Einstein’ın Görelilik Teorisine Basitleştirilmiş Bir Giriş

reality
reality

Einstein’ın görelilik teorisi çığır açıcı olduğu kadar basittir, ancak tam olarak nasıl çalışır? Çok hızlı bir şekilde göz atalım.

Görelilik Teorisinin göründüğü kadar karmaşık olmadığını belirtmek isteriz. korkmayın; şaşırtıcı derecede basit. Bu kısa makalede, Einstein’ın size biraz fikir vermek için önerdiği şeyi açıklamaya çalışacağız. Bu yüzden, daha fazla uzatmadan, Görelilik Teorisinin basitleştirilmiş açıklamasını burada bulabilirsiniz.

Teknik olarak konuşalım

“Görelilik Teorisi” ne atıfta bulunduğumuzda aslında kastettiğimiz şey genel göreliliktir. Özel görelilik, genel göreliliğin “özel bir durumudur”. Bu iki ilkenin birleşimi, gezegenlerin hareketinden, yer çekiminin ışık üzerindeki etkisinden kara deliklerin varlığına kadar birçok konuyu açıklamaya yardımcı olur.

Özel görelilik , fizik yasalarının ve dolayısıyla evrenin eşit derecede “hızlı” gözlemciler için aynı olduğunu belirtir . Uzay boşluğunda, ışığın hızı herhangi bir gözlemciden bağımsız olarak sabittir.

Peki ya ivme ve yerçekimi? Einstein bunun üzerine kafa yormak için on yıl harcadı. 1915’te zaferle Genel Görelilik Teorisini üretti. Uzaydaki devasa nesnelerin, hepimizin yerçekimi olarak “hissettiğimiz” uzay-zamanın eğrilmesine veya bozulmasına neden olacağını belirledi.

Şu ingilizce kaynağa göz atabilirsiniz; (kaynak bizzat en çarpıtılmamış hali ile ingilizce olarak paylaşılmıştır)

Özel Görelilik ile Genel Görelilik arasındaki fark nedir?

Sınırların dışında düşünmek

Einstein alışılmadık düşünce tarzıyla deneysel gözlemlerin doğru olduğunu varsaydı. Bu, çağdaşlarının düşüncelerinin tam tersiydi. 19. yüzyılın sonlarında, fizikçilerin hepsi “eter” denen bir şeyi arıyorlardı. Eterin, ışığın içinden geçtiği ortam olduğuna inanılıyordu. Bu, özünde, kutsal kasenin arayışı haline gelmişti. Einstein, meslektaşlarının göreve olan takıntısının ilerleme yolunda ilerlediğini fark etti. Onun çözümü, onu denklemden basitçe çıkarmaktı. İşlerin nasıl hareket ettiğine bakılmaksızın fizik kanunlarının işleyeceğini varsaydı. Deneysel ve matematiksel verilerin ortaya çıkardıklarıyla çelişmeyen bir strateji.

1905’te Albert Einstein, Özel Görelilik Teorisini geliştirdi. Çığır açan çalışması, yüzyıllardır kabul gören bilimsel düşünceyi geçersiz kıldı ve çevremizdeki dünyayı nasıl algıladığımızı değiştirdi.

Adından da anlaşılacağı gibi, bu teori yalnızca özel durumlar için geçerlidir, yani her iki nesne de sabit veya tekdüze hızda hareket ettiğinde.

Einstein , iki nesnenin göreli hareketinin harici, ezoterik “eterik” bir referans sisteminden çok bir referans çerçevesi olması gerektiğini açıkladı. Örnek olarak, bir uzay gemisinde başka bir uzay gemisini uzaktan gözlemleyen bir astronot olduğunuzu varsayalım. Önemli olan tek şey, sizin ve gözlemlediğiniz hedefin birbirinize göre ne kadar hızlı hareket ettiğinizdir. Ancak bir engel, özel görelilik yalnızca düz bir çizgide seyahat ediyor ve hızlanmıyorsanız geçerlidir. İvme meydana gelirse, Genel Göreliliğin uygulanması gerekir.

Teori iki temel ilkeye dayanmaktadır:

Görelilik – Fizik yasaları değişmez. Eylemsiz, sabit hızlı referans çerçevelerinde hareket eden nesneler için bile.

Işık hızı – Işık kaynağına göreceli hareketleri ne olursa olsun tüm gözlemciler için aynıdır.

Einstein’ın çalışması, zaman ve mekan arasında temel bir bağlantı oluşturur. Evreni sezgisel olarak üç boyutlu (yukarı ve aşağı, sola ve sağa, ileri ve geri) ama aynı zamanda bir zaman bileşeni veya boyutuyla tasavvur ediyoruz. Bunların birleşimi yaşadığımız 4 boyutlu ortamı oluşturur.

Uzayda yeterince hızlı hareket ederseniz, uzay ve zaman hakkında yaptığınız herhangi bir gözlem, sizden farklı bir hızda hareket eden herkesten farklı olacaktır. Hızlar arasındaki fark arttıkça, gözlemlenen farklılıklar da artacaktır.

Hepsi göreceli

Şimdi, elinizde bir lazerle bir uzay gemisinde olduğunuzu hayal edin. Lazer ışını doğrudan tavana ateş eder, bir aynaya çarpar ve tekrar zemine bir dedektöre yansıtılır. Şimdi geminin hareket halinde olduğunu hatırlayın, diyelim ki ışık hızının yaklaşık yarısı . Relativite, bu hareketin sizin için hiçbir fark yaratmadığını, onu “hissedemeyeceğinizi” belirtir (tıpkı kendi ekseni etrafında dönerken ve güneşin etrafındaki uzayda savrulurken Dünya’da olduğu gibi).

Ama işte dönüş geliyor:

Ancak dışarıdan bir gözlemci çok farklı bir şeye şahit olur. Geminizin içini “görebilseler”, lazer ışınının belirli bir açıyla “yukarı” hareket ettiğini, aynaya çarptığını ve ardından detektöre çarpmak için başka bir açıyla tekrar aşağı doğru hareket ettiğini fark edeceklerdir. Gözlemci, ışık yolunun geminizde gözlemleyeceğinizden daha uzun ve daha belirgin bir açıda olacağını fark edecektir. Daha da önemlisi, lazerin detektöre ulaşması için geçen süre farklı olacaktır. Işık hızının sabit olduğu düşünülürse, bu teoriyi kanıtlayan aynı sonuca nasıl varabilirsiniz? Açıktır ki, zamanın geçişi siz ve dış gözlemci için farklı olmalıdır.

Ne oluyor be? Bu fenomen, zaman genişlemesi olarak bilinir. Yukarıdaki örnekte, daha yavaş gözlemciye kıyasla, zaman sizin için daha hızlı “hareket ediyor” olmalıdır. Bu basit örnek, Einstein’ın görelilik kuramını görselleştirmemize olanak tanıyor, burada uzay ve zaman yakından bağlantılı.

Tahmin edebileceğiniz gibi, zamanın geçişindeki böylesine aşırı bir varyans, ancak çok büyük hızlarda, özellikle ışık hızına yakın bir yerde fark edilir şekilde fark edilebilir. Einstein’ın açıklamaları onun teorisini doğruladığından beri yapılan deneyler. Işık hızına yakın hareket eden nesneler için zaman ve mekan farklı algılanır.

Kütle, enerji ve ışık hızı

Einstein kesinlikle şöhretine güvenmedi. Ayrıca 1905’te, görelilik ilkelerini ünlü e = mc2 denklemini oluşturmak için uyguladı . Bu masum derecede basit denklem, kütle (m) ile enerji (e) arasındaki temel ilişkiyi ifade eder. Oldukça temiz.

Bu küçük denklem, ışık hızına, c’ye yaklaştıkça nesnelerin kütle balonlarını buldu. Böylece çok hızlı seyahat edersiniz, ancak hızınıza göre kütleniz artar. Aylak. En uç noktasında, ışık hızında seyahat ediyor olsaydınız, hem enerjiniz hem de kütleniz sonsuz olurdu. Bildiğiniz gibi, nesne ne kadar ağırsa, o kadar zor olur; dolayısıyla hızlandırmak için daha fazla enerjiye ihtiyaç vardır. Bu nedenle, ışık hızını aşmak imkansız.

Einstein’ın mirası

Einstein’a kadar, kütle ve enerji tamamen ayrı şeyler olarak görülüyordu. Çalışmaları, kütle ve enerjinin korunumu ilkelerinin daha büyük, daha birleşik bir kütle-enerjinin korunumunun parçası olduğunu kanıtladı . Bu nedenle madde, aralarındaki temel bağlantıdan dolayı enerjiye dönüştürülebilir ve bunun tersi de geçerlidir. Açıkçası harika.

Özetlemek gerekirse, ilk olarak “mutlak” bir referans çerçevesi yoktur, dolayısıyla “görelilik” terimi kullanılır. İkincisi, ışık hızı, hareket halinde olsun veya olmasın, onu ölçen kişi için sabittir – çılgınca biliyorum değil mi? Son olarak, ışık hızı aşılamaz, evrensel “hız sınırı” dır.

Anladınız mı? Harika. / Hayır mı? Yapmadıysanız endişelenmeyin, doğası gereği sezgiye aykırıdır. Bilimdeki en büyük keşifler genellikle “sağduyumuzun” dışındaki alemlerde bulunur.

dummies.com

Alper Yaman
Technopost ile Freelance tasarımcı ve geliştirici olarak, birçok kurumsal markaya hizmet sunuyoruz. Çalıştığımız alanlar'da edindiğimiz deneyimleri ihtiyaçlarınız doğrultusunda sizlere kaliteli işlere imza atarak sunmaktan gurur duyuyoruz!