Einstein Zaman ve Görecelik Kuramı

Görecelilik diğer adlarıyla görelilik ya da izafiyet kuramı iki kısma ayrılır. 1905 yılında yayımlanan özel görecelik ve 1916 da yayınlanan genel göreceliktir. Cisimlerin hızlarını ve geçen zamanı,zaman kavramını ve yer tayini diyebileceğimiz koordinat verileri ile ilgilidir. Işık hızıyla giderken zamandaki değişim nedir? yaşabileceğimiz etkiler nedir? durağan bir şey var mı evrende? newton kanunları ışık hızında geçerli mi? bunlara cevap veren bir kuramdır. Genel görecelik ise makroskobik (gezegenler düzeyinde) ve mikroskobik dünya (atomlar, parçacıklar düzeyinde) hızlar ,koordinatlar, kütleçekimi gibi konularla ilgilenir yani genel göreceliliğin genelleştirilmiş halidir. İvmeli hareket ve kütleçekimi açıklamasını özel göreliliğe birleştiren, genelleyen teoridir. Genel görelilikten önce, Newton'un kütleçekim teorisi geçerliydi. Newton'un formülleri (yatay atış, dikey atış vb) bugün de hassaslık gerektirmeyen uygulamalarda geçerlidir. Fakat aya roket göndermek gibi hassas işlerde Einstein formülleri kullanılmaktadır. Genel olarak Newton mekaniğinde Kuvvet (F), İzafiyet teorisinde ise Kütle (M) önemli ve önplandadır.

Zaman Nedir? Zaman; duyu organlarımız tarafından art arda gelen birtakım olaylar neticesinde hissedilen, tarifi son derece güç olan bir tür algıdır. Zamanın akışını, etrafımızda gözlemlediğimiz hareket değişikliklerini birbirlerine kıyaslayarak anlarız. Örneğin; bardak yere düşer ve kırılır, kömür yanar ve kül olur, yürürüz ve bir an önce odanın bir ucundayken bir an sonra odanın diğer ucunda oluruz.

Genel görelilik ile Einstein şunları keşfetmiştir:

• Yerçekimi (kütleçekimi) ivmeli hareketten ayırt edilemez.
• Kütle, içinde bulunduğumuz uzay-zaman'ı eğip bükmektedir.
• Yerçekimi bir kuvvet değildir, uzay-zaman'ın geometrik eğriliğinden ortaya çıkar.

Genel görelilik, kendi zamanı için inanılması güç pek çok öngörülerde bulunmuştur; bunlardan en önemlileri:

• Eğer kütle uzay-zamanı geometrik olarak eğiyorsa, Güneşin çok yakınından geçip gelen uzak yıldızların ışıkları eğrilmiş olmalıdır. Bu eğrilik güneş çektiği için dış bükey değil de uzay-zamanın eğriliğine uygun iç bükey olmalıdır.
• Çok çok yoğun kütleler uzay-zamanı öylesine bükebilir ki, uzay-zaman kendi üstüne katlanır ve içine çöker, böylesine yoğun bir kütle görülemez çünkü ışık dahi bu uzay-zaman eğriliğinden, çökmesinden kurtulamaz.
• Kütle uzay-zamanı eğiyorsa bu eğilmeden zaman da etkileniyor(göreceli) olmalıdır. Eğilmiş zaman yavaş akmalıdır.
• Hareketli büyük kütleler etraflarındaki bir kısım uzay-zamanı da sürükleyebiliyor olmalıdır.
• Kütle uzay-zamanı eğiyorsa, kütle yakınındaki eğrilikten ilerleyen ışık, uzağındaki düzgün uzay-zamanda ilerleyenden daha uzun yol almalıdır.
• Yüksek kütleli oluşumların ani hareketleri uzay-zamanda ani değişimlere, eğrilik dalgaları oluşmasına neden olabilir.

Einstein’a göre bir sistem hızlandıkça o sistem üzerinde zaman yavaşlamaktadır. Işık hızına yakın bir hızla hareket eden bir aracın içinde zaman daha ağır akar. Her türlü organik, biyolojik ve anatomik yapı daha ağırdan işlemeye başlar. Atom düzeyindeki tüm hareketler yavaşlar. Zamanın hıza göre olan bu değişimini, uzayda hareket eden bir araçtaki gözlemci, yani bir astronot anlayamaz. Çünkü onun da her türlü hücre fonksiyonu, dolaşım ve solunum sistemi daha ağır işleyecektir. Dünyada bildiğimiz 3 saatlik bir zaman geçtiğinde uzay kapsülü içindeki adam için sadece 3 dakika geçmiştir. Görecelik Kuramı olarak bilinen bu teoriyi açıklamak için kullanılan bir diğer örnek ikizler paradoksudur. Bu örnekte aynı yaşlardaki ikizlerden biri dünyada kalırken, diğeri ışık hızına yakın bir hızda uzay yolcuğuna çıkar. Geri döndüğünde ikiz kardeşini kendisinden çok daha yaşlı bulacaktır.

Bunun nedeni uzayda seyahat eden kardeş için zamanın daha yavaş akmasıdır. Rakamlarla ifade etmek gerekirse, eğer ikizlerden uzayda yolculuk yapanın roketi ışık hızının yüzde doksan dokuzuna erişirse, dünyada 30 yıl geçerken uzayda yalnızca 2.9 yıl geçer. Bu örnek bir baba-oğul için düşünülecek olursa uzay yolculuğuna çıkan baba 27 yaşında, dünyadaki oğlu ise 3 yaşında olsa, 30 dünya yılı sonra baba dünyaya döndüğünde kendisi 30 yaşında olacağı halde oğlu 33 yaşında olacaktır. Diğer bir deyişle oğlu babasından yaşlı olacaktır. Güneş yüzeyine çok yakın bulunan bir astronotun saati dünyadaki saatlere göre daha yavaş işler. Çünkü Güneş dünyaya kıyasla daha büyük kütlelidir.Bu kurama göre hız arttıkça zaman kısalmakta, sıkışmakta; daha ağır, daha yavaş işleyerek sanki durma noktasına yaklaşmaktadır. Einstein tüm bunları denklemlerle, formüllerle haber vermiştir. Ayrıca Einstein, bir cismin sadece hızının değil, konumunun da zamanı etkilediğini ispatlamıştır. Buna göre, büyük cisimlere yaklaştıkça zaman yavaşlamaktadır. Örneğin, Güneş yüzeyine çok yakın bulunan bir astronotun saati dünyadaki saatlere göre daha yavaş işler. Çünkü Güneş dünyaya kıyasla daha büyük kütlelidir.

Zamanın göreceli oluşu, saatlerin yavaşlaması veya hızlanmasından mekanik bir zembereğin ağır işlemesinden değil; tüm sistemin atom altı seviyesindeki parçacıklara kadar farklı hızlarda çalışmasından ileri gelir. Başka bir deyişle zamanın kısalması içinde bulunan kişi için ağır çekim bir filmde rol almaya benzemez. Zamanın kısaldığı böyle bir ortamda insan vücudundaki kalp atışları, hücre bölünmesi, beyin faaliyetleri dünyaya göre daha ağır işlemektedir. Kişi zamanın yavaşlamasını hiç farketmeden günlük yaşamını sürdürür.