Kütlenin iki farklı tanımı mevcut:
- Fiziksel bir objenin madde miktarı.[1] Bunu objenin kütle çekim kuvveti ile etkileşme miktarı olarak veya uzayzamanı ne kadar büktüğü olarak da düşünebilirsiniz. Bu tanımın tanımladığı kütleye çekim kütlesi (gravitational mass) ismi de verilir.
- Eylemsizliğin ölçütü.[1] Bunu cismin hareketini değiştirmek için gerekli momentumun miktarı olarak da düşünebilirsiniz. Bu tanımın tanımladığı kütleye de eylemsizlik kütlesi (inertial mass) ismi verilir.
Bu iki tanımın birbiri ile ilişkisi fizik felsefesinde en önemli konulardan biridir. "Bu iki tanım aynı şeyi mi tanımlar yoksa iki farklı büyüklüğü tanımlar ama içinde bulunduğumuz evrende bu ikisi birbirine eşit midir?" sorusu üzerine uzun uzun düşünülüp tartışılması gerekmektedir. Benzer şekilde "Fizik kanunlarının farklı olduğu bir evrende bu ikisinin birbirinden farklı olması mümkün müdür ve öyle bir durumda fizik kanunları nasıl değişir?" çok eğlenceli ve fiziği anlama konusunda çok faydalı bir egzersizdir.
Bu ikilemi bir kenara bırakırsak Einstein'ın Genel Görelilik Kuramı kütle anlayışına bambaşka bir yaklaşım getirmiş ve yukarda mevzu bahis kütle ile etkileşimlerin ikisinde de cisimlerin kütlesi kadar enerjileri ile de alakalı olduğunu göstermiştir. Cismin kütlesini de içine alan toplam Enerji tanımlayıp (E=mc2+pc) hesaplamaları bunun üzerinden yapmak gerekiyor. Bu enerjiyi de aslında cismin hızına bağlı olan: ifadesi ile tanımlıyoruz. Burdaki katsayı ise lorentz katsayısı:
Lorentz Katsayısını Taylor expension ile açtığımız zaman elde ettiğimiz ifade şu şekilde oluyor:
Burdaki ilk terim aslında kütleye ikinci terim ise Newton mekaniğindeki kinetik enerjiye tekabül ediyor. Geri kalan terimlere görelilik düzeltmesi(relativistic correction) diyoruz ve o kısım ışık hızına yakın olmayan hızlarda 0'a çok yakın oluyor. Bu durumda benim şahsi kanaatim kütleyi
- objenin var olmasından kaynaklanan içsel enerjisi (intrinsic energy) olarak tanımlamak
bence en doğrusu.
(Hamiş: bunu istatisiksel fizikte kullanılan iç enerji (internal energy) ile karıştırmayın. İç enerji bir sistemin alt mekanizmelerinin sahip olduğu enerjidir. Benim içsel enerji diye tanımladığım ise bir maddenin var olması dolayısıyla sahip olduğu bir enerji. Herhangi bir altsistem gerektirmiyor.)
Bu durumda tanımlamamız gereken tek şey enerjinin ne olduğudur. Sorudaki çelişkili tanımlar bir çok ders kitabında iş ve enerji arasında da mevcut o yüzden enerjiyi en temel konudan tanımlamak daha uygun o da matematikte bulunan Noether teoremi. Evrende fizik kanunları zamanla değişmez. Yani bugün var olan fizik yasaları yarınki yasalarla ve dünkü yasalarla farklı değildir. Bu duruma fiziğin zaman ötelemerine karşı simetrik olması diyoruz. Yani her hangi bir fizik deneyini zamanda ötelenirse sonuç değişmez. Ve Neother teoremi bütün simetriler beraberinde korunan bir büyüklük getirir diyor. Bu büyüklüklere Noether yükü ismi veriliyor. Gerekli hesaplamalar yapıldığında zaman ötelemelerine karşı simetrik olmanın getirdiği korunabilir büyüklüğün enerji olduğunu görüyoruz.[2] Ben duruma tersten bakıp enerjiyi burdan tanımlamanın doğru olduğunu düşünüyorum.
Yani, enerjinin tanımı:
- Fizik kanunlarının zaman ötelemelerine karşı simetrik olmasından kaynaklı Noether yüküne enerji denir.
şeklinde oluyor.
Kuvvet kısmı daha az karışık. Wikipedia'nın kaynak kısmına bakarsanız orda orjinal tanımın:
- Any external agent that causes a change in the motion of a free body, or that causes stress in a fixed body.
Şeklinde olduğunu görürsünüz ki tercümesi:
- Serbest bir cismin hareketinde bir değişikliğe veya sabit bir cismin üzerinde gerilime neden olan herhangi bir dış etki.
Bu tanım daha uygun.
Hamiş: Bu cevabı girdikten hemen sonra wikipedia için değişiklik önerisinde bulunacağım. Değişmiş olabilir.