Animated Figure 1
– Işıkların (fotonların) araçtaki adamlara farklı hızlarda gittiği
şeklinde bir sonuç ortaya çıktığına göre, aklınıza "Acaba Albert
Einstein'ın fizik postülalarında bir yanlışlık mı var?" şeklinde bir
sorunun geldiğini düşünüyorum. Size hemen hatırlatırım ki, ilk
bölümdeki ispat onun postülalarına dayanmakta idi. O postülalar olmadan
ilk bölümdeki ispatın yapılması mümkün değildir.
Bu sebeple, eğer onun postülalarının
yanlış olduğunu öne sürersek, ispatın dayanağını ortadan kaldırmış
oluruz ve ispat geçersiz duruma düşer. Bu aşamada daha farklı düşünmek
ve öncelikli olarak her referans sisteminin kendisine göre bu
postülaların doğru olduğu matematiksel bir çözümün olup olmadığını
araştırmak gerekir. Eğer bu şekilde bir çözüm yolu var ise, bunun bizi
doğru yola ulaştıran, çözüme götüren yol olması gerekir.
BİRİNCİ FİZİK POSTULASI
Görelilik Prensibi:
Bütün referans sistemleri için, mekanik fiziğin eşitliklerini içinde
barındıracak şekilde aynı elektrodinamik ve optik yasaları geçerlidir.
Bu fizik postülası, geçmişten gelen ve o güne intikal eden (postülalar 1905 yılında yayınlanmıştır)
fiziğin o güne kadar oluşturduğu bütün bilgi birikimini kabul ettiğini açık bir şekilde ifade eder.
Fiziğin bu birikimini Klasik Fizik Yasaları şeklinde özetleyebiliriz.
Postüla, bütün referans sistemleri için bu yasaların değişmez olduğunu öne sürer. Buna ilave olarak,
elektromanyetik teoriye ait bütün yasaların da aynı klasik fizik yasaları gibi,
bütün referans sistemleri için aynı değişmezliğe sahip olması gerektiğini söyler.
Ben kişisel olarak bu postülanın kesin
bir mantıksal doğruluğa sahip olduğunu düşünüyor ve onu gerçekten çok
önemli buluyorum. Kanımca, bu postülaya dayanmadan fizikte mantıksal
çıkarımlara ulaşabilmeye olanak yoktur.
İKİNCİ FİZİK POSTULASI
Evrensel Işık Hızı:
Işık yayınlandığı kaynağın hızından bağımsız olarak boş uzayda c hızı ile yayılır.
Bu postülayı reddetmek kolay değildir. Geçmişte olduğu gibi bugün de bu
postülayı destekleyen birçok deneysel veri elimizdedir. Alice Yasası
için bu postüla çok büyük önem taşır. Bu postüla sayesinde Alice Yasası
kendisini ifade edebilir.
Postülanın iki ana şartı şudur:
1) Işığın hızı boşlukta “c” olarak yani sabit ölçülmelidir.
2) Işığın hızı yayınlandığı kaynağın hızından bağımsız olmalıdır.
Animated Figure 2 – Figürde araç sabit bir hızla gitmektedir.
Aracın içindeki adam t1 anında ön ve arka taraftan iki ışığın eşzamanlı olarak içeri girdiğini
ve t2 anında ışıkların kendisine eşzamanlı olarak vardığını tespit etsin.
Postülaya göre adam ışığın hızını ölçerse onu “c” olarak bulmak zorundadır.
Adam ışığın hızını ölçerken kendi saatini ve kendi cetvelini kullanacak
ve hesaplamayı “hız = yol / zaman” denklemine göre yapacaktır.
Bu ölçüm sonucu, deneysel doğrulukla sabitlenmiştir.
Bu nedenle ışığın “c” olarak ölçülmesi zorunlu koşuldur.
Animated Figure 3 – Araçtaki adamın durumunu Alice Yasası’nın 1. ispatıyla birleştirelim.
Araçtaki adam ışığın hızını “c” olarak ölçmektedir. Fakat biz, dış referans sistemimizden baktığımızda
araca giden ışığın hızının “c” olmadığını hesapladık.
Çözüm önerisi olarak şu varsayımı yapalım:
Eğer aracın hızı “v” ise, araca arkadan giren fotonun hızı (c+v),
önden gelen fotonun hızı ise (c–v) kabul edilsin.
Bu durumda dış gözlemci için ışığın hızı “c” olmayacak,
fakat aracın içindeki gözlemci, kendi saat ve cetveli ile yaptığı ölçümde ışığı her zaman “c” olarak ölçecektir.
Bu varsayım, Einstein’ın postülalarını geçersiz kılmadan çözüm sunabilir mi, buna bakacağız.
Animated Figure 4 – Sabit hızda giden bir aracın yol-zaman grafiğini yukarıdaki gibi gösteririz.
Aracı aşağı-yukarı sürükleyerek ışıkların ve aracın konumlarını zamana göre izleyebilirsiniz.
Animated Figure 5 – Aynı grafiği ters çevirerek de gösterebiliriz.
Burada kırmızı çizgi, lambadan çıkan fotonların yol-zaman grafiğidir.
Hem araçların hem de ışıkların konumlarını birlikte izleyebiliyoruz.
Animated Figure 6 – Gördüğünüz aracı aşağı doğru kaydırarak her konumda ışıkların
ve araçların durumlarını inceleyin. Eğer ışıklar, araçların orta noktaları simetri ekseni üzerine geldiğinde yanarsa:
- t1 anında ışıklar ((c+v) ve (c−v)) hızlarıyla eşzamanlı olarak araçlara varır.
- t2 anında ışıklar araçların orta noktasına eşzamanlı ulaşır.
- t3 anında ışıklar araçları terk eder.
Fotonların “c” hızıyla yer gözlemcisine ulaştığını ve bu hızın grafikte kırmızı çizgiyle gösterildiğini unutmayalım.
Grafikteki üç karelik farklar, (c+v) ve (c–v) hızlarının yol-zaman doğrularını temsil eder.
Tüm çizgiler doğrusaldır çünkü hız sabittir; ivmeli hareket olsaydı çizgiler eğri olurdu.
Bu grafikler ışığın (c+v), (c−v) matematiğine göre hareket ettiğini açıkça göstererek,
“Final İspat”ı görsel olarak tamamlar.
Animated Figure 7 – Alice ve Siyah Kral iki farklı referans sistemi olsun.
Bütün cisimlerin kendine ait birer ALAN’ı vardır.
Alanlar, tıpkı kütle gibi gerçek fiziksel nesnelerdir; ancak bugüne dek yeterince önemsenmemiştir.
Kütle ve alan birbirinden ayrılamaz. Cisim hareket ettiğinde alanı da onunla birlikte hareket eder.
Animated Figure 8 – Günlük yaşamda alanları göremeyiz.
Boşluk sandığımız yerlerde aslında alanlar vardır.
Fiziksel olaylar daima bu alanlar üzerinde gerçekleşir.
Burada, her iki referans sistemi birbirine göre hareketsizdir,
dolayısıyla fotonun hızı her iki sistemde de “c”dir.
Animated Figure 9 – Eğer Siyah Kral hareket ederse,
Alice’e göre Krala doğru giden fotonun hızı (c+v) olur.
Kralın kendi sistemine göre ise bu hız yine “c”dir.
Çünkü foton, Siyah Kral’a ait alan içinde ilerlemektedir.
Işığın göreli hızı, içinde bulunduğu alanın hareketine göre şekillenir.
Bu, Alice Yasasının ışık ve alan ilişkisini açıklayan temel mantığıdır.
