ZAMAN - MEKAN RÖLATİVİTESİ
Galileo ve Newton’ın temellerini attığı mekanik teori, evreni birtakım kuvvet, basınç, gerilim, titreşim ve dalgalarla işleyen bir makine modeli olarak kabul ediyordu. Prestijinin en üst düzeyindeyken bu teoriye ters düşen, x-ışını, elektron, radyoaktivite, radyum, kuanta ve rölativite gibi kavramların ortaya çıkışı her teorinin sanıldığı kadar sağlam olmadığını ortaya çıkardı. Çok geçmeden Newton mekaniğinin ancak belli hız ve büyüklük limitleri içinde geçerli olduğu, atom-altı boyutlarda ve ışık hızına yaklaşılan durumlarda bu teorinin yetersiz kaldığı anlaşıldı.
Bu yetersizliklerin ortaya çıkmasını madde ve enerjinin temel birimlerini konu alan Max Planck’ın Kuantum Teorisi ile hızlı hareket eden kütleleri ve zaman-mekanın rölatifliğini anlatan Albert Einstein’ın Özel ve Genel Rölativite Teorisi’ne borçluyuz.
Albert Einsten Özel ve Genel Rölativite Teorisi ile bilim dünyasının temel bilgilerini alt üst etti. Ve Newton’ın “mutlak mekan” “mutlak hareket” kavramlarının yanlışlığını ispat ederek, klasik anlamda öğrendiğimiz her şeyin tekrar yeni baştan gözden geçirilmesini sağladı.
Zaman – Mekan, Kütle ve Hız Rölatiftir
Albert Einstein, Özel Rölativite Teorisi ile zaman-mekan rölativitesini (zaman ve mekanın rölatifliğini) ispat etti.
Her gün çevremizdeki olayları tanımlamak için daima mekan ile birlikte kullanılan zamandan söz etmek zorundayız. Evrende olan herhangi bir olaydan söz ederken, genel olarak, sadece olayın nerede olduğunu değil, ne zaman olduğunu da belirtiriz. Böylece üç boyutlu uzayımıza bir dördüncü boyut yani zaman eklenir.
Her fiziksel cismin üçü uzayda, biri zaman içinde olan dört boyutu vardır.
Einstein zaman ve mekanı tek bir dört boyutlu sistemde birleştirmek istedi. Einstein’e göre; uzunluk, genişlik, yükseklik üç boyuttur. Zaman ise dördüncü boyut.
Einstein zaman ve mekanın, sezgi biçimleri olduğunu; renk, biçim ve büyüklük kavramları gibi bunların da bilinçten ayrılamayacağını göstererek bu mantık dizisini sonuna dek götürdü. Uzayın, ancak içinde gördüğümüz cisimlerin bir düzeni ya da yerleştirilişi olarak nesnel gerçeği vardır. Zamanın da, onu ölçtüğümüz olaylar dizisinden ayrı, bağımsız bir varlığı yoktur.
Rölativite teorisini çevreleyen anlaşılmazlığın büyük bölümü, insanların zaman duygusunun da renk duygusu gibi bir algı biçimi olduğunu kabul etmek istemeyişinden doğuyor. Rengi ayırt edecek bir göz yoksa, renk diye bir şey olmayacağı gibi, zamanı gösterecek bir olay olmadıkça bir an, bir saat ya da bir gün hiç bir şey değildir. Nasıl uzay maddi varlıkların olasılı bir sırası ise, zaman da olayların olasılı bir sırasıdır.
İnsanın “şimdi” dediği şu anın bütün evren için aynı olmadığını kabul etmesi zordur. Fakat Einstein Özel Rölativite Teorisi’nde, birbiri ile hiç bağıntısı olmayan sistemlerde, olayların aynı anda meydana geldiğini düşünmenin saçma olduğunu örneklerle anlatmıştır. Çünkü bir fizikçi için uzay ve zaman kavramları, ancak olaylar ve sistemler arasındaki bağıntılar tanımlandığında önem kazanır.
Matematikteki dönüşüm yasaları; bir sistemde bulunan ölçüler ile başka bir sistemde bulunan ölçüler arasında sürekli bağıntı kuran kanunlardır. Örneğin; Lorentz Dönüşümleri, rölativitenin matematiksel yapısının bir parçasıdır. Lorentz Dönüşümü’ne göre; bir gözlemciye bağlı olarak hareket eden cisimlerin hareket yönünde uzunlukları kısalmakta fakat kütleleri artmaktadır.
Zaten Özel Rölativite Teorisi ile Einstein de madde ve enerjinin eşdeğerli olduğunu gösterdi. Madde yoğunlaşmış enerjidir. Başka deyişle; madde enerjiye, enerji de maddeye dönüştürülebilir. İkisi arasındaki ayrılık geçici bir durumun yarattığı ayrılıktan başka bir şey değildir.
Einstein Rölativite Teorisi’ni, fiziksel evrenin temeli olan zaman, uzaklık ve kütlenin rölatif oluşu üzerine temellendirdi. Zaman ve uzaklık rölatif nicelikler olduğuna göre bir cismin kütlesi de hareket durumuyla değişir. Kütle aynı zamanda da ağırlık demektir.
Klasik fizikte bir cismin kütlesi değişmez bir niteliktir. Fakat rölativite, hareket eden cismin kütlesinin yani ağırlığının hiç de aynı kalmadığını, bir gözlemciye göre hızıyla birlikte arttığını ileri sürer. Rölativite teorisinde ağırlık hızla birlikte artar. Ve bu artış ancak cisimler ışık hızına oldukça yakın hızlara eriştiği zaman anlaşılır.
Hareketli cismin hızı, ışık hızına erişince kütle sonsuz olur. Einstein, kütlenin (ağırlığını) rölativitesinden yola çıkarak dünya için çok önemli sonuçlar meydana çıkaran teorisini ispatladı.
Hareket eden bir cismin kütlesi, hareketiyle birlikte arttığına ve hareket bir enerji biçimi (kinetik enerji) olduğuna göre, hareketli bir cismin kütle artışı o cismin artan enerjisinden meydana gelir. Kısaca enerjinin kütlesi vardır.
Einstein, oldukça basit birkaç matematiksel adımla, herhangi bir E enerjisine eşdeğerli olan m kütlesinin değerini buldu ve ünlü teorisini E= mc2 denklemiyle açıkladı.
Einstein’in formülü madde ile enerjiyi bir varlığın iki ayrı yönü olarak ortaya koymakta ve bu iki yön arasında geçişlerin mümkün olduğunu ispatlamaktadır. Formüle göre, m kütlesine sahip bir parçacığın enerjisi, bu kütlenin, ışık hızının karesiyle çarpılması sonucu bulunabilmektedir. Veya başka bir deyimle, bu miktardaki enerjinin yoğunlaşması m kütlesine sahip bir parçacığı ortaya çıkarmaktadır.
Protonu ele alalım. Durağan halindeki enerjisi 938.26 milyon elektron volt olan bu çekirdekçiğin yaratılması için, bu kadar enerjiyi taşıyan iki fotonun bir araya gelmesi gerekir. Neden bir değil de iki foton?
Çünkü madde tek başına değil, canlılarda olduğu gibi çiftler halinde yaratılır. Her parçacığın yaratılışıyla beraber bunun karşı parçacığı (anti-maddesi) da ortaya çıkar. Mesela protonun kütle enerjisine sahip iki gama ışınının çarpışması sonunda bir proton, bir de anti-proton olmak üzere bir parçacık çifti yaratılır. Anti-proton, protonun aksi özelliğe, negatif elektrik yüküne sahip bir parçacıktır; kütlesi ise protonla aynıdır.
Küresel Anlamda Zaman ve Hareket Rölativitesi
Zamanın rölativitesini (rölatifliğini) daha iyi anlayabilmek için örnekleyelim. Örneğin, birbirinin aynı iki saatimizden birini son derece hızlı bir roketle uzaya fırlattığımızı düşünelim. Roketle giden saatin yerde kalan saate göre daha yavaş çalıştığı görülecektir. Şayet roket saniyede 160.000 mil hızla ilerliyorsa, yerdeki saatin yelkovanı iki tam dönüş yapacaktır. Ancak rokette bulunan bir kimse için böyle bir yavaşlama söz konusu değildir; saat normal hızıyla çalışıyor görünecektir. Ve bu kimse dünyaya, geride bıraktığı ikiz kardeşinden biraz daha genç olarak döneceğini bilmelidir.
Hareket eden bir sistemde şayet hız, ışık hızına yaklaşırsa, zamanın geçişini, yani akışını yavaşlatır. Işık üstü bir hızın ise zamanı tersine hızlandırması gerekir.
“Miss Bright adında genç bir kız vardı,
Işıktan fazla hızı vardı
Bir gün çıktı yola,
Einstein’in yolunda
Bir gece önce dönüp geri geldi.”
Hareket rölativitesini küresel manada anlayabilmek içinse şöyle düşünelim; diyelim ki, biz iki ayrı gök gemisindeyiz ve bu iki gemiden birinde kendimiz, diğerinde de arkadaşımız var. Bu gök gemileri karadan kompüterle idare ediliyor ve birbirimizi gemiden gemiye görüyoruz. Gökyüzüne çıkıyoruz, ağırlık-hafiflik kavramları olmadan gidiyoruz ya da gittiğimizi zannediyoruz.
Paralel olarak gittiğimiz için birbirimizi görüyoruz ama acaba hangi istikamette gidiyoruz, yukarı mı gidiyoruz, aşağı mı gidiyoruz yoksa 360 derece küresel (global), bir uçuş mu yapıyoruz? Çünkü biz olduğumuz yerde dursak da, korkunç bir hızla yol alsak da zamanın farkında olamayız.
Zaman ve hız kavramı tamamıyla bizim algılamalarımıza bağlı olarak değişir. Çünkü aynı hızla gittiğimiz için o mu gidiyor, biz mi gidiyoruz, ikimiz de duruyor muyuz belli değildir. 360 derecenin küresel olarak anlayışsızlığı içindeyiz! Ama uçmaya başladığımızda o geri kalır, biz ileri gideriz! O zaman, biz hızlı gidiyoruz veya o yavaş gidiyor diyebiliriz. Sonra da, belki biz duruyoruz, o geriye doğru gidiyor diyebiliriz. Yani bu uçuşta, biz her türlü varyasyonu, birbirimizin durumuna göre göreceli olarak düşünebiliriz.
Fakat sırası gelmişken belirtmek gerekir ki E=mc2 teorisi yanlıştır. Doğrusu E=mc sonsuzdur. Einstein de daha sonraları teorisinin yanlışlığını anlamıştı ama başka türlü de bu bilgiyi dünyaya veremezdi ( Yazar, maddenin ve enerjinin sonsuzluğunu kendi ifade şekli ile açıklıyor).
Zaman-mekan genişlemesinde veya küçülmesinde hiç kimse zaman hızlandı veya yavaşladı; uzay küçüldü veya büyüdü diyemez. Çünkü ortada değişen hiç bir şey yoktur. Zaman ve mekanın, İlahi İrade Yasaları’na göre istenildiği gibi şekillendirilmesi kavramının, biz insan olarak bilincinde değiliz. Hiç bir zaman da bilincinde olamayacağiz.
Zaman-mekan anlayışı, sadece bizim dünyamıza aittir. Biz bu dünyadan; gerçek ait olduğumuz yere doğduğumuz zaman, dünyaya ait şeyler tamamıyla dünyada kalacaktır. Zaman-mekan bu dünyanın malıdır. Bizim geldiğimiz spatyomda zaman kavramı çok farklıdır.
Örneğin heyecanla beklenen imtihan kapısında zaman geçmek bilmez; adeta uzamıştır. 100 metre koşucuları için saniyeler çok uzundur. Ve çok sevdiğimiz insanla birlikte olduğumuz saatler çok çabuk geçer.
Zaman ve Mekan Kozmik İdareciler tarafından herhangi bir şekilde konsantre edilse, balon gibi küçültülüp şişirilse, biz her şeyle beraber büyüdüğümüz ve her şeyle beraber küçüldüğümüz için istersek atomun içinde olalım, istersek güneşler kadar büyük olalım, farkına varamayız. Bizim evrenimizin Büyük Patlaması sırasında, ilk yaratılanların zaman ve mekan olduğu hiç dikkate alınmamaktadır.
Özel Rölativite Teorisi düşünce alışkanlıklarında köklü bir devrim yaratarak, zaman ve mekan kavramlarını birleştirerek evrenin dört boyutlu “zaman-mekan” uzanımı sayılmasını sağladı.
Işık nedir?
Çevremizdeki dünya ile duyular kanalı ile kurduğumuz en kuvvetli bağ, görme yolu iledir. Yine de çevremizin çok ama çok sınırlı bir parçasını görebiliriz.
Gözümüzle gördüğümüz ışık, mordan kırmızıya kadar uzanan renklerin çeşitli dalga boylarının bir ifadesidir.
Bizim renk adını verdiğimiz olgu, ışığın değişen dalga boyları uzunluğunun gözün retina tabakasındaki sinirler aracılığıyla algılanması olayıdır. Göz, ancak ve ancak dalga uzunluğu 0.4 mikron ile 0.7 mikron arasında dalga uzunluğuna sahip ışınları (renkleri) görebiliyor. Diğer dalga uzunlukları gözümüze çarpıyor ama sinir hücreleri bu değişik dalga boylarındaki ışınları tanımıyor. Ve biz bu nedenle televizyon ve radyo dalgalarını, radar ve röntgen ışınlarını göremiyoruz. Acaba göremediğimiz ışınlar sadece bunlar mı? Bir başka gezegene ait ışınlar, bizim gözümüzün algılayabildiği 0.4 ile 0.7 mikron arasındaki dalga uzunluğundan farklı bir dalga boyuna sahipse bu ışınlar bizim göz sinirlerimize çarpmadığı için onlara yok mu diyeceğiz? Örneğin, kozmik radyasyonları ve radyoaktif ışınları asla göremiyoruz. Kozmik radyasyon ve radyoaktif ışınlar sırf biz göremediğimiz için yok mu sayılacaklar?
Bu ışınları göremiyoruz diye onların varlığını inkar edemeyiz. Radyomuzun düğmesini açtığımız zaman ses geliyor. Radyo dalgalarının varlığını reddedebilir miyiz ki? Şu anda bulunduğumuz odada binlerce çeşit ışın var, onlarla her an iç içe yaşıyoruz sadece optik olarak algı sınırlarımıza girmediği için varlıklarını inkar mı edelim?
Işığın tanımlanmasını yapmak çok zordur. Maddenin özel bir halidir diyebiliriz ama bu da pek açıklayıcı bir tanım değildir. Işığın tanımını yapmak zor ama belli başlı özelliklerini sıralamak da mümkün. Atomlardaki bir elektron, yüksek bir enerji seviyesinden daha alçak bir enerji seviyesine düşerse, elektronun çekirdeğe daha yakın bir yörüngeye atlaması nedeniyle radyasyon açığa çıkar ki bu radyasyona “foton” (ışıma) adını veririz.
Fotonu da tam olarak tanımlamak mümkün değil. Foton herhangi bir eksen takımına göre durağan haldeki kütlesi sıfır olan elektromanyetik parçacıktır; saniyede 300 milyon metre hız ile hareket eder. Fotonların hareketsiz hallerinde kütle sıfırdır yani kütlesi yoktur. Duran bir cismin kütlesi nasıl sıfır olur diye sorabilirsiniz? Ve haklı da sayılırsınız!
Fotonların enerjileri sahip oldukları dalga boyu uzunluğu ile ters orantılıdır. Yani dalga uzunluğu arttıkça enerji azalmakta, öte yandan dalga uzunluğu küçüldükçe enerji artmaktadır.
Fotonların öteki partiküllerden faklı olarak, moment ve enerji oranları belirten denklemlere uygulanabilmelerinin yanı sıra durağan halde iken kütlesinin sıfır olması gibi çok özel bir durumu vardır ve fotonun hızı, hiç bir zaman enerji ile değişmemektedir.
Güneş’in merkez tabakalarındaki hidrojenin helyuma dönüşmesinden dolayı açığa çıkan ışıma, sadece fotonlar halinde uzaya yayılmıyor. Fotonlar gibi ağırlıksız ve ışık hızıyla hareketli başka bir tür radyasyon akımı da var. Bunlara da nötrino adını veriyorlar. Nötrino başka bir giz.
İnanması belki güç, ama gözlerimizi Güneş’e bir an için çevirirsek, göz çukurumuzdan yüz milyar adet nötrino geçip gider. Nötrinoların gizli özelliği işte buradan kaynaklanıyor. Hiç bir engel tanımadan her yerden her şeyden geçip geçip gidiyorlar. Onlar için madde sanki cam gibi saydam hale geliyor. Gözümüze giren yüz milyar nötrino başımızın arka yanından çıkıp, yollarına devam ediyorlar.
Kısaca özetlersek, herhangi bir objeyi göremememiz demek elektronun çekirdeğin etrafında yörüngesini değiştirmeden yani çevresine hiç foton atmadan yalnız aynı daire çevresinde dönmesi demektir. Foton açığa çıkmadığı zaman biz o objeyi veya o insanı göremeyiz (Göremiyoruz diye de yok sayamayız.)
Görünür hale gelebilmenin şartı elektronun çekirdeğe daha yakın bir yörüngeye geçmesiyle fotonu açığa çıkarmasıdır. Elektron yörüngesini, çekirdek yönünde küçülttüğünde foton (ışık) açığa çıkar.
Elektron atom çekirdeği çevresinde saniyede 1000 km. hızla döndüğüne göre ne kadar foton açığa çıktığını bir düşünmek gerek. Atomun içindeki bu dinamizm düşündürücü ve ibret vericidir.
Ruhçuluk açısından da bu bilgi doğrudur. Işık küresel bir olgudur. Küreselliğine örnek olarak da, lambayı yaktığımız zaman her yönün birdenbire aydınlanmasını verebiliriz.
Güneş de yalnız bize ışık vermez. Kendinden her yana küresel olarak ışık verir. İnsanlar da böyledir, çünkü biz ışık anlayışından gelmekteyiz. Bizim dış görünüşümüz de ışıkla yani fotonlaşma ile görünür haldedir. Biz de ışıktan geldik.
Işık Hızı
Işık hızı saniyede üçyüzbin kilometredir. İnsan ışık hızına ulaşabilse bu dünya zamanı aşılır. Fizik alemde saatte üçyüzbin kilometrenin üstüne çıkmak mümkün değildir, çünkü maddi bir cisim ışık hızına ulaşınca fotonlaşır ama ruhsal fenomenler için ışık hızı söz konusu değildir.
Işık Hem Bir Dalgacık, Hem de Taneciktir
Işığın yalnızca dalgacık ve foton taneciklerinden oluşan bir yapı olduğunu Max Planck “Kuantum” teorisi ile ortaya çıkarmıştır.
Atom Evreni içindeki dalgacıkların, küçük üniteler ya da paketçikler biçiminde olduğunu kavrayan Max Planck, bu dalgacık ünitelerini “Kuantum” adı ile tanımlamayı uygun bulmuştu. Planck’ın araştırmaları, atom evreni içinde, değişmeyen bir enerjinin var olduğunu gösterdiğinden, Max Planck, bu enerjiyi (e) harfi ile göstererek, araştırmalarını, E= hv formülü ile sonuçlandırmıştı.
Planck’ın “Kuanta Teorisi”ni izleyerek, kendi Rölativite Teorisi’ni açıklamaya çalışan ünlü bilgin Einstein, denklemlerinde ışığın durumunu saptamaya çalışırken, ona, bir kütle ve ağırlık tanımanın zorunlu olduğu kanısına varıyordu. Oysa ışık bir dalgacıktı, dalgaların ise, ağırlığı ve kütlesi olamazdı. Kuanta Teorisi’nden yararlanarak Işık Teorisi’nin taslağını çizen Einstein, bir lambanın ışığının, sayısız olarak çakan şimşeklerden başka bir şey olmadığını anlamakta gecikmedi.
Yerküremizi oluşturan maddelerin, dalgacık ve dalgacıkların, tanecik yapısında olduğunun saptanması ile maddenin asıl yapısı ortaya çıkmıştır.
Atom çekirdeğinin çevresinde dönen elektron, pozitron ile çekirdekte bulunan nötron, proton ve tüm partiküller, hem dalgacık hem de tanecik yapısında olduklarına göre, bizim madde adını verip, elle tutulur gözle görülür bir nesne olarak kabul ettiğimiz şey enerjiden başka bir şey değildir.