Eşzamanlılık ve Zamanın Göreliliği

1
932

Merhaba arkadaşlar bu yazımızda eşzamanlılık ve zamanın göreliliğizaman genişlemesi ve eşzamanlılık ve zamanın göreliliği ile ilgili örnekleri sizlerle paylaşıyorum. Newton mekaniğinin temel ön kabullerinden biri, bütün gözlemciler için aynı olan bir evrensel zaman eşelinin varlığıdır. Gerçekten Newton şöyle yazmış­tı; “mutlak, gerçek ve matematiksel zaman, kendi başına, kendi doğası içinde, hiçbir dış etkiye bağlı olmaksızın tekdüze akar.” Böylece Newton ve onun ta­kipçileri eşzamanlılığı basitçe, doğal bir varsayım olarak kabul ettiler. Albert Einstein özel görelilik teorisinde bu varsayımı terketti.

görelilik kuramı
Şekil 1

Albert Einstein bu noktayı açığa kavuşturmak için yukarıdaki düşünce deneyini ta­sarladı. Bir yük vagonu sabit hızla hareket ederken, her iki ucuna, Şekil a de görüldüğü gibi birer yıldırım düşsün ve yıldırımlar vagonda ve yerde iz bıraksınlar. Vagon üzerindeki izler A’ ve B’ ve yerdeki izler A ve B ile etiketlensinler. O gözlemcisi A’ ile B’nin ortasında vagonla birlikte hareket etsin ve O gözlemcisi A ile B nin arasında yerde dursun. Gözlemcilerin kaydettiği olaylar Şekil b de gösterildiği gibi, yıldırım düştüğü anı belirleyen ışık sinyal­leri O gözlemcisine aynı anda ulaşırlar. Bu gözlemci sinyallerin aynı hızla eşit uzaklıkları katlettiklerini anlar ve doğru olarak A ve B deki olayların aynı anda olduklarına karar verir. Şimdi aynı olayların O’ gözlemcisi tarafından nasıl gö­rüleceğini düşünelim. Şekil b gösterildiği gibi sinyaller O gözlemcisine va­rıncaya kadar O’ gözlemcisi belli bir miktar yer değiştirmiştir.

Bu nedenle B’ den gelen sinyal O’ nün önünden geçip gitmiş olmasına rağmen A’ den çıkan sinyal henüz O’ ye ulaşamamıştır. Bir başka deyişle O’, B’ den gelen sinyali. A’ den gelen sinyalden önce görür. Einstein’a göre, her iki gözlemci de ışığın ay­nı hızla yayıldığını görmelidirler. Bu nedenle O’ gözlemcisi yıldırımların önce vagonun önüne, sonra arkasına düştüğüne karar verir.

Bu düşünce deneyi iki olayın O gözlemcisi için eşzamanlı ama O’  gözlem­cisi için eşzamanlı olmayacağını açıkça gösterir. Bir başka deyişle, bir referans sisteminde eşzamanlı olan iki olay genel olarak birinciye göre hareketli olan ikinci bir sistemde eşzamanlı değildirler. Yani, eşzamanlılık mutlak bir kavram değildir ve daha çok gözlemcinin hareket durumuna bağlıdır.

eşzamanlılık

Eşzamanlılık ve Zamanın Göreliliğin Esas Noktası

Olayları belirlemek ve fizik yapmak için her­hangi bir eylemsiz referans sistemi kullanılabilir. Tercihli bir referans sistemi yoktur. Ancak, farklı eylemsiz referans sistemlerindeki gözlemciler saatleri ile farklı zaman aralıkları ve çubuk metreleri ile farklı uzunluklar ölçerler. Her şeye rağmen bütün gözlemciler kendi referans sistemlerindeki fizik yasalarının formları konusunda anlaşırlar, çünkü bu yasalar birbirlerine göre sabit hızla hareket eden bütün gözlemciler için aynı olmalıdırlar. Örneğin; S siste­mindeki F=ma bağıntısı, S ye göre sabit hızla hareket eden S’ sisteminde F’=ma’ olarak aynı şekle sahip olmalıdır. Uzay ve zamanın değişmesi, birbirlerine göre sabit hızla hareket eden bütün gözlemciler için fizik yasalarının (Maxwell’ in eşitlikleri de) aynı kalmasını sağlar.

Zaman Genişlemesi

Şekil 3a daki sağa doğru v hızıyla hareket eden vagonu inceleyerek, farklı eylemsiz referans sistemlerindeki gözlemcilerin daima iki olay arasındaki za­man aralıklarını farklı ölçecekleri gerçeğini gösterebiliriz. Vagonun tavanında bir ayna vardır ve bu sistemde durgun olan O’ gözlemcisi aynadan d kadar aşa­ğıda bir lazer tutmaktadır. Herhangi bir anda lazer aynaya doğru bir ışık atma­sı yayınlar (olay 1) ve belli bir süre sonra atma aynadan yansıdıktan sonra la­zere geri döner (olay 2). O’ gözlemcisi, C’ saati ile bu iki olay arasındaki Δtp zaman aralığını ölçer.(p alt indisi, biraz sonra göreceğimiz gibi has deyimini temsil etmektedir.) Işık atmasının hızı c olduğundan atmanın O’ den çıkıp, ay­nana yansıdıktan sonra tekrar O’ dönmesi için geçen süre

zaman genişlemesi

kadardır. Bu zaman aralığı Δtp nin O’ tarafından cisim tarafından ölçülebilme­si için bu referans sisteminde lazere yakın duran tek bir C’ saati yeterli olur.

zaman genişlemesi
Şekil 3

Şekil 3 (a) Bir ayna hareketli araca bağlıdır ve bir ışık, atması araçta hareketsiz O gözlemcisi tarafından gönderiliyor. (b) Aracın dışında rayların yakında duran 0 gözlemcisine göre ayna ve O’ v hızıyla hareket etmektedir. O gözlemcisinin ölçtüğü ışık atmasının katettiği mesafenin 2d den büyük olduğuna dikkat ediniz. (c) Δt ile Δtp arasındaki bağıntıyı bulmak için kullanılan dik üçgen.

Şimdi, Şekil 3 b de görüldüğü gibi, aynı olayların O gözlemcisi tarafın­dan nasıl görüleceğini düşünelim. Bu gözlemciye göre ayna ve lazer v hızıyla sağa doğru gitmektedirler ve sonuçta olaylar dizisi bütünüyle farklı görünür­ler. Lazerden çıkan ışık aynaya vardığında, Δt , O tarafından ölçülen, ışığın O’ den çıkıp aynadan yansıdıktan sonra tekrar O’ ye gelmesi için geçen süre ol­mak üzere, ayna vΔt/2 kadar sağa gitmiştir. Bir başka deyişle O gözlemcisini vagonun hareketi nedeniyle ışığın aynaya varabilmesi için ışığın lazerden düşey doğrultu ile belli bir açı yaparak çıkması gerektiğine karar verecektir. Şe­kil 3 a ile b’yi karşılaştırdığımızda (b) de ışığın (a) dakinden daha uzun yol katletmesi gerektiğini görürüz. (Her iki gözlemci, birbirinin hareket ettiğini bilmediğine dikkat ediniz. Her biri kendi eylemsizlik referans sisteminde dur­gundur.)

Eşzamanlılık ve zamanın göreliliği, zaman genişlemesini ve eşzamanlılık ve zamanın göreliliği ile ilgili örnekleri sizlerle paylaştım. Diğer yazımızda görüşmek üzere.

Paylaşır mısınız?
Önceki İçerikAnlamlı Rakamlar Nedir ve Ölçme Hataları Nasıl Bulunur
Sonraki İçerikSes ve Ses Dalgaları Nelerdir
Oğuzhan Mallı
Merhaba Ben Oğuzhan Mallı Mühendis Beyinler sitesinin editörüyüm, Bir süre Karadeniz Teknik Üniversitesinde Elektrik ve Elektronik mühendisliği okuduktan sonra, yurtdışında eğitimime devam etmekteyim. Advanced seviyesinde İngilizce ve Rusça bilmekteyim. Yazılarımda yaptıklarımla, düşüncelerimle ilgili pek çok şey bulabilirsiniz. Yorumlarınız, düşünce ve tavsiyeleriniz benim için çok önemli. Yalnızca “Merhaba, buralardaydım.” demek için dahi olsa vakit ayırıp bıraktığınız her bir yorum için çok teşekkür ederim. Bütün yorumlara cevap vermeye çalışıyorum.

1 Yorum

Düşünceleriniz Nedir?