31. ALANLAR

Hemen hemen herkes okullarda fizik dersi almıştır. Dinlediğiniz derslerde veya okuduğunuz ders kitaplarında şunlara benzer cümlelere sıklıkla karşılaşmışsınızdır:
- Elektriksel yükler kendi etraflarında bir elektrik alanı oluştururlar.
- Bir mıknatıs kendi etrafında manyetik bir güç alanı oluşturur.
- Hareketli bir elektrik yükü, etrafında bir manyetik alan oluşturur.

Altta artı ve eksi elektrik yüklerinin oluşturduğu alan kuvvet çizgileri görülüyor. Soldaki resimde yükler aynı, sağdakinde ise zıttır.

 

Altta solda içinden akım geçen bir bobinin oluşturduğu elektromanyetik alan çizgileri görülüyor, sağda ise bir mıknatısın alan çizgileri görülüyor.

Bu harikulade fotoğrafta Satürn ve etrafındaki halkalar görülüyor. Halka kuşağı çekim kuvveti tarafından şekillendirilmiş durumda.

 

ALAN NEDİR: Fizikte, bir alan Uzay-Zamanın her noktasında bir sayı veya bir tensör şeklinde bir değere sahip olan fiziksel bir niceliktir. (Alıntı Wikipedia)

Tabi ki böyle bir tanım, Alan'ın en primitif tanımıdır. Yapılan çalışmalar sonucunda elde edilen matematiksel eşitlikler temel alınarak buna uyum sağlamaya yönelik bir açıklama çabasının ürünüdür. Gerçekte alan nedir, bir şeyden mi yapılmıştır, iç yapısı var mıdır, uzayın bir parçası mıdır gibi üretebileceğimiz yüzlerce sorudan hiçbirine cevap veremez. Kuantum Alan Teorisi (QFT), Birleşik Alan Teorisi (UFT) gibi teorilerle genişleyen bu konu esasen dibi olmayan bir kuyudur ve fiziğin en büyük araştırma konusudur, gelecekte de öyle olacağını düşünüyorum.

Alan tanımına tekrar dönüş yapalım. Yukarıdaki "ALAN" tanımı Uzay-Zamanı bir bütünlük içinde ele almakta onu "tek bir alan" olarak tanımlamakta ve onun içindeki her nokta için bir değerin varlığından söz etmektedir. Ancak böyle bir alan tanımı son derece yetersizdir. Çünkü uzaydaki bir noktaya etki, evrende maddeyi oluşturan alt elemanların (ki bunlar atomlar ve daha özel olarak da atomu oluşturan bileşenlerdir) her birinin o noktaya yaptığı etkinin toplamı ile oluşmaktadır. Bir atomu oluşturan her bileşenin uzayın o noktasıyla ilgili atanmış bir değeri vardır. Dolayısıyla uzaydaki her bir nokta için gerçekte sonsuz sayıda atanmış değer vardır. Final etki bütün bu etkilerinin toplamı ile oluşmaktadır. Dolayısıyla yapılan alan tanımı, alt bileşenlerin meydana getirdiği bu final etki değerini tanımlamaktadır. 

Yukarıdaki mıknatıs fotoğrafına tekrar bakalım. Demir tozlarını manyetik alanın kuvvet çizgileri üzerine çeken gücün mıknatıs içindeki elektronların ürettiği toplam güç olduğu bilinen bir durumdur. Şimdi bir soru sorarak kendimizi biraz zorlayalım. Mıknatıstaki elektronlar çevreye saçılmış olan demir zerreciklerine güçlerini hangi yolla iletiyorlar? Öyle ya, madem ki demir tanecikleri etkilenmektedir, elektronların etkisini demir zerreciklerine ileten bir mekanizmanın olması gerekir. Burada mıknatısın içindeki serbest elektronların spinlerinden doğan manyetik kuvvetti kastetmiyorum. Oluşan manyetik kuvvetin demir tozuna nasıl iletildiğinden bahsediyorum. Bu soruya iki ana başlık altında cevap arayabiliriz.

1- Elektron gücünü iletmek için uzayı kullanır. Etrafındaki uzayı etkileyerek değiştirir. Gücün iletimini sağlayan ortam uzaydır. Mıknatıstaki elektronların toplam gücünden etkilenen uzay parçası mıknatısın alanını oluşturur. ......................

2- Her elektronun kendisine ait bir alanı vardır. Elektronun sahip olduğu alan, onun çevresiyle olan etkileşimini sağlayan fiziksel bir obje gibidir. Elektron gücünü kendi alanı vasıtasıyla iletir. ......................

Her iki şık içinde kalınarak teori geliştirmek mümkündür, belki başka alternatiflerde yazabiliriz. Ancak ben size ikinci şıkkı anlatmak istiyorum. Çünkü (c+v)(c-v) matematiği doğru olan yolun ikinci şık üzerinde olduğu konusunda büyük ip uçları ve işaretler göstermektedir.

Yukarıdaki fotoğraflara bakıp belki biraz düşünmek isteyebilirsiniz. Bu aşamadan sonra bilinmeyene yolcuk yapacağız. Bunun için kendinizi hazır hissetmeniz gerekiyor. (c+v)(c-v) matematiğine sebep olan doğadaki KÂĞIDI tarif etmeye çalışacağım.