Işık Hızı ve Uzay-Zaman Bükülmeleri
Bizim hızımız ne kadar çoksa, bizim için zamanın ilerlemesi de o oranda azalıyor. Yani aradan geçen zaman başka bir yerdeki bir gözlemciye göre çok daha fazla olsa da bizim hızımız o gözlemciden daha fazla olduğu için biz zamanı daha kısa bir süre geçmiş gibi hissediyoruz.
Diyelim ki bir arabanın içindeyiz ve aracın maksimum yapabildiği hız saatte 100 km. Biz de son gaz düz bir yolda ilerliyoruz.
Arkamızdan bizi bir başka araç takip ediyor olsun. Mesela bir polis arabası.
Diyelim ki polis arabasında direksiyon başındaki polis kendi hız göstergesine baktığında saatte 50 km hızı olduğunu görüyor.
Yanında oturan diğer polis memurunun elinde ise bir hız ölçüm cihazı var. Bizim aracımıza doğru tutuyor ve saatte 100 km hızımız olduğunu ölçüyor.
Olur mu öyle şey?
Polis arabasının hızı saatte 50 kilometre ise ve bizim hızımız da saatte 100 kilometre olduğuna göre polis memurunun elindeki hız ölçüm cihazı bizim hızımızın saatte 50 kilometre olduğunu göstermeli!
Çünkü arkadan takip eden araç hızlarımızın farkı kadar hızımız olduğunu hisseder. Bu yüzden ölçüm cihazı bizim hızımızı saatte 50 km olarak göstermeli!
Haklısınız, konu bildiğimiz araçlar olduğunda yolda giden araçlar birbirlerine göre relatif hıza sahiptirler. Hareket halindeki bir araç içinden diğer aracın hızı araçlar arasındaki hız farkı neyse o kadar olarak hissedilir.
Eğer arkadaki araçta bir hız ölçüm cihazı varsa öndeki aracın hızını araçların hız göstergelerinde görünen hızlarının farkı kadar gösterecektir.
***
Ancak konu ışık hızı olduğunda durum böyle değil!
Öndeki aracın hızını, yani saatte 100 km olan bizim hızımızı ışık hızı olarak kabul edersek, arkadaki araçtan ölçülen hızımız her hâlükârda saatte 100 km olarak çıkacaktır.
Üstelik bize yaklaşmak için arkadaki polis arabası gaza bassa ve hızını saatte 80 kilometreye çıkarsa ve bir yandan da bizim hızımızı yine ölçse, hızımız bu sefer de saatte 100 kilometre olarak çıkacaktır.
Polis arabası tamamen hızlansa, saatte 99 kilometre hıza ulaşsa bile, bu durumda da yaptığı ölçümde hızımızı saatte 100 kilometre olarak bulacaktır.
Peki bu nasıl olabilir?
Bunun nasıl olduğunun bu yazı için bir önemi yok. Konu ışık hızı olduğunda evrenimizde durum böyle. Işık hızı her durumda sabit çıkıyor!
Bu durum uzun süre akılları karıştırmış. Yıllarca düşünmüşler taşınmışlar, duruma bir açıklama bulamamışlar!
Gelin biz bu durumu nasıl formüle oturtabileceğimizi düşünelim.
Işık hızı evrende ulaşılabilecek en yüksek hız olduğuna göre iki aracın da yapabildiği maksimum hızı saatte 100 kilometre olarak düşünelim. Bu bizim ışık hızı sınırımız olsun!
Yani bu durumda araçların hız sınırları saatte 0 kilometreden saatte 100 kilometreye kadar olacak demektir.
Gerçi ışık hızı geri vitesle bile ne kadar hızlı gidersek gidelim değişmediğine göre örneğimizde geri viteste ters yönde giden polis arabasını da dikkate almamız gerekli, ama bu durumu daha sonra kontrol ederiz.
Biz şimdilik normal yönde olayı bir formüle oturtalım da, gerisi daha sonra halledilir.
***
Evet, ne diyorduk, polis memuru hem polis arabasının hızı saatte 0 km olduğunda, yani bu pozisyona polis aracı yolun kenarında park etmiş durumda beklerken diyebiliriz, hızımızı 100 km ölçüyor, hem de ardımızdan ne hızla geliyor olursa olsun bizim hızımızı saatte 100 km olarak ölçüyor.
Çünkü biz bizim örnek evrenimizde ışık hızında gidiyoruz!
***
Hız nedir?
Belli bir sürede gidilen belli bir mesafenin harekete başlandığı andan itibaren aradan geçen bu zaman aralığına oranıdır!
V=mesafe/süre
Yani relatif olarak her durumda bizim hızımız sabit bir hız olarak ölçülüyorsa ya gittiğimiz mesafe, ya da aradan geçen zaman her durumda sonuç sabit çıkacak şekilde değişiyor olmalı.
***
Einstein ışığın hızını sürekli sabit olarak ölçüyorsak herhangi biri değil de, ışık hızının hesabındaki bu her iki değerin de relatif olarak değiştiğini düşünmüş.
Yani uzay-zaman bükülmesi diyoruz bu duruma.
Bizim hızımız ne kadar çoksa, bizim için zamanın ilerlemesi de o oranda azalıyor. Yani aradan geçen zaman başka bir yerdeki bir gözlemciye göre çok daha fazla olsa da bizim hızımız o gözlemciden daha fazla olduğu için biz zamanı daha kısa bir süre geçmiş gibi hissediyoruz.
Aynı zamanda biz hızlandıkça önümüzdeki mesafeler de kısalıyor. Yani artık 1 km bizim tarafımızdan çok daha kısa bir mesafe olarak ölçülüyor.
Anlaşılması zor bir kavram bu ortaya konan, ancak yapılan deneyler bu işin formülünün doğru olduğunu kanıtlamış durumda.
***
Bu durumda yolun kenarında duran polis arabasının içindeki polis memurunun hissettiği zaman bizim zamanımızdan daha hızlı akıyor.
Diyelim ki polis arabası durduğu için bir saati bir saat olarak hissediyor. 100 km’yi de 100 km olarak ölçülüyor.
Dolayısıyla yanından geçerken bizim hızımızı saatte 100 km olarak ölçüyor.
Ama mesela arkamızdan 50 km hızla gelirken 1 saatlik zaman aralığı artık onun için 1 saat değil. Artık dururken geçen 1 saat onun için 45 dakika, yani 0,75 saat olarak hissediliyor. 100 km mesafe de 75 km olarak ölçülüyor.
Bu durumda yan koltukta oturan polis memuru bizim hızımızı yine saatte 100 km olarak ölçüyor.
Polis arabası hızını biraz daha artırsa, mesela saatte 80 km hıza çıksa, bu sefer dururken geçen 1 saat artık 30 dakika olacak, ama bizim katettiğimiz mesafe bu durumda 50 km olacak. Dolayısıyla hızımız yine saatte 100 km’ye çıkacak!
***
İlginç, ama kolaymış!
Niye bu kadar karışık deniyor ki bu uzay zaman bükülmesine öyleyse?
Öylesine karışık denmiyor, gerçekten çok karışık formülleri var, çünkü zaman ve boyut kaymaları bizim örneğimizdeki gibi doğrusal oranlarla olmuyor.
Formüllerde zaman hızların karesi ile orantılı olarak değişiyor ve bu durumda her şey parabolik olarak formüle oturtulmak zorunda.
Yani uzay zaman bükülmesinin sadece mantığı basit, formülleri ise oldukça karışık.
O yüzden yazının başında dediğim gibi haydi bu konuyu bir formüle oturtalım dediğim şey öyle basit bir yazının konusu değil.
Amacım sadece bu konunun mantığını biraz olsun kafamıza yerleştirmemiz. Umarım şimdilik biraz olsun ışık hızını anlayabilmişizdir.
***
Bu arada niye karesi, niye küpü değil mesela diye de insanın aklına bir soru gelmiyor değil.
Bu konu üzerinde oldukça çok kafa yormuş olan Einstein zamanın hızların karesi ile orantılı olarak büküldüğünü hesaplamış.
Bir bildiği vardır diyerek bitireyim yazıyı.
Bazı şeyleri anlamak için çok düşünmek gerekiyor, düşünmekten ve irdelemekten çekinmeyin. Çünkü bilim ancak bu şekilde bilim oluyor.
Bilimle kalın, yanılmazsınız.
Moskova’dan herkese sevgi ve saygılarımla.
