Özel Görelilik Teoremi

 

Bilindiği gibi Einstein'ın görelilik(izafiyet) teoremi ışık hızının evrende hiçbir şekilde aşılamayacağını söyler. Bu nedenle yakın yıldızları bile görme umutlarımız büyük engellerle karşılaşıyor demektir. Bize en yakın yıldızın yaklaşık 4 ışık yılı uzaklıkta olduğunu biliyoruz. Işık hızında hareket eden bir araca sahip olsak bile böyle bir yıldızın yakınına gidip gelmemiz 8 yıl kadar sürecektir. Halihazırdaki teknolojinin bu yüksek hıza ulaşma konusunda çok yetersiz olduğunu düşünürsek evrendeki komşumuza yapabileceğimiz bir ziyaret için bile uzun yıllara ihtiyacımız var demektir.

    Einstein'ın teoremine rağmen, bir çok kişi ışık hızının aşılabileceğini düşünmekte ve bunun üzerinde çalışmalar yapmaktadır. Üstelik bugüne kadar bir şeylerin ışıktan hızlı gittiği bazı olaylar öne sürülmüş ve bunlar fiziksel olarak deneylerle de saptanmıştır.  Ancak bu deneylerdeki detaylı analizler sonunda bunların hiçbirisinin görelilik kuramına aykırı olmadığı ve olamayacağı saptanmış.

    Işık hızının geçilemezliğini şu şekilde gösterebiliriz: Bir uzay gemisiyle uzak yıldızlardan birine bir sehayat planladığımızı varsayalım. Gemimizin hızının ışık hızını geçip geçemeyeceğini  merak ediyoruz elbette. Buradaki olay, duran bir cismi hızlandırıp ışık hızını geçirmeye çalışmaktır. Uzay gemimizn motoru itme sağlarken aslında araca enerji kazandırmaktadır. Hareketten kaynaklanan bu enerjiye kinetik enerji diyoruz. Einstein'ın ünlü enerji-kütle bağıntısı yasasını gözönünde bulunduracak olursak (E=m*c2) enerjisi, yani hızı artan cismin kütlesinde de bir artış meydana gelecektir. Formüldeki "c" ışık hızı her zaman sabit olduğu için enerjinin artmasına karşılık kütlenin de artması zorunluluğu bulunduğu gayet açık görülmektedir. Fakat formülde, ışık hızının büyüklük bakımından enerji ve kütleye göre çok daha fazla baskın olması, düşük hızlarda çok büyük bir değişiklik gözlenmediği anlamına gelir. Bu durumda, kütledeki artış düşük hızlarda (relativistik olmayan hızlarda) ihmal edilebilir. Fakat ışık hızına yakın hızlarda (relativistik hızlarda) kütledeki artış ihmal edilemeyecek ölçüde belirginleşir. Öyle ki, ışık hızına ulaştığımızda maddenin enerjisi ve dolayısıyla kütlesi sonsuz olur. Görebildiğimiz evdende bile bütün bildiğimiz enerjilerin sonlu miktarda olduğunu düşünürsek, sonsuz miktarda enerjiden bahsetmek imkansızdır. Dolayısıyla Einstein'ın ünlü formülüne göre her şey ışık hızından yavaş hareket etmek zorundadır. Bir cismin durma konumunda başlayıp ışık hızına eşit ya da daha fazla hıza ulaşma imkanı yoktur. 

    Einstein'ın teoremi karşılaşacağımız her duruma açıklık getiremiyor ne yazık ki. Burada dikkat edilmesi gereken şey cisimlerin durağan bir halden başlayıp kademeli olarak hızlanması. Kademeli hızlanma halinde ışık hızına ulaşmak imkansız. Fakat Kademesiz olarak, yani ani bir hızlanmayla ışık hızının üzerine çıkılıp çıkılamayacağı hala bir tartışma konusu. Teorik olarak hesaplanmış fakat varlığı deneysel olarak ispatlanamamış yüksek enerjili egzotik parçacıklardan biri olan takyonların hızının ışık hızından büyük olması gerektiği öne sürülmüş. Eğer bu deneysel olarak da ispatlanırsa anlık hız artışıyla ışık hızının geçilebileceği ispatlanmış olur. Fakat henüz böyle bir ispat yok.

    Einstein'ın bu gibi durunları açıklamak için kullandırı bir başka düşüncesi nedensellik ilkesi olarak bilinmektedir. Nedensellik ilkesi ile ilgili detayları önümüzdeki yazılarda açıklamaya çalışacağız.

 

Kaynak: Turgut, Sadi; ODTÜ Fizik Bölümü. Bilim ve Teknik Dergisi

http://www.biltek.tubitak.gov.tr

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*