Özel Bağıntılılık Kuramı Nedir?

Fizikçi Albert Einstein’in, düzenli devinen bütün siztemlerde doğa yasalarının aynı olduğunu tanıtlayan kuramı… Einstein’in özel ve genel bağıntılılık kuramları Gelile ve Newton fiziklerini doruğuna ulaştırmış ve eytişimsel özdekçi felsefenin hemen bütün varsayımlarını doğrulayarak çağdaş felsefesel düşünceye yön vermiştir. Doğa bilimlerinin yeterince gelişmemiş olmalarından ötürü zorunlu olarak metafiziğe yönelmiş ve kurgusal bir alanda ilerlemeye çalışmış bulunan felsefe artık bilimsel alana girmiş bulunmaktadır. Kurgusal felsefe evresi büyük idealist Hegel’le bir daha açılmamak üzere, kapanmıştır. Artık doğa bilimleri bilinmedikçe felsefe yapılamayacağı gibi felsefe bilmeksizin de doğa bilimlerinde ilerlenemez. Bundan ötürüdür ki eytişimsel özdekçi felsefe bir bilim felsefesidir ve bir bilimdir. Gene bundan ötürüdür ki Marx-Engels ve izdaşları nasıl bir felsefeci oldukları kadar fizikçi, kimyacı, bitkibilimci vb. iseler çağımız fizikçileri de öylece fizikçi oldukları kadar birer felsefecidirler.

Bilimsel kuramlar birbirlerini, yalanlayarak değil, sınırlayarak gelişirler. Her yeni kuram, bir önceki kurama göre daha geniş bir alana geçerlilik getirir. Fiziğin evriminde de böyle olmuş, evrenin birbirleriyle bağımlı birçok şeylerden kurulu bir bütün olduğu gerçeği adım adım açıklanmıştır. İlkin Galileo Galilei, mekanik yasaların düzenli devinen bütün sistemlerde aynı olduğunu göstermişti. İkinci olarak Isaac Newton, Galile’nin düşme yasasını yıldızların devinme yasalarıyla aynı ilkeye bağladı ve gök mekaniğini kurdu. Çağımızın büyük fizikçisi Albert Einstein sadece mekanik yasalara özgü kalan bu tanıtlamaları evrensel ölçüde genişletti ve sadece mekanik yasaların değil, bütün doğa yasalarının birbirine göre düzenli devinen bütün sistemler için aynı olduğunu gösterdi. Einstein, bu evrensel kuramına iki aşamada ulaşmıştı. İlkin özel bağıntılılık kuramı’yla doğa yasalarının çekim olayının dışındaki bütün fiziksel olaylarda aynı olduğunu tanıtladı, on yıl sonra genel bağıntılılık kuramı’yla bütün doğa yasalarının çekim olayında da geçerli bulunduğunu gösterdi. 1918 yılında Times gazetesinde yayınladığı ve sonradan Dünyayı Nasıl Görüyorum, s.206-214 adlı kitabına aldığı bir makalede Albert Einstein bu kuramlarını şöyle anlatır: “Bağıntılılık kuramım, iki katlı bir binaya benzer.

Birinci kat özel bağıntılılık kuramı, ikinci kat da genel bağıntılılık kuramıdır. İkinci kuramın üstüne kurulduğu birinci kuram, çekimden başka bütün fiziksel olaylara aitti. İkinci kuramsa çekim yasasına ve bu yasanın öteki doğa yasalarıyla olan ilişkilerine dairdir. Eski yunandan beri bilinir, bir cismin devimini göstermek için o cismin devimiyle orantılı oan başka bir cismin devimi de alınır. Örneğin bir arabanın devimi yere, bir gezegen yıldızın devimi de durağan yıldıza göre saptanır. Uzay bakımından olayların kendilerine oranlandığı cisimlere fizikte koordinatlar sistemi deriz. Örneğin Galile ve Newton’un devim yasaları ancak böyle bir sistem kullanılarak dile getirilebilir. Oysa mekanik yasaların geçerli olabilmesi için bu koordinatlar sisteminin devimini dilediğimiz gibi seçemeyiz, örneğin bu devim ne devirli ne de ivmeli bir devim olmamak gerekir. Mekanikte geçerli olabilecek bir sisteme bu yüzden süredurum sistemi diyoruz. Ne var ki mekaniğe göre süredurum sisteminin devimi de doğa tarafından açıkça belirtilmemiştir. Şöyle demek daha uygun olur: Bir süredurum sistemine oranla bir doğru çizgi üzerinde düzgün devimle devinen bir koordinatlar sistemi de bir süredurum sistemidir. İşte özel bağıntılılık kuramı demekle bunu anlatmak istedim, eş deyişle doğanın herhangi bir koordinatlar sistemi için geçerli olan genel yasası, hiç değişmeden, o koordinatlar sistemine eşit bir devimle yer değiştiren başka bir sistemde de geçerlidir.

Özel bağıntılılık kuramında göstermek istediğim birinci ilke budur. Özel bağıntılılık kuramının özü olan ikinci ilkeyse boşlukta ışık hızının sabit oluşu ilkesidir. Bu ilkeye göre ışığın boşlukta belli bir hızı vardır ve bu hız ışık kaynağının devimine bağlı değildir. fizikçilerin bu ilkeye güvenini, üstün başarılarıyla Maxwell ve Lorentz sağlamışlardır. Bu iki ilke deneylerle desteklenebiliyorsa da mantık açısından birbirleriyle uyuşturulamaz gibi görünüyorlardı. Özel bağıntılılık kuramı, fiziksel uzay ve zaman bilgilerini değiştirerek, bu mantıksal birliği göstermiştir.

Özel bağıntılılık kuramı göstermiştir ki iki olayın eşitzaman olduğunu söylemenin ancak başka bir koordinatlar sistemine oranla anlamı vardır. Hatta ölçmek için kullandığımız metrelerin biçimi ve saatlerin işlemesi, koordinatlar sistemine oranlanan devim durumlarına bağlıdır. İşte Galile ve Newton’un yasalarını kapsayan eski fizik, bu bağıntıcı kinematiğe uymuyordu. Bu bağıntıcı fizikten birtakım genel matematik koşullar meydana çıkıyordu ki ancak yukarda sözünü ettiğim iki ilke doğru olduğu takdirde doğa yasaları bu koşullara uygun düşebilirdi. Özellikle, hızla yerlerini değiştiren özdeksel noktalar için yeni bir devim yasası saptadım ve bu yasanın elektrikle yüklü cisimcikler üzerinde de doğruluğunu gösterdim. Özel bağıntılılık kuramının en önemli sonucu bir cisimler sisteminin süredurum kitlelerini ele almasıydı. Bir sistemin süredurumunun, kendinden enerjiye bağlı olduğu tanıtlanmış, eş deyişle süredurumlu kitlelerin, içlerinde gizli bulunan enerjiden başka bir şey olmadıkları anlaşılmıştır. Kitlenin sakımı ilkesi bağımsızlığını yitirerek enerjinin sakımı ilkesiyle kaynaşmıştır.

Özel bağıntılılık kuramı Maxwell ve Lorentz’in elektrodinamiğinin bir sistem içinde devamından başka bir şey değildir ve kendi sınırlarını aşarak yeni yollar açmış bulunmaktadır. İşte bu yollar bizi genel bağıntılılık kuramına götürmüştür. Acaba fiziksel yasaların bağımsızlığı, koordinatlar sistemlerinden birinin ötekine oranla düzgün ve hep eşit devim durumlarına mı özgü kalacaktı? Doğanın tarafımızdan işin içine sokulan koordinatlar sistemleriyle ve onların devimleriyle ilişkisi neydi? Hatta doğayı nitelemek ve tanımlamak için kendi keyfimize göre seçilmiş bir koordinatlar sistemi kullanmak zorunlu olsa bile onun deviminin seçilişi bu sınırlamaya uğramamalıydı ve doğa yasaları bu seçilişe asla bağlı olamazdı. İşte genel bağıntılılık kuramının ileri sürdüğü ilke budur. Genel bağıntılılık kuramının uygulanması eskiden beri bilinen bir deneyle kolayca anlaşılabilir. Bu da bir cismin süredurum (eylemsizlik N.) ve ağırlığının aynı sabitenin etkisi altında olduğunu, eş deyişle aynı süredurum ve ağırlık kitlelerinin eşitliğini gösteren deneydir. Newton’un anladığı anlamda bir süredurum sistemine oranla düzgün ve devirli devimle devinen bir koordinatlar sistemi tasarımlayın.

Bu sistemin merkezkaç güçleri, tıpkı ağırlık güçleri (çekim gücü) gibi cisimlerin kitleleriyle oranlıdır ve Newton’a göre süredurumun sonuçları gibi sayılması gerekir. Ama acaba kimi durumlarda koordinatlar sistemini dinginlikte sayamaz mıyız? Merkezkaç güçleri çekim gücü sayamaz mıyız? İşte bu ve buna benzer düşünceler bize genel bağıntılılık kuramının çekim yasalarını açaıklayabileceğini sezdirmişti. Bu düşüncelerin mantıksal tutarlılığı da umudumuzu güçlendirdi. Oysa klasik mekanik bu düşüncelere karşı çıkıyordu. Yürüyeceğimiz yol, sandığımızdan daha da sarptı. Eukleides geometrisini bırakmak gerekiyordu. Çünkü bu halde zisimlerin uzay içindeki durumlarını meydana koyacak yasalar, Eukleides geometrisinin uzay üzerine verdiği yasalara uymuyordu. Örneğin uzayın bükümü diyebilmeliydim. Eukleides geometrisinin doğru çizgi, yüzey vb. gibi temel kavramları düşündüğüm fizikte anlamlarını yitiriyorlardı. Genel bağıntılılık kuramında uzay ve zaman ilkesi, kinematik, artık fiziğin öteki bölümlerinden ayrı değildir. Cisimlerin durumu ve saatlerin işleyişi çekim alanına bağlıdır. Ama çekim alanı da özdekten ibarettir. Demek ki uzay, zaman, devim ve özdek bir ve aynı şeydir. Genel bağıntılılık kuramı yeni bir çekim kuramıdır ve Newton kuramından önemli ölçüde farklıdır.

Ama pratik sonuçları birbirine o kadar yakındır ki deneylerde farklar saptamak bir hayli güçtür. Şimdiye kadar sadece şu üç fark saptanabilmiştir: gezegenlerin yörüngelerinin her gün biraz daha uzadığı (Jüpiter gezegeninde saptanmıştır), çekim alanından geçen ışık ışınının büküldüğü (İngiliz bilginleri tarafından bir güneş tutulması sırasında alınan fotoğraflarla tanıtlanmıştır), büyük kitledeki yıldızlardan gelen ışığın tayflarındaki çizgilerin kırmızıya doğru yerlerini değiştirdikleri (yapılan birçok deneylerle tanıtlanmıştır). Kuramın en önemli yanı mantıksal bir bütün meydana getirmesidir. eş deyişle bu sonuçlardan biri yanlış çıksaydı bütün kuram yanlış olurdu. Bütün kuramı sarsmadan kuramın en küçük bir noktası değiştirilemez gibi görünmektedir. Ama bu kuramın Newton’un büyük yapıtını bir yana attırabileceği asla düşünülmemelidir. Onun açık ve büyük düşünceleri gelecekte de önemini sürdürecektir. Çünkü biz evrenin niteliğini açıklayan kuramımızı hep onun büyük düşünceleri üstünde kurduk”.

Einstein’ın büyük bir alçakgönüllülük ve kadirbilirlikle ileri sürdüğü bu açıklamaya şu bilgilerin de eklenmesi gerekir:

Newton,fiziğinde, bir saltık zaman ve bir saltık uzay ileri sürmüştü; uzayda dağılmış ve boş uzay içinde birbirlerini belli bir güçle çeken çekim noktaları tasarlamıştı, üstelik de bu noktaların özdekdışı olmaları gerektiğini ileri sürmüştü. Bentley’e yazdığı bir mektupta “çekim, kimi yasalara uyarak sürekli olarak etki yapan bir etkenin ürünüdür. Bu etkenin özdeksel ya da özdeksiz olmasını okurlarımın görüşüne bırakıyorum” diyordu. Onun bu savlarına karşı çıkan ilk düşünür Leibniz olmuştur. Leibniz, saltık zamanla saltık uzay varsa saltık bir devim de olmalıdır, diyordu, oysa saptanabilen her devim bağıntılıdır, eş deyişle uzaya göre değil başka bir cisme göredir, gene bunun gibi uzayda bir cismin bulunduğu yeri yer olarak değil ancak öteki cisimlere göre saptayabiliriz, oysa saltık uzay varsayımı her cisme uzayda böylesine bir yer gösterilmesini gerektirmektedir. Sonuç olarak Leibniz, Einstein’dan iki yüzyıl önce, uzayın onu dolduran cisimlerin bir bağıntısı olduğunu ve bu cisimler olmadığı takdirde uzayın bir hiçten başka bir şey olamayacağını ileri sürmüştü. Zaman da böylesine bir olaylar bağıntısıydı, zamanı gösterecek bir olay var bulunmadıkça ne saatin ne de günün anlamı vardı.

Örneğin Amerika’da 24 Ekim gecesi saat 21’de verilen bir konseri Türkiye’de radyo ya da televizyonla 25 Ekim sabahı saat 5’te dinlemektesiniz, oysa Türkiye’deki radyo dinleyicisiyle Amerika’daki şarkıcı aynı zaman içindedirler, (Demek ki Dünya’dan milyarlarca yıl ötedeki bir gökcismi olayının görüntüsü bize milyarlarca yıl sonra gelse de gerçekte bu olayın geçtiği gökcismi ile Dünya aynı zaman içindedirler N.) demek ki zaman da uzay gibi bir bağıntı sorunudur, ancak bir bağıntıyla var olabilir. Fizikçiler hiçbir fizik konusunu saltık olarak ele alamazlar, onlara doğru olarak yaklaşabilmeleri için bağıntı (ilişki)’ları içinde ele almak zorundadırlar.

Özdekle enerjinin de aynı şey olduğu böylesine bir bağıntı içinde meydana çıkmıştır. Özdek kitlesini atar ve ışık hızında yol alırsa enerji olur, buna karşı enerji donar (yoğunlaşır N.) ve bir biçim alırsa özdek olur. İşte Einstein’ın özel ve genel bağıntılılık (ilişkinlik) kuramları özdek, zaman, uzay, devim kavramlarının ve bunlara uygun düşen doğasal olayların tek ve aynı şey olduklarını tanıtlamış bulunmaktadır (Tıpkı Amerika’daki 24 Ekim akşamının Türkiye’deki 25 Ekim sabahıyla aynı zaman olması gibi ki bu ancak radyo ya da televizyon bağıntısıyla gözle görülüp elle tutulur bir duruma gelmektedir). Alman matematikçisi Herman Minowski şöyle der: “Ayrı uzay ve ayrı zaman artık yok olmuştur, ancak ikisinin birleşimidir ki gerçekliğini sürdürebilir”. Bütün zaman ölçmeleri gerçekte uzay ölçmeleridir, buna karşı bütün uzay ölçmeleri de gerçekte zaman ölçmeleridir. Albert Einstein özel bağımlılık kuramında birbirine göre düzenli devinen bütün sistemler için doğa yasalarının aynı olduğunu tanıtlamıştı. Ama bir bilim adamı olarak doğa yasalarına inanıyordu ve onların devimi ne türlü olursa olsun bütün sistemlerde aynı olması gerektiğini düşünüyordu. Genel bağıntılılık kuramıyla da bu düşüncesinin doğru olduğunu tanıtlamayı başarmıştır.