Özel Görelilik - Genel Görelilik Kuramı Buluşu 6078
Özel Görelilik - Genel Görelilik Kuramı Buluşu
Özel Görelilik - Genel Görelilik Kuramı Buluşu
Özel görelilik kuramı
19. yüzyılın sonlarında Michelson-Morley deneyi, ses ve başka dalga olaylarının tersine, ışık hızının referans sistemine göreceli olmadığını göstermişti. O dönemde sesin hava aracılığıyla yayıldığı gibi ışığın da esir denen gizemli bir ortamda yayıldığı düşünülüyordu.
Einstein ışık hızının sabit olduğunu ve ışığın yayılması için esir ortamının gerek olmadığını ve mekan zaman ve hareketin izafi olaylar olduğunu düşündü. Çalışmalarının sonucuna varırken iki ilkeyi varsaydı: görelilik ilkesi sabit hızla hareket eden bütün gözlemciler için geçerlidir ve ışığın hızı bütün gözlemciler için c'dir. Einstein'ın kuramı ile sabit hızla hareket eden iki gözlemcinin matematik hesap ile aynı olayın gözlemcilere göre yer ve zamanı belirlenebiliyor. Bu kuram, Newton'un her yerde aynı işleyen, herkes için aynı "mutlak zaman" fikrini yıkıyordu. E=mc² fikri bu kuramdan çıkmıştır.
Genel görelilik kuramı
Özel görelilik kuramı düzgün, doğrusal ve ivmesiz hareket eden sistemlerle sınırlıydı. Genel görelilik kuramı ise birbirine göre ivmeli hareket eden sistemleri de kapsıyordu. Birinci kuram, kapsamı daha geniş olan ikinci kuramın özel bir hali sayılabilir.
Genel görelilik, gravitasyon kavramına yeni bir bakış açısı getirdi. Klasik mekanikte gravitasyon, kütlesel nesneler arasında çekim gücü olarak algılanıyordu. Örneğin dünyayı yörüngede tutan, kütlesi daha büyük Güneş'in çekim gücüydü. Genel görelilik kuramına göre ise gezegenleri yörüngelerinde tutan, yörüngenin yer aldığı uzay kesiminin Güneş'in kütlesel etkisinde kavisli bir yapı oluşturmasıdır. Genel kuram ayrıca gravitasyon ile eylemsizlik ilkesini "gravitasyon alanı" adı altında birleştirdi.
Kütle-enerji eşitliği
Albert Einstein,enerjinin ışık hızının karesiyle maddenin kütlesinin çarpımına eşit olduğunu bularak kendisine kadar süregelen bir yargıyı yıkarak bilim dünyasında yeni bir çığır açmıştır. Ondan öncesinde kütle ile enerji arasında bir bağlantı kurulmamıştır ve ayrı olgular oldukları varsayılmıştır. 19.yüzyılda kimyagerlerin hassas aygıtları olmadığı için kimsenin dönüşüm sonrası kütle kaybından haberleri yoktu. Basit tepkimeler sonrası oluşan kütle kaybı fark edilememişti. Einstein ise bütün bilinenleri yıkarak çağdaş bilimin temel taşlarını atmıştır. Ona göre her şey enerjidir, yani maddeler de çok yoğun enerjilerdir. Kimyasal reaksiyonlar sonrası küçük de olsa kütlenin bir kısmı enerjiye dönüşmektedir. Bu durumu açıklamak için eşitliğin az farklı formülasyonu E=mc² ilk defa Albert Einstein tarafından 1905'de ünlü makalelerinde yayımlanmıştır. Aynı yıl önermiş olduğu özel görelilik kuramının bir sonucu olarak türetmiştir.
Fotoelektrik etki
Einstein öncesi ışık kimi bilim adamları tarafından tanecikler akımı, kimileri tarafından da dalga devinimi olarak nitelendirilmişti. 19. yüzyılın başlarında Young’la başlayan, Fresnel ve daha sonra Faraday ve Maxwell’in çalışmalarıyla pekişen deneyler dalga kuramına belirgin bir üstünlük sağlamıştı. Einstein’ın fotoelektrik çalışması, bu gelişmeyi tersine çevirmiş, hem de Planck’ın 1900’de ortaya sürdüğü kuantum teorisini de çarpıcı bir biçimde doğrulamıştır.
Üzerine ışık düşen bazı maddeler elektron salıyorlardı. Parlak ışıklar daha fazla elektron salıyor fakat enerjileri artmıyordu. Sarı ve kırmızı ışıklar pek az elektron salıyorlardı. Klasik fizik bu durumu dalga kuramı ile açıklayamıyordu. Einstein bu soruna Planck kuramını uyguladı. Sonradan foton adı verilen belirli enerjili bir kuanta, maddenin atomu tarafından soğrulmakta, böylece belirli enerjide bir elektron atomdan alınmaktadır.
Einstein bu çalışması nedeniyle 1921 yılında Fizik Nobel Ödülünü kazanmıştır.
Brown hareketi ve istatistiksel fizik
1850’lerde İngiliz botanikçisi Robert Brown, mikroskoplarla polenleri incelerken, taneciklerin su içinde rastgele sıçramalarla devinim içinde olduğunu gözlemledi; fakat bu gözlem 1905’e dek açıklamasız kaldı. Molekül kavramı yeni değildi; ancak en güçlü mikroskop altında bile görülemeyecek kadar küçük olan molekküllerin varlığı, ilk kez bu açıklamayla kanıtlanmış oldu.
Brown'a göre asıltının içinde bulunduğu su, Maxwell ve Boltzman kinetik kuramı çerçevesinde hareket eden moleküllerden oluşuyorsa asıltı parçacıklar dözlendiği gibi titreşirler. Su içindeki bütün cisimler her yönden ve sürekli olarak moleküllerle itilirler.
Einstein hareket ile molekül büyüklüğü arasındaki matematik ilişkiyi saptamış ve böylece molekül ve atomların büyüklüğünü hesaplamak mümkün olmuştu. Bu açıklamadan üç yıl sonra Perrin, Brow hareketi üzerinde deneyler yaparak Einstein’ın hesaplarını doğruladı.
Bose-Einstein istatistiği
Einstein ve Hintli fizikçi Nath Bose, 1925'te yoğun bir gaz kütlesinin mutlak sıfır sıcaklığına düşürüldüğünde, atomlar kendi özelliklerini kaybedecek, bir bütün halinde dev bir tek atoma dönüşecekleri sonucuna vardılar. Bose’un fotonlar için kullandığı metotları ayırt edilemez parçacıklar için genelleştiren Einstein, yaptığı çalışmalarda etkileşmeyen parçacıklardan oluşan bozon gazının tek bir kuantum durumuna yoğuşabileceğini göstermiştir.
Kuantum fiziği ve belirsizlik ilkesi
1930 yılında belirlenemezlik ilkesinin zaman ve enerjinin aynı anda ve doğru olarak saptanamayacağı anlamına geldiğini fakat bunun bir deney ile geçersizliğinin gösterilebileceğini açıklıyordu. Bunu dinleyen Borh, uykusuz bir geceden sonra Einstein’ın düşünüşündeki hataları bularak “belirlenemezlik ilkesinin” yaygın olarak kabulünü sağlıyordu.
Kozmoloji
Einstein evrenin sabit olduğunu düşünüyordu ve parametreler arasındaki çelişkiyi çözmek için kuramına kozmolojik sabit eklemişti. Einstein sonradan belirsizlik ilkesini çürütmeye çalışmaktan vazgeçmiş ve kuantum mekaniğinin fiziksel gerçekliği anlatmakta yetersizliği fikrini savunmaya başlamıştır. Sonrasında evrenin sürekli genişlediği anlaşılınca Einstein bu sabiti "en büyük hatam" olarak nitelemiş ve denklemlerinden çıkarmıştır.
Birleşik alan kuramı
Einstein, Princeton'da fizik çalışmalarını sürdürürken, genel göreliliği elektromanyetik kuramına bağlayan bir birleşik alan kuramı üzeride çalışmış ama başarılı olamamıştır.
Albert Einstein Kimdir?
Albert Einstein (14 Mart 1879 - 18 Nisan 1955), Yahudi asıllı Alman teorik fizikçi.
Almanya'nın Ulm kentinde dünyaya gelen Einstein, yaşamının ilk yıllarını Münih'te geçirdi. Lise eğitimini ve yüksek eğitimini İsviçre'de tamamladı fakat bir üniversitede iş bulmada yaşadığı zorluklar nedeniyle bir patent ofisinde müfettiş olarak çalışmaya başladı. 1905 yılı Einstein için bir mucize yıl oldu ve o dönemde kuramları hemen benimsenmemiş olsa da ileride fizikte devrim yaratacak olan dört makale yayınladı. 1914 yılında Max Planck'ın kişisel ricası ile Almanya'ya geri döndü. 1921 yılında fotoelektrik etki üzerine çalışmaları nedeniyle Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü. Nazi Partisi'nin iktidara yükselişi nedeniyle 1933'te Almanya'yı terk etti ve Amerika Birleşik Devletleri'ne yerleşti. Ömrünün geri kalanını geçirdiği Princeton'da hayatını kaybetmiştir.
Albert Einstein, özel görelilik ve genel görelilik kuramları ile iki yüzyıldır Newton mekaniğinin hakim olduğu uzay anlayışında bir devrim yaratmıştır. Sadece matematik hesaplamalar ve denklemler ile oluşturduğu kuramları sonradan deneysel olarak defalarca doğrulanmıştır. E = mc2 denklemi ile formüle ettiği kütle-enerji eşdeğerliği yıldızların nasıl enerji oluşturduğuna açıklama getirmiş ve nükleer teknolojinin önünü açmıştır. Fotoelektrik etki ve Brown hareketine getirdiği matematiksel açıklamalar, modern fiziğe diğer katkıları arasındadır. Ömrünün büyük bir kısmını bütün kuramları birleştiren bir birleşik alan kuramı yaratmaya çalışarak geçirmiş ama bu çabaları sonuçsuz kalmıştır. Einstein kuantum mekaniğinin bazı sonuçlarına, özellikle belirsizlik ilkesine oldukça şüpheci yaklaşmış fakat bu yaklaşımlar ileride geniş kabul görmüştür.
Einstein Nazilerin nükleer bomba geliştirmesi endişesiyle ABD başkanı Roosevelt'e bir mektup göndermiş, ABD'nin nükleer çalışmalara başlamasını tavsiye etmiştir. Holokost sonrası Yahudilerin kendi ülkelerine sahip olması gerektiği fikrini savunmuş, İsrail'in kuruluşuna destek vermiştir. Çeşitli söyleşilerinde Yahudilik dinine ve diğer kutsal kitaplara inanmadığını belirtmiş, sosyalizme sempati duyan bir makale yayınlamıştır. Bertrand Russell ile birlikte nükleer silahlara karşı bir manifesto da yayınlamıştır.
Einstein hayatı boyunca 300’den fazla bilimsel makale yayınlamıştır, ayrıca 150’den fazla bilim dışı çalışmaları da olmuştur. Başarıları ve eserleri nedeniyle Einstein sözcüğü, “dahi” ile eşanlamlı kullanılmaya başlanmıştır.