Alice Yasası Relativite Teorisi Bölüm 2

Alice Yasası ve Relativite Teorisi

Bölüm 2

Alanların (c+v)(c-v) matematiği ile olan yakın ilişkisi

Han Erim

22 Şubat 2011

Işığın davranış şeklini (c+v) (c-v) matematiğinin temsil ettiğini bir önceki bölümde gördük. Bu matematiğin ilk ve en önemli sonucu onun ALAN'lar ile ilişki kurmasıdır.

Bir önceki bölümde lambaları dışarıya yerleştirdiğimiz figürü tekrar ele alalım. Her iki kutuda birer gözlemci var, gözlemciler simetri ekseni üzerindeyken lambalar yanıyor ve bunun sonucunda gözlemciler ışıkların eşzamanlı olarak yandığını görüyor. Kolaylık olsun diye burada ışıkları sarı toplarla (foton olduklarını düşünelim) gösterdim. (Animasyon - Figür 1)

Yukarıda şu şekilde tarif edebileceğimiz bir olayın cereyan ettiğini görüyoruz: Kutulardaki gözlemcilere orta noktalarından bağlı birer cetvel olduğunu hayal edelim. Dikkat edersek ışıklar hangi gözlemciye doğru gidiyorsa, o gözlemciye ait cetveli kullanıyor gibi davranmaktadır. REFERANS NOKTASI'ndan hareketle gözlemciye doğru gelen ışığın hızının gözlemciye göre sabit yani c olduğunu düşünürsek, ışığın hızının üzerinde gittikleri cetvele göre değişmediğini söyleyebiliriz. Işık gözlemciye ister arkadan, ister önden gelsin, gözlemci hangi hızla giderse gitsin, cetvel gözlemciye bağlı olduğu için ve ışığın hızı cetvele göre sabit olduğu için sonuç değişmemekte ve ışığın hızı varma hedefine göre sabit kalmaktadır. Işığın bu hareketinin diğer referans sistemlerinden bağımsız olduğunu yalnızca varma hedefilerine ait cetvele göre olduğunu da görüyoruz. (Animasyon Figür 2)

Yerdeki gözlemci (göz) açısından ise durum özetlersek şöyledir. Yerdeki gözlemciye göre ışığın hızı, cetvel gözlemciye bağlı olduğu için ve ışığın hızı cetvele göre c olduğu için, cetvelin gidiş yönüne ve hızına bağlı olarak (c+v) ve (c-v) olmaktadır.

Olan biten son derece basittir, ancak son derece de ilginç ve hayret vericidir. Bu durum (c+v) (c-v) matematiğinin bize gösterdiği birinci ve en önemli sonuçtur.

ALAN KAVRAMI

Önümüzde üzerinde düşünmemiz ve cevap bulmamız gereken önemli bir durum vardır. Işıkların hareketini tarif ederken yararlandığımız bu cetvelin fizikte bir karşılığı var mıdır? Fiziğin mevcut bilgisi bize bu cetvelin ne olduğunu acaba söyleyebilir mi? Bu gerçekten çok önemli bir sorudur, çünkü eğer bu sorunun cevabı verilmezse, ışığın hedefindeki cismin hızını nasıl bilebildiği şeklinde daha zor bir soru ile karşı karşıya kalırız.

Uzun uzun aramaya gerek yoktur. Klasik Mekaniğin kütle çekim yasasına baktığımızda aradığımız cevabı buluruz. Klasik Mekanik her cismin kendisine ait bir "ALAN"ı olduğunu ve her cismin etrafındaki uzayı kendi kütlesi oranında etkilediğini söylemektedir. Fizik, Çekim kuvveti ve elektriksel kuvvetlerin etki mekanizmasını açıklayabilmek için ALAN ve ALAN KUVVETLERİ kavramları kullanmaktadır. Gerçi fizik henüz "Alan nedir?" sorusuna açık bir cevap verememiştir, ama olsun. Klasik Mekaniğe göre, bir cisim yer değiştirdiği zaman cismin alanı da onunla birlikte yer değiştirmektedir. Şu anda önemli olan da bu büyük benzerliktir. Gözlemcilerin kendilerine ait cetvellerini beraberlerinde taşıdıklarını gördük. Bu benzerlikten yararlanarak cetvelin cismin alanını temsil ettiğini prensipte kabul edebiliriz. Cetveller gözlemcilerin alanlarını temsil etmektedir diyebiliriz.

Böyle bir kabul iki önemli sonuca yol açar. Birincisi, Klasik Mekanik ile (c+v) (c-v) matematiği herhangi bir zorlama olmadan birbiriyle ilişki kuracaktır. İkincisi, alanlar konusunda önemli bir aşama kaydedilmiş olacaktır. Çünkü (c+v) (c-v) matematiğinin nedenini alanlar ile ilişkilendirdiğinizde, alanlar hakkında yeni bilgilere ulaşacağımız açıktır. Böyle bir kabulün ne kadar devrimci ve önemli olabileceğini hemen görebilriz.

Elektromanyetik etkileşim alanlar üzerinden gerçekleşmektedir.

Gerçekte, (c+v) (c-v) matematiğinin alan gibi ek bir kavrama ihtiyacı yoktur. Cetvelin neyi temsil ettiğinin de o kadar önemi yoktur. Hesap yapmak için gerektiğinde buradaki gibi hayali cetveller koyar relativite ile ilgili bütün hesaplarımızı hataya düşmeden yapabiliriz.

Alice Yasasında alanlar fiziksel gerçekliklerdir. Zaten Alice Yasası da Klasik Mekaniğin Kütle Çekim Yasasından hareketle elde edilmiş bir yasadır. Bu konuda Field Concept adı altında bir çalışma da yayınlamıştım. Ona bir göz atmanızda yarar vardır.

Relativite teorisini alanlarla beraber düşünmek bu teoriyi anlamayı önemli ölçüde kolaylaştırmaktadır. Relativitenin varlığı direk olarak alanların varlığının bir sonucudur.

Yukarıdaki animasyonda gözlemcilere bir cetvel bağlamıştı. Aynı olayı alanları kullanarak temsili olarak aşağıda gösterdim. Her gözlemcinin kendisine ait bir alanı vardır ve ışık hangi gözlemciye doğru gidiyorsa onun alanını kullanmaktadır.

Şimdi bazı tanımların yapılması gerekiyor.

Işık Hızı Sabiti (c) Nedir?

Elektromanyetik dalgalar alanlar içinde hareket ederler. Bir elektromanyetik dalganın alan içindeki hızı c dir. (c ışık hızı sabiti). c değeri bir alan içinde erişilebilecek en yüksek hızı ifade eder.

Alice Yasasının fiziği ne kadar değiştirdiğini burada görebiliriz. Işığın boşlukta yayıldığını düşünmek ile, ışığın alanlar içinde yol aldığını düşünmek birbirinden çok farklı kavramlardır. Alice Yasası genelden özele iner, Alice Yasasında detaylar vardır.

Alan Nedir?

Alan konusunda da bir tarife ihtiyaç vardır.

Alan: Bir cisme ait kütle çekim kuvvetinin ulaştığı yerler o cismin alanını oluşturur.

Böyle bir tanım şu anda Alice Yasası için yeterlidir. Bu alan tanımı bize minimum bilgiyi verir, ama aynı zamanda da bizi fiziğin içinde tutacaktır.

Alice Yasasında Alanlar için iki temel prensip tanımlanmıştır. Bu prensipler relativitede mantıksal çıkarımlara ulaşmak için kullanıldıklarında gerçekten çok yararlıdırlar.

1) Her cismin kendisine ait bir alanı vardır.

2) Bir cismin her bir parçası ayrı bir cisimdir dolayısıyla kendisine ait bir alanı vardır.

Özellikle 2. şıkka dikkat etmenizi istiyorum. Alice Yasasının deneylerinde bu prensibin önemini görebilirsiniz. Alan konusuna ileri de sık sık değineceğim.

(c+v)(c-v) matematiği ve alanların ilişkisi.

Alice Yasası maddesel cisimler gibi alanların da gerçek fiziksel büyüklükler olduğunu göstermektedir. Alice Yasasının bu tür bir sonuçla gelmesi onun en büyük sürprizidir. Alanların neden yapıldığını, maddeyle olan ilişkisini ve gerçekte ne olduklarını şu an için cevaplayamıyoruz. Maddenin etrafındaki uzayı etkileyen, çekim kuvveti, yük kuvvetleri ve elektromanyetik etkileşimin işleyiş mekanizmalarını içinde barındıran bu esrarengiz yapıları keşfetmek ve gerçekte ne olduklarını cevaplamak şimdi olduğu gibi gelecekte de fiziğin önündeki en büyük araştırma konularından biri olacaktır. Ancak, relativite teorisini anlayabilmek için elbetteki bu tür soruları cevaplamak gerekmiyor. (c+v)(c-v) matemağinin sonuçlarını incelemek relativitenin nasıl etkilere yol açtığını anlayabilmemiz için yeterlidir.

Şu bir gerçektir ki, (c+v)(c-v) matematiği ile alanlar birbiri ile ilişkili ise, alanlara ait pek çok sorunun cevabı Alice Yasasından elde edilecektir. Bu matematiği alanlarla ilişkilendirmek ise yapılması gereken en akılcı yaklaşımdır.

Son olarak Albert Einstein'ın Special Relativite teorisi ile Alice Yasası arasındaki farkı size göstermek istiyorum. Yukarıdaki figürü bu sebeple özellikle ekledim. Alan kavramını kullanmadan doğada (c+v) (c-v) gibi bir matematiğini varlığını düşünmenin ne kadar güç olduğunu size göstermek istedim. Hatta o kadar güçtür ki Relativite Teorisinin babası, kurucusu Albert Einstein bile yanılmıştır.

Albert Einstein Alice Yasasındaki gibi bir alan kavramına sahip olmadığı için, kendi teorisini inşa ederken uzayı bir bütünlük olarak ele almıştır. Işık hızı sınırlamasının da uzay üzerinde geçerli olması gerektiği düşünmüştür. Bu teoriye göre ışığın hızı hangi referans sisteminden ölçülürse ölçülsün bütün referans sistemleri için aynı sonucu yani c ışık hızı sabitini vermelidir.

Halbuki Alice Yasasında uzay bir bütünlük değildir. Uzay içinde farklı cisimlere ait alanlar vardır. Alanları cisimlere ait özel uzaylar şeklinde de düşünebiliriz. Işık hızı sınırlaması bu özel uzayların kendi içlerinde geçerlidir. Işığın hızı içinde yol aldığı alana göre c olduğu için, ışığın hızı hangi referans sisteminden ölçüldüğüne ve ışığın hangi hedefe doğru gittiğine bağlı olarak değişiklik gösterir.

Ben Alice Yasasına daha en başından itibaren ALAN kavramını kullanarak ulaştım. Bu yüzden de Albert Einstein'ın göremediği detayları görebildim. Alice Yasası tek kelimeyle müthiştir.

Fizikçi arkadaşım,

Mümkün olduğu kadar hızlı bir şekilde Alice Yasasını öğrenmen gerekiyor. Bir önceki bölümle beraber toplam iki bölüm. Alice Yasası hakkında karar verebilmen için gerekli tüm ispatlar bu iki bölümde var. Alice Yasasının sonuçlarını ise ilerleyen bölümlerde bulacaksın.

Alice Yasasını başkasına sorarsan dikkatli ol, çünkü soracağın kişi büyük bir ihtimalle Alice Yasası konusunda senden daha bilgili olmayacaktır. Üstelik Albert Einsteinın teorisinin etkisi altında ise gözleri görmez, kulakları işitmez, düşünceleri de dağınıktır. Çünkü düşünceleri hastalanmıştır. Bu hastalığın adı da "Brain Contraction" dır. Çok uzun zaman Lorentz dönüşümleri ile düşünmesinin bir sonucudur bu. Alice Yasası hakkında tek başına düşünmeli, tek başına karar vermelisin.

Son bir şey söyleyeyim, Special Relativite teorisini elde etmek için, burada gördüğün gibi iki kutu ve simetri ekseni kullanarak işe başlaman gerekir. Eğer, Albert Einstein gibi işe başlarsan, onun gibi tuzağa düşersin. Eğer, bundan yüz yıl önce 1905 yılında fizikçilerin elinde Alice Yasası gibi bir alternatif olsaydı, o fizikçilerin hiç birisi Albert Einstein'ın teorisine yönelmezdi ve sen bugün Alice Yasasının içinde olurdun.

Seni Alice Yasasına davet ediyorum.

Han Erim

aliceinphysics.com

Establish: December 2001