Albert Einstein (1879-1955) tüm zamanların en ünlü bilim adamlarından biridir ve adı “dahi” kelimesiyle neredeyse eşanlamlı hale gelmiştir. Ünü, eksantrik görünümüne ve felsefe, dünya siyaseti ve diğer bilimsel olmayan konularda ara sıra yaptığı açıklamalara bir şeyler borçludur. Ama çok da haksızlık yapamayız hatta hiç yapmamalıyız. Çünkü bugün yaşadığımız dünya da gerçek şöhret iddiası, tüm evren algımızı değiştiren ve dünyayı şekillendirmeye yardımcı olan modern fiziğe yaptığı katkılardan geliyor.
İşte Einstein’a borçlu olduğumuz, dünyayı değiştiren bazı kavramlara bir bakış.
Özel Görelilik Teorisi ( Uzay Zaman Kavramı )
Einstein’ın 26 yaşında en erken başarılarından biri, özel görelilik teorisiydi. Bu teori, yerçekimi kuvvetlerinin ihmal edildiği özel durumda göreli hareketle ilgilendiğinden dolayı böyle adlandırıldı. Bu kulağa zararsız gelebilir, ancak fizikçilerin uzay ve zaman hakkındaki düşüncelerini tamamen değiştiren tarihteki en büyük bilimsel devrimlerden biriydi. Aslında Einstein bunları tek bir uzay-zaman sürekliliğinde birleştirdi. Uzay ve zamanın tamamen ayrı olduğunu düşünmemizin bir nedeni, onları sırasıyla mil ve saniye gibi farklı birimlerle ölçmemizdir. Ancak Einstein, ışık hızıyla – saniyede yaklaşık 186.000 mil (saniyede 300.000 kilometre) ile birbirlerine bağlı olduklarını, gerçekte nasıl değiştirilebilir olduklarını gösterdi.
Özel göreliliğin belki de en ünlü sonucu, hiçbir şeyin ışıktan hızlı gidememesidir. Ama aynı zamanda, ışık hızına yaklaştıkça işlerin çok garip davranmaya başladığı anlamına da gelir. Işık hızının %80’i ile seyahat eden bir uzay gemisi görebilseydiniz, dururken göründüğünden %40 daha kısa görünürdü. Georgia State Üniversitesi’nin HyperPhysics web sitesine göre, içeriyi görebilseydiniz, her şey ağır çekimde hareket ediyormuş gibi görünürdü, bir saatin bir dakikayı geçmesi 100 saniye sürerdi. Bu, uzay gemisinin mürettebatının, ne kadar hızlı seyahat ederlerse o kadar yavaş yaşlanacağı anlamına gelir.
Einstein’ın en Ünlü Formülü – E = m . c2
Özel göreliliğin beklenmedik bir dalı, Einstein’ın ünlü E = m . c2 denklemiydi ve bu muhtemelen kültürel ikon statüsüne ulaşmış tek matematiksel formüldü. Denklem, daha önce tamamen ayrı olduğuna inanılan iki fiziksel parametre olan kütle (m) ve enerjinin (E) eşdeğerliğini ifade eder. Geleneksel fizikte kütle, bir nesnede bulunan madde miktarını ölçerken, enerji, nesnenin hareketi ve ona etki eden kuvvetler nedeniyle sahip olduğu bir özelliktir. Ek olarak, enerji, örneğin ışık veya radyo dalgalarında, maddenin tamamen yokluğunda var olabilir. Bununla birlikte, Einstein’ın denklemi, kütleyi c2 ile (çok büyük bir sayı olan ışık hızının karesi) çarptığınız sürece kütle ve enerjinin temelde aynı şey olduğunu söylüyor.
Bu, bir nesnenin sadece enerji kazandığı için daha hızlı hareket ettikçe kütle kazandığı anlamına gelir. Aynı zamanda, hareketsiz, sabit bir nesnenin bile içinde büyük miktarda enerji kilitli olduğu anlamına gelir. Akıllara durgunluk veren bir fikir olmasının yanı sıra, konseptin yüksek enerjili parçacık fiziği dünyasında pratik uygulamaları var. Avrupa Nükleer Araştırma Konseyi’ne (CERN) göre, yeterince enerjik parçacıklar birbirine çarpılırsa, çarpışmanın enerjisi ek parçacıklar şeklinde yeni madde oluşturabilir.
Lazerler
Lazerler, modern teknolojinin önemli bir bileşenidir ve barkod okuyuculardan lazer işaretçilere, hologramlara ve fiber optik iletişime kadar her şeyde kullanılır. Lazerler genellikle Einstein ile ilişkilendirilmese de, nihayetinde onları mümkün kılan eseriydi. 1959’da ortaya çıkan lazer kelimesi, “uyarılmış radyasyon emisyonu ile ışık amplifikasyonu” anlamına gelir – ve uyarılmış emisyon, Amerikan Fizik Derneği’ne göre Einstein’ın 40 yıldan fazla bir süre önce geliştirdiği bir kavramdır. 1917’de Einstein, diğer şeylerin yanı sıra, bir maddeden geçen bir ışık fotonunun daha fazla foton emisyonunu nasıl uyarabileceğini açıklayan kuantum radyasyon teorisi üzerine bir makale yazdı.
Einstein, yeni fotonların orijinal fotonla aynı yönde, aynı frekans ve fazda hareket ettiğini fark etti. Bu, giderek daha fazla neredeyse aynı fotonlar üretildiğinden kademeli bir etkiyle sonuçlanır. Bir teorisyen olarak Einstein bu fikri daha fazla ileri götürmedi, diğer bilim adamları ise uyarılmış emisyonun muazzam pratik potansiyelini fark etmekte yavaş kaldılar. Ancak dünya sonunda oraya ulaştı ve insanlar bugün hala insansız hava araçlarından süper hızlı bilgisayarlara kadar lazerler için yeni uygulamalar buluyor.
Einstein’ın özel görelilik teorisi, uzay-zamanın yerçekimi alanlarının yokluğunda bile oldukça tuhaf şeyler yapabileceğini gösterdi. Ama bu, Einstein’ın genel görelilik teorisinde nihayet karışıma yerçekimini eklemeyi başardığında keşfettiği gibi, buzdağının sadece görünen kısmı. Gezegenler ve yıldızlar gibi devasa nesnelerin aslında uzay-zaman dokusunu bozduğunu ve yerçekimi olarak algıladığımız etkileri yaratan da bu çarpıklığın olduğunu buldu.
Kara Delikler ve Solucan Deliği
Einstein, genel göreliliği, muazzam bir uygulama yelpazesine sahip olan karmaşık bir denklemler dizisi aracılığıyla açıkladı. Belki de Einstein’ın denklemlerinin en ünlü çözümü, Karl Schwarzschild’in 1916’daki çözümünden geldi – bir kara delik.
Daha da tuhafı, Einstein’ın 1935’te Nathan Rosen ile işbirliği içinde geliştirdiği ve uzay-zamandaki bir noktadan diğerine kısayolların olasılığını açıklayan bir çözüm. Başlangıçta Einstein-Rosen köprüleri olarak adlandırılan bu köprüler, şimdi tüm bilimkurgu hayranları tarafından daha tanıdık solucan delikleri adıyla biliniyor.
Genişleyen Evren
Einstein’ın 1915’te genel görelilik denklemleriyle yaptığı ilk şeylerden biri, onları bir bütün olarak evrene uygulamaktı. Ama gelen cevap ona yanlış geldi. Uzayın dokusunun kendisinin sürekli bir genişleme durumunda olduğunu, galaksileri kendisiyle birlikte çektiğini, böylece aralarındaki mesafelerin sürekli arttığını ima etti. Sağduyu, Einstein’a bunun doğru olamayacağını söyledi, bu yüzden iyi huylu, statik bir evren üretmek için denklemlerine kozmolojik sabit denilen bir şeyi ekledi.
Ancak 1929’da Edwin Hubble’ın diğer galaksilerle ilgili gözlemleri, evrenin gerçekten de, görünüşe göre Einstein’ın orijinal denklemlerinin öngördüğü şekilde genişlediğini gösterdi. Einstein’ın daha sonra en büyük hatası olarak tanımladığı kozmolojik sabit için yolun sonu gibi görünüyordu. Ancak hikayenin sonu bu değildi. Evrenin genişlemesine ilişkin daha incelikli ölçümlere dayanarak, artık kozmolojik bir sabitin yokluğunda olması gerektiği gibi yavaşlamak yerine hızlandığını biliyoruz. Yani Einstein’ın “gaf”ı aslında o kadar da büyük bir hata değilmiş gibi görünüyor.
Atom Bombası
Einstein ara sıra E = m . c2 denklemi aracılığıyla nükleer silahların “icadı” ile anılır, ancak Max Planck Yerçekimi Fiziği Enstitüsü’nün Einstein Online web sitesine göre, ikisi arasındaki bağlantı en iyi ihtimalle belirsizdir. Anahtar bileşen, Einstein’ın doğrudan ilgisi olmayan nükleer fisyon fiziğidir. Buna rağmen, ilk atom bombalarının pratik gelişiminde çok önemli bir rol oynadı. 1939’da birkaç meslektaşı onu nükleer fisyon olasılıkları ve Nazi Almanyası’nın bu tür silahlara sahip olması halinde ortaya çıkacak dehşetler konusunda uyardı. Sonunda, Atomik Miras Vakfı’na göre, bu endişelerini Amerika Birleşik Devletleri başkanı Franklin D. Roosevelt’e bir mektupla iletmeye ikna edildi. Einstein’ın mektubunun nihai sonucu, II. Dünya Savaşı’nın sonunda Japonya’ya karşı kullanılan atom bombalarını yaratan Manhattan Projesi’nin kurulması oldu.
Manhattan Projesi üzerinde birçok ünlü fizikçi çalışsa da Einstein onların arasında değildi. Amerikan Doğa Tarihi Müzesi’ne (AMNH) göre, sol eğilimli siyasi görüşleri nedeniyle gerekli güvenlik izni verilmedi. Einstein için bu büyük bir kayıp değildi – onun tek endişesi teknoloji üzerinde Nazilerin tekelini reddetmekti. 1947’de Einstein, Newsweek dergisine “Almanların atom bombası geliştirmeyi başaramayacaklarını bilseydim, asla parmağımı kaldırmazdım” demişti Time dergisine göre.
Yer Çekimi Dalgaları
Einstein 1955’te öldü, ancak devasa bilimsel mirası 21. yüzyılda bile manşetlere çıkmaya devam ediyor. Bu, Şubat 2016’da, genel göreliliğin bir başka sonucu olan yerçekimi dalgalarının keşfinin duyurulmasıyla muhteşem bir şekilde gerçekleşti. Yerçekimi dalgaları, uzay-zaman dokusunda yayılan küçük dalgalanmalardır ve genellikle Einstein’ın onların varlığını “tahmin ettiği” açıkça ifade edilir. Ancak gerçek bundan daha az nettir.
Einstein, yerçekimi dalgalarının teorisi tarafından tahmin edilip edilmediğine veya göz ardı edilip edilmediğine hiçbir zaman tam olarak karar vermedi. Ve astronomların meseleye şu ya da bu şekilde karar vermeleri onlarca yıl sürdü.
Sonunda, Hanford, Washington ve Livingston, Louisiana’daki Lazer İnterferometre Yerçekimi-Dalga Gözlemevleri (LIGO) gibi dev tesisleri kullanarak başarılı oldular. Yerçekimi dalgalarının keşfi, Einstein’ın genel görelilik teorisi için bir başka zafer olmasının yanı sıra (kendisinden pek emin olmasa da), gökbilimcilere evreni gözlemlemek için yeni bir araç verdi – kara deliklerin birleşmesi gibi nadir olaylar da dahil.
Kaynak: Livescience
