20. yüzyılın başında bilim ve teknolojide meydana gelen sıçrama, 19. yüzyıl boyunca yapılan gözlem ve keşiflerin üzerinde yeşerdi ve günümüz bilim ve teknolojisini yaratan kuramları şekillendirdi.
Bu kuramlardan biri, belki de en önemli üçünden biri, Albert Einstein tarafından 1905 yılında ışık hızının evrensel bir sabit olduğunu ortaya koyan "Özel Görelilik Kuramı" dır. Diğer ikisinin "Genel Görelilik Kuramı" ve "Kuantum Kuramı" olduğunu biliyoruz.
Bilim insanları bu yeni kuramların ışığında önceki gözlem ve keşifleri sil baştan yeniden yorumladılar; bunun sonucunda fizikte birbiri ile ilintili ve birbirinin takipçisi çok sayıda buluş gerçekleşti. Bu buluşların her biri bizlerin mikro ölçekte madde ve enerjiye; makro ölçekte evrene bakışımızı kökten değiştirecekti.
Bilim tarihinde çok önemli bir kırılma yaratan Özel Görelilik Kuramı'nın inşasında, bilim tarihine "en başarısız deney" olarak geçen bir deneyin sonuçlarının büyük rol oynadığı belirtiliyor.
Bu ünlü deney, tasarımcılarının ve uygulayıcılarının adları ile anılan "Michelson-Morley Deneyi"dir.
Michelson- Morley Deneyi
Newton fiziğine göre, su dalgaları su ortamında ve ses dalgaları da hava yoluyla yayılır. Yani bir dalganın yayılması için bir ortama ihtiyacı vardır.
1800'lü yılların sonuna doğru gelindiğinde ışığın doğasının bir elektromanyetik dalga yapısında olduğu biliniyordu ancak nasıl bir ortamda ve hangi yolla yayıldığı belirsizdi.
Bilim insanları, bu belirsizliği aşmak adına ışığın "ışıklı eter" (ether/esir) olarak adlandırdıkları bir ortam aracılığıyla yayılması gerektiğini varsaydılar. Dünya'mız da bu varsayımsal ve ether olarak adlandırılan esnek madde içinde hareket ediyor olmalıydı.
Fizikçi Albert A. Michelson ve kimyager Edward Morley, ses ve su dalgaları madde içinde yol alırken oluşan dalgalar gibi, eter denilen madde içinde yol alan Dünya'nın yüzeyinde de benzer türde dalgaların oluşması gerektiğini öngördüler. Eğer ışık bu madde dalgaları ile birlikte ilerliyorsa daha hızlı yol alacak, aksi takdirde ışık hızının daha az olması gerekecekti.
Michelson ve Morley birlikte basit bir cihaz geliştirdiler. Amaçları bu cihazla dünyaya dik ve paralel doğrultuda ilerleyen Güneş ışınlarının hızlarını ölçerek bu hızlar arasındaki farkı belirlemekti. Dünyanın dönme hızı dolayısıyla bu hız değerleri arasında anlamlı bir fark olacağını düşündüler; ancak deney sonuçları büyük bir hayal kırıklığı yarattı.
Ölçülen hızlar arasında herhangi bir fark yoktu; ışık hızı gittiği yön farketmeksizin hep aynıydı, yıl 1887.
Işık hızının beklenmedik bir şekilde, Dünya'nın hareketine bağlı olmaksızın hep aynı olması ve değişmemesi, ether diye adlandırılan varsayımsal ortamın gerçekte olmadığı anlamına geliyordu ki, bunu da klasik fizikle açıklamak mümkün değildi.
Bu deney, bilim tarihine "en önemli negatif deney" olarak geçecek ve başlangıçta büyük hayal kırıklığı yaratan sonuçlar çok daha önemli kapıların açılmasında referans olacaktı.
Dahası, ölçüm düzeneğinin yaratıcısı Albert Abraham Michelson'a 1907 yılı Nobel Fizik Ödülü kazandıracak; daha da önemlisi, Einstein'ın 1905'te ortaya koyduğu "Özel Görelilik Kuramı" için ilham kaynağı olacaktı.
Özel Görelilik Kuramı
1905 yılında Albert Einstein, bilimsel anlayışımızda çığır açacak dört makale yayımladı. Bunlar: Fotoelektrik olay, Brown hareketi, Özel Görelilik Kuramı ve Kütle-Enerji eşdeğerliği.
Bu makalelerden üçüncüsü olan Özel Görelilik Kuramı, adı üzerinde "özel" durumları ele alıyordu; büyük enerjiler, çok yüksek hızlar ve çok büyük mesafeler gibi özel koşullarda hızın kütle, zaman ve uzayı nasıl etkilediğinin açıklamaktaydı.
Einstein'ın Özel Görelilik Kuramı, daha önce de belirtildiği gibi Michelson-Morley deneyinin "başarısız" sonuçlarının yorumuna dayanıyordu.
Kurama göre: Işık hızı boş uzayda sabit olup en üst sınır değer olup hiçbir sistemde ışık hızının üstüne bir hıza çıkılamaz.
Sabit ışık hızı dışında - zaman, mesafe ve kütle- her şey görecelidir ve gözlemciye bağımlıdır. Yalnızca ışık hızı gözlemcinin hareketinden bağımsızdır.
Einstein'ın özel görelilik çalışmasının birçok çıkarımından biri de, hareket halindeki bir cismin zaman genişlemesi yaşamasıdır; yani bir cisim hızla hareket ederken zaman daha yavaş; daha az hareket halinde olduğunda daha hızlı akar.
Einstein'ın bir sonraki, yani dördüncü makalesi kütle-enerji eşdeğerliği üzerinedir. Burada ışık hızı, enerji ve madde arasındaki ilişki, bilim dünyasının en ünlü denklemlerden biri olan E = mc2 ile tanımlıdır. Denklemde ışık hızı (c), kütle (m), enerji (E) ile gösteriliyor. Bu eşitliğe göre bir cisim ışık hızına yaklaştıkça, kütlesi büyür; ışık hızına ulaştığında bulunan değer kütlenin enerji karşılığıdır.
Bu eşitlik, bir cismin ışıktan daha hızlı gitmesinin imkansız olduğu anlamına gelmektedir.
Başarısız olarak tanımlanan bir deneyin sonuçlarının Özel Görelilik Kuramı'nın kurgusunda Einstein'a ilham kaynağı olduğunu biliyoruz.
Bilim tarihi bize ders çıkarabileceğimiz çok şey sunuyor: Her başarısız deneyim belki de başka başarıların kapısını aralıyor olabilir.
Tersi de mümkün: Her büyük başarı da size umduğunuz sonucu getirmeyebilir!
Ve belki de her şeyden fazlasıyla emin olmamalıyız; Einstein'ın bu popüler kuramında dediği gibi: "Her şey görecelidir."
Işık hızı hariç!
Kaynakça
https://www.space.com/36273-theory-special-relativity.html
https://www.einstein-online.info/en/conclusion-specialRT/
https://sites.pitt.edu/~jdnorton/teaching/HPS_0410/chapters/origins/index.html
