GÖRELİLİK KURAMI

Görelilik İlkesi

Fizik yasaları, birbirine göre sabit hızda hareket eden tüm gözlemciler için aynıdır.

Işık Hızının Sabitliği

Işık boşlukta, gözlemcinin hareket durumundan bağımsız olarak her zaman aynı hızda (c ≈ 299,792 km/s) hareket eder.

Işık hızı tüm gözlemciler için aynıdır

Zaman Genişlemesi

Hareket halindeki cisimler için zaman, durgun olanlara göre daha yavaş akar.

Burada γ (gama faktörü) her zaman 1'den büyüktür. Işık hızına yaklaştıkça zaman daha da yavaşlar.

Zaman genişlemesi: Hareketli saatler daha yavaş çalışır

Uzunluk Büzülmesi

Hareket eden nesneler, hareket yönlerinde daha kısa görünür.

Bu etki sadece hareket yönünde gözlemlenir. Örneğin, ışık hızının %90'ıyla hareket eden bir roket, durgun gözlemciye göre yaklaşık yarı yarıya kısalır.

Kütle-Enerji Eşdeğerliği (E=mc²)

Enerji ve kütle birbirine dönüştürülebilir.

Bu ünlü denklem, küçük miktarda kütlenin büyük miktarda enerjiye dönüşebileceğini gösterir (nükleer enerjinin temeli).

Kütle-enerji eşdeğerliğinin temsili

Uzay-Zaman Bütünlüğü

Einstein, uzay ve zamanın ayrı ayrı kavramlar olmadığını, uzayzaman adı verilen tek, dört boyutlu bir doku içinde birbirine bağlı olduğunu gösterdi.

Uzay-zaman diyagramı: Hareketimiz uzay ve zamanı nasıl deneyimlediğimizi etkiler

Yerçekimi = Uzayzaman Eğriliği

"Yerçekimi bir kuvvet değildir (Newton'un düşündüğü gibi). Bunun yerine, kütle uzay ve zamanı büker ve bu eğrilik nesnelere nasıl hareket edeceklerini söyler."

Kütle uzayzamanı büker, diğer cisimler bu eğriliği takip eder

Kütleçekimsel Zaman Genişlemesi

Saatler, daha güçlü kütleçekim alanlarında daha yavaş ilerler.

Bu etki GPS sistemlerinde dikkate alınmalıdır, aksi takdirde konum belirlemede hatalar oluşur.

Kütleçekim alanında zamanın yavaşlaması

Işığın Bükülmesi

Büyük kütleli cisimler yakınından geçen ışığı büker (kütleçekimsel merceklenme).

Einstein Haçı: Bir kuasarın görüntüsünün güçlü kütleçekim etkisiyle dört parçaya bölünmesi

Kara Delikler

Genel görelilik, uzayzamanın o kadar büküldüğü ki ışığın bile kaçamadığı bölgelerin (kara delikler) varlığını öngörür.

M87 galaksisinin merkezindeki süper kütleli kara deliğin ilk doğrudan görüntüsü (2019)

Kütleçekim Dalgaları

Büyük kütleli, ivmelenen nesneler (birleşen kara delikler gibi) uzayzamanda dalgalanmalar oluşturur.

LIGO tarafından 2015'te tespit edilen kütleçekim dalgaları

1. GPS Sistemleri

"GPS sistemleri, konumumuzun muhteşem bir hassasiyetle bulunması için Einstein'ın görelilik kuramını kullanarak konumumuzu belirlemek zorundadır."

Özel görelilik (uydu saatleri Dünya'dakine göre günde ~7 μs hızlı) ve genel görelilik (Dünya'nın kütleçekimi saatleri yavaşlatır, günde ~45 μs yavaş) etkileri birleştirilerek düzeltme yapılır.

GPS uydu ağı ve görelilik etkileri

2. Merkür'ün Yörüngesi

"Merkür'ün yörüngesindeki küçük bir kayma, Newton fiziği ile açıklanamayan ancak genel görelilik tarafından doğru bir şekilde tahmin edilen bir durumdur."

Merkür'ün günberi noktası yüzyılda 43 ark saniye kayar.

Merkür'ün yörüngesindeki presesyon

3. Işığın Bükülmesi

1919 güneş tutulmasında, yıldız ışıklarının Güneş yakınından geçerken büküldüğü gözlemlendi (Einstein'ın tahmini: 1.75 ark saniye).

1919 güneş tutulması gözlemleri

4. Kütleçekimsel Kırmızıya Kayma

Güçlü kütleçekim alanlarından kaçan ışık enerji kaybeder (dalga boyu uzar). Pound-Rebka deneyi (1959) ile doğrulandı.

5. Kütleçekim Dalgaları

"Since then, scientists have begun quickly catching gravitational waves. All told LIGO and its European counterpart Virgo have detected over 100 gravitational-wave events..."

İlk gözlem (GW150914) 2015'te iki kara deliğin birleşmesiydi.

LIGO'nun kütleçekim dalgalarını tespit etme animasyonu

Newtoncu Mutlak Uzay

"Newton'a göre uzay, zaman gibi kendi başına var olan, nesnelerden bağımsız ve değişmeyen bir yapıdır."

Uzay, fiziksel olayların sahnelendiği sabit bir sahne olarak görülürdü.

Newton'un Principia'sı (1687)

Leibnizci İlişkisel Uzay

"Leibniz, uzayın yalnızca nesneler arası ilişkilerden ibaret olduğunu savunmuştur."

Uzay, nesneler olmadan var olamaz - sadece bir ilişkiler ağıdır.

Einstein'ın Devrimi

Einstein, uzay ve zamanın birbirinden ayrılamaz olduğunu ve kütle tarafından bükülebileceğini gösterdi.

Albert Einstein (1921)

Döngü Kuantum Kütleçekimi (LQG)

"Spin ağ durumları |Γ,jₑ,ιᵥ⟩ ile uzayın kuantize yapısını açıklar."

Uzayın Planck ölçeğinde (10⁻³⁵ m) ayrık yapıda olduğunu öne sürer.

Döngü kuantum kütleçekiminde spin ağları

Şekil Dinamiği

"Julian Barbour'un şekil dinamiği, zamanın şekil değişimi parametresi olarak tanımını yapar."

Leibnizci ilişkiselliği modern fizikte yeniden canlandırır.

AdS/CFT Dualitesi

"Maldacena'nın holografik ilkesi, uzayzamanın emergent doğasını öne sürer."

Kütleçekimin bir kuantum alan teorisiyle tanımlanabileceğini gösterir.

AdS/CFT dualitesi kavramsal diyagramı