özel görelilik teorisi

• ortaokul bilgilerimizi hatırlarsanız ben size 10m/s ile koşarak gelsem siz bana 20m/s ile koşarak gelseniz ben sizi hangi hızla giderken görürdüm? 30m/s
  
  aynı şeyi ışık için de düşünmememiz saçma olurdu. uzay gemimde 250000km/s ile gidiyorum diyelim. uzun olan uzay gemimde bir fener yaktığımı varsayalım gittiğim yöne doğru. dışarıdaki bir gözlemci ışığın kaç ile gittiğini bulması gerekiyordu? 550000km/s. e peki ışık hızı 300000km/s. demek ki ikisinden biri yanlış. artistlik yapıp deney sonuçlarını yadsımak, yanlış demek yerine einstein ortaokul formülüne yanlış dedi. peki yenisi nasıl olacaktı.
  
  ben ışık hızını 300000km/s görüyorsam, dışarıdaki de aynı görüyorsa hız kavramını irdelememiz gerektiği ortadadır. hız ne demektir. birim "zaman"da alınan yol. yol sabit kalacaktır. demek ki zaman benim için -yani uzay gemideki 250000km/s ile giden ben- daha yavaş geçmelidir.
  
  bundan sonraki formülasyon gayet güzel matematiksel olmakla birlikte çorap söküğü gibi gelmektedir. (bkz: lorentz dönüşümleri) (bkz: galilei dönüşümleri) bu uzay-zaman mutlaklığının da sonu demektir. (bkz: mutlak uzay) (bkz: mutlak zaman) (bkz: minkowski evreni)
• nacizhane bilgilerimle kuantum mekaniği veya fiziğini^* desteklediği sonucuna varabiliyorum özel görelilik teorisinin. nitekim einstein için ışık hızına devamlı yaklaşarak ivmeli bir şekilde dünyadan uzaklaşan bir roketin içindeki astronot, yolculuğunun başından itibaren 6 yıl 3 hafta sonra ışık hızına ulaşıcak ve ters yönde hızlandırıcılar bir 6 yıl 3 haftada da roketi durduracak. yani bir 6 yıl 3 hafta da roketi 0 hızına ulaştırmak için geçecek. bu zaman içinde^* roket 500 ışık yılı yol katetmiş olacak. daha sonra aynı şekilde roket dünya yönünde tekrar hızlanmaya başliycak, 6 yıl 3 hafta sonra ışık hızına ulaşacak ve yön tekrar dünyanın tam zıttı şeklinde değiştirilip bir 6 yıl 3 hafta daha yavaşlamakla geçicek ve roket dünyaya tekrar dönmüş olucak. roketin içindeki astronotun zamanı daha yavaş işlediğinden kendisi 24 küsür yıl yaşlanmış olucak. fakat dünya 1000 yıl geçirmiş yani yaşlanmış bir şekilde kendisini karşılayacaktır..
  
  şimdi işin bu kısmında ışık hızında giden biri için zamanın neden yavaş geçtiğinin detaylı anlatımı zaman alacağından ama anlaşılmayıp geçildiğinde diğer aşamaya geçilemeyeceğinden dolayı ufak bir örnekle nacizhane anlatmaya çalışık edeyim. bahsettiğimiz ışığın hızı saniyede 300.000 km dir. saniyede 300.000 km hızla giden^* bir ortamda hareketsiz hissetmek zordur. öyle ki dünya, uzay dediğimiz boşluk içinde saniyede 30 km hızla yer değiştirmektedir. ama bize göre, yani saniyede 30 km hızla giden bir ortamdaki canlılar olarak her şey durağandır. şu an karşımdaki bilgisayar duruyordur, her gün evime gelmek için kullandığım yol aynıdır, her gün 30 km sapmalarla yeni güzergah belirlemem. bunun sebebi içinde bulunduğumuz ortamda ayaklarımızın tabana yaptığı basınçla orantılı olarak 'hareketsiz' hissetmemizdir. bu bir lamborghini murciélago lp640 ın içinde yeryüzünde hızımız 0 ile durur iken birden full turbo şarja asılıp gaza köklenip kafamıza birkaç g kuvveti etki ettirip koltuğun arkasına yaslamamıza benzer. bu durumda ivmelendiğimizi hissederiz, hareketsiz değilizdir. aynı şeyi bir tırın karanlık konteynerinde düşünücek olursak, lastik ve yol durumu gibi değişkenleri elediğimizde, tam pürüzsüz bir laboratuar ortamı hazırlayıp konteynerin içine girip devamlı saatte 90 km ile seyir edersek durduğumuzu hissederiz. kütle çekim olayının basit anlatımı budur. aynı konteyner içinde kamyon şöförümüz direksiyonu sağa kırdığında ters yönde kuvvetin etkisiyle sola doğru sürüklenir ve muhtemelen düşeriz. yani önemli olan kütle çekimini 'normal' koşullar altında tutmak, yani ışık hızında giden bir astronotun kendini durgun hissetmesini sağlamaktır. kendine ait başka bir ortamdadır. değişik bir hızdaki değişik bir ortam..
  
  şimdi zamanın yavaşlaması konusuna geri dönücek olursak, basit örneğimizi sonunda verelim. einstein'ın da açıklamak için kullandığı bir örnek. 2 insan düşünün. bunlardan biri saat kulesinin önündedir(a diyelim). diğeri ise az sonra ışık hızıyla saat kulesinin yanından geçecektir(b diyelim). saatin tam 12:00 olduğu an, saatin 12:00 olduğunu taşıyan ışık ışınlarıyla aynı hızla saat kulesinin tersi yönüne giden bir kişi saati devamlı 12:00 olarak ölçer. bir nevi zamanı durdurmuştur. fakat a kişisi kendi ortamında 1 saniye sonra saati 12:01 olarak görecektir. bu zamanı durdurma olayı makro bazda geçerlidir fakat nano saniyelerle ölçüldüğünde geçerliliğini kaybedip ölçülür hale gelir. yani aslında zaman durmaz, sadece yavaş geçer.. bir nevi, ışık hızında hareket ettiğinizi düşünün, etrafınızdaki tüm insanlar hiç hareket etmiyormuş gibi görünmez mi biraz düşününce?
  
  bunu da açıklayabilmiş olduğumuzu düşünerek kuantum olayına kapağı tekrar atıyoruz. kuantum mekaniği yine kısaca şunu savunur: bir tane evren yoktur. farklı evrenler vardır. farklı zamanları yaşayan farklı evrenler.. şimdi ışık hızına çıkmak, hele hele bir roketi! çıkarılsa bile içine bir insanı zarar görmeden yerleştirmek, yaşatabilmek, ve bu hıza rağmen gözlem yapmasını sağlamak şu günkü teknoloji ve biyolojik gelişmelerle mümkün değildir, eyvallahtır, ama bu varsayımlar tümden gelir. temelini oluşturursanız, tümüne de varırsınız, bu sadece maliyet meselesidir. yani işin temelini matematik koruyo. öyleyse bu maliyetlerin sağlandığı, ve ışık hızında bir roketin yapılabildiği gün başımıza gelecek olan şeydir. fekat:
  
  bu durumda bir insanı yukarıdaki örnekteki gibi 24 yıllık bu yolculuğa çıkardığımızı varsayalım bugün. bugün bastık düğmesine.. ve başladık beklemeye. tabiki teoriye göre de 24 yıl sonra ne gelen olucak ne de giden.. fakat yine bu bilimsel olarak açıklanmış ve doğrulanmış teoriye göre 24 yıl sonra bu astronot dünyaya tekrar gelmiş olucak. karşılaştığı dünya 3008 yaşında olucak. 1000 sene yaşanmış olucak. bu bile şimdiden 2 tane evrenin varlığını garantiledi. bu ne demektir? şu an hala doğmamış olduğumuz bir zaman aslında başka bir zaman aralığında yaşanıyor olabilir mi? başka bir evren şu an zaten kıyameti görmüş, çoktan canlılardan arınmış olabilir mi? eğer farklı zamanları yaşan, devamlı birbirini tekrarlayan evrenler var ise bundan 1 saniye öncesi de, 1 nanosaniye öncesini de yaşayan evrenden, bundan 10milyon yıl öncesine kadar olan zamanı kaplayan, zamanın şimdiye kadar insanoğlunca ölçülebilen en küçük değer bazında 'ancık'lar yaşayan katrilyon üzeri katrilyonlarca evren olması gerekmez mi?
  
  geleceğe gidiş, açtığımız bir townportalla olmuyomuş, olamıyormuş demek ki.. ancak bu çeşit 'uzay-zaman' teorisi ile mantık sınırlarına girebilirdi bu zaman yolculuğu olayı. einstein zat'ı da yol gösterici oldu tabi bu iş için. büyük bir ihtimalle mantık kullanılarak mantıksızlığı ilan edilecektir bir gün çünkü bu, zamanında 'havadan ağır uçan bir cisim yapılamaz' denmesinin ve 20 yıl ardından da 'orville-wilbur' kardeşlerin ilk uçağı icat etmesinin verdiği mor makyaj ile aynı değildir kanımca. çok, çok ama çok daha büyük ve maliyetli bir işten bahsediyoruz. yapılacak işi bilip, yapıldıktan sonra karşılaşılması gereken sonucu hesaplayabildiğimiz fakat nasıl yapılacağı konusunda hiçbir fikrimiz olmayan bir yordam bu.
• aynstayn'in ozel gorelilik teorisine maltepe gencliginin eki:
  kendi etrafinda isik hiziyla saga dogru hizla donen birisi gecmisteki kendisini sikip, hemen akabinde sola dogru isik hiziyla donup, kendini sikmeye calisan gelecekteki kendisini dovebilir. dahasi oradan aynen sola donup tekrar saga donerse gelmisini gecmisini sikebilir.
• teoriden anladığım odur ki ışık da saniyede 300.000 km yol almaz aslında; onun yaptığı 300.000 kilometre-saniye kadar uzay-zaman aşmak, değiştirmektir ve hiç bir şey de çevresini bundan daha "hızlı" değiştiremez. o vakit görülüyorki ışık hızı denilen meret ışığa ait bir sabit olmasının yanında uzay zamana ait bir limittir de.
  
  teorinin gözlüğünden bakarak evrenin birbirine bağlı, birini aşmadan diğerine geçmenin mümkün olmadığı 300.000 km-s genişlikte uzay-zaman "alan"larından ibaret oldugunu da söyleyebileceğimizi sanıyorum.
• özel gölelilik teorisi, 1905 yılında henüz isviçre patent ofisi'nde memur olan albert einstein tarafından ortaya atılmıştır.
  özel görelilik teorisi'nin ne olduğunu öğrenmeden önce galileo galilei'nin görelilik teorisini bilmek lazımdır.
  - galileo galilei'nin görelilik teorisine göre bir cismin veya gözlemcinin hızı mutlak değildir, bir referans sistemine göre belirtilmesi gerekir. bunu daha iyi anlamak için düşünce deneyi yapılabilir.(bkz: düşünce deneyi)
  yolun kenarında duran bir a gözlemcisi düşünün. sizde bu gözlemciye göre saatte 20 km sağa giden bir trenin üzerindesiniz. aynı şekilde a gözlemcisine göre sola(size doğru) saatte 30 km giden bir araba hayal edin. size göre bu aracın hızı saattte 20+30=50 km'dir. araçta bulunan şoföre göre ise aracın hızı 0 km'dir. çünkü araçla aynı hızla hareket etmektedir. bu düşünce deneyinden anlamamız gereken şey hızın mutlak bir kavram olmadığı ve referans sistemine bağlı olduğudur.
  - galileo galilei'nin görelilik teorisinin ikinci önerisi ise sabit hızda yol alan bütün gözlemciler için fizik yasaları aynıdır. yani içinde bulunduğunuz araç sabit hızla gidiyorsa veya duruyorsa siz bu ikisi arasındaki farkı anlayamazsınız.(rüzgarı ve aracın sarsılmasını hesaba katmazsak)
  galileo'nun görelilik teorisi newton fiziğiyle tamamıyla uyum gösterir. ancak bu teori maxwell'in elektrik ve manyetizmayı birleştirdiği maxwell denklemleriile uyumsuzluk gösterir. maxwell denklemlerine göre elektromanyetik dalgalar ışık hızında yayılır. buradan sonuçla bildiğimiz ışığında aslında bir tür elektromanyetik dalga olduğu sonucuna varılır. ancak bu dalgaların hızı (bkz: ışık hızı) sabittir ve gözlemciden gözlemciye değişmez.
  ancak yinede ışığın hızının sabit olduğunu düşünülmüyordu. elektromanyetik dalgalar'ın dalga olması nedeniyle bir şeyin içinde yayılması gerektiği düşünülmüştür ve bu şeyede "esir(ether)" denmiştir. esir'in varlığını kanıtlayabilmek için ünlü michelson-morley deneyiyapılmıştır. bu deneyde 2 tane ışık hüzmesinden biri dünyanın döndüğü tarafa, diğer ışık hüzmesi ise zıt tarafa yollanmıştır. bu deneyin sonucunda dünyanın döndüğü tarafa gönderilen ışığın hızının "ışık hızı-dünyanın hızı" ve zıt tarafa gönderilen ışığın ise "ışık hızı+dünyanın hızı" kadar hıza sahip olması bekleniyordu. ancak deneyin sonucuna göre her iki ışık hüzmesinin hızıda ışık hızında olarak sabit kalmıştır.
  hendrik antoon lorentzbu sorunu aşmak için cisimlerin ışık hızına yaklaştıkça kısaldığını öne sürmüştür ancak bu açıklama deneyin sonuçlarını tam anlamıyla açıklamada yetersiz kalmıştır.
  isviçre paten ofisi'nde çalışan genç memur albert einstein bu sorunu çözmek için 1905 yılında annalen der physik'te "on the electrodynamics of moving bodies" adlı bir makale yayınlamıştır. bu newton fiziğinin ve uzay ve zaman kavramlarını kökünden değiştirmiştir. einstein, bu teoriye "özel görelilik teorisi" adını vermiştir. bu teorinin postulatlarını şu şekilde sıralayabiliriz;
  - ışık hızı her referans sistemi için sabittir.(her gözlemci ışık hızını aynı hızda algılar)
  - hiçbir cisim ışık hızına yaklaşamaz. yaklaşması için sonsuz enerji gerekir ki bu da imkansızdır.
  - zaman mutlak değildir. cisimler veya gözlemciler bir gözlemciye göre ışık hızına yaklaştıkça o gözlemciye göre zaman onlar için daha yavaş akar. örneğin bir ikiziniz olsa ve o size göre sizden ışık hızına yakın hızda uzaklaşsa siz 20 yıl yaşlanmışken o 10 yıl yaşlanmış olur.(sayılar atmasyondur)
  - "aynı anda" ifadesi göreli bir kavramdır ve gözlemciye göre değişir. yani bir gözlemci için aynı anda olan şey başka bir gözlemci için farklı zamanlarda olmuş olabilir.
  - zaman yavaşlaması ve aynı andalığın göreliliğin bir sonucu olarak cisimlerin hızları bir gözlemciye göre ışık hızına yaklaştıkça o gözlemciye göre gittikleri yön doğrultusunda kısalır.
  - elektromanyetik dalgalar(ışık dahil) boşlukta(uzay-zaman içerisinde) yol alırlar. çünkü esir maddesi bu teori sayesinde gereksiz hatta sorunlu bir kavram olmuştur.
  - fizik yasaları tüm referans çerçeveleri için aynıdır.
  einstein bu teorisi sayesinde hem michelson-morley deneyi'ne açıklık getirmiş hem de uzay ve zaman kavramlarımızı kökünden değiştirmiştir. einstein, bu teorinin sonuçlarının kütle ve enerji arasında bir ilişki olduğunu söylediğini görür ve 1907 yılında annalen der physik'te "does the ınertia of a body depend upon its energy content?" adlı makalesini yayınlar. bu makaleye göre;
  - kütle aslında maddenin durağanlık enerjisidir ve enerjiye dönüştürülebilir.
  - cisimin sahip olduğu toplam enerji ışık hızına yaklaştıkça sonsuza kayar.
  - momentum göreli bir kavramdır aynı şekilde ışık hızına yaklaştıkça sonsuza kayar.
  ancak bu teori sadece sabit hıza sahip olan cisimler için geçerlidir. ivmeli hıza(hızı sürekli değişen) sahip olan cisimler için özel görelilik teorisi geçerliliğini yitirir. einstein, bu sorunu çözmek için 1915 yılında genel görelilik teorisini ortaya atar. #45004370
• görelilik teorisinin en güzel özeti: bir kelebek, sizden daha uzun yaşıyor olabilir.
• ikizler paradoksu teoriyi şöyle anlatır; ikizlerden biri ışık hızına yakın bir hızda ilerlediği bir uzay yolculuğuna çıkarken diğer ikiz dünyada kalır. zaman, yolculuğa çıkan ikiz için dünyada kalan ikizinin algıladığından daha yavaş ilerler. böylece uzay yolcusu ikiz geri döndüğünde, dünyada kalan ikizinin kendisinden daha fazla yaşlandığını görecektir. einstein böylelikle zamanın evrensel bir niceliğinin olmadığını, bunun yerine herkesin kendine ait bir zamanı olduğunu, iki kişinin zamanı, birbirlerine göre durağan olduklarında uyumlu, hareketli olduklarında ise uyumsuz olduğunu göstermiştir. fiziği bırakıp felsefenin sularına dalmak istiyorum "iki kişinin zamanı, birbirlerine göre durağan olduklarında uyumlu, hareketli olduklarında ise uyumsuzdur".
• şöyle basitçe anlatayım.
  
  evrendeki en azından baryonik maddelerin her birinin hızı aslında ışık hızıdır. yani siz, ben, klavye vs her birimiz, her şey ışık hızında hareket eder. ama... ama bu hızın bir kısmı uzay dediğimiz x,y,z ekseninde, bir kısmı zaman ekseninde. yani siz kesin bir şekilde -uzaya göre- duruyor iseniz (oturduğunuz yerde duruyor sayılmazsınız; çünkü dünya kendi çevresinde 27km/s, güneş sistemi galaksi etrafında 500km/s hızla hareket eder), zamana göre ışık hızında gidersiniz. eğer uzaya göre ışık hızında giderseni de zamana göre durmuş olursunuz. yani zaman da size göre durmuş olur. kısacası bizim hızımız her zaman sabit (c) ve uzay-zaman grafiği gibi bir grafikte bileşke hareket yapar.
  
  daha basitçe; diyelim ki arabanıza bindiniz, dümdüz kuzeye doğru gidiyorsunuz. hem de 300000km/s hızla. dolayısıyla kuzeye 300000km/s hızla gidiyorsunuz. sizin hızınız yine aynı kalsın. ama direksiyonu biraz sağa kırıp kuzey doğuya doğru giderseniz. kuzeye doğru belki de 200000km/s hızla, bir yandan da doğuya doğru atıyorum belki de 220000km/s hızla gidersiniz (bunların toplamı 300000km/s sınırını aşıyor gibi algılanmasın, bileşke hızı uyarlarken basitçe pisagor bağıntısı gibi düşünün(300000^2=200000^2+223000^2). sizin hızınız halâ 300000km/s ama kuzey yönüne doğru (açı yaptığınız için) 200000km/s olmuş oldu. artık kuzeye göre yavaşladınız. sizinle birlikte yola çıkan ve doğuya hiç direksiyon kırmayan biri ise kuzeye sizden önce vardı. kısaca kuzey zaman olursa, geleceğe sizden önce ulaşmış oldu. yine kısaca sizden önce yaşlanmış oldu.
• albert einstein'in temellerini 1905 yılında yazdığı makaleyle ortaya koyduğu teori.
  
  aslında tüm kuram iki varsayım üzerine kurulmuştur:
  birincisi ışığın boşluktaki hızı bütün gözlemcilere göre aynı sabit değere sahiptir.
  ikincisi sabit hızda giden bir araçta gözlemci sadece aracın içerisinde ki olayları gözlemler pencereden dışarı bakmazsa aracın hareket edip etmediğini anlayamaz. bir başka değişle böyle bir durumda aracın hareket etmediğini varsayması halinde yine aynı olayları görüp aynı sonuçlara ulaşabilir.
  
  burdan yola çıkarak diyebiliriz ki farklı gözlemciler uzay ve zamanı farklı algılarlar. yani diyebiliriz ki "mutlak uzay" veya "mutlak zaman" diye birşey yoktur. aslında uzay ve zaman kavramları birbirlerine içkin kavramlardır. yani uzaydan bağımsız zamandan, zamandan bağımsız uzaydan söz edemeyiz saçma olur der özel görelilik teoremi.
  
  başka şeyler de söyler bu teorem. mesela kütle ve enerji arasındaki ilişki hakkında; enerjisi artan bir cismin kütlesinin de artacağını ortaya koymuştur.
  
  ayrıca nedensellik ilkesinden yola çıkarak hiçbir mesajın boşlukta ışıktan hızlı yol alamayacağını söyler. ünlü 'ışık hızı geçilemez' ilkesi de budur.
• gps uydularının dünyanın merkezine uzak olduklarından dolayı kaybettikleri 35 mikrosaniye ile yerçekimi farkından kazandıkları 42 mikrosaniye sonucu oluşan 7 mickrosaniyelik fark teoriyi doğruluyormuş.