demeyi ihmal etme.” Her öğretmen öğrencilerine bu isimleri aktarır ve onların başarılı yaşantıları anlatır. Ama nedense bu isimlerin özellikle de Einstein’ın ne kadar “hayalperest” bir insan olduğundan nedense kimse bahsetmez, zaten bir çoğu da maalesef bilmez. Arkadaşlar, Einstein’ın zekası onun sadece avantajıydı başarısının sırrı ise hayalperestliği idi.

Başlayalım O “Zaman”

Albert Einstein 1905 yılında bilim dünyasının kucağına 4 adet pimi çekilmiş bomba bıraktı ve o güne kadar hiç sorgulanmamış olan ve hatta postüla ya da tabu gibi görülen birçok kuram ve teori tekrar sorgulanmaya başladı. Zaman neydi, ışık neydi, uzay neydi? Bunların Evrenin fizik yasaları ile doğrudan ilişkileri var mıydı? Evren sonlu mu? Evren neden hala küçülmedi ve çökmedi? Karadelik mi o da ne? Vs…

Einstein Özel Görelilik teorisini ortaya attığında bilim dünyası karışmıştı ancak söylediği şeyler her ne kadar mucizevi gibi gelse de bunları ispat edebilmenin pek de bir yolu yoktu. Ayrıca Özel görelilik sadece “Eylemsiz” koşullar halinde geçerliydi ve “İvmeli Hareket” esnasında hiçbir anlam ifade etmiyordu.” Einstein’ın rakipleri onu hep buradan vuruyorlardı, tıpkı Merkür’ün Newton‘u deli edişi gibi bu “ivmeli” eylem durumunun cevabının bulunamayışı Einstein’ı çıldırtıyordu.

Dahi bilim adamı, tam 10 yıl inzivaya girdi ama aslında tek bir mesele ile ilgileniyordu: “Görelilik her durumda geçerli olmalı ama nasıl?” Bu durum, tıpkı başkasının başlattığı bir lego oyunu gibiydi. Her şey yerli yerinde gibi ama son kısım bir türlü oturmuyordu. Einstein, lego tuğlalarının en baştan yanlış dizildiğini anladı. Bu durumda yapmak gereken tek şey vardı.

Her Şeyi Yıkmak

Einstein da öyle yaptı. Her şeyi yıktı, o güne kadar doğru kabul edilen her şeyi görmezden geldi. Taşları kendisi dizmeye başladı ve her şeyden duydu. “Zaman gerçekten de Newton’un söylediği gibi mutlak mıdır?” ya da “Uzay sadece fonksiyonsuz mutlak bir boşluk mudur?” ve ya “Evren genişliyor mu?” gibi onlarca soruyu tek tek ele almıştır. Bazılarının cevaplarını Özel Göreliği ararken bulmuştu. Örneğin ışık, evrendeki en hızlı varlıktı ve hiç bir şey ışıktan hızlı ilerleyemez ya da iletilemezdi.”

Üzgünüm Newton

Newton‘un hareket yasalarından daha önceki başka bir yazıda bahsettiğimiz için tekrar değinmeyeceğim, ilgili yazının linkini yukarı bıraktım isteyenler ulaşabilir. Newton yasaları evrenin hareket dinamiklerini anlamak konusunda harikadır ancak Newton denklemlerinde çok önemli bir faktör denklem dışında bırakılmıştır.

Zaman

Zaman, Newton fonksiyonlarında özel bir yere sahip değildir, tek fonksiyonu boş uzayda A noktasından B noktasına x hızıyla hareket eden cismin hareket süresini hesaplamaya yarar. Yol/hız=zaman formülüne dayanır ve bu formülde zaman sabittir. Özel bir fonksiyonu yoktur, mutlaktır bütün evrende sabittir. Bu yüzden denkleme dahil etmeyiz.

Basitçe anlatayım. Yarın yapmanız gereken işlerin bir listesini yapıyorsunuz diyelim. Saat 08.30’da uyan, 08.45’ta kahvaltı yap, 09.00’da yola çık, 09.30’da iş yerinde ol, 10.00’da toplantı yap… Ve böyle devam eder. Peki bu listeye hiç “Nefes al ve nefes ver, kafanı çalıştır, adım at, ellerini kullan” gibi ifadeler ekler misiniz? Hayır, ne saçma ve gereksiz şeyler değil mi? Eğer oksijen varsa elbette nefes alacağım ve bunu düşünmeme gerek yok çünkü Dünya‘da oksijen var. Neden düşünmeyi düşüneyim, beynim zaten bunu yapıyor, çok saçma bir liste.

Evet, saçma çünkü bu saydıklarımız mutlak gerçeklerimiz, sabit, değişmez, mevcut ve kalıcı. Bu sebeple bunlar üstünden planlama ve hesap yapmayız ve yine bu sebeple bu maddeleri denklem dışında tutarız. Ama eğer Everest Dağı’na tırmanacaksam lütfen birisi bana “Lanet oksijen tüpünü” al diye hatırlatsın, çünkü orada yeterli oksijen yok.

İşte zaman, Newton için denklem dışıydı. Zaman tüm evrende sabit ve mutlaktı, bu sebeple hiçbir şeyin üstünde özel bir etkisi yoktu. Nefes almak gibi gereksiz bir detaydı. Ama Einstein o işin öyle olmadığını herkese gösterdiğinde insanlar bir an için o güne kadar bilinen her şeyin gerçekliğinden şüphe etmeye başladılar.

Uzay-Zaman (Space-Time)

Sosyal medyada ve birçok platformda aktif olarak bulunmaya çalışıyorum ve özellikle gençlerden sürekli “Hocam dördüncü boyut var mı, varsa nasıl bir şey, evren üç boyutlu değil mi, böyle iki tane kare prizmayı iç içe sokunca 4 boyut mu oluyooo?” gibi komik sorularla karşılaşıyorum. Bu soruyu serinin üçüncü yazısında “Minkowski Uzayı” bölümünde anlattım, o yazının linki de yukarıda.

Değerli arkadaşlar Space-Time yani uzay-zaman, Einstein’ın uydurduğu tuhaf ve havalı bir fizikçi ismi değil. Son derece basit bir ilkokul öğrencisi seviyesindeki bir çocuğun vereceği türden bir isimlendirme. Uzay-zaman yani uzay ve zamanın birleşimiyle oluşan yapı.

Sevgili dostlar evreni şu an üç değil dört boyutlu olarak algılıyoruz üç uzay boyutu ve bir zaman boyutu. Zaman boyutu deyince kimisi meseleyi yine fantastik hale getiriyor. “Nasıl zaman boyutu, zamanın da eni, boyu, derinliği mi var?” diyorlar. Hayır, zaman işte bildiğimiz zaman. En az dört boyutlu bir evrende yaşıyoruz ve bunlar, en, boy, derinlik ve zaman boyutlarından oluşmakta. (Minkowski Uzayına buradan da bakabilirsiniz).

Einstein Neyi Farketti?

Newton‘u delirten iki mesele vardı, Merkür değil, diğer mesele… Newton şunu bir türlü anlayamamıştı: Gezegenler arasında bir çekim kuvveti var bu çok belli ama nasıl işliyor? Aralarındaki görünmez bu ip nedir? Bu çekim nasıl çalışıyor? Tabi aslında bu sorunun cevabı Merkür krizini de çözüyordu ama işte Newton öldü bir kere, ne yaparsın? Einstein şu soruyu sorarken bu problemin de cevabını bulacaktı. “Uzay nedir, gerçek ve mutlak bir boşluk mudur, boşluktan başka hiçbir şey değil midir? Newton

Elmayı Keşke Çarşafa Düşürseydi

O malum elma Newton‘un kafası yerine eğer gerilmiş bir çarşafın üstüne düşseydi bugün insanlık acaba hangi noktaya gelirdi. Ne çarşafı mı? Anlatayım… Einstein uzayın birden o güne kadar düşünüldüğü gibi mutlak bir boşluk olmadığını anladı. Evrende hiçbir şey lüzumsuz ve gereksiz ve öylesine değildi, ne evrimde ne de fizikte öylesine gereksizlikler mevcut değildir. O halde uzay bir hiçlik olmamalıydı. Her şeyin olduğu gibi onun da belirgin görevleri ve özellikleri olmalıydı.

Einstein’ın hayal dünyası evrenin en gelişmiş laboratuvar ve simulasyonlarına sahipti. Orada asansörler kaldırıyor, hırsız polis kovalamacaları oynuyor, yere düşen yıldırımları süper hızlı tren vagonlarından izliyordu. Onun dehası işte bu hayal dünyasıydı. Her neyse, Einstein Newton‘un hareket kanunlarını tekrar gözden geçirirken birden aklına müthiş bir fikir geldi.

There İs No Spoon

İnanılmaz ama gerçek, aslında kütle çekimi yok, dedi Einstein. Sihir gibiydi, aslında hiçbir şey bir birini çekmiyordu. Var olan her şey, kütle, madde her şey aslında uzay denen görünmez garip çarşafı büküyordu. Göremiyorduk ama bu olmadığı anlamına gelmezdi. İçinde bulunduğumuz bu uzay (buna şu an oturduğunuz koltuk dahil) aslında mutlak bir boşluk değil, bildiğimiz bir kumaş gibi idi. Her şey ama her şey bu kumaşın üstünde duruyordu. Dahası bu kumaş aktifti ve hemen anında bir cevap veriyordu, esniyor, büzülüyor, geriliyor, kıvırılıyor ve bu hareketlerin tamamında da üstünde bulunan her cismi etkiliyordu.

Devam edecek…

Bu yazı Astrafizik.com sitesine ait özgün bir içeriktir ve bu sebeple mülkiyeti yazara ve temsil ettiği siteye aittir. Astrafizik.com ve yazar Sinan YAVUZ referans gösterilmek koşuluyla kullanımına izin verilmiştir.