Kuantum Teorisi: Evreni Anlamak

  Bilim dünyasında açılmış olan en son kapı... Modern dünyada bu teoriyi duymayan yoktur herhalde. Fal bakan kişilerden tutun, bilim insanlarına kadar Kuantum felsefesini sektörlerine eklemişlerdir. Bu yazımızda bizi kuantum teorisinin bilimsel kısmı ilgilendiriyor. Pek çok kişinin bu teori hakkındaki yazıları dergilerden, kitaplardan görüp de okurken sıkıldığını biliyoruz. Bu yazımızda kuantum teorisini, terimlerden uzak tutup mantıksal bağlamda size anlatacağız. Daha iyi kavramanız için yazıyı okurken fotoğrafları da incelemenizi tavsiye ederim. Şimdi iznizle size Kuantum Teorisini tanıştırayım:

           Kuantum Teorisi Neyle İlgilidir ?

o    Kuantum teorisi makro boyutlar mikro boyutlara doğru parçacıkların davranışlarının davranışlarını açıklar. Kuantum teorisinin pek çok kişiye saçma veya uydurulmuş gibi gelmesinin sebebi öyle olduğundan dolayı değil, günlük yaşamımızın seyrinde hiç farkına varamıyışımızdır. Ama aslında bu teorinin çok sağlam temeller üzerinde olduğunu ve teleskoplarla uzayı incelerken pek çok şekilde kendisinin var olduğunu kanıtlayan bir teoridir.

      Kuantum Teorisine Göre:

1. Maddeler dalga, dalgalar da madde özelliği göstermektedir. Işığın bir dalga gibi yayılmasına rağmen bir kütlesinin bulunması buna bir örenktir.
2. Enerji aslında ''Kuanta'' adı verilen paketçiklerden meydana gelir.
3. Elektronlar ve Protonların arasında dalgasal bir kordinelik vardır. Bir atoma enerji yüklenir, yani ısıtılırsa elektronun bulunacağı enerji seviyesi bu dalgasal ilişkiye göre belirlenir.
4. Doğadaki her parçacık birbiriyle iletişim halindedir. Hiç bir maddenin enerji seviyesi aynı olamaz. Bu yüzden bir madde enerji kazanır ya da kaybederse evrendeki her parçacık bu duruma göre enerji seviyesini değiştirmektedir. Bu ilkeye aynı zamanda 'Dolanıklılık'' veya ''Dolaşıklılık'' denmektedir.
5. Doğadaki hiç bir şeyin yeri ve enerji miktarı belirli değildir.Bir cismin bulunduğu mekan ne kadar çok belirginse orada bulunmama ihtimali o kadar çoktur. Bir maddenin konumu evrenin herhangi bir köşesine doğru her an değişebilir. Bu olaya belirsizlik ilkesi denir. Bunu da çok güzel bir şekilde anlatacağız.
6. Hiç bir maddenin sahip olduğu enerji 0 olamaz. Mutlaka bir ''kuantumluk'' enerji miktarı maddede bulunmaktadır. Bir maddenin tüm enerjisini yani tüm ısısını alırsak sıcaklık değeri -273 kelvin, namı diğer ''mutlak sıfır'' olur. Fakat kuantum teorisine göre bir madde asla -273 kelvin sıcaklığında olamaz.
7. Doğadaki maddeler hangi durumda olacaklarına bir gözlemci olaya dahil olursa karar verir. Bir gözlemci olaya dahil olmadığı sürece madde hakkındaki hiç bir şey belli değildir.

Yukarıda yazan her maddeyi teker teker bir başlık yapıp detaylıca ve örneklerle anlatacağız..Bu yazının sonunda doğayı aslında hiç tanımadığınızı fark edeceksiniz ve ona olan düşünceniz eskisi gibi olmayacak.

       Bir yolculuğa başlıyoruz...
     Elmasın doğadaki en sert madde olduğunu biliyorsunuz. Ağır sanayide her türlü maddeyi kesebilen parçalayabilen ve hiç bir çizik almayan bir madde. Ayrıca gramı milyon dolarlar değerinde. Ama mu maddenin %99.999... sonuna 9 tane daha 9 koyarsanız o kadarı boşluk. Milyon dolarlık bir madde alıyorsunuz ve paranızın hepsi bu boşluğa gidiyor. Ayrıca bu boşluk çok sert. Boş bir şey nasıl bu kadar sert olur ? Bunun cevabı kuantum teorisinde saklı.
    Her madde atomlardan oluşur ve atomların %99.9999999999999'u boşluktur.Yani siz İzmir'de bir çay bahçesinde çay içen bir çekirdek olsaydınız elektronunuz yunanistan taraflarına kadar uzanabilirdi. Bu nedenle her madde aslında bir boşluktur. Peki o zaman neden biz oturduğumuz sandalyenin, yani boşluğun içine düşmüyoruz ? Neden duvara yumruk attığımızda elimiz karşı tarafa geçmiyor ? Sebebi atom altı parçacıkların davranışlarında saklı. Bu ilişkiyi de bize birazdan kuantum teorisi açıklayacak.

Görüldüğü gibi hem atomların büyük çoğunluğu, hem de atomların birbiri arasındaki mesafe en sert maddede bile boştur.  

1-Maddeler dalga, dalgalar da madde özelliği göstermektedir

      Bu ilkeye bir çok kişinin en azından ismini duyduğu Çift Yarık Deneyi sonucunda ulaşılmıştır. Bu deneyde teker teker elektron fırlatabilen bir makine, makinenin önüne koyulan üzerinde iki yarık bulunan bir tabela, arakasına da elektronların çarptığı zaman üzerinde iz kalabilen bir başka tabela.
     Elektronlar bilindiği gibi  şekli ve kütlesi olan bir maddedir. Deneyi yapmadan önce bilim adamları en arkadaki tabelada elektronların sadece iki tabeladan geçtiği için iki tane şerit çıkacağı düşünülüyordu. Fakat böyle olmadı. Beklenenin aksine elektronlar yarıklardan tıpkı bir su dalgası gibi geçti. Bir su dalgası gibi iki yarığa birden çarpınca ikiye bölünen dalga birbiriyle girişim oluşturup tabelada bir çok şerit meydana getirdi. Bu yüzden bir madde olan elektronun tıpkı bir dalga gibi hareket ettiği ortaya çıktı.
   Dalgaların madde olarak davranması savını destekleyen bir başka deney de ışığın kütlesinin ölçülmesi olmuştur. Işığın yapısını oluşturan fotonların kütlesi aşağıdaki gibi bir deneyle ölçülmüş, bir dalga olan ışığın aynı zamanda madde gibi de davrandığı ortaya çıkmıştır.

Elektronların perdedeki görüntüsü Şekil A gibi olaması beklenirken Şekil B gibi olmuştur. Sebebi elektronların dalga özelliği göstermesidir.

Su dalgaları, ışık dalgaları gibi elektron dalgaları da bu şekildeki gibi yarıklardan geçer.

Foton önce tabana çarpar ve bir değer alınır, yansıyan foton bir de tavana çarpar ve ikinci değer alınır., değerler arasındaki fark fotonon kütlesini verir.

2-Işık aslında ''Kuanta'' adı verilen paketçiklerden meydana gelir.

     Işık ile ilgili yapılan deneylerde ışığın sadece dalga ve enerji olmadığı, aynı zamanda madde özelliği de gösterdiğini belirtmiştik. Bu yüzden ışığın ''kuanta'' adı verilen paketçikler halinde yayıldığı fikri doğmuş ve bu fikir deneylerle desteklenmiştir.

3- Elektronlar ve Protonların arasında dalgasal bir kordinelik vardır.

      Bu olay bir örnekle çok güzel açıklanabilir. Orta kalınlıkta, 2 metre boylarında bir ip alın, bir ucu sizde kalsın bir ucu da arkadaşınızda. İlk önce ipi yavaşça sallayın. Şekildeki dalgaların ilki gibi olsun. Yani sadece iki tane durgun noktası olsun. Sonrasında da ipe yavaş yavaş daha fazla enerji verin, yani ipi daha fazla sallamaya çalışın. Yavaş yavaş durgun nokta sayısı artacak, ipte daha fazla dalga gözlenecektir. Tıpkı bu şekilde proton ile elektron arasında da ilişki vardır. Işıkla ya da ısıyla bir atoma enerji verirseniz durgun nokta sayısı artacaktır. Bu durgun noktalar elektronun mutlaka bulunduğu noktalardır. Elektron ışık hızında hareket ettiği ve dalga özelliği gösterdi için protonun oluşturduğu yörünge alanında, aynı anda her yerde olabilir. Yeri belirsizdir. Aynı zamanda bu örnek yukarıdaki yazdığımız 4.maddenin de küçük bir örneğidir. Elektronun atomun  çevresindeki her yerde olabilme ihtimaline karşın mutlaka bulunduğu noktalar vardır. Elektronların bu konuma yukarıdaki örneğini verdiğimiz gibi proton ile elektronların arasındaki dalganın sahip olduğu durgun noktalardır. Aynı elektron 2 durgun noktanın arasındaki her yerde bulunabilir. Fakat durgun noktalarda mutlaka bulunur.
Fakat 4. maddede anlatılacak olan Doğadaki hiç bir şeyin yeri, enerji miktarı belirli değildir prensibinin etkisiyle atomun o anki sahip olduğu enrjiye göre proton ile elektron arasındaki dalga hep değişkendir ve durgun noktaların yeri de bu yüzden değiştiği için elektronların atomun içindeki yerini saptamak imkansızdır.
     Aynı zamanda bu dalgasal ilişki aynı atom içinde bulunan iki elektron arasında da vardır. Her maddenin renginin farklı olmasının sebebi, o maddenin atomlarının çevresinde dolaşan elektronlar arasındaki oluşan dalga belirler. Yazının ilerki kısımlarında daha iyi anlayacağınız bir sebepten dolayı aslında yeşil bir madde bir anda mavi renge dönüşebilir. Hepsi ihtimaller çerçevesindedir. Fakat maddenin özelliğinden dolayı sahip olduğu renkte gözükme ihtimali, diğer renklerde gözükme ihtimalinin kat kat fazlasıdır.

Bu şekildeki görülen kırmızı noktalar durağan noktaları temsil eder. Durağan nokta sayısı arttıkça dalga, daha fazla enerji yüklü demektir.

İlk dalganın 2, 2. dalganın 3, 3. dalganın 4 tane durağan noktası vardır. Dalgada enerji yüklendikçe durağan dalga sayısı artar.

Elektronların konumunun atom içindeki dalgasal değişikliği.

Şekildeki gibi bir elektron atomun içerisinde aynı anda her yerde olabilir.  Fakat enerji seviyesine göre bağzı  noktalarda kesinlikle bulunmak zorundadır.

4-Doğadaki her parçacık birbiriyle iletişim halindedir. Hiç bir maddenin enerji seviyesi aynı olamaz.
      Atomların çok küçük bir kısmının dolu olduğu halde hiç bir maddenin birbiri içine giremediğini söylemiştik. Şimdi bunun nedenini açıklayacağız. İlk nedeni elektronların aynı yüke sahip olmasıdır.Bu olay başlığımız ile çok alakalı değildir ama anlatmakta fayda var. 2. paragraftaki örnek kuantum teorisini anlamak açısından hayati önem taşımaktadır. Aynı atomun içinde bulunan elektronlar arasında kordinasyon olduğu için birbirlerini atomun içinden atamamaktadır. Fakat farklı atomlar arasındaki elektronlar aynı kutup elektrik yüküne sahip olduğu için birbirini itmektedir. Elektronlar da ışık hızında hareket edip atomun her bölgesinde var olduğundan dolayı atomların hiç bir boş bölgesi birbirlerinin içine geçememesini sağlamaktadır.
      Hadi diyelim yüksek bir basınç uygulayarak atomları iç içe geçirmek istediniz.O zaman başarabilir misiniz. Eğer sonsuz bir basınç kuvvetine sahipseniz başarabilirsiniz. Fakat doğa yasaları buna izin vermez tabii ki. Çünkü bir çok kişinin bilmediği, kuantum teorisinin açıkladığı bir olay devreye girmektedir. Hiç bir madde birbiri ile aynı enerji seviyesine sahip olamayacağı için elektronlar da birbirlerine yaklaşamaz. Aradaki var olan enerji seviyesi farkı elektronların birbirine temas etmelerini engeller ve yine atomların birbirinin içinden geçemez.
       Peki ya elektronlar bir anlığına da olsa aynı enerji seviyesinde bulunurlarsa? Bu imkansızdır. Çünkü her madde birbiri ile iletişim halindedir ve bir elektronun ve ya başka bir maddenin enerji seviyesi değişirse evrendeki her partikül davranışını buna göre değiştirerek aynı enerji seviyesine olma ihtimali ortadan kalkar.

Şekildeki gibi her atom arasında bir iletişim mevcuttur. Eğer siz bir maddeyi avcunuzla ısıtırsanız bundan evrendeki her atom aynı enerji seviyesinde bulunmamak için davranış değiştirir.

   

Dünya hacmine kadar büzüşmüş bir yıldız.

5-Doğadaki hiç bir şeyin yeri ve enerji miktarı belirli değildir.Bir cismin bulunduğu mekan ne kadar çok belirginse orada bulunmama ihtimali o kadar çoktur.

(Örneğin evin içindeki kalem dediğimizde maddenin mekanı, çantanın içindeki kalemden daha az belirgindir. ''Mekan ne kadar çok belirginse'' den kastımız budur))
       Bu ilkeye göre herhangi bir müzede bulunan milyon dolarlık bir elmasın bir anda yastığınızın altından çıkma olasılığını mümkün kılar. Fakat elmasın kütlesi, elmasın bulunduğu konumun belirginliği(bu belirginliği açıklayacağız) ve elmasla aranızdaki mesafeye bağlı olarak evrenin yaşının milyarlarca katı yıl kadar beklemeniz gerekecektir.
      Bu olayı elinize bir gök cisimleri kataloğu alarak beyaz cücelerin kütlesini incelerseniz fark edebilirsiniz.Bir beyaz cücenin kütlesi en fazla güneşin kütlesinin 1.4 katı kadar olabilir. Ne alaka diye düşünüyorsunuz biliyorum ama bir sonraki paragrafın sonunda bu durumu gerçekten anlayacaksınız.
      Beyaz cüceler güneş boyutlarındaki veya daha küçük yıldızların patlaması sonucu oluşurlar. Yıldızlar patladıktan sonra kendi içine doğru tekrar büzüşerek güneş kadar bir kütle, bir dünya hacmine kadar sıkışır. Teorinin bu ilkesine göre yıldızın o devası kütlesinin bulunduğu konum çok daha fazla belirgin hale gelmiştir. Çünkü hacmi küçüldüğünden dolayı konumunu daha küçük sayılarla belirtilmeye başlanmıştır. Şimdi burdan sonrası çok önemli, beyaz cüceler devasa kütleleriyle minimum boyutlara kadar büzüldüğü için yıldızın patlayıp saçılma ihtimali de o kadar artmıştır. Aslında yıldızın tekrar patlaması da patlamaması da ihtimaller üzerindedir. Hesaplara göre bir beyaz cücenin kütlesi en fazla 1.4 güneş kütlesi kadar olabilir. Eğer bu miktar geçilirse bu cismin sahip olduğu kütlenin konumu çok fazla belirginleştiği için yıldızın konum değiştirme ihtimali de o kadar artacak ve sonunda patlayıp konum değiştirecektir. Yani bir kütlenin konumu ne kadar belirginse orada olmama ihtimali de artacaktır. Beyaz cücelerin sahip olabileceği sınır kütle sadece kuantum teorisinin matematiksel formülleriyle hesaplanıyordu. Gelişen teknolojiyle teleskoplarla beyaz cüceler araştırılmış ve beklendiği gibi hiç biri bu kütle sınırını geçememiştir.
      Bunun matematiksel gösterimi en basit şekilde :
Bir cismin istenen konuma sıçrama ihtimali= cismin kütlesi× cisim ile sıçramasının istendiği mesafe× cismin konumunun  içinde bulunduğu mekanın büyüklüğü / plank sabiti
plank sabiti ışık hızı gibi, yer çekimi gibi doğada var olan bir doğa sabiti. Bu sabit kuantum matematiğinde formül tuturulmaya çalışılırken uzun uğraşlar sonucu ortaya çıkarılan bir kat sayı.
      Bu ilkeyi Bhor önerince Einstein ''Tanrı zar atmaz'' demiştir. Buna karşılık Bhor da Einstein'a ''Tanrının işine karışma !'' diyerek çıkışmıştır. Bu da size genel kültür olsun .

6-Hiç bir maddenin sahip olduğu enerji 0 olamaz. 

        Her maddenin bir ısısı vardır. Bu ısı elektronların proton çevresindeki dönüşlerinden ve atomun kendi etrafında titremesinden gelmektedir. Eğer bir maddenin ısısı kaybolur yani mutlak sıfıra ulaşırsa elektronlar çekirdek etrafında dönmüyor, atomun da kendi etrafında titremiyor anlamına gelir. Fakat kuantum teorisi ne olursa olsun elektronların 1 ''kuantalık(enerjinin bir bitlik miktarı, yani bir enerjinin miktarının düşebileceği en küçük nokta)'' dahi olsa enerji bulunduracağını ve açısal momentumun korunumu yasasından çekirdeğin çevresinde döneceğini söylemektedir. Yani hiç bir madde mutlak sıfıra ulaşamayacaktır.
        Hem eğer maddeler tamamen ısılarını kaybedebilseydi her madde 0 enerji seviyesine sahip olabilirdi ve bir başka ilke olan ''Doğadaki her parçacık birbiriyle iletişim halindedir. Hiç bir maddenin enerji seviyesi aynı olamaz'' ilkesi var olamazdı.

     
 7-Doğadaki maddeler hangi durumda olacaklarına bir gözlemci olaya dahil olursa karar verir.
       Bu ilkeye göre aslında bir illüzyonun içinde yaşıyoruz ve doğada olan olaylara biz de katıldığımız için maddeleri o haliyle görüyoruz.
        Bu olay hakkında çok ünlü bir deney vardır. Var olup olmadığı bilinmeyen kuantum teorisi ile ilgilenen bir bilim adamının kedisinin ismiyle anılan  ''Schrödinger'in Kedisi'' deneyidir. Hem de bu deney bir paradoks olarak da bilinir. Bu deneyde çelik bir kutunun içine bir kedi, radyoaktifliği algılayan bir dedektör ve dedektör aktif olduğunda yere düşüp kediyi öldürebilecek zehirli bir gaz kapsülünü kıracak bir çekiç ve bir kutu içinde sıkıştırılmış radyoaktif bir madde var. Yukarıdaki 5. başlıkta anlattığımız bir maddenin belirli bir mekandan dışarı çıkma ihtimali prensibi de bu deneyde kilit rol oynuyor. Gördüğünüz gibi her ilke birbiriyle uyum içerisinde. Bu deneydeki dedektör, eğer kutunun içerisinde sıkıştırılmış tek bir radyoaktif atom sıçrarsa devreye girecek ve çekici yere düşürüp zehir kutusunu kıracak ardından kedi zehirlenecek ve ölecek; eğer her hangi bir atom çıkmazsa kedi yaşayacaktır.Yani kedinin akıbeti hakkında iki ihtimal vardır. Bu durumda kuantum teorisine göre kediyi çelik kasanın içine koyup kapağı kapatırsak. Kedi hem ölüdür hem diridir. Hiç bir gözlemci olaya dahil olmadığı için ve maddeler de dalgasal özellik gösterdiği için kedi hakkındaki tüm ihtimaller dalgalanacaktır. Ta ki biz kapağı açıp gözlemci olursak kedi ya ölü olacaktır ya da diri. Fakat paralel evrenlerde bu dalgalanan ihtimallerin hepsi gerçekleşmiş olacaktır. Bu örneğin 5. başlıkla olan ilgisi 5. başlıkta vermiş olduğumuz formül kullanılarak, radyoaktif maddenin haznesinden sıçrama ve sıçramama ihtimalinin, yarı yarıya ayarlanmasıdır. . Bu deney başka yerlerde farklı şekilde anlatılabilir. Genel mantık aynıdır.

Kedi bir gözlemci dahil olana kadar hem ölüdür hem diridir.

Paralel evrenlerde her ihtimal, gözlemci dahil olduğu zaman gerçekleşmiştir.

   



Bu yolculuğumuzda size kuantum teorisinin mantığını anlattık. Gördüğünüz gibi kuantum teorisi saçma falan değildir. Sadece yaşamın seyrinde gözlemlenemeyen olayları anlatmaktadır Biz tüm gayretimizle size en etkili ve en kolay şekilde bu teoriyi anlatmaya çalıştık. Umarız başarılı olmuşuzdur. Anlamadığınız şeyler olursa, hatta anlasanız dahi sorularınızı yoruma yazabilirsiniz. Aynı gün cevaplanacaktır. Başka bir yolculukta görüşmek üzere hoşça kalın...

Devamını oku »

Genel Görelilik Teorisi: Uzayın Geometrisi

       
   Genel Görelilik Teorisi, Özel Göreliliğin genişletilmiş halidir diyebiliriz.  Einstein Özel Görelilikte anlattığı uzay zaman ilişkisini; Genel Görelilikte,  kütle çekiminin uzayın geometrisine yaptığı etkileri harmanlayarak oluşturmuştur. Bu yüzden öncelikle Özel Göreliliği anlattığımız yazımızı okumanızı şiddetle tavsiye ediyoruz.

            Genel Görelilik Teorisi kütle çekim kuvvetinin uzay ve zamana yaptığı etkiyi açıklamaya yarayan bir teoridir. Genel Görelilik bir cismin uzaya ve zamana etkilerini, ışığın yer çekimi ile etkileşimi, uydularımızın nasıl dünyamız çevresinde döndüğünü, kara deliklerin neden ve nasıl oluşup nasıl davrandıklarını açıklamaktadır. Bu teoriye göre kütle çekim kuvveti uzay ve zamanı büker. Hacmi eşit olan iki cisimden kütlesi daha fazla olan cisim uzayı ve zamanı daha fazla bükerken kütlesi aynı olan iki cisimden hacmi küçük olan daha az büker.Bunun sebebi evrenin dokusunu belirleyen doğa yasalarında böyle yazmasıdır.Bu paragrafı iyi anlamanız yazının devamını daha sağlıklı okuyabilmenizi sağlayacaktır. Biz her olayı size örnekli ve anlaşılır şekilde anlatacağız. Broşürümüzü okuyup Bilimsel Boyutlar Turizimi seçtiğinize göre yolculuğumuza başlayabiliriz...

             Einstein; doğa kanunlarının,  yer çekiminin etkilediği cisimler ile uzay boşluğunda belirli bir ivmeyle hareket eden cisimlere benzer şekilde etki ettiğini göstermiştir. Bu olayı resimdeki örnekle daha iyi anlayabilirsiniz. Resimde görüldüğü gibi dünyadayken elimizden bıraktığımız cisim yer çekiminin etkisiyle yere düşerken, belirli bir ivmeyle hızlanarak hareket eden roketin içinde bırakılan cisim de roketinin tabanına düşmektedir.Bu olay da bize belirli bir ivmeyle hareket eden cisimler ile yer çekimine maruz kalan cisimlerde doğa yasalarının benzer şekilde işlemesini anlatmaktadır.Bu cümle teorinin kilit cümlesidir.

            Peki bu teori tam olarak bize neler anlatmaktadır ? 

•              Herhangi bir hızla hareket eden cisme göre zaman, durağan cisimlere göre daha yavaş akmaktadır. Bir başka deyişle bir cismin hızı ışık hızına ne kadar yakınsa zamanın o kadar yavaş akacağını, ışık hızına gelen cisimler için de zamanın duracağını söyleyebiliriz.Bu çıkarımları özel görelilik teorisinden elde etmiştik.Genel görelilik ise bize doğa yasalarının bir ivmeyle hareket eden cisimler ile yer çekimine maruz kalan cisimlerde benzer davranmasından dolayı, uzayda bir ivmeyle hareket eden cisimlerde de yer çekimine maruz kalan cisimlerde de, uzay boşluğunda hareketsiz kalan cisimlerden daha yavaş akacağını söylemektedir
  
  

•            Apartmanda oturan insanlardan aşağı kattakiler yukarı kattakilere göre daha az yaşlanmaktadır. Çünkü aşağı kattakilere yer çekimi daha güçlü etki etmektedir.

•            Kütle çekim kuvveti uzayı tıpkı gerilmiş bir çarşafın üstüne ağır bir bilye koyuyormuş gibi büker. Bu yüzden ışık bir yıldızın ve ya gezegenin etrafından yay çizerek geçer. Bunun sonucunda bir yıldızın arkasında kalan bağzı cisimlerin görüntüsü uzayın içerisinde birden fazla veya farklı bir yerde gözükebilmektedir.

•            Yıldızlar ve gezegenler uzayı bükmesinden dolayı yörüngelerinde cisimler dolaşmaktadır. Bu olayın simulasyonunu yine bir gergin çarşafa büyük bir bilye koymanızın ardından daha küçük bir bilye bırakarak gözlemleyebilirsiniz. Küçük bilye büyük bilyenin etrafında bir süre dönecektir.

•            Eğer çok büyük bir kütle çok küçük bir hacme sığdırılırsa uzay bükülmekle kalmayıp delinecek ve ışığın bile kaçamadığı şiddette bir kütle çekimi oluşacaktır. Yani karadelik...
  

                     Genel Görelilik kara delikleri de açıklamaktadır. İşte işin en heyecanlı kısmı buras. Karadelikler hakkındaki ayrıntılı yazımızı site içerisinde bulabilirsiniz. Biz karadeliklerin şimdilik genel görelilik ile ilişksinden bahsedeceğiz: 

                     Yıldızların kendi enerjilerini üretir ve etrafındaki gezegenlere enerji verir. Yıldızların, istisnalar olsa da, yüzde doksan dokuzu nükleer bir tepkime olan helyum hidrojen döngüsünden sağlamaktadır.Yani güneşimiz devamlı patlayan bir atom bombasıdır. Şimdi işin can alıcı kısımları geldi. Mutlaka ateşin yukarıya doğru yayılma isteğini fark etmişsinizdir. Bunun nedeni ısınan cisimlerin merkezden uzaya doğru yayılma isteğidir. Güneş de çok büyük bir ateş topu olduğuna göre neden merkezden uzaya doğru yayılmamaktadır ? Sebebi yıldızın merkezine doğru etki eden kütle çekim kuvveti ile uzaya doğru genişleme kuvvetinin dengede olmasıdır. Fakat bir gün her yıldızın yakıtı bitecek ve o zaman ne olacak?

• Yakıtı biten yıldızların genişleme kuvvetinin yok olmasından dolayı merkeze doğru olan kütle çekim kuvveti galip gelicek ve büyük bir patlamadan sora yıldız kendi içine çökecektir. O kaskoca yıldız öyle küçük bir hacme sığacaktır ki en büyük yıldızların bile çapı 100 metreyi geçemeyecektir.

• O kadar küçük bir hacime o kadar büyük bir kütle sığacaktır ki kütle çekimi uzayı bükmekle kalmayıp delecektir. Delinen uzayda deliğin bir tarafı evrenin bambaşka bir yüzü veya evrenin geçmişten ya da gelicekten bir başka kısmı olacaktır. Tam merkezinde de zamanın nasıl davranacağı hala daha araştırma konusudur. Işık hızında hareket eden fotonları bile içine çekebilen bu maddenin zamanın işleyişini nasıl değiştirdiği akıllara durgunluk veren bir sorudur. Kara deliklerden ışık bile kaçamadığı için ortaları karanlıktır.
• 

• Kara deliklerin merkezleri ışığı içine çektiği için siyah gözükecektir. Çevresindeki ışıklar da uzayı çok fazla büktüğü için bariz bir şekilde dağılarak bize ulaşacaktır. Zaten bilim adamları kara delikleri siyah bir cisim olarakdan çok etrafındaki ışığı bozuk bir mercek gibi çok güçlü bir şekilde dağıtan maddeler aramaktadır.

• Kara deliklerin kütle çekimi o kadar büyüktür ki her büyüklükteki cismi içine çekebilir ve o cisim hakkında geriye hiç bir kanıt bırakmaz.

İşte Genel Görelilik Teorisi bize bunları açıklamaktadır.Son durağımıza gelmiş bulunmaktayız. Biz bu teoriyi okurken sıkılmayarak zevk alabileceğiniz bir şekilde sizlere anlatmaya çalıştık. Umarız başarılı olmuşuzdur.

 

Devamını oku »

Özel Görelilik Teorisi ve E=mc²: Uzay Ve Zaman Birleşiktir

          Einstein'ın yıldızını parlatan bu teoriyi duymayan yoktur sanırım.Pek çok kişinin karşısına internette sörf yaparken, popüler bilim dergilerini okurken çıkmıştır. Şimdi de beraber bir yolculuğa çıkacağız. Bu yolculukta özel görelilik teorisini zevk alarak eksiksiz bir şekilde anlayacaksınız. Keyifli okumalar...

          Birisi size özel görelilik teorisini en kısa ve eksiksiz bir şekilde tanımlamanızı isteseydi şu cümle en doğrusu olurdu sanırım: Uzay ile zamanın tek olduğunu anlatan teoriye özel görelilik teorisi denir.
           Birbirinde farklı gibi gözüken uzay ve zaman nasıl bir olabilir ? Yazının sonuna kadar sabırlı davranın, verdiğimiz basit örneklerle çok güzel anlayacaksınız ? Şöyle ki:
            Bir araba düşünün, dümdüz bir yolda saniyede 100 kilometre gidiyor olsun. Siz de bu arabanın arkasından saatte 20 kilometre hızla koşuyor olun. Yani bu durumda araba sizden 80 kilometre hızla uzaklaşmaktadır. Şimdi buradan sonrası çok önemli. Siz arabanın arkasından hızla koşarken ben de arkanızdan ışık tutayım. Işık saniyede 300.000 kilometre hızla yol almaktadır.Fakat teoriyi daha kolay anlayabilmemiz için ışığı saatte 300 kilometre gittiğini kabul edelim. Sizin hızınız 20 arabanın 100 ışığın 300. Bu durumda ışık arabadan saate 200 sizden de 280 kilometre uzaklaşmış olması lazım değil mi ? Einstein'dan önce bilim adamları aynen bizim gibi düşünüyordu. Fakat ışık ile yapılan deneylere bir göz atarsak, birazdan yanılacağımızı anlarız. Size ve arabayı kullanan kişiye ışığın hızını ölçebilen bir alet verirsek ışığın hızını ikinizde beklenenin aksine, saate 300 kilometre olarak ölçeceksiniz. Ama beklentimiz sizin 280, arabadaki adamın da  200 ölçmesiydi. Peki ya ışık nasıl ikinizden de aynı hızla uzaklaşabiliyor ? Einstein da bizimkine benzer bir deney yapmış ve bu garipliği görüp nasıl olduğunu şöyle açıklamıştır:

• Bir cisim hızlandıkça zaman, o cisim için yavaşlamaktadır.Bir başka deyişle bir cismin hızı ışık hızına yaklaştıkça cisim için zaman yavaşlamaktadır. Yani sizden hızlı giden o arabanın içindeki adam size göre daha az yaşlanmaktadır. Ama sevinin, o arabanın arkasından koştuğunuz için şu an siz de daha az yaşlanmaktasınız. Bu olayla ilgili ''İkizler'' isimli bir paradoks vardır. İkizlerden birini dünyada bırakıp diğerini ışık hızına yakın hızla giden bir rokete koymamızın 60 sene sonrasında rokete binmiş olanın tekrar dünyaya gelmesiyle aralarında oluşan yaş farkıyla ilgilidir. Bu olayı ''İkizler Paradoksu'' isimli yazımızda anlatacağız.

            Yani zaman bizim için ışık hızına göre sahip olduğumuz hıza göre hızlı veya yavaş akmaktadır. Farkındaysanız ''göre' kelimesini çok kullandım. Bu yüzden bu teorinin ismi Özel Görelilik. Farklı hızlara sahip cisimler için zaman, ışık hızına Göre o cisme Özel akmaktadır.

• Eğer bir cisim ışık hızına ulaşırsa zaman, o cisim için duracaktır.

1.       Eğer ki ışık hızına yakın veya ışık hızında giderseniz zamanın yavaşladığını ya da durduğunu fark edemezsiniz. Size zaman her zamanki gibi gelecektir. 30 sene boyunca ışık hızında seyredip sonrasında dünyaya geri dönerseniz siz hiç zaman geçirmemiş gibi hissederken dünyadakilerin 30 sene ileri gittiğini göreceksiniz.. Size zamanın hiç geçmemiş gibi gelmesinin sebebi 30 sene boyunca ışık hızında yol almanızdır. Işık hızında cisimler için zaman durur. Bir nevi geleceğe yolculuk yapmış olacaksınız..Geçmişe yolculuk yapmak isterseniz ışık hızını aşmanız gerekir. O da bu teoriye göre imkansızdır.

• Işığın sahip olduğu hız evrendeki akan zaman için referans hızdır.Yani ışık hızı temel bir sabittir. Bir başka deyimle evrende zaman ışık hızında akmaktadır. Fakat ışık, neden bu referans hızda gitmektedir sorusu hala araştırma konusudur.
  

• Bir cisim ışık hızına asla ulaşamaz. Bu olayı Einstein E=mc² formülü ile açıklamıştır. Bu formül cismin sahip olduğu enerji eşittir ışık hızının karesi ve kütlesinin çarpımı kadar demektedir. Bir örnekle açıklayalım. Bir cismi ışık hızına kadar hızlandırmaya çalışalım. Cisme devamlı olarak hız yani enerji ekliyoruz. Bu formüle göre cismin enerjisini artırdığımda kütlesinin de artacağı söyleniyor. Yani biz cismi hızlandırdıkça(kinetik enerji yükledikçe) cismin kütlesi artacak ve artmış kütleyi hızlandırmak için daha fazla enerji gerekecek.Daha fazla daha fazla derken bu cismi ışık hızına ulaştırabilmek için sonsuza kadar daha fazla enerji isteyeceğiz.Yani sonsuz bir enerjiye ihtiyacımız olduğu için şimdilik ışık hızına ulaşmak imkansız görülüyor. Fakat bu Einstein'ın düşüncesi. Bilim insanları günümüzde somut verilere sahip olmasalar da ışık hızını geçmiş parçacıkların var olduğunu düşünüyor.

• Bir cisim ışık hızına yaklaştıça, cismin hareket doğrultusunda kısalmaktadır. Fakat aynı hızda, ışık hızına yakın hızlarda seyreden iki cisim birbirini kısalmış bir şekilde görmez. Bir başka değişle doğa yasaları sadece aynı hızda giden cisimlerde aynı işler. Bu olayı açıklayacağımız bir örnek yoktur. Çünkü hayatımızın sıradan akışında ışık hızına yaklaşan hiç bir cisim görememekteyiz. Böyle bir olayın olmasının sebebi doğa kanunlarının işleyişidir.Bu olayın ismi Lorentz Daralmasıdır. Bir başka yazımızda da bu konu hakkında yazıcağız.

İlk verdiğimiz örneğe bu olayları uyarlarsak çok kemik bir cümle çıkıyor ortaya: Arabanın sizden daha hızlı gitmesine rağmen ışığın ikinizden de aynı hızla uzaklaşmasının sebebi; araba ışık hızına daha yakın hızda seyrettiği için zamanın arabada size göre daha yavaş akmasıdır. İşte bu yüzden araba sizden daha hızlı seyretmesine rağmen ışık ikinizden de aynı hızla uzaklaşmaktadır. Kafanızda ''Peki ya neden ?'' sorusu gelmiştir muhakkak. Bu sorunun cevabı evrenin dokusunda saklı. Bilim adamları da hala bu saklı bilgileri ortaya çıkarmaya çalışıyor.

 Belirli bir hızda uzayda yol alıyoruz ve hızımıza göre zaman bize özel akıyor.Bu yüzden bu teori uzay ve zamanın birlikte olduğunu açıklıyor diyoruz. Yolculuğumuz şimdilik son durağına ulaşmış durumda.Bu teorinin genişletilmiş hali olan Genel Görelilik Teorisi hakkındaki yazımızı da okumanızı tavsiye ediyoruz. Umarız okurken sıkılmamışsınızdır. Bir başka yolculukta daha beraber olana kadar hoşçakalın...

Devamını oku »