25. DOPPLER KAYMASI NEREDE VE NE ZAMAN OLUŞUR?

(c+v)(c-v) matematiğine Doppler Kayması konusuyla girdik. Doppler Kayması o kadar önemli bir konudur ki, kelimeler onun önemini anlatmakta yetersiz kalmaktadır. Buraya kadar onun sonuçlarını gördük, şimdi de onun nasıl oluştuğunu anlamamız gerekiyor. Öyle ya, doğada Doppler Etkisinin oluşmasına neden olan bir mekanizma var olmadan, bir alt yapı olmadan Doppler Kayması oluşamaz. Bir elektromanyetik dalga varış hedefinin hızını nasıl olur da bilebilmektedir? Varış hedefinin hareket halinde olduğunu nasıl bilebilmektedir? Kendi hızını varış hedefine göre nasıl c olarak sabit tutabilmektedir? Sorular yalnızca bu kadar da değildir. Çok daha ağır sorular da vardır. Doppler Kaymasında dalgaboyu değişimi eşitliğine yeniden bir bakalım.

Eşitlik açısından cisimlerin kütlesel büyüklüklerinin bir önemini yoktur. İki cismin devasa gök cisimleri boyutlarında veya molekül boyutlarında olmaları eşitliği değiştirmemektedir. Doppler Kaymasının mesafeden bağımsız olduğu da eşitlikte hemen görülmektedir. İki cisim arasındaki mesafenin yüzlerce ışık yılı olması durumunda bile eşitlik değişmemektedir. Her iki açıdan Doppler Kayması, Çekim Kuvveti Yasası ve Coulomb Yasası ile büyük bir benzerlik taşımaktadır. Kütlesel büyüklüğün ve aradaki mesafenin bir önemi yoktur.

Çekim Kuvveti Yasası ve Coulomb Yasasından farklı olarak, Doppler Kayması eşitliği çok büyük ve önemli bir bilgiyi içinde taşımaktadır. O bilgi de şudur: Doppler Kayması eşitliği, dalgaboyu değişimin sinyalin yayınlanma anında gerçekleştiğini açık olarak gösterir. Bu hakikaten muazzam bir bilgidir. Nasıl bir şeyle karşı karşıya olduğumuzu şimdi biraz detaylandıralım ve analiz edelim. 

Dünyamıza bir kaç ışık yılı mesafe bulunan herhangi bir yıldızı ele alalım. Yıldızdan gelen ışığın dalga boyunu ölçerek dalgaboyundaki değişimi tespit ediyor ve sonuçta yıldızın bize doğru yaklaştığını veya uzaklaştığını tespit ediyoruz, yani standart ve sıradan bir örneği ele alıyoruz. Dikkat edersek, dalgaboyu değişiminin gerçekleşebileceği yer olarak sadece üç seçenek vardır.

  1. Dalgaboyu sinyalin yayınlanma esnasında değişir.

  2. Sinyal yola çıktıktan sonra seyahati boyunca sinyal dalgaboyu bir şekilde değişime uğrar.

  3. Dalgaboyu değişmemektedir ancak varış noktasında dalgaboyu değişmiş gibi algılanır.

Seçenekleri sırayla eleyelim. 

2 numaralı seçenek son derece irrasyoneldir. Elektromanyetik dalga yola çıkmış ve uzayda kendi halinde giderken niçin kendi kendine dalgaboyunu değiştirsin? Bu değişim yol boyunca nerede ve ne zaman gerçekleşmektedir? Sinyal dalgaboyunu uzatacak mıdır, yoksa kısaltacak mıdır? Dalgaboyu değişimini niçin Doppler Eşitliğini verecek şekilde oluşturmaktadır? Elektromanyetik dalga nereye gittiğini bilmeden bu değişimi nasıl yapmaktadır? Görüldüğü gibi bu seçenekte çok fazla karmaşa ve bilinmezlik vardır. İsteyen bu konuda fikir yürütebilir ama tavsiyem bu seçeneği elemeniz yönündedir. 

3 numaralı seçenek mantıklı bir temele sahip olmakla beraber fiziğin gerçeklerine tamamen aykırıdır. Dalgaboyu değişmiyor ancak varış hedefinde dalgaboyu değişmiş olarak algılanıyor. Böyle bir seçeneğin doğru olabilmesi için; varış hedefinin referans sistemine göre kendisine gelen sinyalin hızının c±v olması gerekir, (kaynak ve hedefin birbirinden uzaklaşmaları durumunda c+v ve birbirlerine yaklaşmaları durumunda c-v). Varış hedefinde ancak bu taktirde dalgaboyu üzerinde bir farklılık ölçebilir, bu çok net bir sonuçtur. Varış hedefinin referans sistemine göre, kendisine GELEN bir sinyalin hızının daima c olduğunu kesin olarak bildiğimize göre bu seçeneği eliyoruz. Bu seçeneğin en ufak bir şansı yoktur.

Görüldüğü gibi kısa bir analiz sonucunda hemen 1 numaralı seçeneğe doğru itildik. Sinyal dalgaboyu değişimi sinyalin yayınlanma esnasında olmaktadır. O halde bu aşamadan sonra, 1 numaralı seçeneğin içinde barındırdığı sorulara cevaplar aramamız gerekiyor. Karşımızda da cevap verilmesi gereken bayağı ciddi sorular vardır. Bu soruların içinde en çetin olanları da aşağıdaki sorulardır:

  1. Bir elektromanyetik dalga yayınlanma esnasında varma hedefini nasıl bilebilir?

  2. Varma hedefinin hareketli olduğu bilgisi elektromanyetik dalgayı yayınlayan kaynağa nasıl iletiliyor? 

  3. Varma hedefi kaynağa göre hareket halinde ise elektromanyetik dalga kendi hızını varma hedefine göre "c" olacak şekilde nasıl ayarlayabiliyor?

  4. Fabrika ayarları olarak frekansı f0 ve dalgaboyu λ0 olarak imal edilmiş bir sinyal kaynağı nasıl oluyor da farklı dalgaboylarında dalga yayınlayabiliyor?

  5. Yukarıdaki sorular eğer cevaplanabiliyor ise, kaynak ve hedef arasında inanılmaz mesafeler olması durumunda da bunu nasıl başarabiliyor, ki burada binlerce, milyonlarca hatta milyarlarca ışık yılı mesafeden bahsediyoruz?

Hemen sırasıyla cevap vereyim, 
Hımmmmm,........ uhum....... Öhhöööö öhhöööö..........., şöyle ki..........., yani................., Öhhhöööö!!!.. , hımmmm.........., Öhhöööö,......, öhhöööö..........., ÖHHHÖÖÖÖÖ.....

MOLA. Bu aşamada zorunlu olarak mola veriyoruz. Bu sorulara cevap verebilmemiz için daha çok bilgiye ihtiyacımız vardır.