ALBERT EINSTEIN 'IN ÖZEL GÖRELİLİK KURAMI

1905'te Einstein, tüm gözlemciler için ışık hızının neden hep aynı  olduğunu anlamaya çalıştı. 

 Aslında, ışık hızının tüm gözlemciler için aynı olması, görelilik ilkesiyle makul ölçüde uyumludur. Bu nedenle, camlar kapalı bir arabanın içindeyseniz, arabanın içindeki ışığın hızını ölçseniz bile arabanın hızını ölçemezsiniz. Araç dururken de hareket ederken de her zaman aynı değeri bulmalısınız. 

 Bu gözlem görelilik ilkesiyle tutarlıdır, ancak bunda bir tuhaflık vardır. Bilinen yöntemlerle ışığın bağıl hızını hesaplamak mümkün değildir. 

 Bir kamyonun bize göre hızını hesaplarken, biz sadece kamyon ile aracımız arasındaki hız farkını hesaplıyoruz. Örneğin, saatte 60 kilometre ve saatte 60 kilometre hızla giden bir kamyonu takip etmek istiyorsanız, kamyonun  hızı saatte 40 kilometredir. 

 Ancak aynı hesap Hikari'ye uymuyor. Işığı ne kadar hızlı kovalarsak kovalayalım, ışık bizden hep aynı hızla uzaklaşacaktır. Bir kamyon ve bir ışık arasındaki fark nedir? 

 Einstein 1905'te bir çözüm buldu. Ama bunun için çok devrimci varsayımlarda bulunmak zorundaydı. Bu sorun, hareket halindeki bir araçta saat farklı işliyorsa çözülebilir. Sorun ışıkta değildi, ancak bağıl hız hesaplanırken bir hata oluştu. Ancak bu kadar büyük iddialarda bulunmadan önce, bunları  sağlam bir temel üzerinde yapmak zorunludur. Einstein da aynısını yaptı ve tüm sonuçları iki temel varsayımdan çıkarabildi. 

 Bu temel varsayımlardan ilki, "ışığın tüm gözlemciler için aynı hızda hareket ettiği"dir. Daha önce de belirtildiği gibi, bu deneysel gözlemlerin sonucudur. Daha hassas cihazlarla yapılan deneyler bugün hala bu varsayımı desteklemektedir. Einstein tarafından yapılan ikinci varsayım  görelilik ilkesidir. Başka bir deyişle, sabit hızla hareket eden bir aracın gözlemcisi, camdan dışarı bakmadan aracın hızını hiçbir şekilde  tahmin edemez. Başka bir deyişle, bu aracı gözlemleyen, aracın hareketsiz olduğunu düşünebilir ve doğru sonuçlar almak için olayı araştırabilir. 

 Einstein tüm sonuçlarını yalnızca bu iki ilkeye dayandırır. Bu iki temel ilke dışında herhangi bir varsayımda bulunulmamaktadır. Dolayısıyla bu ilkelerin hiçbirine karşı çıkmazsanız görelilik teorisini yapamazsınız.

Aşağıdaki konular ve diğer konular, bu iki temel ilkeden türetilen görelilik teorisinde yer alan yenilikleri açıklamaktadır. Ancak öncelikle şunu belirtmekte fayda var ki bu iki ilkenin mükemmel bir uyum içinde olması için hareket eden aracı gözlemleyen kişinin hem uzayı hem de zamanı  farklı algılaması gerekir. Bu gözlemcilerin araç saati ile zamanı ve araç cetveli ile uzunluğu ölçmeleri gerekir. Bu nedenle, nispi miktarlar hesaplanırken bu dikkate alınmalıdır. 

 Görelilik teorisi, bağıl hızları hesaplarken, hızlar arasında bir fark oluşturmanın yeterli olmadığını, bu da hatalı bir işlem olduğunu belirtir. Aslında, bir kamyonun bir arabaya göre hızını hesaplamak yanlıştır. Ancak, doğru cevap ile bizim basit hesaplamamız arasındaki fark o kadar küçüktür ki, bu gibi durumlarda onu görmezden gelmek tamamen normaldir. 

 Öte yandan, gözlem nesnesinin hızı çok yüksekse, örneğin ışık hızıyla karşılaştırılabilirse, basit bir hesaplama hatası açıkça ortaya çıkmaya başlayacaktır. Kısacası, bir kamyon ile bir ışık arasındaki tek fark, ışığın çok hızlı hareket etmesidir. 

 Şimdi görelilik teorisi hakkında yaygın bir yanlış anlaşılmayı çözelim. Bu teori ışıkla ilgili değildir. Görelilik teorisi, diğer bilimsel çalışmaların sonuçları dışında, ışığın yapısından veya davranışından bahsetmez. 

 Görelilik teorisi tamamen uzay-zaman ile ilgilidir. Daha spesifik olarak, bu teori, farklı gözlemcilerin uzay ve zamanı nasıl farklı algıladıklarını öğretir. Işığın buradaki rolü, Einstein'a kadar bilinmeyen uzay-zamanın doğasına dair ipuçları sağlamaktır. İşte Einstein bu derin gerçeği ortaya çıkarmak için bu ipucunu iyi kullandı. 

 Görelilik teorisini tartışırken genellikle "olay" terimini kullanırız. Bir olaydan bahsettiğimizde, genellikle belirli bir yer ve  zamanda meydana gelen somut bir değişikliği kastediyoruz. B. Yıldırım patlaması, mum söndürme veya parçacık çürümesi. Bu nedenle, bir olayı belirlemek için, olayın uzayda meydana geldiği yeri ve  zamanını belirtmeniz gerekir. Bu anlamda olaylar, dört boyutlu uzay-zamandaki noktalara tekabül ediyor olarak düşünülebilir. Özel görelilik, yalnızca farklı gözlemcilerle ilgili olayların yer ve zaman ilişkileriyle ilgilenir. Başka bir deyişle, bir gözlemci belirli bir olayın belirli bir yerde ve zamanda meydana geldiğini düşünürse, başka bir gözlemcinin o olayı ne zaman ve nerede yaşayacağını düşünüyor musunuz? Teori bu soruya cevap verir. 

 Tek başına bu bile  ilk bakışta tuhaf ve tutarsız görünen bazı sonuçlar çıkarmak için yeterlidir. Şimdi görelilik kuramından çıkarılan bu sonuçlardan bazılarına kısaca göz atalım. Bunlardan bazılarına ilerideki konularda daha ayrıntılı bakacağız.

Bulduğumuz en önemli sonuçlardan biri, zamanın mutlak olmadığıdır. İlk kez Newton tarafından formüle edilen mutlak zaman kavramı, herkes için aynı şekilde çalıştığını ve her gözlemci için değişmeyen tek bir zaman olduğunu belirtir. Bununla birlikte, görelilik teorisi, farklı gözlemcilerin  iki belirli olay arasında geçen zamanın farklı olduğunu hissettiğini gösterir. Görelilik ilkesi gereği, herhangi bir gözlemci için geçen zaman, o gözlemci için doğrudur, dolayısıyla mutlak  zamandan söz edemeyiz. 

 Aynı şekilde mutlak uzay kavramının da geçerli olmadığı ortaya çıkıyor. Yani, farklı gözlemciler mesafeyi ve zamanı  farklı şekilde ölçerler. 

 Ayrıca, uzay ve zamanın ayrılmaz bir şekilde bağlantılı olduğu sonucuna varıyoruz. Çeşitli gözlemcilere göre, iki olay arasında geçen süre, sadece bu gözlemcilere değil, aynı zamanda bu olayların gerçekleştiği yere de bağlıdır. 

 Kısacası, farklı gözlemciler farklı uzay ve zaman algılarına sahiptir. Örnek olarak iki belirgin etkiden bahsetmemiz gerekiyor. Bunlardan ilki, hareketli nesnelerin uzunluğunu azaltmaktır. 

 Görelilik ilkesine göre, bu oldukça garip bir durumdur. Çünkü cismi gözlemler ve onunla birlikte hareket ettirirseniz böyle bir kısalma fark etmezsiniz. Bu gözlemci, nesnenin normal boyutta olduğunu söylüyor. Burada iki farklı gözlemcinin aynı cismin uzunluğunu farklı şekillerde ölçtüğünü görebilirsiniz. Hareket eden bir cismin saati de yavaş hareket eder. Yine, nesnenin gözlemcisi bu gecikmeden habersizdir. Yine iki farklı gözlemcinin aynı olaylar arasında geçen zamanı yani cismin saatini farklı şekillerde algıladığını görebiliriz. 

 Ayrıca, boşluktaki ışığın hızının, görelilik teorisinin sınır hızı olarak göründüğü görülebilir. Ne kadar hızlansan da nesneler ve parçacıklar bu hız sınırını aşamaz. Bu sınırda iki farklı durum incelenmiştir. Bu hıza, ışık hızına sahip olmadığı ve ışık hızı olmadığında ışık hızına sahip olmadığı için erişmeyin. Bu nedenle, gözlemci ışık hızında hareket edemez. 

 Dünyanın farklı bölgelerindeki çeşitli parçacık hızlandırıcıları çok hızlı ve farklı parçacıklar türlerini hızlandırabilir. Bununla birlikte, bu parçacıklardan herhangi biri hıza erişemez. Örneğin, CERN'in Büyük Hadron Çarpıştırıcısı, protonları ışık hızının %99,999999'una kadar hızlandırabilir. Yine, bu protonlar için üst sınır değildir. Protonlar istenirse daha da hızlandırılabilir. Ama  ışık hızına ulaşamazlar.

Öte yandan "kütlesiz" denilen parçacıklar da vardır. Işık veya kuantum terimleriyle fotonlar, bu parçacıkların en iyi bilinen örnekleridir. Fotonların yanı sıra gravitonlar da kütlesiz olarak kabul edilir. 

 Diğerlerinin aksine, kütlesiz parçacıklar boşlukta daima ışık hızında yayılır. Bu nedenle, olası tüm gözlemciler  bu parçacıkların bu hız sınırında hareket ettiğini görür. Son olarak, özel görelilikten dolaylı olarak elde edilen bir diğer sonuç, maddenin göreli halinin enerjisinin de kütleye sahip olması gerektiğidir. Örneğin, bir kazanda suyu ısıttığınızda, suya enerji aktarılır. Sudan gelen bu enerji, kütlesini biraz arttırır. 

 SRT'nin tüm sonuçlarının etkisi, günlük hayatımızda fark etmemiz için çok küçüktür. Ancak, çok yüksek hızlarda veya enerjilerde, bu teorinin öngördüğü etkiler ortaya çıkar. Bu etkiler günlük hayatımız için önemli değil, ancak teorinin bize uzay ve zamanın karmaşık yapısı hakkında öğrettikleri, doğaya bakışımızı tamamen değiştiriyor.