Isinan Hava Neden Yukselir

Isınan Hava Neden Yükselir
Peki madem bu tip camlar fiziğe aykırı, o halde bu camlar nasıl işliyor? Buna
basitçe "göz aldanması" diyebiliriz. Gözümüzün müthiş yeteneklerinden
birisi değişik ışık seviyelerine kendisini ayarlayabilmesi. Gündüz çok parlakken
de, gece karanlığında da görme işlevini yerine getirebiliyor. Parlak bir ışık
kaynağının yanında zayıf bir ışık kaynağı varsa, göz kendini parlak olan ışığa
göre ayarlar ve zayıf ışığı fark etmemiz olanaksızlaşır. Bu nedenle gündüz vakti
yıldızları göremiyoruz. Halbuki yıldızlardan gelen ışık gündüz de gece de aynı
parlaklığa sahip.

Yabancı filmlerde gördüğümüz sorgu odalarında camın ayırdığı odalardan biri
karanlık diğeri de aydınlık tutuluyor. Camın özelliği, üzerine gelen ışığın
çoğunu yansıtması ve çok az bir kısmını geçirmesi. Aydınlık odada bulunan kişi,
aynadaki kendi parlak görüntüsünden düğer odadan gelen ışığı seçemiyor. Bu kadar
basit. Aynı işi bir tül perde de rahatlıkla yapıyor.





Resim1: Eğer cam ışığı sadece sağa geçiriyorsa, sağ odacığa ısı aktarımı
olur.



Resim2: Cam sağa daha fazla oranda ışık geçiriyorsa, denge durumunda
sağdaki cisim daha sıcak olacaktır.




Herkes en düşük sıcaklık noktasını bilir: -273 derecedir. Benim merak ettiğim en yüksek sıcaklık noktası. -273 derecedeki bir maddenin molekülleri hareketsizdir. Bu maddeye ısı verelim, moleküller titreme hareketi yapacak, hareketlenmeye başlayacak. Isıyı arttıralım. Her hal değişiminde moleküllerin hızları sürekli artacak, öyle değil mi? Bu madde en son gaz halindeydi. Sürekli ısı vermeye devam edelim. Herhalde bu artış sonsuza doğru sürecek değil. Ben şöyle düşünüyorum: Einstein'ın teorisine göre hiç bir madde ışıktan daha hızlı gidemez. O halde bu moleküllerin hızları 300,000 km/sn'yi geçemeyecek. Yani en üst sıcaklık noktası belirmektedir. Ya sizce?

Bir maddenin sıcaklığı moleküllerinin hızından çok sahip oldukları ortalama
enerjiyle ilgili olduğu için bu sorunun yanıtı hayır. Maddeyi ısıtmaya devam
ettiğiniz sürece sıcaklığı artacaktır.

Bu anlamda bir cismin hızının ışık hızı ile sınırlı olması oldukça aldatıcı.
Konuyu görelilik kuramının bize kazandırdığı kütle ile enerjinin eşdeğerliliği
kavramıyla daha iyi anlamak mümkün. Ünlü E=mc2 formülü kütle ve enerji ölçümlerinin
arasındaki ilişkiyi veriyor. Böylece, örneğin bir gram suyu bir derece ısıttığınızda
enerjisinin 1 kalori arttığını söyleyebileceğiniz gibi, kütlesinin de 4.7x10-17
kg arttığını da söyleyebilirsiniz.

Bir cismi hızlandırmak için cisme vermek zorunda kaldığımız enerji için de aynı
şey geçerli. Kinetik enerji olarak adlandırılan bu enerji türünün de bir kütlesi
olduğundan, cisim hızlandıkça kütlesi de artar. Bu nokta çok önemli. Çünkü kütle,
eylemsizliğin, yani hareketteki değişimlere karşı cisimlerin direncinin bir
ölçüsü. Öyleyse, görelilik kuramına göre hareketli bir cismi hızlandırmak için
daha fazla enerji harcamalıyız: Hem cismin orijinal kütlesi için hem de yeniden
hızlandırmadan önce var olan kinetik enerjinin kütle eşdeğeri için.

Olayı biraz daha netleştirmek için bir oyuna benzetme yapabiliriz (en azından
deneyebiliriz). Elinizde bir çuvalla, bol çakıllı geniş bir alanda bulunuyorsunuz.
Oyunun tek kuralı, her adım attığınızda yerden bir çakıl alıp çuvala atmak.
Doğal olarak taşıdığınız yük arttıkça adım atmanız zorlaşıyor ve adım boyunuz
küçülüyor. Soru şu: istediğiniz kadar uzağa gidebilir misiniz? Eğer çok uzakta
bir noktayı hedef olarak seçmişseniz oraya kadar gitmeniz mümkün olmayabilir.
Bir süre sonra yükünüz o kadar ağırlaşır ki adım atmanız ya da çuvalı sürüklemeniz
imkansızlaşabilir. Kısacası bu oyunda gidebileceğiniz maksimum uzaklık kendiliğinden
ortaya çıkıyor. Buna rağmen çuvalı istediğiniz kadar doldurabilir misiniz? Eğer
çuvalınız yeteri kadar büyükse bu soruya yanıt evet olacaktır. Yani mesafe için
bir sınır olmasına karşın yük için bir sınır yok.





Parçacık hızlandırma oyunu yukarıdaki oyuna (tamamen olmasa bile) oldukça benziyor.
Sonuçta ulaşamayacağınız bir en yüksek hız, ışık hızı, ortaya çıkıyor. Bu hıza
istediğiniz kadar yaklaşabilirsiniz ama ulaşmanız ve geçmeniz mümkün değil.
Üstelik taşınan çakıllara benzetebileceğimiz enerjiyi istediğiniz kadar artırabilirsiniz.
Işık hızına erişmeniz sonsuz enerji gerektirdiği için, evrende de büyük olasılıkla
sonlu miktarda enerji (kütle) olduğu için pratikte ve kuramda mümkün değil.








Modern parçacık hızlandırıcılar yukarıdaki oyuna oldukça benzer bir şekilde
çalışıyorlar. Örneğin protonları hızlandırmak için, parçacıklar bir elektrik
geriliminin yaratıldığı bir bölgeden geçiriliyor. Protonlar 1 voltluk bir gerilim
farkını atlamak zorunda bırakılırsa enerjileri 1 eV (elektron volt) artar. Bu
sonuç protonun hızına bağlı değil. Eğer protonları döndürüp dolaştırıp aynı
bölgeden defalarca geçirebilirseniz, enerjilerini istediğiniz kadar artırabilirsiniz.

Örneğin, Fermilab'daki Tevatron'dan çıkan protonlar 800 GeV'luk inanılmaz bir
enerjiye sahipler (GeV=giga eV=109 eV). Bu 0.983 GeV olan protonun durağan kütlesinin
(enerjisinin) 850 katı kadar! Bu durumda protonların hızı ışık hızının %99.99993'üne
eşit. Bu kadar hızlı protonları daha da hızlandırmak mümkün. CERN'de 2005 yılında
tamamlanması planlanan 'Büyük Hadron Çarpıştırıcısı' (Large Hadron Collider,
LHC) 14 TeV'luk protonlar üretecek (TeV=tera eV=1012 eV). Bu Fermilab'dakilerden
yaklaşık 17 kat fazla bir enerji demek. Çıkan protonların hızıysa ışık hızının
%99.9999997'sine eşit olacak.

Bu kadar büyük enerji farkı olduğu durumda hızların birbirlerine çok yakın görünmesinin
ne kadar aldatıcı olduğunu bir örnekle daha iyi anlayabiliriz. Bu hızlandırıcılardan
çıkan protonları uygun bir kapta topladığınızı varsayalım. Elinizde bir Fermilab
kabı bir de CERN kabı olsun. Hangi kaptaki proton gazının daha sıcak olduğunu
anlamak için klasik bir yöntemi denemeye karar verdiniz: Bir elinizi bir kaba,
diğer elinizi diğer kaba soktunuz. Hangi eliniz daha çok yanar?

Yanma, bir başka ifadeyle vücudunuzun kimyasal maddesindeki hasar, protonların
size enerjilerinin ne kadarını aktardıklarıyla doğru orantılıdır. Yani daha
fazla enerjisi olan protonlar elinizi daha çok yakacaktır. Hatta, elinizin protonları
tamamen soğurduğunu düşünürsek, CERN'den gelen kaptaki protonların Fermilab'dan
gelenlere oranla 17 kat daha fazla yaktığını da söylemek mümkün. Uzun lafın
kısası, hızın önemi yok, CERN kabı çok daha sıcak.

Bu kadar yüksek enerjiye sahip protonlar normalde 1015 derece sıcaklığında ortaya
çıkabilirler. Bu sıcaklık derecesi ve hatta daha yüksek sıcaklıklar evrenimizi
meydana getiren büyük patlamanın ilk anlarında oluşmuştu. Zaten, hızlandırıcılarla
bu kadar yüksek enerjilere ulaşılmasının bir amacı da büyük patlamanın bu evresinde
neler olup bittiğinin ve günümüz evrenini nasıl etkilediğinin anlaşılması.

Mıknatıs, demir, kobalt vb. metalleri neden çekmektedir? Ayrıca, mıknatısın çekim etkisinin, çok yüksek sıcaklıklarda erimiş haldeki bu tür metallere karşı zayıfladığı (hatta yok olduğu) söylenmektedir. Neden? Erimiş haldeki bu tür metallerin mıknatıs tarafından çekilebilmesi için ne yapmak lazım? (Mesela , mıknatısın gücünü arttırmak veya erimiş haldeki bu metallere elektron bombardımanı uygulamak çözüm olabilir mi?)

Maddelerin manyetik özellikleri o kadar karışık bir konu ki, birinci sorudaki
"neden" çok uzun bir yanıt gerektiriyor. Burada soruyu "bir mıknatıs
neleri çeker?" olarak değiştirip aşağıdaki açıklamalarda mümkün olduğu
kadar, mıknatıslığa neden olan mikroskobik mekanizmalardan bahsetmemeyi uygun
bulduk.

Demirle mıknatıslık arasındaki bağlantı iyi bilinir. Bu nedenle mıknatıslık
özelliği gösteren maddelere "demire benzer manyetik özellikleri olan"
anlamında ferromanyet deniyor. Bilinen ferromanyetler arasında tek bir elementten
oluşan demir, nikel, kobalt ve gadolinyum metalleri ve iki ya da daha fazla
elementten oluşan yüzlerce bileşik madde var. Bunlar arasında manyetit, Fe3O4,
en iyi bilineni. Ferromanyetlerde manyetik alan, atomların içindeki elektronların
çekirdek etrafında ve kendi etraflarında dönmeleri sonucu oluşur. Bu maddelerin
paralel doğrultuda yönelmiş atomik mıknatısların birleşmesinden oluştuğunu düşünebiliriz.

Demirden yapılmış bir mıknatısla, yine demirden yapılmış ama mıknatıslık özelliği
olmayan bir çivi arasında atomik ölçekte herhangi bir fark yok. Çivinin manyetik
özelliğini gizleyen şey, bu maddenin binlerce küçük manyetik bölgeye bölünmüş
olması. Her bir bölge mıknatıslık doğrultusu aynı yönde olan atomlardan oluşuyor
ve bölgenin bildiğimiz anlamda bir mıknatıstan farkı yok. Fakat her bölgenin
yarattığı manyetik alan, diğer bölgelerin yarattığı alanlar tarafından zayıflatıldığı
için, çivinin dışarısında gözlemlenebilir bir manyetik alan oluşamıyor. Bir
mıknatısın bu çividen farkı, ya tek bir bölgeden oluşması ya da bir doğrultudaki
bölgelerin hacminin diğerlerinden fazla olması. Bu sayede dışarıda net bir manyetik
alan oluşabiliyor.

Mıknatıslanmamış bir çivi bir manyetik alan içine konduğunda, manyetik bölgeler
bu alandan etkilenir. Doğrultusu manyetik alanla aynı yönde olan bölgeler genişleyerek
büyür, zıt yönde olan bölgeler de daralırlar. Bazı bölgelerin doğrultularında
hafif dönmeler de olur. Bunun sonucunda çivi manyetik alanla aynı yönde olan
geçici bir mıknatıslık kazanır. Geçici, çünkü dışarıdan uygulanan manyetik alan
çekildiğinde bölgeler genellikle eski hallerine dönerler. Bazen bölge sınırları
rahatça hareket edemediği için değişim kalıcı da olabilir. Uzun süre bir mıknatısla
temasta bulunan bir çivinin, mıknatıs çekildiğinde hafifçe mıknatıslık özelliği
kazandığını bilirsiniz. Bölge sınırlarının serbestçe hareket edememesinden kaynaklanan
bu olaya histerezis deniyor.





Bu geçici mıknatıslığın doğrultusu manyetik alana paraleldir. Örneğin, eğer
mıknatısın kuzey kutbu çiviye daha yakınsa, çivinin mıknatısa yakın kısmı güney,
uzak kısmı da kuzey kutbuna sahip olur. Zıt kutuplar birbirlerini çektikleri
için, bu durumda çivi mıknatısa doğru çekilir.

Şimdi arkadaşımızın birinci sorusunu yanıtlayabiliriz: Mıknatıslar sadece mıknatısları
çekerler. Yani sadece ferromanyet olup, bölgelere bölündüğü için net bir mıknatıslığı
olmayan (bir başka deyişle "gizli" mıknatıslığı olan) maddeler, yukarıda
açıkladığımız mekanizmayla manyetik alanlar tarafından çekilirler.

Yukarının Devamı
Bir ferromanyet ısıtıldığında, Curie noktası olarak adlandırılan bir sıcaklıkta
ve üzerinde manyetik özelliğini kaybeder ve tamamen normal bir maddeye dönüşür.
Saf demirin Curie noktası 770 °C'dir. Bu sıcaklığın üzerinde bir demir parçası
ne bir mıknatıs olabilir, ne de bir mıknatıs tarafından çekilebilir. Curie noktasındaki
değişim atomik mıknatısların paralel doğrultuda yönelebilme yeteneklerini kaybetmelerinden
kaynaklanıyor. Bu değişimin erimeyle herhangi bir ilgisi yok. Örneğin demir
1538 °C'de erir. Bir uç örnek vermek gerekirse, Disprosyum metali -185 °C'de,
oda sıcaklığının çok altında, mıknatıslığını kaybeder ve 1411 °C'de erir.

Son olarak, ısıtıldığı için mıknatıslığını kaybeden ve artık manyetik alanlar
tarafından çekilmeyen maddeleri çekmek için ne yapabiliriz? Burada en garanti
çözüm çok güçlü manyetik alan uygulamak olacak. Çünkü bütün maddeler, ferromanyet
olsun ya da olmasın, manyetik alanlardan etkilenirler. Normal maddelerde bu
etki çok zayıf olduğu için, evinizde kullandığınız mıknatıslarla etkiyi hissedebilmeniz
olanaksız. Ancak büyük laboratuarlarda bulunan güçlü elektromıknatıslarla bu
kuvveti gözlemlemek mümkün.





Maddeler kabaca üçe ayrılabilir: ferromanyetler, paramanyetler ve diamanyetler.
Paramanyetler, tıpkı ferromanyetler gibi üzerlerine uygulanan manyetik alanla
aynı doğrultuda, fakat çok zayıf bir biçimde, mıknatıslanırlar. Diamanyetler
de tam ters yönde. Bu nedenle, mıknatıslar paramanyetleri çeker ve diamanyetleri
iter. Normalde ferromanyet olan maddeler, Curie noktasının üzerinde paramanyetiktir.
Yani, çok sıcak bir demir parçasını, hatta erimiş demiri bile güçlü bir mıknatısla
çekmek mümkün.

Diamanyetik maddelere en iyi örnek bildiğimiz su ve canlı maddeler. Diamanyetik
maddenin en ilginç özelliği, mıknatıslar tarafından boşlukta sabit tutulabilmeleri.
Fotoğrafta Hollanda'daki Nijmegen üniversitesinde gerçekleştirilen, zıt yönde
etkiyen yerçekimi ve manyetik kuvvetlerle havada dengede durabilen küçük bir
kurbağa gösteriliyor. Detayları ve aynı deneyin daha değişik diamanyetler için
nasıl yapıldığını görmek istiyorsanız

http://www.sci.kun.nl/hfml/froglev.html
adresini tıklayabilirsiniz.

Bir yıldızın karadeliğe dönüşebilmesi için kütlesinin belli bir limitin üzerinde olması lazım. Ama bir karadeliğin olay ufkuna sahip olması için (teoride) kütlesinin belli bir limit üzerinde olmasına gerek yok. Örneğin bir kalemi bile yeterince sıkıştırabilirsek bir karadelik elde edebiliriz. Burada önemli olan kütlenin değil yoğunluğun belli bir sınırın üzerine çıkması.
Sorum şu: Bir atomun kütlesinin, atomun hacmine oranla çok küçük bir alanda, çekirdekte toplandığını biliyoruz. Acaba atom çekirdeğinin, ondan da öte proton ve nötronların her birinin kendi olay ufkuna sahip olacak yoğunlukları yok mu? Eğer varsa çekirdek içi kuvvetler bununla alakalı olabilir mi?



Yukarıdakilere bir de temel parçacıkların noktasal olduklarının varsayıldığını
eklersek, herhalde sorun biraz daha belirginleşir. Eğer temel parçacıklar, kütlenin
tek bir noktada toplandığı sonsuz yoğunluklu maddeler iseler hepsi birer karadelik
olmalı.

Noktasal parçacıklar varsayımı üzerinde durmak için yeterli yerimiz yok. Sadece,
parçacıkların gerçekten noktasal olup olmadıklarını deneysel olarak sınamanın
mümkün olmadığını, buna karşın parçacıkların bir büyüklüğü olduğu konusunda
da yeterli deneysel veri olmadığını ekleyelim. Normalde atom çekirdeğinin kapladığı
hacim olarak bildiğimiz bölge, aslında çekirdek içindeki, proton ve nötronların
yapı taşlarını oluşturan kuark ve diğer temel parçacıkların uyguladığı güçlü
kuvvetin etki mesafesinden doğuyor.

Gerçi, sicim kuramları temel parçacıkların noktasal olmayıp, ip gibi bir boyutlu
eğriler şeklinde olduğunu iddia etse de yukarıdaki soru bu kuramlar için de
geçerli. Eğer bütün temel parçacıklar noktasalsa, her biri gerçekten bir karadelik
oluşturur mu? Böyle bir şey oluyorsa bu olayın varlığını nasıl anlayabiliriz?
Ne yazık ki bu soruların yanıtları bilinmiyor. Çünkü yanıt ancak kütleçekim
kuvvetinin kuantum kuramıyla verilebilir. Fiziğin bu iki kuramını tek bir kuramda
birleştirme çabaları şimdiye kadar başarısız kaldı ve hâlâ parçacık fizikçilerini
meşgul eden önemli bir problem olma özelliğini koruyor.





ABD'de Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'nda ağır altın iyonlaranın ışığınkine
yakın hızlarda çarpıştırılması sonucu oluşan parçacık yağmurunun kesit görüntüsü.
Çarpışma sonucu oluşacak bir karadeliğin Dünya'yı yutacağı biçiminde medyada
yer alan sansasyonel haberler, laboratuvar yetkililerince gülümsemeyle karşılanmıştı.
Nedeni, karadelik oluşması için çok daha yoğun enerjiler gerekmesi ve oluşsa
bile, böylesine küçük bir karadeliğin anında yokolması.

Fakat neler olabileceği konusunda bir fikir edinmemiz mümkün. Bunu da, kuantum
fiziğini büyük karadeliklere uygulamayı başararak, karadeliklerin aslında tam
kara olmadığını, dışarıya bir tür ışıma yayarak buharlaştığını keşfeden Stephen
Hawking'e borçluyuz. Buharlaşmanın neden kaynaklandığını kısaca hatırlamakta
yarar var. Kuantum fiziğine göre uzay boşluğu, özelliksiz bir boşluk değildir.
Aksine, boşlukta parçacık karşıt parçacık çiftleri kendiliğinden ortaya çıkarak,
kısa bir süre yaşadıktan sonra birbirlerini tekrar yok ederler. Hawking, bu
olaylar bir karadeliğin olay ufkunun çok yakınında olduğunda, çiftlerden birinin
soğurulduğunu, fakat diğerinin sonsuza kaçarak karadeliğin hafiflemesine neden
olduğunu gösterdi. Buharlaşma diye adlandırabileceğimiz bu olayın hızı sadece
karadeliğin kütlesine bağlı. Kolayca tahmin edilebileceği gibi, karadelik ne
kadar büyükse, buharlaşma da o kadar yavaş oluyor. Öyleyse, her karadelik yeteri
kadar bir süre sonra (eğer bu arada başka kütleler yutarak daha da büyümemişse)
buharlaşarak yok olacaktır.

Büyük yıldızların doğal evrimleri sonucu oluşmuş karadeliklerin yaşam süreleri
çok uzun: Evrenin bugünkü yaşından kat kat daha uzun. Fakat aynı şeyi daha küçük
kütleli karadelikler için söylemek mümkün değil, çünkü bir karadeliğin yaşam
süresi kütlesinin küpüyle ters orantılı. Eğer 10 gramlık bir kurşun kalemi sıkıştırıp
bir karadelik elde etmek mümkün olsaydı, (kalemi çekirdeğin çapından 10 katrilyon
kat daha küçük bir bölgeye sıkıştırabilseydik) bu karadelik 10-22 saniye içinde
buharlaşarak yok olurdu. Aslında bu kadar kısa sürede olan buharlaşmayı "patlama"
olarak adlandırmak daha doğru. Yani küçük karadelikler, daha çevresindeki maddeyi
yutarak büyümeye zaman bulamadan patlayacaklardır.

Proton kütlesindeki bir parçacık için bu buharlaşma süresi çok çok daha küçük.
Fakat daha temel parçacıklar ölçeğine inmeden Hawking'in sonuçları geçerliliğini
kaybeder. Bunun da nedeni kısaca şu: Karadelik küçüldükçe, buharlaşma daha hızlı
oluyor, yani kütle ve enerjisini daha hızlı kaybediyordu. Bu, bir saniye içinde
karadelikten ayrılan ışınımdaki parçacıkların ortalama sayısının ve ortalama
enerjisinin daha fazla olması anlamına geliyor. Karadeliğin kütlesi 10 mikrogram
seviyesine indiğinde, kaçan parçacıkların ortalama kütlesi de 10 mikrogram büyüklüğüne
erişiyor. Bu tip kütlelerde geride kalanın mı yoksa kaçan her bir parçacığın
mı asıl karadelik olduğunu söylemek zor. Bu nedenle daha küçük kütleler için
olayın fiziğinde önemli bir değişiklik var ve parçacık fizikçilerinin aydınlatmaya
çalıştığı asıl alan burası. Daha küçük karadelikler için belki hâlâ niteliksel
olarak bir buharlaşmadan söz edilebilir, ama Hawking'in sonuçlarının buraya
uygulanması zor.

Tekrar temel parçacıklara dönersek: olayın fiziğinde büyük bir değişim olduğundan
dolayı parçacıklar bildiğimiz anlamda karadelik özellikleri taşıyamazlar. Problemin
nereden kaynaklandığı belli: Parçacık kütleleri ölçeğinde bir karadelik olsa
bile bu karadeliğin diğer kütleleri yutarak büyümesi imkansız.

Bunun dışında, kütle küçüldükçe olay ufkunun da küçüldüğünü, ve parçacıklar
için olay ufkunun bildiğimiz tüm uzunluk ölçeklerinden küçük olduğunu ekleyelim
(10-54 metre). Hiç bir hızlandırıcıda parçacıkların bu kadar yakın olması sağlanamadığı
için bu mesafelerde kütleçekim yasasının hangi formda olduğunu henüz bilmiyoruz.

Yukarıda bu soruya yanıtımızın neden "bilmiyoruz" şeklinde olduğunu
açıklamaya çalıştık. Şu anda elimizden ne yazık ki bu geliyor. Bu soruya verilecek
ilk yanıt büyük bir olasılıkla kuramsal alandan gelecek ve bir olasılıkla kütleçekim
kuvvetinin doğanın diğer üç kuvvetiyle ilgisi de bu arada ortaya çıkacaktır.



Hız zamana bölünmüş mesafedir. Einstein hızın aynı olması için mesafe ve zamanın FARKLI olması gerektiğini düşündü. Bu da zamanda kuşkulu bir şeyler olduğunu gösterdi. Bana göre zaman ve mesafenin farklı olması gerekmiyor. Başka bir deyişle Einstein'ın ışık hızının mutlak, uzay ve zaman aralıklarının izafi olduğunu düşünmesi bana çok ters düşüyor. Şöyle ki Newton kuralları daha geçerli gibi gözüküyor: zaman ve mesafe aralıkları mutlaktır ve ışık hızı izafidir. Bunun açıklamasını da Einstein'ın kendi verdiği bir örnekle gösterebilirim. Elimizde bir yolcu vagonu olsun ve vagonun ortasında bir adam olsun, bu adamın elinde her iki tarafa aynı anda ışık saçabilen bir alet olsun. Adam aletin düğmesine bastığında vagonun sonundaki kapı ile başındaki kapıya ışık ulaştığında kapılar açılsın. Bu adamı da dışarıdan izleyebilen başka bir adam olsun. Şimdi tren giderken adam bu aletin düğmesine bastığında kapılar trenin içindeki adama göre aynı anda açılır ama dışarıdaki gözlemciye göre arka kapı daha önce açılır. Burada göreceli bir kavram söz konusu. Şimdi Einstein'ın söylediğiyle ne kadar tezat olduğunu göstermek ve sorumu sormak istiyorum. Albert Einstein diyor ki: Işık nasıl yayılırsa yayılsın hareket eden kişi de duran kişi de ışığı aynı hızda gittiğini görür. Burada durmak istiyorum. Tren örneğine dönelim: Trenin dışındaki gözlemci arka kapının daha erken açıldığını görüyor; bu durumda Einstein'ın söylediği gibi ışık hızı herkes için aynıdır yargısı yok oluyor. Eğer aynı olsaydı dışardan trene bakan kişi de kapıların aynı anda açıldığını görmüş olmaz mıydı? Bir şey daha söylemek istiyorum. Diyelim ki ışık hızından 6.279mil/sn hızla daha yavaş giden bir araçta olduğumuzu düşünelim ve arkamızdan ışık ışını yollansın. Bu durumda ben Einstein'ın dediği gibi ışığın hızını 186.279mil/sn mi? yoksa Newton'un dediği gibi 186.279-180=6.279mil/sn olarak mı görürüm?



Newton'un kuralları (daha doğrusu Galileo'nun kuralları) bize normal gelse
de, doğanın bizim düşündüğümüz gibi çalışması zorunluluğu yok. Şüphesiz Einstein
da eski zaman kavramının anlaşılmasını daha kolay bulmuştur. Ne var ki, 19.
yüzyılın sonlarında yapılan bir çok deney işlerin bu kadar basit olmadığını
söylüyordu.

Önce "hızların eklenmesi yasasından" başlayalım. Bu Galileo'nun ünlü
görelilik yasası. "Dünya dönüyor" dedikçe, "o zaman niye bıraktığımız
bir taş düşerken yana savrulmuyor?" gibi itirazlar sürekli geldiği için,
Galileo görelilik yasasını geliştirmek zorunda kalmıştı. Bugün bu yasayı anlamakta
zorlanmıyoruz. Eğer 1 m/sn hızla gidiyorsanız ve ileriye doğru 2 m/sn hızla
bir taş atarsanız, taş 3 m/sn hızla gider. 19. yüzyılın sonunda, birçok bilim
adamı bu yasayı kullanarak Dünya'nın uzaydaki hızının bulunabileceğini düşündüler.

Dünya Güneş çevresinde dönerken, saniyede 30 km.lik bir hız yapıyor (bu ışığın
boşluktaki hızının 10,000'de biri). Güneş'in de bir hızı olduğunu düşünürsek,
Dünyanın "gerçek" hızı, hangi yöne doğru gittiğine bağlı olarak bundan
fazla ya da az olabilir. Galileo'nun görelilik yasasına göre Dünya'dan yayılan
ışık, Dünya'yla aynı yönde gidiyorsa biraz hızlanmalı, ters yönde gidiyorsa
da biraz yavaşlamalı. Hızda 10,000'de birlik bir değişme pek fazla olmasa gerek.
Işık 1 metre kadar bir mesafe kat etmişse, normalden 0.1 mm civarında bir ilerleme
ya da gecikme söz konusu demektir. Bu pek ölçülebilir bir uzaklık gibi görünmüyor.
Ama ışığın dalga yapısı düşünüldüğünde, 0.1 mm ışığın yarım mikron civarında
olan dalga boyundan çok fazla olduğu için, bu kadar bir fark bile 19. yüzyılın
basit aletleriyle ölçülebilir.

Bu deneylerden en ünlüsü olan Michelson ve Morley deneyi yapıldığında Dünya'nın
hareket etmediği gibi bir sonuç ortaya çıktı! Dünya Güneş çevresinde dönerken
hız yönünü sürekli değiştirdiği için, Güneş'in hızını da hesaba katarak, uzayda
hareket ederken en azından bir anlık dursa bile diğer zamanlarda saniyede 30
km mertebesinde bir hıza sahip olması gerektiğini rahatlıkla söyleyebiliriz.
Dünya'nın hızı sürekli değiştiğine göre sorun Dünya'nın hareketinde değil, Galileo'nun
görelilik ilkesinde olmalı. Dünya hangi hızla hareket ederse etsin, sanki Dünya
yerinde duruyormuş gibi ışık her yöne eşit hızla yayılıyor.