ana
Merak edilenler
4. BOYUT | 4. BOYUT |
|
|
|
| Yazar fizik | |
| Pazartesi, 06 Ekim 2008 | |
|
Bir gün, laboratuvarda civcivler üzeyinde deneyler yaparken, aniden aklıma bir fikir geldi. O güne kadar uzay, zaman, görelilik, paralel evrenler vb. konularında bazı kitapları okuyup oldukça etkilendiğimden olsa gerek, bilinç altında sanırım hep bunları anlayabilme isteği kalmış. O gün, hiç bu tip bir şeyleri şuurlu olarak düşünmezken (hatta buna hiç mi hiç vaktim yokken) bu fikir (veya kavrayış) aniden aklıma geldi. Fakat neden bu konuda kafa yorduğumu açıklayayım önce:
* * * * * Üç boyutlu bir evrende yaşadığımızdan, ondan daha alt boyutları
(sıfır, bir iki ve üçüncü boyutları) rahatlıkla (en azından kavramsal) olarak
düşünebiliriz. Örneğin, "nokta" dediğimiz kavram bildiğimiz gibi
matematiksel olarak "sıfır boyutlu"dur. Boyutsuz bir nokta, gerçek
hayatta algılayabileceğimiz bir şey olmasa da, hayalini kurabiliriz. Şimdi ben
bu noktayı alarak, bir boyutlu bir çizgiye dönüştürmek istiyorum (Şekil 1-A).
Bunun için, noktaya "dik" bir doğrultuda sonsuz sayıda nokta eklemem gerekir.
Bir noktaya dik durumda sonsuz doğru bulunduğu için, keyfi bir yön seçerek,
noktamı bir çizgi olacak şekilde "uzatabilirim". Şimdi elimde
"bir boyutlu" bir çizgi var (Şekil 1-B). Çizgi bir boyutludur, çünkü
üzerindeki herhangi bir noktayı belirtmek için bir tek sayı yeterlidir (örneğin
1 birim uzunluğunda bir doğru üzerinde, 0.235556520 noktası rahatlıkla
bulunabilir). Burada dikkat edilmesi gerektiğini düşündüğüm nokta,
"sıfır" boyuttan "bir" boyuta geçiş işleminin tamamen bizim
anlayabileceğimiz kurallar çerçevesinde ve üç boyutlu evrenimiz içinde
anlaşılabilir ve adım adım takip edilebilir bir süreçle
gerçekleştirilebilmesidir. Şimdi de aynı mantıkla, düzlemimi bir "prizmaya" genişleteceğim. Yani üçüncü boyutu ekleyeceğim. Yine bunun için, (benim düşünceme kolaylık sağlaması açısından) düzlemime dik olacak bir doğrultuda noktalarımı eklemem gerekecek. Artık sonsuz değil de, iki seçeneğim var: düzlemimin ya alt kısmına ve ya üstüne bu dik yönde genişletme işlemimi yapabilirim. Yine noktalarımı ilave ediyorum ve artık elimde üç boyutlu bir "küp" veya prizma var (Şekil 1-D). Nu prizma üç boyutludur çünkü, içinde bir noktayı belilemek için üç adet sayıya ihtiyaç duyarım (genişlik, derinlik ve yükseklik eksenlerinde). Şekil 1. Bir noktadan üç boyutlu bir şekil elde etme aşamalarım (ayrıntı için metne bakınız) Şimdi gelelim can alıcı noktaya: Ben
bu prizmayı, aynen daha önce yaptığım gibi, "dördüncü bir boyuta"
genişletmek isteyeyim. Acaba bunu yapabilir miyim? Şimdiye kadar olan
dönüşümlerim, kendi algılama sınırlarım (yaşadığım evrenin mekan boyutları)
içinde kaldığından işim çok zor değildi. Fakat şimdi, mekan koordinatlarımın
dışında düşünmek zorundayım ve bu -takdir edersiniz ki- hiç de kolay bir iş
değildir. Ben de bu durumda, meditasyon seanslarım esnasında tanıştığım bir
"dört boyutlu" arkadaşıma bu işi havale edeyim (aslında biz ne sadece
üç ne de dört boyutluyuz ama, teşbihte hata olmaz). Bu işi yapsa yapsa o yapar,
çünkü bu aşama onun koordinatları içerisinde. Arkadaşımın bu işi kabule
ettiğini ve "bizim eve" gelerek benim de izlediğim bir sırada işlemi
gerçekleştirdiğini düşünelim. Ben ne görürüm acaba?
Şekil 2. Dördüncü boyuta yapılan genişletmenin üç boyutlu bir "gözle" izlenmesi. * * * * * Bu düşünceden yola çıkarak, zamanın neden "dördüncü
boyut" olduğunu biraz daha yakından anlayabildiğimi sanıyorum (Bu örneğin
gittiği başka yönler ve sonuçlar da var ama henüz onlar fikrimde tam olarak
olgunlaşmadılar). Mekan koordinatları durağanken, hareket (yani, bir yerden,
"belli bir sürede" bir başka yere ya da duruma geçiş) için "zaman"
boyutuna gereksinimimiz var. Demek ki ben sadece üç boyutlu bir mekanda değil,
zamanı da içeren bir uzay-zaman dört boyutlusunda yaşıyorum aslında.
Dolayısıyla örneğimde bana yardımcı olan arkadaşımı aslında dört boyutlu değil
de, dörtten çok boyutlu olarak tanıtmam daha mantıklıdır; çünkü zaten ben
(hareketi algılayabildiğim için) dört boyutta yaşıyorum. Hareket ettikçe
(yürüdükçe, büyüdükçe, yaşlandıkça, beslendikçe...) aklıma bu geliyor artık. Hele hele 10, 50 veya 100 boyutlu bir evrende yaşıyor olabileceğimiz ihtimallerini de düşündüğüm zaman hem kafam karışıyor, hem de böyle konularla karışabilecek bir kafaya sahip olduğum için büyük keyif alıyor ve bu kafayı bana verene şükrediyorum :-)). Ya ben de borsaya veya siyasete veya rektör seçimlerine veya Fenerbahçe'nin durumuna kafa yormak zorunda kalsaydım? Eminim ki bu konular, kozmolojik sorunlardan daha çözümsüz... İZAFİYET KURAMI Einstein'ın özel röativite teorisi. Birbirine göre sabit hızda (ivmesiz) hareket eden sistemlerdeki olayları açıklar. Bu sistemlerdeki iki olayın birbirine göre durumlarını inceler. İki koordinat sistemi düşünelim: Birincisi hareketsiz bir koordinat sistemi olsun ki buna Galile koordinat sistemi adı verilir. İkincisi sabit hızla hareket eden bir koordinat sistemi olsun buna da Loretz koordinat sistemi adı verilir. Galile koordinat sisteminde Newton yasaları geçerlidir. Lorentz koordinat sisteminde de aynı yasalar geçerlidir ama Galile koordinat sisteminde bulunan bir gözlemci için, Loretz koordinat sistemindeki bir fiziksel olay aynı yasalarla açıklanamaz. Bu iki koordinat sistemi rölatif olarak birbirine göre hareketli olduğu için burada ki gözlemciler farklı fizik yasaları kullanmak durumundadırlar. Bu iki koordinat sistemindeki dönüşümler Lorentz tarafından ortaya konulmuştur. Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928) Hollandalı bir fizikçidir. Özel Relativiteye göre zaman, hareket, kütle, uzunluk rölatiftir. Bunları açıklayalım: Bir nehir üzerinde bir köprünün ortasında durduğunuzu ve altan akmakta olan suya gözlerinizi ayırmadan baktığınızı düşünün, kısa bir süre sonra suyun durduğunu ve kendinizi hareket halinde sanırsınız. Aynı olayın benzerini, bir metro istasyonunda da yaşarsınız, yandaki vagonun hareketini, kendi vagonunuz hareket etmiş gibi algılarsınız. Boş bir uzayda bir uzay gemisi ile saatte 10.000 km hızla uçtuğunuzu düşünelim. Burada akla gelen ilk şey neye göre sorusu olacaktır. Bir hareketin tanımı için mutlaka bir referans noktası göstermek gerekir. Uzayda hareketsiz bir nokta olmadığı için, durağan bir noktaya göre hareket tanımlanamaz ancak referans noktasına göre rölatif bir hareket tanımlanabilir. Diyelim ki dünyaya göre hareketimizi tanımlıyoruz. Bu arada bir başka uzay gemisi de yine dünyaya göre saatte 20.000 km hızla hareket hareket etsin. Bu uzay gemisi sizin yanınızdan geçtiğinde neler düşünülebilirsiniz. 1-) Saatte 10.000 km hızla bir uzay gemisinin, sizin duran uzay geminizin yanından geçtiği söylenebilir. 2-) Diğer uzay gemisinin durduğu ve sizin uzay geminizin 10.000 km/h hızla geriye doğru gittiği iddia edilebilir. 3-) Bir başka referans noktası varsa; her iki uzay gemisinin de hareketli olduğu ve diğer uzay gemisinin sizinkinden daha hızlı olduğu gözlemlenebilir. Bir demiryolu üzerinde hareket eden tren ve trenin içinde hareket eden bir yolcu düşünelim. Klasik mekanik kurallarına göre hareket halindeki kişinin yere göre hızı V = V1 + V2'dir. Halbuki bu sonuç düşük hızlar için doğru gibi görünse de hızlar ışık hızına yaklaştığında sonuçlar oldukça yanlış değerler verir. Doğru formülasyon Lorentz dönüşüm denklemleri ile verilmiştir ve V1 + V 2 V = ----------------------------- dir. 1+ { ( V1 X V2 ) / C2 } Özel relativite bize evrende ışık hızının sabit olduğunu ve C değerinin hiçbir zaman aşılamayacağını söyler. Yani; bir elma ağacının altında yatmakta olan bir kişi, ışık hızının yarısı hızda hareket eden bir tren içinde, yine ışık hızının yarısı hızda hareket etmekte olan bir sahsı gördüğünde sahsın, elma ağacı altındaki kişiye göre hızı C olamaz. Ancak ışık hızının beşte dördü kadar olur. Yine buradan; ışık hızında giden bir trenden, ışık hızında atılan bir taşın Elma ağacı altında yatan kişiye göre hızı, 2C olamaz yalnız C olur. Yine Elma ağacı altında yadan kişiye dönelim, tabii bu kestane ağacı da olabilir ve bunun teori ile hiçbir ilgisi yoktur. Bu kişi bir uzay pilotu olsun ve her zaman uçtuğu 100 metre boyundaki uzay gemisinin önünden geçtiğini fakat boyunun 60 metre kadar olduğunu görsün. Böyle bir şey olabilir mi? Yoksa bu yeni yapılan daha küçük başka bir model mi ? Hayır farklı iki koordinat sisteminde iseniz bu olay normaldir. Fitzgerald büzülmesi denen olay işte budur. Siz o uzay gemisini 100 metre boyunda göremezsiniz çünkü hızı ışık hızının beşte dördü kadardır. Burada kullanılacak formül: L = L0 V 1 - {V2/ C2} Buradan görülür ki hız ışık hızına çıktığında roketin boyu yoktur ! Peki bu roket dönüp yavaşlayıp tekrar yere indiğinde ne olur? Birşey olmaz eski tas eski hamam olur roketin boyu yine 100 metredir. Yani esas olan hız arttığında göreli olarak bizim cisimlerin boyunu kısa görmemizdir. Yoksa fiziki olarak böyle birşey yoktur. Kütle denildiğinde bir cismin ihtiva ettiği madde miktarı diye tanımlar, kütle ile ağırlığı da sıkça karıştırız. Bu tanım bir doğru ama yetersiz bir tanım ve pratikte de pek fazla anlam ifade etmiyor. Uzayda bir platform düşünelim. Burada küçük bir uzay gemisi var ve çalışmıyor. Kaptan pilot bey - şuna bir omuz atın da çalıştıralım diyor ve itiyorsunuz, yavaşça haraket ediyor. Fakat şu kenarda duran uzay motosikletini çok daha kolay yerinden hareket ettirip hızlandırabiliyorsunuz. Büyük gemi harekete karşı daha çok direnç gösterdi; çünkü kütlesi büyük. Bir cismin hızlanmaya veya yavaşlamaya gösterdiği direnç o cismin kütlesidir'. Ağırlık ise bir kütleçekim alanında cisme ( bir kütleye ) uygulanan çekim kuvvetidir. Bir kütleyi hızlandırmak üzere bir kuvvet uygulamak gerekir. Değişmeyen bir kuvvetin uygulanması ile cisim sabit bir ivme kazanır, yani belli bir zamanda, zamanın karesi ile orantılı yol kateder ve birim zamanda belli bir miktar hızlanır (a = dv/dt veya dx/ dt2)'dir. Bir kütleyi hızlandırmak için harcanan kuvvet sabit olduğunda, çok uzun bir zaman sonra hızın sonsuza kadar artabileceği bir klasik mekanik kuralıdır. Ama gerçekte bu olabilir mi? Hayır tabii ki olamaz. Relativite bize bunun olamayacağını göstermektedir. Çünkü relativite bize hızın arttırılması durumunda kütlenin de artacağını söyler, yani biz iyice hızlanmış bir cismi, biraz daha hızlandırmak için önceki kadar değil çok daha fazla kuvvet harcarız ve sonunda ışık hızına geldiğimizde sonsuz kütle ve sonsuz kuvvet gerekir, bu da olanaksızdır. Işık hızının 4/5'i kadar hızda bir cismin kütlesi nerede ise iki kez artar, yani biz bu cisme aynı oranda hız kazandırmak için iki misli kuvvet harcarız. Işık hızının % 90'ına gelindiğinde kütle artışı nerede ise 5 mislidir. Bu nedenle relativite bizim evrenimiz için ışık hızının sınır olduğunu söyler. Kütle artışı şu formülle bulunur: M 0 M = ---------------------------- V 1-{ v2 / c2 } kaynak:www.zamandayolculuk.com/
|
| < Önceki | Sonraki > |
|---|
| ana |
| sözlük |
| özel dosyalar |
| lise1 |
| lise2 |
| lise3 |
| Video fizik |
| Blog |
| üniversite |