İzafiyet Teorisi (Özel Görelilik) Nedir?

Fizik ve uzay-zaman kavramları üzerine Albert Einstein tarafından geliştirilen İzafiyet Teorisi veya Özel Görelilik Kuramı; zaman, mekan ve hareketin birbirlerine bağlı olarak gerçekleştikleri, bu üçünün birbirinden bağımsız olarak ele alınamayacağını gösteren, fizik tarihindeki en önemli teorilerden biridir. Einstein, bu teorinin kaynağı olarak Newton ve Galileo kuramlarını inceler. Tespitlerini belirledikten sonra kuramda eksik veya hatalı olduğunu düşündüğü bölümler üzerinde çalışmalar yapar. 1905 yılında Annalen der Physik dergisinde yayınlanan makaleler sonucunda, dünya yeni bir fizik kuramına sahip olacaktır.

Özel İzafiyet Teorisi (Özel Görelilik)

Evreni anlamlandırma çabasının neticesinde, Albert Einstein 1905 yılında Özel İzafiyet Teorisi’ni ortaya koydu. 1905 yılında Annalen der Pyhsik dergisinde çıkardığı makaleler bilim dünyasının bir anda ilgisini çekti. “Hareketli Cisimler e Elektrodinamikleri” yazısında Galileo’nun prensiplerinden de bahsediliyordu. Galileo’nun görelilik prensibi, zamanla birlikte değişime uğramayan hareketlerin göreceli olduğunu ve kesinliğe ulaşmış bir hareketsizliğin imkansız olduğunu anlatıyordu. Bu prensip genelde gemi örneğiyle açıklanır.

İzafiyet Teorisi

Dış gözlemci deniz üzerindeki geminin hareket halinde olduğu söylerken, geminin içindeki bir kişi de tam tersi olarak, geminin aslında hareket etmediğini söyleyebilir. Einstein ise kendi kuramında şu tespiti sunar: “Gözlemciler ışığın hızını ne olursa olsun aynı büyüklük ile ölçer. Işık hızı herkes için sabittir.” Bir yandan da izafiyete göre; mutlak hareketsizlik anlam dışıdır, hareketler birbiriyle izafidir. Uzayda bir uzay mekiği düşünülürse; uzay mekiğinin içindeki kişilerin hareketsizlik hissederek, hareket halinde olmadıklarını söylemeleri doğru bir sonuç olmayacaktır.

Einstein’a göre teorisinin birbirine zıt iki ana dayanağı bulunmaktaydı:

  • Düzgün hareketler izafidir.
  • Düzgün hareketlerde ışık hızı farklılaşmaz.

Bu dayanaklar Michelson-Morley deneylerinde belirlenen tespitlerdir. Işığın merkezine yaklaşan veya merkezden uzaklaşan madde için ışık hızı aynıdır. Işık merkezine doğru koştuğunuzu düşünün, ışık sizden kendi hızıyla uzaklaşacaktır. Cisimlerin ışıktan hızlı hareket etmesi mümkün değildir. Einstein için bu belirlemeler, iki durumun da aynı zaman aralığında oluştuğu izlenimi bıraktı. Bu durumu yine bir uzay mekiği örneğiyle açıklamak mümkündür. Uzay mekiğinin merkezinde durarak, mekiğin her iki tarafına aynı süre zarfında yol alacak bir ışık demeti gönderildiğini farz edelim. Uzay mekiği ile aynı doğrultuda ilerleyen diğer bir uzay mekiğindeki kişi için bu durum farklı algılanabilir. Çünkü kişi için uzay mekiğinin ön bölümüne ışık daha hızlı bir şekilde gelecektir. Eğer farklı yerde ve aynı zamanda olma durumu söz konusuysa, durum gözlemcilere göre izafi olacaktır. Görelilikte zaman ve uzay, hız ve ivmede değişikliğe yol açacaktır. Bu değişimin sonucunda kuvvet, kütle, enerji gibi kavramlarda değişimler yaşanması kaçınılmaz hala gelecektir.

İzafiyet Teorisi Nedir

Hareket halindeki cisimlerde sath (eni ve boyu olan, derinliği bulunmayan) yavaşlamaya gider. Hareket halinde olan cisimler, hareketsiz cisimlere göre ağır gelir. Buradan yapılan çıkarımla E=mc2 ortaya çıkar; enerjiye ait kütle ve ışık hızının karesinin çarpımına eşit olacaktır. Hızın düşüklüğünde izafiyetin etkisi de küçülür, fakat hız yükseldikte izafiyet etkisi büyüyecektir. Einstein’in hocalarından olan H. Minkowski, Einstein’ın kuramının dört boyutlu uzay-zaman üzerinden değerlendirilmesini önerir. Minkowski için dört boyutlu uzay, hemen hemen üç boyutlu uzayla aynıdır. Zamandan kaynaklanan farklılıklara ise rastlanması mümkün değildir.

İzafiyet Teorisi Albert Einstein

Özel Görelilik Sayesinde Keşfedilenler

  • Kütle, hareket halinde cisimlerin hızına izafi olur.
  • Zamana dair boyut ve akış, hareket halindeki cisimlerin hızına bağlı olacaktır.
  • 4 boyutlu uzay-zaman evreninde yaşamaktayız.
  • Işık hızının üstünde bir hız yoktur. Son limit ışık hızıdır.
  • Işık hızı, eylemsiz referanslarda farklı değildir.
  • Cismin hızı, cismin hareket doğrultusundaki boyuna bağlı olacaktır.
  • “Aynı anda olma” kesin değildir. Göreli haldedir, gözlemciye göre değişebilir.
  • Fizik yasaları her yerde aynıdır. Gözlemciye göre farklılaşırsa; gözlemci için uzayda “durgun” ve “hareketli” olunduğunun bulunması mümkün olurdu. Bu yüzden fizik yasaları farklı işlemez.

İzafiyet Teorisi ve Uzay

Özel Göreliliğin Öngörüleri Nelerdir?

  • Cisim için zamanın daha yavaş akması, cismin hızlanmasına bağlıdır. Eğer ışık hızı elde edilirse zaman duracaktır.
  • Hareket doğrultusundaki boyun kısalması, yine cismin hızlanmasına bağlıdır.
  • Cismin hızlanmasıyla kütleye dönüşen enerji kinetik enerji olacaktır. Durgun kütleli cisimlerin ışık hızını yakalaması mümkün değildir.

Gözlemlenenler ise şunlardır;

  • Atom saatleri konulan uçaklar farklı yönlere farklı hızlarla hareketlendirilir. Kuramdaki hesaplamalar, saatin hesaplarından farklı değildir.
  • Nötrino ve mü-mezon deneylerinde; zamanda meydana gelen yavaşlamanın normalde yaşandığı tespit edilir, bu durum sadece saatlerde yaşanmamaktadır.
  • Hızlandırma üzerine yapılan deneylerde, kütlesi bulunan cisimler ve atomlar ışık hızını yakalayamamıştır. Hızın artması, kütleyi de arttırır ve ivmelendirme çok daha zor hale gelir.

Yazıyı beğendiyseniz lütfen paylaşın!