Kuram, Einstein''ın 1905''de sunduğu "Hareketli cisimlerin elektrodinamiği üzerine" adlı 2. makalesinde açıklanmış ve ardından 5. makalesi "Bir cismin atıllığı enerji içeriği ile bağlantılı olabilir mi?" başlıklı makalesiyle pekiştirilmiştir.
Kuram olarak Görelilik, ilk olarak Galileo Galilei''nin
hızlarla ilgili düşüncesinde ortaya çıkmıştır. Galilei''ye göre sabit
hızla giden bir gözlemci veya sabit duran gözlemci aynı fiziksel
yasaları kullanmalıdır. Örneğin sabit hızla giden bir gemide yukarı
doğru bir taş atarsanız aynı yere düşecektir - sabit durduğunuzda
olduğu gibi. Bu anlayış Newton
fiziğinde formülasyona dökülmüştür. Sabit hızla giden bir cisim veya
sabit duran bir cisim için geçerli olan Newton denklemlerinin şekli
aynıdır. Burada şunu belirtmekte fayda var. Sabit hızla giden bir cisim
gözlemciye göre tanımlanmaktadır. Eğer bir cisimle beraber aynı sabit
hızla gidiyorsanız sizin için cisim hareketsiz görünecektir. Fakat
dışarıdan bakan bir gözlemci için cisim hareketli kabul edilir.
Görelilik kelimesi burada ortaya çıkmaktadır. Bizim gözlemlediğimiz
hızlar mutlak değildir. Ancak gözlemciye göre tanımlanmaktadır. Ama
gözlemlenen olay için geçerli olan yasaların şekli aynıdır.
Sabit hızla giden (ivmelenmeyen) referans sistemlerine eylemsiz
referans sistemi denir. Bu kavramın
özel görelilik kuramında çok önemli
bir yeri vardır. Özel görelilik kuramına göre hiç bir eylemsiz referans
sisteminin bir diğerine bir üstünlüğü yoktur ve hepsinde yapılan
gözlemler aynı derecede geçerlidir.
Düzgün-doğrusal hareketli cisimlerin elektrodinamiğinde Einsten şunları keşfetmişti:
Bizler 3
uzay ve 1
zaman boyutunun meydana getirdiği, 4 boyutlu uzay-zaman evreninde yaşıyoruz.Zaman boyutu ve akışı, hareketli cisimlerin hızına bağlıdır.Kütle, hareketli cisimlerin hızına bağlıdır.Cismin
Hareket doğrultusundaki boyu, cismin hızına bağlıdır.4 boyutlu evrende "aynı anda olma" kavramı da mutlak değildir, görelidir, yani aynı andalık gözlemciden gözlemciye değişir.Farklı hızda hareket eden cisimlerin uzay-zaman referansları birbirinden farklıdır.Işık hızı evrendeki üst hız limitidir.
Özel görelilik kuramının gücü ve sağlamlığının en önemli
nedeni,sadece iki kabullenim (postulate)üzerine inşa edilmiş olmasıdır.
Bu kabullenimler:
fizik yasaları evrenin her yerinde ve bütün eylemsiz referans
sistemlerinde aynı şekilde işler.(Bu kabüllenim evrensel bir referans
sitemin yokluğundan kaynaklanmaktadır.Eğer fizik yasaları birbirine
göre bağıl harekette bulunan farklı gözlemcilere göre farklı
olsalardı ;gözlemciler,bu farklılıkları kullanarak uzayda hangisinin
"durgun",hangisinin "hareketli" olduklarını bulabilirlerdi.Fakat böyle
bir farklılık yoktur ve görelilik ilkesi bu gerçeğin ifadesidir.)Işığın hızı, bütün eylemsiz referans sistemlerinde aynı ve sabittir.
Kuramın temel aldığı bu iki kabullenimden biri çürütülemediği sürece kuram doğruluğunu koruyacaktır.
Özel görelilik, kendi zamanı için inanılması güç pek çok öngörülerde bulunmuştur, bunlardan en önemlileri:
Cisimler hızlandıkça zaman cisim için daha yavaş akmaya başlayacaktır, ışık hızına ulaşıldığında zaman durmalıdır. Fakat teorik ve de pratik olarak bu imkansızdır.Cisimler hızlandıkça kinetik enerjilerinin bir kısmı kütleye
dönuşür, durağan kütleye sahip cisimler hiçbir zaman ışık hızına
erişemeyeceklerdir.Cisimler hızlandıkça hareket doğrultusundaki boyları kısalmaya uğrayacaktır.
Özel görelilik, mantığımıza ve sağ duyumuza aykırı bir evren
tanımladığından bilimciler 100 yılı aşkın bir süredir bunun doğruluğunu
gözleri ile görmek ve bir açık bulmak umudu ile deneyler yapıp
durmaktadırlar. Bu öngörülerin pek çoğu 1905''dan günümüze dek defalarca
denenmiş ve doğru çıkmıştır:
İçlerinde çok hassas
atom saatleri taşıyan uçaklar değişik yönlere
doğru değişik hızlarla hareket ettirilmiş ve saatlerin kuramın
hesaplarına yeterince uygun olarak yavaşladığı/hızlandığı gözlenmiştir.
<1>Zamandaki yavaşlamanın sadece saatte meydana gelmediğini, yaşandığının kanıtı ilk olarak nötrino ve mü-mezon deneylerinde ortaya
çıkmıştır. Güneşten dünyamıza gelen nötrino ve müonların ışık hızına
çok yaklaştıkları (%99.4) için ömürlerinin (yaşam sürelerinin) Dünya''da
üretilen durağan olanlara göre çok daha uzun olduğu görülmektedir. <2>Parçacık hızlandırıcılarındaki hızlandırma deneylerinde bugüne
kadar kütlesi olan hiçbir cisim, atom veya elektron ışık hızına
çıkarılamamıştır. Hız arttıkça kütlesi de arttığı için ivmelendirilmesi
zorlaşmaktadır.
özel görelilik hakkında daha fazla düşünce (özet)