Albert Einstein 1905 yılında Görelilik Teorisi’ni geliştirdi. Bu çığır açan teorem, yüzyıllar boyunca kabul edilmiş bilimsel düşünceleri devirerek, dünya algılayışımızı değiştirdi.

Teori için en sevdiğim benzetme:

“İki saat boyunca güzel bir kızla oturduğun zamanın, sadece bir dakika olduğunu düşünüyorsun, ama bir dakika boyunca sıcak bir fırın başında durduğun zamanın ise iki saat olduğunu düşünüyorsun. İşte bu göreliliktir.” Albert Einstein

Teori Hakkında

Görelilik Teorisi, çoğumuz için ezoterik bir problemin karmaşık bir matematiksel çözümü gibi görünebilir. Fakat günlük hayatımızda gördüğümüz şeyleri ne kadar iyi açıklayabiliyor?

İlk önce bazı açıklamaların yapılması gerekiyor. İzafiyet (Görelilik) teorisine atıfta bulunduğumuzda biraz daha net olmamız gerekiyor.

Özel görelilik teorisi, fizik yasalarının, evrende durağan veya hareketli olmayan bir nesneye veya gözlemciye göre eşit olduğunu belirtir. Bir boşlukta, ışık hızı birçok gözlemciden bağımsız olarak sabittir.

Einstein bu teoremi ile tüm fizik dünyası için yeni bir çerçeve oluşturdu ve yeni zaman ve mekan kavramları önerdi.

Fakat bir sorun vardı, peki ya ivmelenme ve yerçekimi?

Einstein, 10 yılını teoriye ivmelenmeyi katmaya çalışarak geçirdi ve 1915’te genel görelilik teorisini yayınladı. Teorisinde, büyük nesnelerin yerçekimi olarak hissedilen uzay-zamanda, ivmelenmenin bir çarpıma neden olduğuna karar verdi.

Bu özel ve genel görelilik teorileri toplu olarak “Görelilik Teorisi” olarak düşünülebilir.

Teori; gezegenlerin hareketini, yerçekiminin ışığa etkisini, kara deliklerin varlığını açıklamaya yardımcı oldu.

Teori göründüğü kadar karmaşık değil, aslında şaşırtıcı derecede basit. İlk olarak, “mutlak” bir referans yoktur, dolayısıyla görelidir. Bir nesnenin hızını, momentumunu veya geçiş zamanını her ölçtüğünüzde, daima başka bir şeyle ilişkilidir. İkinci olarak, ışığın hızı, hareket halinde olsun ya da olmasın sabittir. Üçüncü olarak da, hiçbir şey ışıktan daha hızlı değildir.

Tüm bunlar göz önüne alındığında, göreliliğin gerçek yaşamdaki etkilerini nasıl görebiliriz?

Hadi Görelim…

1. Küresel Konumlandırma Sistemi

Göreceli etkileri telafi etmeden, bir sonraki benzin istasyonuna 0.8 km uzaklıkta olduğunu söyleyen bir GPS ünitesi, yalnızca bir gün sonra 8 km uzakta olacaktır.

Ohio State Üniversitesi’nden araştırmacılar, “Yerdeki bir gözlemci uyduları kendilerine göre hareket halinde gördüğü için, Özel Görelilik, zamanın daha yavaş ilerleyeceğini görmemiz gerektiğini öngörür.” açıklamasını yaptı.

Neden? Yaklaşık ışık hızında hareket etmese de, GPS uyduları nasıl çok hızlı ilerliyor (yaklaşık 6.000 mil veya 10.000 km/s). Buradaki faktör, yerçekimi üzerinde daha büyük bir etkisi olan Dünya yüzeyine, sinyaller göndermeleridir. Bu, her gün yaklaşık 4 mikrosaniye ekleyerek algılanamayan göreceli bir zaman genişlemesine neden olur ve bu süre yerçekiminin etkisi ile 7 mikrosaniyeye kadar çıkabilir.

2. Parlayan her şey “altın” değildir

Metallerin çoğu “parlaktır” çünkü ışıkların çoğu; atomun yörüngeleri arasında “atlama ve çöküş” şeklinde elektronlar olarak emilen ve yeniden salınan bir ışıkla yansıtılır.

Ancak altın, çok ağır bir atomdur. İç elektronları öylesine hızlı hareket eder ki (ışık hızının yarısına yakın) Görelilik Teorisi’ne göre kütleleri artar ve uzunlukları kısalır. Bu onlara daha fazla momentum ve daha kısa yollar sağlar.

Bu elektronlar en dış yörüngedekiler kadar enerjiye sahiptir ve bu nedenle daha uzun dalga boyu emilir ve yansıtılır. Bu, “normal” den daha fazla ışığın absorbe edileceği, yani spektrum ucunun mavi olduğu anlamına gelir. Bu, altından yansıyan ışığın daha az mavi ve menekşe rengine sahip olduğu anlamına gelir.

Daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız buraya tıklayınız ve bence harika bir makale.

3. Elektromıknatıs

Elektromıknatıslar görelilik ile çalışır. DC akım tek bir telden geçtiğinde iletken malzeme elektriksel olarak pozitif veya negatif şarj olmadan nötrdür. Sonra, ilk telin yanına başka bir özdeş tel koyalım.

Akımların hareket ettiğini ve aynı güçte olduğunu varsayarsak, aynı yönde, ilk teldeki elektronlar, ikinci teldeki elektronları hareketsiz olarak “görür”. Elektronların bakış açısından, her iki teldeki protonlar hareket ediyor gibi görünmektedir. Göreceli uzunluktaki daralma nedeniyle, bunlar daha yakın aralıklarla görünmektedir, bu nedenle tel uzunluğu başına negatif yükten daha çok pozitif yük vardır ve yüklerin hareketinden dolayı iki tel birbirini iter.

Tellerden birindeki akımın yönünü ters çevirin, ters etki elde edersiniz ve elektromanyetik etkili ile teller birini çekmeye başlar.

4. Altın konusuna geri dönelim

İzafiyet (Görelilik) teorisi sadece altının cazip rengini etkilemez. Aynı zamanda, altının diğer malzemelerle tepkimeye girme kabiliyetini de etkiler.

Altın atomunun dış yörüngesinde yalnızca bir elektron vardır (Bohr’un saf modeline göre), bu onu yüksek oranda reaktif hale getirmektedir (kalsiyum veya lityumu düşünün). Altın çok büyük veya ağır bir atom olduğu için bu elektronlar çekirdeğe yakın tutulur. Bu, elektronların diğer atomlardan etkilenme olasılıklarının daha düşük olması demek ve çekirdeğe yakın olan diğer altın elektronları ile birlik yapmaları daha olasıdır.

5. Civa

Civa, altın gibi, çok ağır bir atomdur. Altında elektronlar çekirdeğe yakın tutulur (ve dolayısıyla beklenenden daha fazla hıza ve kütleye sahiplerdir). Bu, atomlar arası bağların, civanın diğer metallerden daha düşük bir erime noktasına sahip olması için yeterince zayıf olduğu ve bu nedenle Dünya üzerinde sıvı halde bulunması anlamına gelir.

6. Eski Televizyonlar

Eski televizyonlarda katod ışın tüpü adı verilen bir teknoloji vardı. Bunlar, büyük bir mıknatıs kullanarak bir fosfor yüzeye elektronlar fırlatarak çalışırdı. Her bir elektron, ekrandaki ışıklı bir piksele eşitti. Bu elektronlar, ışık hızının yaklaşık yüzde 30’unda hareket ederler ve mıknatısların şekli tasarlanırken göreceli etkilerinini telafi edilmesi gerekir.

7. Işık

Isaac Newton, Evren’de mutlak durağanlığın olduğunu öne sürdü. Bu doğruysa, ışık hiç olmamalıdır.

Pomona Koleji’nden Andrew Moore şöyle açıklamıştır:

Sadece manyetizma değil, ışık da olmazdı, çünkü görelilik, elektromanyetik bir alandaki değişikliklerin anlık bir hız yerine hareket etmesini gerektiriyor çünkü eğer görelilik bu şartı yerine getirmezse, elektrik alanlarındaki değişiklikler anında iletilecektir… elektromanyetik dalgalar yerine hem manyetizma hem de ışık gereksiz olurdu.

8. Varoluşumuz

Güneş sistemimizdeki tüm madde, güneş meydana gelmeden önce bir büyük üpernova yıldızından geldi. Biz bu ölü büyük yıldızın çocuklarıyız ve tüm ağır atomlar Supernovalar içinde yaratıldı ve üretildi.

Süpernovalar, relativistik etkilerin dev yıldızlardaki kuantum etkilerinin üstesinden geldiğinde ortaya çıkar. Bir yıldızın dış katmanları çekirdeğe doğru çöker. Bu daha sonra demirden daha ağır elemanlar yaratarak patlamalara neden olur. Aslında, günümüzde aşina olduğumuz tüm ağır element atomlarının oluşumunu açıklar.

9. (ve 10). Nükleer Enerji ve Güneş Işıgı

Nükleer santrallerden kendi yıldızımız Güneş’e kadar, E = MC2 denklemi birbirine bağlanan ve birbirine dönüştürülebilen kütle ve enerji olgusunu açıklar. Bu olmadan nükleer enerjimiz olmazdı ve daha da önemlisi güneş ışığımız olmazdı.

interestingengineering.com