İzafiyet teorisi nedir? Albert Einstein kimdir e=mc2 ne demek neyin formülü

İzafiyet Teorisi Albert Einstein tarafından ortaya konan ve dünyada en çok bilinen bilimsel teorilerden biridir. Halk arasında formülü ve adı çok geçmesine karşın bilimsel anlamda insanların bilgisi çok azdır. peki bu ünlü teorinin özünde ne yatmaktadır?

Esas olarak zaman ve uzayla meşgul olan ve onlara daha genel bir bakışla, fiziksel olayları açıklayan bir teori.

Albert Einstein tarafından ortaya konan bu teori, Kuantum teorisi gibi yirminci yüzyılda fizikte önemli bir değişiklik meydana getirmiştir. Dünyanın sabit ve kainatın merkezi oluşu fikri daha sonra terk edildiğinde neyin sabit olduğu sorusu ile karşılaşılmıştı. Newton kendi ifade ettiği hareket kanunlarından, hareketsiz olmanın özel bir anlamı olmadığını ortaya koymuştur.

İzafiyet prensibine göre, tam hareketsiz olma diye bir şeyin herhangi bir anlamı yoktur ve düzgün hareketler hep birbirlerine göre izafi (bağlı bulunduğu şey ile değişen) olarak belirirler. Uzayın derinliklerinde tasavvur edilen bir uzay aracındaki kimsenin herhangi bir hareket tesiri hissetmediğinden hareketsiz olduğunu iddia etmesi, onun yanından geçen motoru durdurulmuş ve düzgün bir hızla hareket eden uzay aracının sahipinin aynı iddiada bulunmasından farklı değildir. Her ikisinin de hareketsiz olma iddiası doğru değildir.

Özel izafiyet teorisi
1905 yılında Einstein şimdi "Özel İzafiyet Teorisi" diye isimlendirilen teoriyi ortaya koydu. Bu sanki birbirine zıt düşen iki kabule dayanmaktaydı:

1) İzafiyet prensibi olarak bilinen düzgün hareketin izafi olması;
2) Düzgün harekette ışığın hızı her doğrultuda aynı olması.

Bu her iki postülat Michelson-Morley tarafından yapılan ve diğer deneylerle de gözlenmiştir. Buna göre ışık kaynağına yaklaşan veya ondan uzaklaşan için ışık hızları, her ne kadar kaynağa doğru koşan daha büyük bir ışık hızı beklerse de, aynıdır. Buna göre ışığa yetişmek için hareket eden bir kimseden, ışık kendi sabit hızı ile kaçacaktır. Sonuç olarak hiçbir cisim ışıktan hızlı hareket edemez.

Bu kabullerden hareket eden Einstein, ilk önce iki olayın aynı zamanda meydana gelme kavramını ele almıştır. Bunu açıklamak için uzayın derinliklerindeki bir uzay gemisinde tam ortada durup her iki uca aynı zamanda ulaşacak bir ışık gönderelim. Uzay gemisi ile aynı yönde hareket eden bir başka uzay gemisinde bulunan kimse, bunun böyle olmadığını iddia edecektir.

Çünkü ona göre uzay aracının ön kısmına ışık daha çabuk erişecektir. Bunun sonucunda farklı yerlerde aynı zamanda olma, mutlak değil tamamen gözlemciye göre izafidir. Buna bağlı olarak mesafenin de izafi (bağıl= rölatif) bir büyüklük olduğu sonucuna varılır. Zaman ve uzaya giren izafiyet kavramı, bunlardan türetilen hız ve ivmeyi de değiştirecektir. Buradan devamla kuvvet, enerji, iş ve kütle tariflerini de buna göre değiştirmek gerekir.

İzafiyet teorisinin tuhaf görülen sonuçları vardır. Bunlardan biri, hareket eden cisimlerde sathın yavaşlamasıdır. Hareket eden cisimler, etmeyenlere daha ağır gelecektir. Burada meşhur E= mc2 formülü elde edilir ki, bu, enerjinin kütle ile ışık hızının karesinin çarpımına eşit olduğunu bildirir. Düşük hızlarda (20.000 km/saat bir düşük hız sayılmaktadır.) izafiyetin tesirleri fevkalade çok küçüktür.

Ancak, ışık hızına (300.000 km/saniye) yakın hızlarda bu etkiler fevkalade büyüktür. Einstein’a göre düzgün hareketin uzay-zaman ölçümü, daha önce bağımsız olarak Lorentz tarafından çıkarılan bir dönüşümle ilgilidir. Lorentz dönüşümünü, Einstein’ın iki postülatından bağımsız olarak ortaya koymuştur. Lorentz dönüşümünde, uzay ve zaman birbirine bağlanmıştır. 1907’de Einstein’ın matematik hocası H. Minkowski, Lorentz dönüşümünün matematik formuna sahip olduğunu göstermiştir.

Bu ise, Einstein’ın teorisinin dört boyutlu uzay-zaman cinsinden ifade edilebileceğini açığa çıkarmıştır. Gerçekte, zamanın dördüncü boyut olarak alınması oldukça eskidir. Çünkü bir hareketin belirtilmesinde uzay koordinatları yanında zamanın da verilmesi gerekir. Newton’un teorisine göre zaman bütün gözlemcilere göre mutlak bir büyüklüktür. Bunun sonucu dört boyutlu kavramı bir üç boyutlu uzay ve bir boyutlu zaman parçasına ayırmak mümkündür. Minkowski’ye göre dört boyutlu uzay tamamen üç boyutlu uzayda olduğu gibidir, zaman bir farklılık meydana getirmez.

Genel izafiyet teorisi
Düzgün hareket eden bir kimse, harekette olduğunu kendi aracında yapacağı deneylerle belirleyemez. Ancak, harekette ivme varsa, bu hareket eden tarafından hissedilir. Bu sonuçlar, 1907’den itibaren Einstein’ın dikkatini çekmişti: Neden sadece düzgün hareket relatif (izafi) ve ivme mutlaktı? Bunların yanında Newton’un kanunları yeni uzay ve zaman kavramıyla uyuşmamaktaydı.

Bazı fizikçiler alışıla gelen yolu deneyerek bu uyuşumu sağlamaya çalıştılar. Einstein ise, kütle çekiminin ivme ile birleştirilmesi gerektiği kanaatindeydi. Galileo, Pisa kulesinde yaptığı deneyde, hafif ve ağır cisimlerin aynı ivme ile düştüğünü göstermiştir. Einstein bu deneyin önemini kavramış ve bunu genel izafiyet teorisinin temeli yapmıştır.

Uzayın derinliklerinde iken sürücü, ağırlıksız olduğunu hisseder. Ancak araç ivme ile harekete başlarken, içindeki ağırlık hissini fark eder. Etraftaki bütün yüzey cisimler bu halde harekete ters yönde düşerler. Einstein, bu olayın uzay aracının üniform kütle çekiminde bulunurken de ortaya çıkabileceğini fark etmişti. Bunun sonucu olarak eşdeğerlik prensibini ortaya koymuştur. Buna göre düzgün ivme ile düzgün kütle çekimi hiçbir vasıta ile ayırt edilemez.

İçinde bulunan bir kimse, uzay aracına yandan gelen ışığın, aracın arka tarafına doğru eğildiğini görecektir. Ayrıca zaman, ivme ve kütle çekimi ile değişecektir. Einstein, izafiyet prensibini düzgün hareketten tüm harekete genişletmiştir. Newton, Güneş etrafındaki gezegenlerin hareketini, koyduğu hareket kanunlarına dayanarak açıklamıştır. Burada Newton, kütle çekimi kuvvetine ihtiyaç duymuştu.

Einstein ise gezegenlerin yörüngelerini, Güneşin kütle çekimi sonucu eğriliğe sahip olan dört boyutlu uzay-zaman koordinat takımında en kısa yol prensibinden hareketle elde etmiştir. Bu şekilde elde edilen yörüngeler Newton’unki ile hemen hemen aynı idi. Ancak Merkür gezegeninde Einstein eliptik yörüngenin büyük ekseninin yüzyılda 43 saniye döneceğini vermişti. Gerçekte de bu çok eskiden gözlenmiş, fakat açıklanamamıştı.

Einstein’a göre ışık, uzayın eğrilikli olmasından dolayı kütle çekimi tarafından saptırılmaktadır. Ayrıca Güneşteki atomlar, yeryüzündekine nazaran daha yavaş titreşmektedir ki, bu olay kızıla kayma olarak isimlendirilmiştir. Bütün bu sonuçlar gözlenmiştir. 1917’de Einstein, teorisini bütün evrene tatbik etti ve böylece çok değişik bir yaklaşım elde edilmiş oldu. 1918 de Hermann Weyl, kütle çekimini, dört boyutlu uzayın bir esası olduğu fikrinden, elektromagnetik kuvvetlere bir geometrik yorum getirmeye çalıştı. Bu çalışma ile nükleer kütle çekimi ve magnetik kuvvetleri birleştirecek bir teori aranması araştırmaları başladı.

Özel izafiyet teorisinin başarılarından biri de P.A.M. Dirac’ın elektronun izafi Kuantum teorisi ve kuantum elektrodinamik’tir. Bu, fizikte önemli pratik sonuçların elde edilmesine sebep olmuştur. Ancak, bütün bilimsel ve felsefi önemine rağmen, genel teori bilimsel ana çalışmaların dışında kaldı. Sebebi de, uzayın eğriliğinden dolayı ortaya çıkan tesirlerin çok küçük olmasıdır. Genel teorinin ana tatbikat alanı astronomi olmuştur. Çekirdek fiziği de teorinin uygulandığı alanlardan biridir.

Albert Einstein kimdir
Geri zekalı olduğu düşünülürken atomu keşfedip insanlara başarının tanımını yapan isim, Albert Einstein'in hayatı.
Küçükken geri zekalı olduğu düşünülmesine rağmen daha sonra atomu parçalayarak herkesi şaşırtam muhteşem zeka olarak tanıyoruz hepimiz Albert Einstein'i. Hatta hangimiz okuldaki üşengeçliğimizi, tembelliğimizi Einstein'i örnek göstererek örtmedik ki... Tabii hiçbirimiz daha sonra atom parçalayacak kadar dahi çıkmadık o ayrı.

Zekası fark edilene kadar birçok zorluk yaşamış Einstein kendi dünyasında. Okulu belki hiç sevmemiş, ama zekasının kendisini yönlendirmesine de engel olmamış.

Peki kimmiş aslında Albert Einstein? Neler yaşamış, neler hissetmiş?

Her şeye meraklı ve hayal gücü zengin bir çocukluk
Einstein 1879 yılında Güney Almanya'nın Ulm şehrinde sıradan bir çocuk olarak dünyaya geldi. Küçük bir elektro-kimya fabrikasının sahibi olan babasıyla, klasik müziğe meraklı annesi, Einstein konuşmaya geç başladığı için oldukça tedirgin olsa da daha sonra bunun ne kadar gereksiz olduğunu anlayacaklardır.

Yaşarken o anlar ne kadar zor olsa da, daha sonra bu anların hayıflanmaları yerini büyük icatlara bırakacaktır. Einstein, ne kadar içine kapanıksa o kadar büyük hayaller kurmaya başlar. Her şeye duyduğu sınırsız merak, zamanla onu mükemmel bir hayal gücüne sürükler. Artık düşündüklerinin ve zamanla yapacaklarının sınırı yoktur.
Okulu hiçbir zaman sevmedi
Einstein'e göre onun zekasının temelleri kesinlikle okulda atılmadı. Okul onun için ziyadesiyle sıkıcı ve ezber sisteminde gereksizdi. İlk ve orta öğretimi çok başarısız ve zor bir şekilde geçti. Mühendis olan amcasının desteği olmasa bu kadarını da yapması mümkün değildi.

Ona göre eğitim, okulda öğrendiğin her şeyi unuttuğunda sana kalandı.

Çocukluğunda unutamadığı iki olay
Amcası sayesinde tanıştığı geometriden adeta büyülenmişti. Çocukluğuna dönüp baktığında iki olay onun için çok etkiliydi: İlki beş yaşındayken amcasının ona hediye ettiği pusulada fark ettiği gizem, ikincisi de on iki yaşında öklit geometrisini öğrendiğinde hissettiği büyü.

Özellikle geometri onun için sarsıcıydı. Hatta bu yaşlarda geometrinin büyüsüne kapılmadıysanız daha sonra sizi etkilemeyeceğini düşünüyordu Einstein.

İsviçre vatandaşı oldu
Einstein, lise öğrenimini İsviçre'de tamamladı. 1896'da güç koşullar karşısında direnerek yüksek öğrenimini Zürih Politeknik Üniverisitesi'ne girdi. Daha sonra İsviçre vatandaşı olarak Sırp asıllı bir öğrenci ile evlendi.

Çağdaş Fizik için sürekli düşünüyordu
Einstein, Bern'de federal patent dairesinde çalışıyordu. İşinden arta kalan zamanlarda da Çağdaş Fizik için ortaya atılan problemlerle ilgili düşünüyordu. Önceleri atomun yapısı üzerine fikirler üreten ve Mark Planck'ın kuantum teorisi ile ilgilenen Einstein, Avagadro sayısının değerini de hesapladı ve test etti.

Kuantumun değerini ilk anlayan Fizikçi
Einstein, Kuantum Fiziği'nin değerini anlayan ilk Fizikçi olarak buradaki bilgilerini ışıma enerjisine uyguladı. Bu olaydan yola çıkarak da fotoelektriği açıkladı. Hatta bu çalışmaları 1905'te Annalen der Physik dergisinde iki makalesi yayınlandı. Üçüncü yazısında ise, görelilik teorisinin temellerini atıyordu. Einstein'in bu teorileri sert tartışmalara yol açıyordu.

Daha sonra 20. yy'ın En Kuramsal Fizikçisi olarak anılmaya başladığında, Einstein, görelelik kuramını geliştirmiş, kuatum mekaniği, istatistiksel mekanik ve kozmoloji alanlarına önemli katkılar sağlamıştır.

Zürih Üniversitesi profesörü, Albert Einstein
Einstein, 1909'da Zürih Üniversitesi öğretim görevlisi olarak çalışmaya başladı. Bir adım sonrasında artık Zürih Üniversitesi profesörlerindendi. 1913 yılında ise Berlin Kaiser - Wilhelm Enstitüsü'nde ders vermeye başlamıştı. İşte bu sıralarda Prusya Bilimler Akademisi'ne üye seçildi.

Nobel Fizik Ödülü aldı
Özellikle kuramsal fiziğe katkıları yadsınamazdı. Bunun yanında fotoelektrik olayına getirdiği açıklamalar da çok önemliydi. Tüm bu gelişmeler Einstein'e Nobel Fizik Ödülü'nü kazandırdı.

Almaya'dan ayrılmak zorunda kaldı
1933'e kadar Berlin'de yaşayan Einstein, Almanya yönetimine gelen Nazi rejiminden sonra birçok Musevi bilim adamı gibi Almanya'dan ayrılmak zorunda kaldı.

Paris'e giderek Collage de France'de ders vermeye başladı. Buradan Belçika'ya, sonra İngiltere, ardından da Amerika'ya giderek burada Princeton Üniversitesi kampüsündeki Institute for Advanced Study'e profesör oldu.

Albert Einstein öldü
1940'ta Einstein bu kez de Amerikan vatandaşlığına geçmişti. 1955'te Princeton'da öldü.

Üvey kızının vasiyeti
Einstein'in ölümünden sonra üvey kızı Margot Einstein, onun kişisel mektuplarını sakladı. Daha da önemlisi, kendisinin ölümünden 20 yıl sonra da saklı kalmasını vasiyet etti.

Ancak süre dolduğunda bu mektuplar Princeton Üniversitesi tarafından basıldı ve Einstein'in özel uyaşamı ile ilgili bilgileri paylaşmış oldu.

Ben atomu insanlığın yararı için keşfettim
Bir gün Eintein'e keşfettiği atomun bomba olup Hiroşima ve Nagazaki tepesinde patladıktan sonra neler hissettiği soruluyor.

Einstein ise şöyle cevaplıyor bu soruyu: ''Her savaş insanlığın ilerlemesini engelleyen kötülük zincirine bir halka daha ekler. Ben atomu insanlığın yararı için keşfettim. Ancak insanlar atomla birbirlerini öldürüyorlar. Böyle olacağını bilseydim ayakkabı tamircisi olurdum''

Einstein'den başarının formülü
Daha 5 yaşındayken bir pusulanın gizemine duyduğu hayranlıktan yola çıkarak başarının formülünü de gerçekten matematiksel olarak formülize etmiş Einstein.

Ona göre, Başarı; A=X+Y+Z.

Denklem karmaşık gibi görünse de aslında anlaşılır ve basit. A: Başarı, X: Çalışmak, Y: Çalıştığın konuyu oyun gibi görmek, Z: Konuşmak yerine üretmek İşte bu kadar basit.Bu koşullar bir araya geldiğinde başarı da kendiliğinden geliyor sanki.
Tek bir çocuk bile mutsuzsa bilim ilerleyemez
Einstein'e göre bilimin ulaşması gereken son nokta tek bir çocuğun bile mutsuz olmaması. Çünkü tek bir çocuk dahi mutsuzsa icatlar olmayacağından bilim de ilerleyemeyecektir.

Bence Einstein, herkesin kendisi kadar güçlü olamayacağını düşünüyordu. Ona geri zekalı denildiğide bile o hayal kurmaktan vazgeçmeyerek çok büyük bir cesaret göstermişti çünkü.

Aptal nedir
Einstein dünyanın aptallarla dolu olduğunu düşünüyor. Çünkü aynı şeyi defalarca yapıp farklı bir sonuç bekleyen kişiye onun gözünde aptal deniyor. Nihayetinde aptallığın bir sınırı yok, dahilik ise bir sınır gerektirir!

Bizi güzel ahlak kurtaracak
Yeryüzü insanlar yaşasın diye ayrıldıysa yine bütün sorumluluk da onlara düşüyor demektir. Birçok icat yapılabilir. Çok zeki insanlar atomu keşfedebilir. Ama sizce atomdan bomba yapmayı düşünenler de bir o kadar zeki midir?

Einstein bir bilim adamıydı, şüphesiz ki mükemmel bir bilim adamı. İstediği insanlığa güzellikler sunmaktı. Ama insan koşullar ne getiriyorsa layığıyla yaptı (!) Onun şu hayata bırakmış olduğu yine çok zekice ve saf bir son mesaj da var kayıtlarda: ''Yeryüzündeki şartların düzelmesi, sadece bilimsel buluşlara değil çok ahlaklı bir yaşama düzeninin gerçekleşmesine bağlıdır''