Einstein 1905 ve 1916 yıllarında görelilikle ilgili iki önemli makale yayınladı. İlki özel, ikincisi ise genel görelik kuramı olarak bilinir. 1905 yılında yayınladığı üç bilimsel yazıdan ilki Brownian hareket denen, sıvı içinde hareket eden zerrelerin molekül olduğunu kanıtlayan yayındır. O zamana kadar atom ve moleküllerin varlığı kanıtlanmamıştı. Bu makale ile Einstein moleküllerin varlığını kanıtlıyordu.
İkinci makalesinde Einstein foto-elektrik etkiyi açıklıyordu. Işığın, daha sonraları foton denecek quanta olarak etrafa yayıldığını kanıtlamıştı. İronik olarak, bütün ömür inanmadığı ve Planck tarafından başlatılan quantum fiziğine ilginç bir açıklama getirmişti. Foto-elektrik etki üzerindeki çalışmalarından dolayı ilerde Nobel Fizik ödülüne layık görülecekti.
Üçüncü yayını olan “özel” izafiyet kuramı bilim dünyası için büyük bir sürpriz olmadı. Ünlü Fransız kuramsal fizikçisi Poincarê, Fitzgerald ve Lorenz de benzer çıkarsamalar yapmışlardı. Ancak Einstein’ın özel görelik kuramı onların görüşlerine de yer vererek, kendi görüşlerini çok zarif bir şekilde dile getirmeyi başarmıştı. Einstein’dan önce Lorentz, Newton’un ikinci kanunu incelemiş ve f=ma formülünde, artan hızın kütlede artışa neden olması gerektiğini bulmuştu. Yani hareket eden cismin kütlesinin, hızına bağlı olarak artması gerekiyordu. Lorentz ayrıca ışık hızının geçilemeyeceğini de kanıtlamıştı.
Özel görelik kuramında Einstein şu iki özel fizik ilkesine değinmiştir:
1.Fizik yasaları her duran referans çerçevesinde değişmezler. Yani nereden ve nasıl incelenirlerse incelensinler, fizik yasalarını belirten formüller aynı şekilde hesaplanmalıdırlar.
2.Uzayda ışık hızı, ışığın kaynağından bağımsızdır ve bütün referans çerçeveleri için aynıdır. Işık hızı ile hareket etmekte olan bir uzay gemisine yaklaşan ışığın hızı değişmeyecek ve hep aynı ölçülecektir.
Işığın belli bir hızı olduğundan, aynı olguya farklı referans çerçevelerinden bakan iki gözlemci, oluşacak zaman farkından dolayı farklı şeyler görecektir. Öyleyse zaman görelidir.
Einsten uzay-zaman varlığının farklı yönleri olduğunu ortaya koymuştur. Einstein’ın özel görelik kuramı, Lorentz’in ışık hızının geçilemeyeceği ilkesi ile uyumludur. Işık hızının geçilememesinin ilginç bir sonucu vardır.
Newton’un ikinci yasasına göre f=ma dir. Burada f güç demektir. m kütle. a ise acceleration (ivme)
Işık hızı geçilemeyeceği gibi, kütlesi olan bir cismin ışık hızına ulaşması olanaksızdır. Çünkü cismin hızı arttıkça kütlesi de artacak ve o kütleyi itecek güç de artacaktır. Işık hızında o kütle sonsuz olacaktır. O kütleyi iten enerjinin de sonsuz olması gerekecektir. Dolayısıyla ışık hızına yaklaşırken hız yavaşlamak ve bir yerde daha hızlı artmamak üzere durmak zorundadır. Obje ataleti artıyor gibi davranacaktır. Kütlenin ölçüsü atalet olduğundan, hız arttıkça kütlenin ağırlığı da artmak zorundadır. Hız göreli bir değerdir. Obje ile aynı hızla hareket eden bir referans çerçevesine göre hız sıfır olup, kütlenin ağırlığı değişmeyecektir. O halde kütle de görelidir. Çünkü obje kadar hızlı hareket etmeyen diğer bir referans çerçevesine göre hız ve kütle farklı değerlere sahiptir.
Newton’un ikinci yasası, rölativistik kavramlar göz önüne alınmadan ortaya atıldığı için, yanlıştır. Objenin hızı arttıkça, hızlanabilme yeteneği azalmakta ve kütlesi artmaktadır. Işık hızına yakın hızla hareket eden cisimlerde kütle artarken, hızlanma yeteneği de çok azalmaktadır. Bu arada artan kinetik enerjiden yalnız hız değil, artan kütle de sorumludur. Bir objeye kinetik enerji verince yalnız hızını değil, aynı zamanda kütlesini de artırıyorsunuz demektir. Demek ki kütle bir tür enerjidir.
Ayrıca Poincarê ve diğerleri elektromanyetik enerjinin kütle gibi davrandığını göstermişlerdir. Bütün bunları dikkate alan Einstein, maddenin, yalnız hızla hareket ederken değil, aynı zamanda dururken bile bir miktar enerjiye tekabül ettiğini ortaya atmıştır.
Enerji türleri birbirlerine dönüşebilirler. Kütle bir enerji ise, ışık veya gama ışınları enerjisine dönüşebilir. Aynı şekilde onlar da maddeye dönüşebilirler.
Einstein'ın 1905'de yayınladığı ve özel görelikle ilgili makalesi sadece 3 sayfadan ibarettir. Bu makalesinde Einstein bir cismin enerjisinin E kadar artırılması durumunda kütlesinin de artması gerektiğini ileri sürmüştür. Ve bunu önce M=E/C^2 olarak ifade etmiştir..
Bu argümanın temeline göre kinetik enerji cisme eklenmiş, cismin kütlesi artmıştır. Simetri yasasından dolayı bu bütün enerjiler için geçerlidir.
Yani siz bir lastiği alın ve sündürün, onda elastik enerji birikecek ve kütlesi çok az da olsa artacaktır. Bir objeyi ısıtın, kütlesi artacaktır. Fazla değil belki ama, bu artışlar hesaplanabileceklerdir.
İki yıl sonra 1907 yılında Einstein yeni bir beyin fırtınasına yakalanmış ve bulduğu simetri ve güzellik formülünü daha da güzelleştirmeyi başarmıştır. İlk formül olan M=E/C^2 ya göre enerjinin artması kütlenin artması ile de ilgili idi ama, bu formül ona enerjinin doğrudan doğruya kütlenin karşıtı olduğunu belirtmiyordu. Kendini yeterince belirtememişti, Einstein. Madem bütün enerjilerin kütlesi vardı, o halde kütlelerin de enerjileri olmalıydı.
Ve Einstein formülünü yeniden yazdı.
E=MC^2
Comments