DEMET İLCE/ MUHABİR
Albert Einstein, nesnelerin uzay ve zamandaki davranışlarını açıklamak için 1905 yılında görelilik teorisini formüle etmeye başladı ve çığır açan çalışma, kara deliklerin varlığı, ışığın yerçekimi nedeniyle bükülmesi ve gezegenlerin uzaydaki davranışları gibi şeyleri tahmin etmek için kullanılabilir.
Teori aldatıcı derecede basittir. Birincisi, "mutlak" bir referans çerçevesi yoktur: Bir nesnenin hızını, momentumunu veya zamanı nasıl deneyimlediğini her ölçtüğünüzde, o daima başka bir şeyle ilişki içindedir. İkincisi, ışığın hızı, onu kim ölçerse ölçsün ya da ölçen kişi ne kadar hızlı giderse gitsin aynıdır. Üçüncüsü, hiçbir şey ışıktan daha hızlı gidemez.
Einstein'ın en ünlü teorisinin derin sonuçları vardır. Işığın hızı her zaman aynıysa, bu, Dünya'ya göre çok hızlı giden bir astronotun, Dünya'ya bağlı bir gözlemciden daha yavaş geçen saniyeleri ölçeceği anlamına gelir. Astronot için zaman aslında yavaşlar; bu, zaman genişlemesi olarak adlandırılan bir olgudur.
Büyük bir yerçekimi alanındaki herhangi bir nesne hızlanır, dolayısıyla zaman genişlemesi de yaşar. Bu arada, astronotun uzay gemisi uzunluk daralması yaşar; bu, eğer uzay aracının yanından geçerken fotoğrafını çekerseniz, hareket yönünde "ezilmiş" gibi görüneceği anlamına gelir. Ancak gemideki astronot için her şey normal görünebilir. Ayrıca Dünya'daki insanların bakış açısından uzay gemisinin kütlesinin de arttığı görülüyor.
Ancak göreceli etkileri görmek için mutlaka ışık hızına yakın bir hızda yakınlaşan bir uzay gemisine ihtiyacınız yoktur. Günlük hayatımızda ve bugün kullandığımız teknolojilerde görelilik teorisinin Einstein'ın haklı olduğunu gösteren birçok örneği vardır. İşte görelilik teorisinin uygulamalı bazı yaygın örnekleri.
ELEKTROMIKNATISLAR
Manyetizma göreceli bir etkidir ve bunun jeneratörlerde gösterildiğini görebilirsiniz. Bir tel halkasını alıp manyetik alan içerisinde hareket ettirirseniz, bir elektrik akımı üretirsiniz. Teldeki yüklü parçacıklar değişen manyetik alandan etkilenir, bu da bazılarını hareket etmeye zorlar ve akımı oluşturur.
Ama şimdi telin hareketsiz olduğunu hayal edin ve mıknatısın hareket ettiğini hayal edin. Bu durumda teldeki yüklü parçacıklar (elektronlar ve protonlar) artık hareket etmiyor, dolayısıyla manyetik alanın onları etkilememesi gerekiyor. Ama öyledir ve hala bir akım akmaktadır. Bu, ayrıcalıklı bir referans çerçevesinin olmadığını gösterir.
California, Claremont'taki Pomona Koleji'nde fizik profesörü olan Thomas Moore, değişen bir manyetik alanın bir elektrik akımı yarattığını belirten Faraday yasasını göstermek için görelilik ilkesini kullanıyor.
Moore, "Transformatörlerin ve elektrik jeneratörlerinin arkasındaki temel prensip bu olduğundan, elektrik kullanan herkes göreliliğin etkilerini yaşıyor" dedi.
Elektromıknatıslar da görelilik yoluyla çalışır. Elektrik yükünün doğru akımı bir telden aktığında, elektronlar malzeme boyunca sürüklenir. Normalde tel, net pozitif veya negatif yük olmadan elektriksel olarak nötr görünür çünkü tel yaklaşık olarak aynı sayıda proton (pozitif yük) ve elektrona (negatif yük) sahiptir. Ancak yanına doğru akım taşıyan başka bir kablo koyarsanız, Urbana-Champaign'deki Illinois Üniversitesi'ndeki fizikçilere göre, teller akımın hareket yönüne bağlı olarak birbirini çekiyor veya itiyor.
Akımların aynı yönde hareket ettiğini varsayarsak, ikinci teldeki elektronlar birinci teldeki elektronlara göre hareketsizdir. (Bu, akımların hemen hemen aynı güçte olduğunu varsayar.) Bu arada, her iki teldeki protonlar, her iki teldeki elektronlara göre hareket etmektedir. Göreli uzunluk daralması nedeniyle, daha yakın aralıklı görünüyorlar, dolayısıyla tel uzunluğu başına pozitif yük, negatif yükten daha fazladır. Çünkü yüklerin birbirini itmesi gibi iki tel de iter.
Urbana-Champaign'deki Illinois Üniversitesi'ne göre, zıt yönlerdeki akımlar çekime neden oluyor çünkü ilk tele kıyasla diğer teldeki elektronlar daha kalabalık, dolayısıyla net bir negatif yük yaratıyor. Bu arada, ilk teldeki protonlar net bir pozitif yük oluşturuyor ve zıt yükler birbirini çekiyor.
GPS NAVİGASYON
PhysicsCentral'a göre arabanızın GPS navigasyonunun bu kadar doğru çalışması için uyduların göreceli etkileri dikkate alması gerekiyor. Bunun nedeni, uyduların ışık hızına yakın bir hızda hareket etmeseler bile oldukça hızlı hareket etmeleridir. Uydular aynı zamanda Dünya'daki yer istasyonlarına da sinyal gönderiyor. Bu istasyonların (ve bir arabadaki veya akıllı telefondaki GPS teknolojisinin) tümü, yerçekimi nedeniyle yörüngedeki uydulardan daha yüksek ivmelere maruz kalıyor.
Bu kesin doğruluğu elde etmek için uydular, birkaç nanosaniyeye (saniyenin milyarda biri) kadar doğru olan saatler kullanır. Her uydu Dünya'dan 12.600 mil (20.300 kilometre) yukarıda olduğundan ve yaklaşık 10.000 km/saat hızla hareket ettiğinden, her gün yaklaşık 4 mikrosaniye süren göreceli bir zaman genişlemesi vardır. Yer çekiminin etkilerini de eklediğinizde, zaman genişleme etkisi yaklaşık 7 mikrosaniyeye (saniyenin milyonda biri) kadar çıkar.
Aradaki fark son derece gerçektir: Eğer herhangi bir göreceli etki hesaba katılmasaydı, Physics'e göre size bir sonraki benzin istasyonuna yarım mil (0,8 km) mesafe olduğunu söyleyen bir GPS ünitesi yalnızca bir gün sonra 5 mil (8 km) uzakta olurdu.
ALTININ SARI RENGİ
Çoğu metal parlaktır çünkü atomlardaki elektronlar farklı enerji seviyelerinden veya "orbitallerden" atlarlar. Metale çarpan bazı fotonlar, daha uzun bir dalga boyunda olsa da emilir ve yeniden yayılır. Ancak görünür ışığın çoğu yansıtılır.
Almanya'daki Heidelberg Üniversitesi'nden yapılan bir açıklamaya göre, altın ağır bir element olduğundan iç elektronlar göreceli kütle artışı ve uzunluk daralmasının önemli olmasını sağlayacak kadar hızlı hareket ediyor. Sonuç olarak elektronlar çekirdeğin etrafında daha kısa yollarda ve daha fazla momentumla dönerler. İç yörüngelerdeki elektronlar, dıştaki elektronların enerjisine daha yakın enerji taşırlar, emilen ve yansıtılan dalga boyları daha uzundur. Daha uzun dalga boyları, genellikle yansıyan görünür ışığın bir kısmının emildiği ve ışığın spektrumun mavi ucunda olduğu anlamına gelir. Beyaz ışık, gökkuşağının tüm renklerinin bir karışımıdır, ancak altının durumunda, ışık emildiğinde ve yeniden yayıldığında dalga boyları genellikle daha uzundur. Bu, gördüğümüz ışık dalgalarının karışımının daha az mavi ve mor içerme eğiliminde olduğu anlamına gelir. Sarı, turuncu ve kırmızı ışık mavi ışıktan daha uzun dalga boylarına sahip olduğundan altın sarımsı görünür.
ALTININ KOROZYONA KARŞI DİRENCİ
Gold Bulletin dergisinde 1998 yılında yayınlanan bir makaleye göre, altının elektronları üzerindeki göreceli etki, aynı zamanda paslanmamasının veya başka herhangi bir şeyle kolayca reaksiyona girmemesinin de bir nedenidir.
Altının dış kabuğunda yalnızca bir elektron bulunur ancak yine de kalsiyum veya lityum kadar reaktif değildir. Bunun yerine, altının içindeki elektronlar olması gerekenden "ağır" oldukları için, ışık hızına yakın bir hızda hareket ederek kütlelerini arttırdıklarından atom çekirdeğine daha yakın tutulurlar. Bu, en dıştaki elektronun muhtemelen herhangi bir şeyle reaksiyona girebileceği yerde olmadığı anlamına gelir; çekirdeğe yakın elektronlar arasında olması da aynı derecede muhtemeldir.
SIVI CIVA
Cıva aynı zamanda ağır bir atomdur; elektronları hızları ve buna bağlı olarak kütle artışı nedeniyle çekirdeğe yakın tutulur. Cıva atomları arasındaki bağlar zayıftır, dolayısıyla Chemistry World'e göre cıva daha düşük sıcaklıklarda erir ve onu gördüğümüzde genellikle sıvı haldedir.
ESKİ TELEVİZYONUNUZ
2000'li yılların başına kadar çoğu televizyon ve monitörde katot ışınlı tüp ekranları vardı. Katot ışın tüpü, elektronları büyük bir mıknatısla fosfor yüzeyine ateşleyerek çalışır. Her elektron ekranın arkasına çarptığında ışıklı bir piksel oluşturuyor ve elektronlar ateşlenerek resmin ışık hızının %30'una kadar hareket etmesini sağlıyor. PBS Haber Saati'ne göre, göreceli etkiler dikkat çekicidir ve üreticiler mıknatısları şekillendirirken bu etkileri dikkate almak zorunda kalmışlardır.
IŞIK
Isaac Newton, diğer tüm referans çerçevelerini karşılaştırabileceğimiz mutlak bir dinlenme çerçevesi veya harici bir mükemmel referans çerçevesi olduğunu varsaydı. Eğer haklı olsaydı, ışık için farklı bir açıklama bulmamız gerekirdi çünkü ışık hiçbir şekilde gerçekleşmeyecekti.
Moore, "Yalnızca manyetizma var olmakla kalmayacak, aynı zamanda ışık da var olmayacaktır, çünkü görelilik, elektromanyetik alandaki değişikliklerin anlık olarak değil, sonlu bir hızda hareket etmesini gerektirir. Eğer görelilik bu gerekliliği zorunlu kılmasaydı... elektrik alanlarındaki değişiklikler elektromanyetik dalgalar yerine anında iletilirdi ve hem manyetizma hem de ışık gereksiz olurdu." dedi.
GÜNEŞ
Einstein'ın en ünlü denklemi olmasaydı - E = mc^2 - güneş ve yıldızların geri kalanı parlamazdı. Ohio Eyalet Üniversitesi'ne göre, ana yıldızımızın merkezinde, yoğun sıcaklık ve basınç, dört ayrı hidrojen atomunu sürekli olarak tek bir helyum atomuna sıkıştırıyor. Tek bir helyum atomunun kütlesi, dört hidrojen atomununkinden biraz daha azdır. Ekstra kütleye ne olur? Doğrudan gezegenimizde güneş ışığı olarak ortaya çıkan enerjiye dönüştürülür.
