Rölativistik hızlarda boy kısalması

 

Ankara Atatürk Bulvarı üzerinde, Kızılay’dan Ulus’a; bir kaplumbağanın sırtına binerek gitmeye kalkarsak çok uzun bir yol ile karşılaşırız. Metro ile gidersek yolun kısaldığını, üzerinden bir jet uçağı ile geçersek, bir kalem boyu uzunluğunda olduğu duygusuna kapılırız.

Demek ki uzunluk kavramı, rölatif-izafi-göreceli bir kavram olarak karşımıza çıkıyor. Hareketlinin hızına ve gözlemcinin durumuna göre farklı sonuçlar ya da uzunluklarla karşılaşıyoruz.

 

Einstein’in Özel Rölativite kuramında: durgun olan bir gözlemciye göre v hızıyla hareket eden L uzunluğundaki bir metre çubuğunun boyu L’

 

L’=L(1-V2/C2)

 

eşitliği ile verilmektedir. Hareket doğrultusundaki boyu L olan metre çubuğunun hızı v, ışık hızı c ye yaklaştığında, v/c oranı da 1 e yaklaşacaktır. Bu durumda, hareketli metre çubuğunun boyu da sıfıra yaklaşacağından, böyle bir metre çubuğu ile ışığın hızı ölçülemez. Başka bir deyişle, ışığın hızına erişilemez.

 

Hız değişmesi ve İvme kavramı

 

Hareketli bir parçacık ya da uzay aracının hızının değişmesi için; parçacık, ya bir motor kuvveti etkisinde ya da bir fren kuvveti etkisinde kalmalıdır. Başka bir deyişle, kütlesi olan parçacıklarda, hız değişikliği bir kuvvetin varlığını ortaya koyar. Birim zamandaki, yani bir saniyedeki hız değişimi kavramı da bizi ivme kavramına götürecektir.

 

Tanımlamalara bir bütün olarak baktığımızda ise; kuvvet, ivme ve hız değişimi kavramlarının aynı olduğunun farkına varabiliriz. Hareket süresini 1 saniye, hareketlinin kütlesini de 1 kg olarak aldığımızda 1 Newton’luk kuvvetin 1 m/s2 lik ivmeyi ya da 1 m/s lik hız değişmesini temsil ettiğini görürüz.

Yerçekim ivmesi yaklaşık 10 m/s2 dir. Bunun anlamı, Yeryüzünde serbest bırakılan 1 kg kütleli cisme 10 Newtonluk Yerçekim Kuvveti etki edecek ve parçacığın hızı her saniye sonunda 10 m/s artacaktır.

 

Şimdi de rölativistik çekim alanı olan bir gök cismi düşünelim. Sözgelimi, çekim ivmesi, ışık hızının  % 10 u olsun. Yani, seçilen gök cismindeki çekim ivmesi 30 000 000 m/s2 olsun. Bunun anlamı; serbest bırakacağınız 1 kg kütleli cisme uygulanacak çekim kuvveti 30 000 000 newton olacak ve her saniye sonunda hızı 30 000 000 m/s artacaktır.

Eğer böyle bir gök cismi ya da gezegende bulunabiliyor olsaydık, biyolojik yapımızın her kg kütlesi 30 000 000 Newtonluk bir kuvvetin etkisinde kalacaktı. Böyle bir kuvvetin etkisinde kalan  yapımızın bütün biyolojik fonksiyonları yavaşlayacak, hatta durma noktasına gelecektir. Bu durumdan yalnız biyolojik yapımız etkilenmeyecektir. Kolumuzdaki saatin çalışması ve gezegende bulunan parçaları oluşturan atomların titreşim frekansları da etkilenecektir.Yavaş çalışan mekanik saatlerin yanı sıra, biyolojik saatimiz olan kalbimiz de yavaş çalışacaktır. Açıkçası, yaşlanmayacaksınız, yaşlanmayacağız.

 

Güncel yaşamda biyolojik fonksiyonların çalışmasının yavaşlatılması ve yaşlanmanın engellenmesi uygulaması her evde bulunmaktadır.

Buz  dolapları ve derin dondurucular, içlerine konulan et, süt, sebze ve meyvelerin yaşlanmasını engellemektedir. Derin dondurucularda, dondurucudaki maddelerin atomlarının salınımları yavaşlatılmakta ve genç kalmaları sağlanmaktadır.

 

Kasaptan alınan süt kuzusu iki parça eti göz önüne alalım. Görünümleri, 18 yaşındaki genç kızların pırıl pırıl ciltleri gibidir.Etlerden birini derin dondurucuya koyarken, diğerini normal oda şartlarında saklamış olalım. Bir buçuk iki ay sonra karşılaştırıldıklarında; derin dondurucudakinin 18 yaşındaki genç kız görünümünü  korurken, normal oda şartlarında saklananın ise 80 yaşındaki bir kocakarının cildi görünümüne büründüğü görülecektir.

Derin dondurucudaki et için zaman ağır ilerlemiştir. Fizikçiler bu oluşuma zaman genişlemesi adını veriyorlar. Normal oda koşullarında olan et için zaman normal işlemiştir.

 

 Rölativistik hızlarda zaman genişlemesi

 

Işığın hızına yakın hızlarda hareket eden ve bu büyüklükte hız değişmeleri yapan bir uzay aracında da, yukarıda sözü edilen gök cismindeki olaylar gerçekleşir. Işığın hızının % 10 una yaklaşan bir uzay gemisinde de her kg kütlemiz 30 000 000 Newtonluk bir kuvvetin etkisinde kalacak ve her şey yavaş işlemeye başlayacaktır.

 

Yeryüzündeki satimizin zamanı T, rölativistik hızda hareket eden uzay gemisindeki saatimizin zamanı T’ olsun.Aracımızın hızı v, ışık hızı c olmak üzere,

 

T’=T(1-v2/c2)

 

eşitliği ile, gemideki ya da hareketli gözlemciye göre hareket süresini bulup, karşılaştırabiliriz.

 

Tam bu noktada, Einstein’in ünlü ”İkizler Paradoksu” karşımıza çıkar. 20 yaşlarında olan ikizlerden Mert bir uzay gemisiyle 16 ışık yılı uzaklıktaki bir gezegene gitmek üzere uzay gemisine binerken, diğer ikiz Meltem Dünya’da kalır.Varsayalım ki Mert’in bindiği uzay gemisi, ışık hızının % 99 ile hareket etsin ve hiç beklemeden geri dönmüş olsun.

Dünya’da kalan Meltem açısından, gidiş geliş olmak üzere, aradan 32 yıl geçmiş ve 52 yaşına girmiştir.Oysa Mert’in saati,

 

T’=32((1-(0,99)2)=0,14×32=4,48 yıl

geçtiğini göstermektedir. Mert 24,48 yaşındadır. Farklı referans çerçevelerinden ötürü, bize göre aynı sürenin sonunda; Mert, 20 yaşından 24,48 yaşına girerken Meltem, 20 yaşından 52 yaşına ulaşmaktadır.Bu sonuca ”İkizler Paradoksu” denmektedir.

 

İkizler paradoksu sosyal yaşamda da karşımıza çıkmaktadır. Farklı referans çerçeveleri durumunda olan siyasal partilerin liderlerinin buldukları ya da ulaştıkları sonuçlar da birbirinden farklı olacaktır. Bilimsel ve sistematik davranış burada devreye girebilse daha az kavgalı bir topluma ulaşabileceğiz.

Her neyse, biz yine uzay yolculuklarına dönelim.İleride yapmayı planladığınız bir uzay yolculuğunda, sevdiklerinizi buruşuk bulmak istemiyorsanız ya da hiç bulamamaktan korkuyorsanız, yanınızda götürün derim

http://www.youtube.com/watch?v=7h7tyQlpda4&feature=related

7,090 total views, 2 views today

Share