albert-einstein-2

1 Nis 2019

Albert’ten Einstein’a

Geçen makalemizde Albert Einstein’ın elektrik ve manyetizma hakkındaki düşüncelerini ve bunun sonucunda bu değişimi kullanarak elektrik motoru yapabildiğimizi söylemiştik. Bu yazımızda ise Albert Einstein bu iki gücün birbiri arasında değişimini açıklayan Maxwell denklemlerini yorumlamasını ve sonucunda tarihe adını yazdıran “Özel Görelilik Kuramı’nı” konuşacağız.

Faraday’ın(1791-1867) İndüksiyon Kanunu ile birlikte artık yüksüz gördüğümüz bakır telinin mıknatıs yaklaştırıldığında akım geçirmesi bilim çevresinde büyük yankı uyandırmıştı. Fakat çoğu bilim insanı bunu kabul etmiyor, elektrik ve manyetik dalgaların aslında birlikte hareket ettiklerini yorumlamakta zorluk çekiyorlardı. Fakat Faraday’ın kanunu ortada gözlenebilen bir şey koysa bile hala bu ikili arasındaki ilişkileri ve sebepleri açıklama konusunda tatmin edici açıklamayı yapamıyordu. İşte bu zamanlarda James Clerk Maxwell(1831-1879) adında bir İskoç teorik fizikçi bu ikili arasındaki ilişkiyi açıklayan ve formülleştiren bir teori ortaya atarak olaya açıklık getirdi. Kısaca ondan bahsetmek gerekirse:

Maxwell denklemleri 4 temel prensipten oluşur:

  • Kapalı bir yüzeydeki elektrik alan akısının, bu yüzey tarafından çevrelenmiş olan hacimde bulunan net yük ile orantılı olduğunu ifade eder. Yani ne kadar yüklü bir yüzey varsa o kadar kuvvetli elektrik alan ve akısı vardır. (Gauss Kanunu)

 

  • Kapalı bir yüzeydeki manyetik alan akısının sıfır olduğunu ve dolayısıyla manyetik yüklerin var olmadığını belirtir. Yani manyetik alanın varlığı için kutupların varlığı olmalıdır, bobinler silindir şeklinde değil de küre şeklinde olsaydı biz onlardan faydalanamayacaktık.(Gauss Kanunu)

 

  • Kapalı bir devre boyunca elektrik alanın çizgi integrali (yani elektromotor kuvveti), bu devrece çevrelenen yüzeydeki manyetik alan akısının zamanla değişimiyle orantılıdır. Yani bir mıknatısı ne kadar hızlı bir şekilde bobine yakınlaştırıp uzaklaştırırsak o kadar manyetik alan değişimi olacaktır ve bu sebeple elektromotor kuvveti o oranda değişecektir. (Faraday Yasası)

 

  • Ampere Yasasını düzenleyerek (Ampere Yasası: Bir iletken tel içerisinden geçen akımı tanımlayan bir denklemdir.) iletken teldeki akım değişiminin de manyetik alan oluşturduğu gerçeğini denklemleştirmiştir. Yani bir elektrik motorunda verilen akımın artması manyetik alanı artıracaktır ve bu sebeple mıknatıs artan manyetik alandan etkilenerek dönmesi hızlanacaktır. Elektrik motorlarında alternatif akım kullanılması sebeplerinden birisi de budur(AC Motor için).

Formülleri buraya eklemedim fakat bakmak isteyenler için : https://www.onlinefizik.com/maxwell-denklemleri/

Maxwell bu denklemlerde yaptığı işlemler sonucunda hep bir sabit buluyor ve bu bulduğu sabiti ışık hızına eşit çıktığını görüyordu.(Işık hızını nasıl bulduğunu denklemsel olarak görmek istiyorsanız: https://en.0wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_wave_equation) ama o günlerde düşünülüyordu ki ışık hızı bağıl bir hıza sahipti. Bu nasıl olabilirdi? İşte bu soruya cevap arayan bilim insanları yorumlama yetersizliğinden dolayı çözüm bulamıyordu. Ancak onlardan sonra gelen Einstein çok farklı bir bakış açısıyla sabit içerisinde açıklanması gereken önemli bir şey fark etti. O açıklanması gereken önemli nokta ise “zaman” idi. Fiziğin Evrimi kitabında zaman için “Peki zaman nedir? Bir saatin tik tok etmesi mi? Hayır aslında zaman bir şeyin salınımıdır. Yani bir sarkaç saatin bir sağa bir sola gidip gelmesine biz bir saniye diyoruz ama deniz seviyesindeki bir sarkaç saati ile dağ tepesindeki bir sarkaç saati aynı periyot ile salınmaz” diye tanımlıyordu. Peki ya gerçek hayatta? İşte bu önemli noktanın farkına varan herkes zaman kavramını sorgulamaya ve düşünmeye başlar hakeza Einstein da. Einstein fiziğin sabit ve geçerli olması gerektiğini düşünüyordu. Eğer ışık hızı değişken olsaydı evrenin diğer yerlerinden gelen verileri yorumlayıp ortaya koyduğumuz her şey yanlıştı. Evren böyle zorluklar üzerine kurulmamalıydı. Bu sebeple şöyle düşündü. “Eğer ışık hızında gidersek ne olur? Bir düşünün yavaşça ışık hızına doğru ulaştığınızı düşündüğünüzde her şeyin yavaşladığını fark edebilirsiniz. Yani yüksek hızlı bir arabanın yanından geçerken onun sabitmiş gibi olduğunu ve zaman kavramının orada uzadığını görebilirsiniz.” Daha geniş bir anlatımla siz hızlandıkça zaman tik tokları sizin için daha yavaş akmaktadır. Bu anlaşılması zor düşüncesini teori haline getiren Einstein tüm fizik dünyasını etkilemeyi başarıyor fakat deneysel ispatını ise günümüze kadar geciktiriyor. Bu teoriyi ispatı ise Hafele Keating Deneyi ile yakın zamanda doğruladık. Hafele Keating deneyi ile bir jet uçağına ve bir de yer gözlem istasyonuna birbirinin aynı özellikte iki atom saati koyuluyor. Ardından jet uçağı dünyayı turlayıp geliyor ve Einstein’ın dediği gibi yerdeki gözlemcinin saatiyle karşılaştırıldığında farklı çıkıyor.(Dahası Bknz. Hafele-Keating Deneyi) Bu ispatla birlikte Einstein’ın düşüncelerindeki ince anlamlar ortaya çıkıyor ve günümüzde hala görüşleri büyük bir çevre tarafından kabul görüyor.

Bütün bu anlatılanlardan sonra aslında bizim sabit olarak algıladığımız şeylerin değişken, değişken algıladığımız şeylerin ise sabit çıkabildiğini görüyoruz. Bu yüzden aslında birbirine zıt gibi görünen kavramları eleştirel bir bakış açısıyla yorumladığınızda en zor gözüken şeyleri kolaylıkla halledip fikir önderlerimizden olan Albert Einstein gibi adınızı tarihe altın harflerle yazdırabilirsiniz. Gelecek yazımızda görüşmek üzere sağlıcakla…

Yazan:

Alper Reha YAZGAN

 

Array ( [0] => 1 )