Neden E= mc² Denklemin bulunma aşamaları Denklemin modern dünyaya etkisi
E= mc²
Bu denklem çoğu yerde karşımıza çıkar, ama neden?
Çünkü bu denklem, modern dünyanın sahip olduğu biçimi nasıl
almış olduğunu özetler. E= mc² fizikte kütle-enerji çeşitliliğinin temel
formülüdür. E enerji, m, kütle, c boşluktaki ışık hızıdır. Denklem kütle ve
enerjinin hemen hemen aynı olduğunu belirtir ve belirli bir kütle miktarının içinde büyük miktarda enerji olduğunu gösterir.
E=mc² atom bombasının
ardındaki denklemdir. Bu nedenle ilk kez insan ırkının topyekün imha edilmesi
ihtimali belirmiştir. E=mc² bir bombadan çok daha güçlüdür. Hatta bu nedenle
bazı kaynaklarda bu denklem ‘Einstein’ın utancı’ olarak geçer. 2. Dünya Savaşı
öncesinde bazı ülkeler Einstein ile nükleer silah yaptırmak için anlaşmaya
çalışıyorlardı. Einstein, bundan dolayı bir dönem kendinden nefret etti.
Hatta arkadaşına yazdığı bir mektupta denkleminden “Hayatımın en büyük hatası”
diye bahsetmişti.
Bu denklem hayatımızın,devam eden varoluşumuzun ve belki de geleceğimizin kökenidir. Peki bu denklem nereden geliyor?
Doğruyu söylemek gerekirse, öncelikle
Einstein’den gelmediğini belirtelim. Einstein kütle ile enerji arasındaki bu
ilişkiye dair makalesinde aslında L =mv² yazmıştı. L “canlı” enerjiydi, m
kütle, v ise yönlü ivmeydi. E=mc²’nin tohumları,ilk kez 17. yüzyılda formüle
edilen fizik Kanunları ile ortaya atılmıştır.
Tüm bu aşamaları sırayla anlatalım. Newton hareket eden bir cismin enerjisini mv olarak formüle etmişti. Kütlesi ile yönü ivmenin ürünüydü. Diğer yandan Leibniz enerjinin mv² olması gerektiğini düşünüyordu. Aradaki farkın ciddi bir etkisi vardı.
Newton'un formülüne göre ters yönlere
doğru hareket etmekte olan birbirine benzer iki cismin enerjileri mv ve -mv
olur. Bu iki cisim çarpışırsa enerjileri sıfır olur. Ama Leibniz'e göre ivmenin cisimlerin ters yönde ilerlemesi hiç bir şey ifade etmiyordu. Karesinin alınması, ters yönün hiçbir farka sebep olmayacağı anlamına geliyordu. (Çünkü
negatif bir değerin karesi hep pozitiftir). Leibniz'in formülüne göre enerji
evrenden kaybolmuyordu. Bu çatışma yıllarca devam etti.
Sonunda bir Hollanda-Fransız işbirliği, işi çözmeye çalıştılar. Hollandalı bilim insanı Willem's Grevesende bir deney yaptı. Ağırlıkları, çeşitli yüksekliklerden kilin içine attı. Kilin içinde açtığı derinliklerin, enerji ile doğru orantılı olduğunu varsaydı. Bu toplamlarının işe yaramasının tek yolu, enerjinin gerçekten de ivmenin karesi ile doğru orantılı olmasıdır. Williem's bunu tek başına görememişti.
18. Yüzyılın ilk yarısında bulmacanın bütün parçalarını bir araya
getiren ve Leibniz'in galip geldiğini iddia eden Emilie Du Chatelet adlı
Fransız bir kadın oldu. Hareketten kaynaklanan enerji canlı; yani kinetik
enerji, ivmenin karesiyle doğru orantılıydı. E, ivmenin karesine bağlıydı.
Bunları bulmuş olsalar da, hareket durduğunda enerjiye ne olduğunu hala bulamamışlardı. Bu sorunun cevabı ancak "korunum" denilen ilkenin keşfinden sonra geldi. Enerji korunumu yasası, izole bir sistemdeki toplam enerjinin değişmeyeceğini ifade eder. Geçen zaman boyunca miktarın sabit kaldığı söylenir. Enerji ne yok edilebilir ne de yoktan var edilebilir ama enerji türü değişebilir. Fransız bilim insanı Antoine Lavoisier, Paris'te devrimcilerin emriyle bir dizi deneyler yaptı. Deneylerinde çeşitli maddelerin yanma,küflenme gibi değişim süreçlerinde, kütlelerinin bir biçimde korunduğunu görmüştü.
Modern dünyaya E=mc²
hükmediyorsa, termodinamikte de bunu görebiliriz. Isı enerjisinin kinetik
enerjiye dönüştürülebileceği fikri her anlamda devrimciydi. Isı enerjisinin bu
biçimde kinetik enerjiye dönüşmesi, enerjinin nasıl korunduğunu, çeşitli
biçimler arasında gezinip evrenden hiç kaybolmadığına yalnızca bir örnektir.
Fakat şaşırtıcı görünen şey şudur ki enerji kütlenin biçimini alabilir. Kütle
kuşkusuz enerjiden çok farklıdır. Kütle sertlikle ilişkilendirilirken enerji
geçici, kısa ömürlüdür. Fakat arada bir bağlantı vardır. Bu bağlantıyı da James
Clerk Maxwell'in elektromanyetikle ilgili denklemlerinde bulunmaktadır.
Maxwell’in
denklemlerine bakan fizikçilerin birçoğu bunların kütlenin özünü içerdiğini
görmüştü. Örneğin elektromanyetik alanlar içeren bir kutunun, hiçbir
elektromanyetik alan içermeyen bir kutudan çok daha ağır çektiği gayet iyi
biliniyordu. Fakat soru bunun ne anlama geldiğiydi. Başlıca görüş şuydu;
Elektrik yüklü parçacıkları kendi elektromanyetik alanlarının yakınında hareket
ettirmenin zor olması asıl kütleye -bir cismin harekete direncine- işaret
ediyordu. Kendisine sadık kalan Einstein genel geçer görüşü takip etmemişti.
Onun yerine cevabı denklemlerin kusurlarından birinde bulmuştu.
Maxwell bir keresinde
denklemlerin elektrik ile manyetizma arasında “karşılıklı bir kucaklaşmayı” betimlediğini
söylemişti. Aslında bu üçlü bir kucaklaşmaydı; elektrik yüklü
parçacıkların hareketi elektrik ve manyetizma yaratır. Ve burada da derin bir
sorun yatar. Deneylerin analizi, hareketlerin denklemleri geçersiz
kılabileceğini göstermiştir. Elektromanyetik radyasyon salan şey gözlemciye
göre hareket edebilir konumdaysa, denklemler, elektromanyetik alan için doğru
değerleri tahmin edemez.
Einstein'ı, 1905'te özel göreliliği ortaya koyduğu
"Hareket Eden Cisimlerin Elektrodinamiği Üzerine" başlıklı makalesini
kaleme almaya iten de buydu. Einstein'ın dehası, uzayda nasıl hareket ediyor
olursanız olun fizik kanunlarının tutarlı olduğunda ısrar etmesi olmuştu. Bu
ısrarını sürdürebilmek için Maxwell'in denklemlerini değiştirmişti: öyle ki
ışık hızını mutlak değeri c'den başka bir şey yapacak şekilde hareket
edemezdiniz. Işık hızı değiştirilemeyecek bir sabitti. Hareketli bir ışık
kaynağına doğru yönelin, ışık size her zaman c hızıyla gelir. Uzaklaşın,
yakınınızdan c hızıyla geçtiğini ölçersiniz. İşte enerji ile kütle arasındaki
bağlantıyı bulduğumuz yer de burasıdır.
Einstein E=mc²‘yi
ortaya koyduğu makalesinin yayınlanmasından kısa bir süre sonra yakın dostu
Conrad Habicht’e yazdığı bir mektupta belirttiği üzere “Görelilik İlkesi
Maxwell’in temel denklemleriyle birlikte kütlenin bir cismin içerdiği enerjinin
doğrudan ölçüsü olmasını gerektirir, ışık beraberinde kütleyi taşır.”
Görelilik kuramı diğer adıyla izafiyet teorisi nedir:
İzafiyet Teorisi yani
Görelilik Kuramı ünlü fizikçi Albert Einstein tarafından ortaya konmuştur.
Fakat daha sonraki yıllarda, birçok bilim insanı tarafından reddedilmiş veya
tartışmalara sebep olmuştur. İzafiyet Teorisi diğer bir ifadeyle Görelilik
kuramı ünlü fizikçi Albert Einstein tarafından ortaya konan ve daha sonra diğer
bilim insanları tarafından doğruluğu kabul edilen bir fizik kuramıdır.
Görelilik denmesindeki amaç şudur. Bir olayın eş zamanlılığı yani birkaç kişi
için aynı zamanda yaşanması değişkendir. Başka bir ifadeyle açıklayacak olursak,
zaman evrenin her yerinde aynı hızda ilerler ancak farklı şekilde
hissedilebilmektedir.
Örneğin saatte 10 km hızla giden çok uzun bir trende
yolculuk yaptığınızı düşünün. Trenin koridorunda saatte 2 km hızla
yürüyorsunuz. Trende oturmuş sizin yürümenizi izleyen biri için saatte 2 km hız
yapıyorsun ama dışarıdan treninin geçişini izleyen birine göre saatte 12 km hızla
hareket etmiş oluyorsunuz.(Trenin ilerlediği 10 km artı yürüdüğünüz 2 km). Yani
görecelidir.
Konumuza geri
dönelim. Einstein’ın dikkat çektiği ilk açılım radyoaktiviteyle ilgiliydi:
Radyum enerji veriyorsa aynı zamanda biraz kütle kaybetmek zorundadır. Alman
fizikçi Max Planck daha sıkıcı (fakat bazı bakımdan daha sağlam ) bir açılım
görmüştü. Sıcak bir nesne örneğin kızgın bir tava soğuk bir tavadan daha ağır
çekecektir. Bu devrimci bir fikirdir. Max Planck tarafından görülmüştür.
Artık kütlenin enerjiyi taşımanın bir yolu olduğu yönünde
iyi kanıtlarımız var. Hareket edebilirsiniz, kinetik enerji taşıyabilirsiniz
ama aynı zamanda sırf var olarak enerjinizi kilitleyebilirsiniz. Işık hızının
muazzam boyutları ve E=mc² gerçeği sayesinde sıradan maddede kilitli kalmış
şaşırtıcı miktarda enerji vardır.
Bu denklem çıktıktan sonra uzun bir süre bu denklemin doğruluğuna inanmayan bir sürü bilim adamı vardı. Hatta gece gündüz bu denklemi çürütmek için araştırmalar yapıyorlardı. Özellikle atom bombası olayları olduktan sonra çoğu kişi bu denklemden nefret etmeye başladı. Einstein bile korkuyordu. Atom bombalarının yarattığı yıkım tarif edilemez derecede büyük olabilirdi.
Savaştan sonra Einstein hızla yaşlandı. Neredeyse hemen Nükleer Bilimler Acil Komitesi’ni kurarak başına geçti, dünya barışı ve nükleer silahların gelecekte kullanılmaması için çalışmalara başladı. Nükleer teknolojiye sıkı kontrol getirecek birleşik bir dünya hükümeti için baskı yapıyordu.
Onsuz sahip olamayacağımız şeyleri listeleyebilirsiniz.
Örneğin, onun fotoelektrik etkisi üzerine çalışmaları olmasaydı televizyonumuz
olmazdı. Kuantum teorisi modern elektronikte sayısız icada yol açtı: cep
telefonları, bilgisayarlar, lazerle, barkod tarayıcıları, gaz alarmları…
Merak, hayatı boyunca Albert Einstein’ı kendine çekti ve bu
merakı yüzünden, dünyayı anlama biçimimizi değiştirdi.
KAYNAKÇA
KAYNAKÇA Micheal Brooks- Büyük Sorular/ Fizik kitabı
Kathleen Krull- Albert Einstein kitabı
https://bilgihanem.com/izafiyet-teorisi-kurami-nedir/
https://tr.aclevante.com/explicacion-de-emc2
https://tr.wikicell.org/E-mc2-begrijpen-2901
https://tr.wikipedia.org/wiki/Enerjinin_korunumu
https://bilgihanem.com/izafiyet-teorisi-kurami-nedir
