Okulu hiçbir zaman sevemedi. Gerçekten de, genç Einstein'ın ileride ortaya çıkacak dehasının temelleri, kendisinin de sonradan belirttiği gibi, okulda değil başka yerlerde atılmıştı: "Çocukluğumda yaşadığım iki önemli olayı unutamam. Biri, beş yaşında iken amcamın armağanı pusulada bulduğum gizem; diğeri on iki yaşındayken tanıştığım Öklit geometrisi.Gençliğinde bu geometrinin büyüsüne kapılmayan bir kimsenin, ileride kuramsal bilimde parlak bir atılım yapabileceği hiç beklenmemelidir!" 1955'te Princeton’da hayata gözlerini yumana kadar bilim dünyasına çok şey kattı. 1916'da yayımladığı "Genel Görelilik Kuramı", 1921'de "fotoelektrik etki ve kuramsal fizik alanında çalışmalarıyla aldığı Nobel Fizik Ödülü, dahinin en önemli başarılarından sadece ikisi ya bilinmeyen dünyası. Einstein ve X-files. Öteki bilim insanlarının aksine, X-files adı verilen normal üstü konulara çok meraklıydı. 1920'li yıllarda, fizik üzerine amatör araştırmalar yapan Amerikalı yazar Upton Sinclair'ın, telepatiyi konu alan "Zihinsel Radyo" (Mental Radio) adlı kitabına önsöz yazmıştı. Einstein, Sinclair'ın "altıncı his" ile ilgili kanıtlarının göz ardı edilemeyeceğine inanıyordu. Hatta, insanların telepatik yollarla iletişim kurabileceklerini de açıklamıştı. Bu savlarını, zihinsel yeteneklerini geliştirmek için katıldığı seanslara, yani kişisel deneyimlerine dayandırıyordu. 1930'da, Alman Otto Reiman'ın düzenlediği ruhsal testlere katıldı. Reiman, insanların yazı örnekleri üzerinde parmaklarını gezdirerek onların kişiliklerini analiz edebileceğini ileri sürüyordu. Sürekli tekrar-lanan başarısına rağmen, Einstein "soğuk okuma" denilen bu yönteme sıcak bakmadı. Bunun yanı sıra, ruhlarla ilişkiye girdiklerini belirten medyumlara hiçbir zaman inanmadı. Einstein'ın ününü kurtaran kötü hava koşulunun öyküsü, satır aralarından kalma. Görelilik teorisinin en dramatik öngörülerinden biri de, geniş bir plastik tabakanın gülleyle kıvrılması gibi, uzay-zaman madde adacıklarının bulunduğu çevrede uzayın eğriselleşmesi (veya kıvrılması) ilkesiydi. Einstein 1912'de, bu görüşünü kanıtlamak için bir deney yapmaya karar verdi. Gökyüzünün aynı bölümündeki yıldızların Güneş gibi, az da olsa yer değiştirdiğini ve yıldızların yaydığı ışıkların, Güneş'in büyük hacmiyle eğriselleşmiş uzay-zamanın dış hattını izlediğini kanıtlamak istiyordu. Bu yer değiştirme, Ay'ın Güneş'i kapattığı Güneş tutulması sırasında ölçülebilirdi. Yer değiştirmenin boyunu ölçtü, çok küçük bir açıyla gerçekleşiyordu. Einstein'ın deneyinin doğru olup olmadığını kontrol etmek isteyen bilim adamları, Güneş tutulması sırasında yıldızları gözlemlemeye koyuldular. Ancak, tüm çabalarına rağmen kötü hava koşulları ve savaş nedeniyle bunu gerçekleştiremediler. Aslında bu durum Einstein için şans sayılabilir. Çünkü, 1915'te ilk hesaplamasının yanlış olduğunu fark etti. Yer değiştirme düşündüğünden ve hesapladığından iki kat fazla oranda gerçekleşiyordu. 1919'da, bilim adamları, Brezilya'dan ve Afrika sahillerinden tam Güneş tutulmasını izleme fırsatı buldular. Ve, ileri sürdüklerinin tamamen doğru olduğunu gördüler.
O ve evrensel hatası..Einstein'ın "Hayatımın en büyük hatası" şeklinde tanımladığı olaylar zincirinin kökeni 1917'ye, Görelilik Kuramı üzerine çalıştığı yıla uzanıyor. O dönemde, bilim insanları evrenin sonsuz ve değişmez olduğunu kabul etmişlerdi. Einstein'ı yılgınlığa düşüren ise, yeni bulduğu denklemlerin hep hareketli bir evreni desteklemesiydi. Dolayısıyla, kendisini pek çok öğrencinin yaptığı gibi davranmak zorunda hissetti ve evrenin sabitliğini korumak için, denklemlerine "lambda faktörü"nü kattı. Her şeye rağmen, 1927'de ABD'li astronom Edwin Hubble, evrenin gerçekte genişlediğini ilan etmişti.
İddiaların somut dayanakları var mıydı? 1930'lu yıllarda Einstein, emperyalizm karşıtı eylemler yapan ve ulusal ba-ğımsızlığı savunan sol eğilimli bir örgütün onursal başkanıydı. Aynı zamanda, komünist ajanlar Hilaire Noulans ile eşinin saklanmasına yardımcı olmuştu. Tüm bunlara rağmen, Sovyetler Birliği'ni eleştirdiği pek çok kamuoyu açıklaması yaptı ve Yahudiler'e karşı tavırlarından dolayı onlar için çalışmayı reddetti. Ölüm ışınını keşfetmiş miydi? FBI raporlarında geçen en ilginç konulardan biri de, çok büyük güce sahip bir ışın makinesi icat ettiği iddiasıydı. İddia az da olsa gerçeğe dayanıyordu. Soruşturma, 1940'ın Aralık ayında yayılan dedikodularla başladı. Einstein'ın arkadaşı Gustav Bucky'nin komşusu, Einstein ve Bucky'nin Manhat-tan'daki geçici laboratuvarda "ölüm ışını makinesi" üzerinde çalıştıklarını ileri sürmüştü. Yetkililer, laboratuvarda makineyle ilgili hiçbir ipucuna rastlayamadılar. Ancak laboratuvar yıkılmıştı, dolayısıyla bu durumdan kuşkulanmışlardı. Gerçekten de Einstein, ölüm ışınını farkında olmadan keşfetmişti; ama, bu iddialardan çok önce. 1916 yılında, atomdaki elektronların, yüksek enerji seviyesine sıçradığında, enerjilerini tek frekanslı ışık atılımı şeklinde serbest bırakarak bir araya toplandıklarını gösterdi. Bu ışın demeti incelendiğinde, barındırdığı yoğun gücün bir metali bile kesebileceği anlaşıldı. Bu araştırması, günümüzde kullanılan ölüm ışını, laserin atası kabul ediliyor. Teori üretmesinin yanında, sıkı bir kâşifti de. 1925'te bir gün, buzdolabından sızan ölümcül soğutucu gaz nedeniyle yaşamını kaybeden bir ailenin haberini okudu. Endüstri kimyagerleri henüz güvenli soğutucu gazını bulamamıştı. Bunun üzerine Einstein, fizikçi arkadaşı Leo Szilard'la bir ekip oluşturarak daha güvenli buzdolabını tasarlamaya koyuldular. Sonuç dahiyaneydi: Sodyum ve potasyum karışımını borulara pompalamak için elektromanyetik alanı kullanan ve sıvıya dönüşmeden önce dondurucu kimyasal maddeyi sıkıştıran bir tasarım. Dondurucu madde buzdolabının içinde dolanırken ısınıyor, tekrar gaz haline dönüşüyor ve buzdolabı içindeki sıcaklığı alıyordu. Hiçbir mekanik parça gerektirmediğinden, tehlikeli kimyasal madde, borular içinde güvenli bir şekilde dolaşıyordu. Einstein ile Szilard bir başka buluşa daha imza attılar (musluk suyunun gücünü kullanarak günlük kullanım suyunu soğutan cihazı ekleyerek) ve bu soğutucunun patentini Electrolux'e sattılar. Ancak, buzdolabı ticari amaçla satışa sunulmadı. Kimyagerler daha sonra, güvenli soğutucu freonu (ozon tabakasına zarar verdiği ileri sürüldü) geliştirdiler.
Ancak, 1964'te İskoç fizikçi John Bell, onun "Tanrı ve kumar" ifadesini test edebilecek matematik kuramını buldu. Deney, Alain Aspect ve ekibi tarafından 1982'de Paris'te yapıldı. Ekip, özel optik araçlar içinde yol alan fotonların özellikleri üstünde çalışarak, Einstein'ın belirsizlik hakkında söylediklerini ve dahası, hiçbir şeyin ışıktan daha hızlı yol alamayacağı savının tersini kanıtladılar. Fizikçiler, ileri sürü-len teorilerin hangisinin doğru olduğunu tartışıyor. Einstein ve kadınlar. Dahinin kadınlar üzerindeki manyetik etkisi tartışılmazdı. Bunun en açık kanıtı, iki evliliği sırasında yaşadıkları ilişkilerdi. Mileva kendisinden hamile kaldıktan sonra onunla evlenmiş; ancak, kuzini Elsa'yla evlenebilmek için de ondan boşanmıştı. İkinci evliliği Elsa'nın ölümüne kadar sürmüş olsa da, bu arada aşk ma-ceraları yaşamaktan geri kalmadı. Birlikte olduğu kadınların kimlikleri ve ilişkilerin yoğunluğu tarihçilerce tartışıla dursun, Roger Highfield ve Paul Carter adlı yazarlar önemli kanıtlara ulaştılar. Onlara göre; sekreteri Betty Neumann, Avusturyalı güzel sarışın Margarette Lebach ve iki zengin kadın Elsa Mendel ile Estella Katzenellenbogen, beraber olduğu kadınlar arasında. Beyniyle ilgili garip hikâye, hakkındaki son bilinmeyen. Einstein öldükten sonra beyni çıkarıldı ve halen ABD, Wichita'daki yaşlı doktorun evinde, bir kavanozda saklanıyor. Dr. Thomas Harvey, 1955 yılındaki otopsi sırasında, dehasıyla ilgili ipuçları bulabilmek amacıyla Einstein'ın beynini çıkarmıştı. Beyniyle ilgili temel bilgiler çok da farklı değil. Beyni, normal koşullarda 1,4 kg. olan insan beyninden yüzde 12 oranında daha hafif. Beyninden alınan örnekleri inceleyen nörologlar, ilgi çekici özelliklere rast-ladılar. Örneğin, düşünce için gerekli sinirleri besleyen "gliyal hücre" sayısının fazla olduğunu belirlediler. 1999 yılında Kanada, McMaster Üniversitesi'nden uzmanların yaptığı araştırmalarda da, Sylvian fisürünün (yarığı) gelişmiş ve alt parietal lobunun normale göre yüzde 15 daha geniş olduğu tespit edildi. Uzmanlar, gelişmiş Sylvian fisürünün, beyindeki bilgi alışverişini kolaylaştırdığını; parietal lobun ise, matematikle ilgili yeteneği ve uzay-mekân bağlantısı kurma yetisini artırdığını belirtiyorlar. |
Sicim (Tel) Kuramı Einstein'ın düşünü gerçekleştirebilir: 20. yüzyıl fiziğinin iki karşıt görüşünü bir araya getiren "Büyük Birleşik Kuramı" oluşturmak. "Beni, yılların kör ve sağır hale getirdiği taş kesmiş bir nesne gibi görüyorlar" diye yakınıyordu Einstein, yaşamının son yıllarında. Ne yazık ki haklıydı. Einstein, yaşamının son otuz yılını "Birleşik Alan Kuramı " nı üretme hayaliyle geçirdi. Bu kuramın denklemleri, birbirleriyle ilişkisiz gibi görünen elektromanyetizma ile kütleçekimi kuvvetleri arasında bir bağ kuracaktı.
Einstein, böylece iki karşıt evren görüşünü uzlaştırmayı umuyordu: "Genel Görelilik İlkeleri" nin tanımladığı (üzerinde yıldızların ve gezegenlerin hüküm sürdüğü) sorun çıkarmayan "sürekli" bir zaman-mekân alanı ile parçacıkların egemenliğindeki, uzlaşmaya yanaşmayan olağanüstü küçük ölçekli kuantum dünyası.
Einstein, bu konu üzerinde çok çalıştı, ancak başarıya ulaşamadı. Fizikçi meslektaşları hiç de şaşırmıyordu. Çünkü eskide kalmış bir bakış açısından yararlandığı için onun zaten boşa kürek çektiğini düşünüyorlardı.
Einstein tüm diğer fizikçilerin aksine, "Birleşik Alan Kuramı" nı oluşturmaktaki temel sorunu, Görelilik İlkelerinin değil, Kuantum Mekaniği'nin yarattığına inanıyordu. 1954 yılında fikrini şöyle dile getiriyordu: "Kuantum belası ile karşılaşmamak için başını görelilik kumuna gömen bir devekuşu gibi görünüyor olmalıyım".
Ne var ki bugün, asıl sorunun Einstein'ın kuramından kaynaklandığını biliyoruz. Olağanüstü küçük ölçeklerde, Einstein'ın zaman ile mekânı (dolayısıyla gerçeklik) büyütecin altında süreksiz ve nokta nokta hale gelen, gazetedeki bir fotoğraf gibi oluyor.
Genel Görelilik Denklemleri, nedensellik ilkesinin yokolduğu ve bir parçacığın A noktasından B noktasına mekânda (Uzay'da) yolalmaksızın ulaştığı böyle bir ortamda işe yaramıyor. Böyle bir dünyada, gelecekteki olay ancak belli bir olasılığa dayanıyor; Kuantum Kuramı da bu olgu üzerine kurulu.
Einstein, kozmosun temelindeki yasaların bir kumar oyunu gibi düzenlediğini asla kabul etmedi. Bu yüzden de Birleşik Alan Kuramı'na ilişkin yazdığı makaleler ilkel kalmaya mahkûmdu. Ancak makaleler, fiziğin en temel problemine çözüm arıyordu. Bu problemin önemini kavramak konusunda Einstein, öylesine ileri görüşlüydü ki, fizik bilimi ancak bugünlerde ona yetişmeye başladı.
Yeni nesil bir grup fizikçi nihayet her şeyi (Einstein'ın deyişiyle "fiziksel gerçekliğin tüm öğelerini") açıklayabilecek "Büyük Birleşik Kuramı" yaratma mücadelesine girdi. Bugün geldikleri noktaya bakılırsa, önümüzdeki yüzyılda, Einstein'ın 1900'lerin başlarında önderlik ettiğinden çok daha heyecan verici bir entelektüel devrime tanık olacağız.
Sicim Kuramı
Aslında bazı kuramsal fizikçiler kütleçekimini doğanın diğer temel kuvvetleriyle bütünleştirmeye yarayacak (en azından böyle görünen) kuramsal çerçeveyi oluşturmak konusunda ilk adımı attılar bile. Bu çerçeve popüler adıyla Sicim (Tel) Kuramı olarak biliniyor.
Sicim (Tel) Kuramı, Evren'i oluşturan en temel, bölünemeyecek kadar küçük bileşenlerin nokta gibi parçacıklardan değil, titreşen minyatür keman tellerine benzeyen sonsuz küçük (infinitezimal) döngülerden oluştuğunu öne sürer. "Sicim Kuramı " nın öncüsü, İleri Araştırmalar Enstitüsü'nden Edward Witten, bu kuram için "20'inci yüzyılda tesadüfen bulunan bir 21. yüzyıl yapıtı" diyor.
Ancak asıl dert (gelmiş geçmiş en zor bilmeceyi çözene kadar) daha kaç tane farklı şeyle karşılaşacağımızı, ne Witten'in ne de bir başkasının bilememesi.
Columbia Üniversitesi'nden fizikçi Brian Greene'e göre sorunun temel nedeni, kuram oluşturulurken sondan başa doğru bir yol izlenmek zorunda olunması: "Fizikçiler çoğu kuramı oluşturmak için öncelikle her şeyi kapsayan genel bir düşünce yaratır, ardından bunu denklemlerle ifade eder" Greene, "Oysa biz halâ neyin 'gerçek'olduğunu anlamaya çalışmakla meşguluz" diyor.
Kuantum Köpüğü
Sicim (Tel) Kuramı'na duyulan heves yıllar boyu sürekli değişkenlik gösterdi. 1970'li yıllarda oldukça ilgi görüyordu, ancak daha sonra birçok fizikçi Sicim Kuramı üzerinde çalışmayı bıraktı. Oysa Caltech'ten kuramsal fizikçi John Schwartzve Ecole Normale Superieure'deki meslektaşı Joel Scherkazimle çalışmayı sürdürüp, 1974 yılında sabırlarının karşılığını aldılar.
Geliştirdikleri denklemlerin umdukları türden parçacıkları değil, titreşen telleri (sicimleri) temsil ettiğinin zaten bir süredir farkındaydılar. İlk başta bu matematiksel hayaletlerin bir sorundan kaynaklandığını düşündüler. Ancak daha yakından incelediklerinde bu hayaletlerin graviton adlı (kütleçekimini taşıyan ve halâ kuramsal olan) parçacıklar olduğuna karar verdiler.
Parçacıkların yerine sicimleri (telleri) kullanmak, Genel Görelilik İlkeleri'yle Kuantum Mekaniği'ni bütünleştirmeye çalışan bilim adamlarını bezdiren problemlerin en azından bir tanesini çözdü. İşin böylesine zor olması, atomaltı ölçeklerde Uzay'ın (mekânın) sürekliliğini kaybetmesinden kaynaklanıyor.
Mesafeler inanılmaz ölçüde kısa olduğunda Uzay, sürekliliğini yitirir ve fokurdamaya başlar (Bazıları bu olguya Kuantum Köpüğü adını verir). Nokta gibi parçacıklar (gravitonlar da dahil) Kuantum Köpüğü'nde (okyanuslardaki büyük dalgalarla sürekli sallanan bir sal gibi) gelişigüzel savrulur. Oysa sicimler, birkaç dalgayı kaplayacak büyüklükleriyle bu tür rahatsızlıkları yaşamadan "okyanusta" yol alan minyatür gemiler gibidir.
Doğa, karşılığında bir bedel ödetmeden bilim adamlarını neredeyse hiçbir zaman ödüllendirmez. Bu ödül için ödenecek bedel ise olağanüstü karmaşık olan bir problemin üstesinden gelmek. SiciM Kuramı, bildiğimiz dört boyuta (yükseklik, genişlik, uzunluk ve zaman) yedi boyut daha eklemeyi zorunlu kılıyor.
Ayrıca tamamen yeni bir atomaltı parçacık sınıfına (süpersimetrik parçacıklara) ihtiyacımız var. Üstelik bir değil, tam beş tane farklı Sicim Kuramı var. Bilim adamları bu kuramların hiçbirinden vazgeçemeseler de, hepsinin aynı anda doğru olması olanaksız görünüyordu.
Ancak işin gerçekten de böyle olduğu ortaya çıktı.1995 yılında (yaşayan belki de en büyük fizikçi olan) Witten, tüm bu süpersimetrik Sicim Kuramlarının çok daha genel bir kuramın farklı öngörülerine karşılık geldiğini açıkladı. Yeni, daha kapsamlı olan kurama M Kuramı adını verdi.
Bu farklı bakış açısı meslektaşlarına güç verdi ve bir sürü araştırmaya esin kaynağı oldu; araştırmalar sayesinde bugün birçok bilim adamı Sicim Kuramı 'nın doğru iz üzerinde olduğuna inanıyor. Kara Delik ve Genel Görelilik konularında uzman olan Caltech'ten Kip Thorne "Doğruluğun kokusunu alıyorum ve bunu hissediyorum" diyor ve ekliyor: "Bir kuramı geliştirmenin ilk aşamasında sezgilerinizi ve hislerinizi kullanmak zorundasınız"
M Kuramı : Büyük Birleşik Kuramı mı?
Witten, M Kuramı'ndaki M harfinin çok şeyi ifade ettiğini söylüyor: Matrix ("kalıp", bir cisme şekil veren şey), mystery (gizem) ve magic (sihir).
Ancak şimdi listesine murky'i de (bulanık, anlaşılması güç) ekledi. Neden mi? Çünkü Witten bile M Kuramı'nın tam anlamıyla ne olduğunu ifade eden tüm matematiksel denklemleri oluşturamıyor.
Witten, M Kuramı'nın (öngörü yeteneğine sahip) tam bir kuram haline gelebilmesi için onlarca yıl geçebileceğini düşünüyor. "Bu tıpkı dağlarda yürüyüş yapmak gibi birşey" diyor
Witten düşüncelere dalarak, "Bir geçidin zirvesine ulaştığınızda yepyeni bir manzarayla karşılaşıyorsunuz. Manzarının tadını çıkartıyorsunuz, ancak çok geçmeden acı gerçek ortaya çıkıyor: Henüz asıl varmak istediğiniz noktadan çok uzaktasınız".
11 Boyutlu Bir Dünya
Einstein bir dahiydi elbet, ancak çok şanslıydı da. Genel Görelilik Kuramı'nı geliştirirken, yalnızca üç uzaysal boyutu ve bir de zaman boyutu olan bir dünyada çalışıyordu. Sonuçta kendi denklemlerini üretmek ve çözmek için aşırı karmaşık bir matematik kullanmak zorunda değildi.
M Kuramı ile uğraşanlar ise "zar (brane)" adı verilen tuhaf parçacıklarla dolu 11 boyutlu bir dünyada çalışmak zorunda. Bu terminolojide sicim, tek boyutlu "zarlara (brane)", membranlar (membrane) ise iki boyutlu zarlara (brane) karşılık geliyor. Daha fazla boyutlu "zarlar" bulunsa da henüz Witten bile bunlarla nasıl başa çıkacağını bilemiyor. Bu "zarlar" bükülüp katlanarak, üzerinde çalışanları çileden çıkaran bir sürü garip biçime bürünüyor.
Gelecek Umut Dolu
Öyleyse bu garip şekillerden hangileri Evren'in temel yapılarını oluşturuyor? Sicim Kuramı'yla uğraşan teorisyenlerin bu konuda henüz hiçbir ipuçları yok. M Kuramı'nın dünyası öylesine alışılmadık ki, bilim adamları aynı anda hem fizik hem de matematik cephesinde savaşmak zorunda kalıyor.
Belki de Isaac Newton'ın hareket yasalarını oluşturabilmek için diferansiyel ve integral hesabını geliştirdiği gibi, onlar da yeni hesap yöntemleri geliştirmek zorunda kalacak. Üstelik Sicim Kuramı'nın, Kuantum Mekaniği'ndeki gibi deneysel kanıtları da yok.
Önümüzdeki 10 yıl içinde bu durum değişebilir. ABD ve Avrupa'daki dev parçacık çarpıştırıcılarında yapılacak deneyler sonucunda süpersimetriye ilişkin doğrudan kanıtlar ortaya çıkabilir. Bu deneyler, belki de farklı boyutların varlığını da kanıtlayacak. Acaba Einstein böyle çılgın fikirlerin olduğu bir çağda yaşasaydı ne düşünürdü?
Columbia Üniversitesi'nden Greene "Einstein buna bayılırdı" diyor. Greene'e göre, eğer genç Einstein, profesyonel kariyerine 1900'lü yıllarda değil de bugün başlasaydı, Kuantum Mekaniği'ne duyduğu güvensizliği yenerdi. Ayrıca zarları, süpersimetrik parçacıkları ve süpersicimleri benimserdi.
Hatta, geleneksel düşünme tarzını aşmak ve dünyayı hiç alışılmadık yönleriyle algılamak konularında böyle insanüstü bir yeteneği olduktan sonra, Büyük Birleşik Kuramı yaratan kişi de o olabilirdi. Einstein'ın "bitmemiş entelektüel senfonisini" tamamlamak için belki de bir "Einstein" daha gerekecek.
.
Belkide bilimdeki en meşhur denklem olan E=mc2 üzerinde kusursuz bir test yapan Ulusal Standart ve Ticaret Enstitüsü ile Massachusetts Teknoloji Enstitüsündeki bilim adamlarına göre,Albert Enistein tahmininde haklıydı.
22 Aralık 2005 te yapılan deneyler sonucu bu denklem 0,0000004 hatayla yani milyonun onda dördü kadar hatayla doğrulanmıştır.
Özel rölativite, modern fiziğin merkezinde bir teori ve bir çok bilimsel deney için temel yapıda olduğundan bu tür testler çok önemlidir. Bazı bilim adamları özel rölativite için daha karmaşık testler uygulayarak E ile mc2 arasında NIST ve MIT ye göre daha yakın eşitlikler olması gerektiğini söylemişlerdir.The Nature gazetesi,biri NIST tarafından fizikçi Richard Deslattes ‘in başkanlığında diğeri MIT tarafından David Pritchard’ın başkanlığında iki gerçekçi ölçümün yapıldığını belirtmiştir.
Temel fizik yasalarına bakarsak; elektromanyetik bir radyasyonun dalga boyu mutlaka bir enerji ile örtüşür. Bu ilkeden yararlanan NIST ekibi Einstein’in denklemindeki E=mc2 enerji değerini silikon ve sülfür atomları tarafından yayınlanan gama ışınlarının dalga boylarını dikkatle ölçerek hesaplamışlardır.Bu deneyi gerçekleştirmek için başka bir kavramdan daha yararlanışlardır. Bu kavram; bir atomun nükleonu bir nötron yakaladığı zaman enerji gama ışıması olarak gözlenmesidir. Yani fazladan bir nötrona sahip olan atomun kütlesi, orijinal atomun kütlesine tahminen eşittir. Nötronun bağlanma enerjisi, gama ışımasında dışarı verilen enerjiye eşittir.
Bu uygulamada gama ışınının dalga boyu pikometre den(10^-12 m) daha küçüktür (görünür bölgedeki ışınlardan milyon kere daha küçük) ve bu ışınlar özenle ayarlanmış bir kristalin içindeki atomlar tarafından belirli bir açı altında kırılırlar.Oldukça sık kullanılan bir matematik denklemi sayesinde bu açı hesaplanabilir.
Nature dergisinde açıklanan deneylerde, NIST bilim adamları bu açıyı Grenoble ,Fransa da ki Laue Langevin Enstitüsünde (ILL)bulunan kafes boşluklu kristal yardımıya ölçmüşlerdir.ILL dünyada aynı zaman zarfında nükleon ve nötronları çarpıştırıp yayınlanan gama ışınlarının yakalayacak imkana sahip en iyi kurumdur.Ölçümlerin hepsi NIST nin kendi geliştirdikleri bir alet tarafından gerçekleştirilmiştir.
MIT bilim adamları ise elektromanyetik bir kapan içerisine, bir tanesinde fazla nötron bulunan, aynı elementin iki iyonunun yerleştirerek kütle numaralarını ölçtüler.Bilim adamları kapan içindeki manyetik alan çizgilerinin gelişimini saniye saniye saydılar ve frekanslar arasındaki farklılık iyonların kütlesinin hesaplanmasında kullanıldı. Bütün bu deneyler sonucunda Einstein’ın bir kez daha haklı olduğu ortaya çıkmış oldu…
~~
Kitleden Enerjiye
1896 yılında "radyoaktivite" olgusunun keşfedilip Marie Curie tarafından adının konmasından sonra, "enerji" konusuyla ilgili yepyeni bir sorun çıkıvermişti ortaya... Uranyum ve toryum gibi radyoaktif maddeler, şaşılası ölçüde enerjiyle yüklü partiküller neşrediyorlardı. Dahası, radyum, kesintisiz biçimde ve büyük miktarda ısı saçıyordu. Curie'nin hesabına göre, bir ons radyum, saatte 4.000 kalori veriyordu. Üstelik, bu süreç, saatlerce, günlerce, yıllarca sürüyordu, kesintiye uğramaksızın... En "enerjik" kimyasal reaksiyon bile, radyumun serbest bıraktığı enerjinin milyonda birini bile sağlayamazdı. Daha da ilginci, bu enerji üretimi, kimyasal reaksiyonlardan farklı olarak, ortam ısısından bağımsızdı. Bir başka deyişle, enerji salgılama süreci, sıvı hidrojenin düşük ısısında, da, ortalama oda sıcaklığında da işliyordu.
Bütün bu gözlemler ışığında tek sonuç çıkarılabilirdi: Buradaki "enerji", bildiğimiz kimyasal enerjiden çok farklı bir şeydi. Fizikçiler ve insanlar Tanrı'nın şanslı kullarıymışlar ki, bunun sırrını çözmek için çok beklemek zorunda kalmadılar. Birçok konuda olduğu gibi, burada da, kilidi açan anahtarı, Özel İzafiyet Teorisi ile Einstein sağladı.
Einstein "enerji" olgusuna matematiksel açıdan yaklaşmış, "kitle" denilen şeyin aslında özel bir enerji türü olduğu sonucuna varmıştı. Şu farkla ki, kitle, öteki enerjilere kıyasla çok daha yoğun, çok daha konsantreydi. Bu da, çok küçük bir kitlenin, ' hacmiyle j kıyaslanamayacak kadar çok enerjiye dönüşebilmesinden belliydi.
Einstein'in enerji-kitle ilişkileri konusunda geliştirdiği denklem, çağdaş bilimin en ünlü denklemidir:
e= mc2
Bu denklemde, "e" erg'le ölçülen enerjiyi, "m" gramla ölçülen kitleyi, "c" de santimetre/saatle ölçülen ışık hızını simgelemektedir.
Işık saatte 30.000 milyon santimetre hızla hareket ettiğine göre, c2'nin sayısal değeri 900 trilyondur. Giderek, bir gramlık kitle enerjinin dönüştürülmesi, 900 trilyon erg yaratır. "Erg" bilinen terimlerle ifade edilmesi güç bir minik enerji birimidir. Bu konuda yine de bir fikir verebilmek için, bir gramlık bir kitledeki enerjinin, 1.000 vatlık bir elektrik ampulünün tastamam 2.850 yıl işleteceğini söyleyebiliriz. Bir başka basit benzetmeyle de, bir gramlık kitlenin bütünüyle enerjiye dönüştürülmesi, 2.000 ton petrolün yakılmasından elde edilecek enerjiye eşit enerji üretir.
Einstein'in e = mc2'si, bilim dünyasının kutsal kuramlarından birini de çökertmişti. Bilindiği gibi, Lavoisier, eskilerin deyimiyle "baka-i madde" kuramıyla, maddenin ne yoktan yaratılabileceğini, ne de varken yok edilebileceğini öne sürmüştü. Ne var ki, enerji salgılayan her kimyasal reaksiyon az da olsa bir miktar maddeyi enerjiye dönüştürüyordu. Çok hassas tartı araçları kullanılabilseydi, maddenin enerjiye dönüşmeden önceki ağırlığıyla dönüştükten sonraki ağırlığı arasında çok az bir fark bulunduğu görülecekti, büyük olasılıkla... Ama, basit bir kimyasal reaksiyon sırasındaki kitle kaybı öylesine azdı ki, ondokuzuncu yüzyıl kimyacılarının elindeki ölçü teknikleri bunları saptamada yetersiz kalıyordu.
Ama, Einstein'in çığır açan buluşundan sonra, fizikçiler, yanan kömürün kimyasal reaksiyonundan çok farklı bir olgu üstünde çalışmaya başlamışlardı. Bu, radyoaktivitenin nükleer reaksiyonuydu. Nükleer reaksiyonlar öylesine büyük hacimlerde enerji veriyordu ki, kitlelerin önceki ve sonraki ağırlıkları arasındaki fark ölçülebilir duruma gelmişti.
Kitle-enerji dönüşümü konusundaki gözleminden yola çıkan Einstein, çözümlemelerini bir adım öteye götürerek, yine eskilerin deyimiyle "baka-i madde" ve "baka-i kudret" yasalarını tek bir yasa altında birleştirdi: "Kitle-enerjinin korunması yasası"... Böylece termodinamiğin birinci yasası varlığını korumakla kalmıyor, üstelik bu gelişmelerden daha da güçlenmiş olarak çıkıyordu.
Kitle spektroerafisi yöntemlerinden yararlanarak kitlenin gerçekten enerjiye dönüştüğünü deneysel olarak ilk kanıtlayan Francis W. Aston' dur.
Aston, atom çekirdeklerinin manyetik alana çarptıklarında ne kadar saptıklarını ölçerek, atom çekirdeklerinin kitlesini de ölçmeyi başarmıştı. 1925 yılında daha da hassas aygıtlarla yaptığı deneylerde, Aston, değişik çekirdeklerin kendilerini oluşturan nötron ve proton kitlelerinin basit bir toplamı olmadıklarını da kanıtlamıştı.
Burada bir soluk alıp, şu nötron ve proton kitleleri üstünde biraz duralım. Yüzyıla yakın süredir, atomların ve atom-altı partiküllerin kitleleri, oksijenin özgül ağırlığı 16 olarak alınıp ölçülmüştü. Gelin görün ki, 1929 yılında, William Giaque, oksijenin Oksijen 16, Oksijen 17 ve Oksijen 18 adı verilen üç ayrı izotoptan oluştuğunu, oksijenin atom ağırlığınınsa bu üç izotopun kitle sayılarının ortalama ağırlığı alınarak hesaplandığını ortaya koydu.
Aslına bakılırsa, "16" sayısı kesine yakın bir ağırlıktı. Üç izotop arasında en yaygın olanı Oksijen 16 idi. O kadar ki, bu izotop, oksijen atomlarının yüzde 99.759'unu oluşturuyordu. Bunun da anlamı, oksijenin atom ağırlığının net 16 olması durumunda, Oksijen: 16 izotopunun kitle sayısının 16'dan biraz daha az olduğuydu. Çok küçük miktarlarda bulunan Oksijen 17 ve 18 izotopları, ortalama değeri net 16'ya çıkarıyordu. Kimyacılar, Giaque'ın buluşundan yirmi yıl sonrasına kadar 16 rakamını esas aldılar kendilerine... "Kimyasal atom ağırlığı" diye küçük bir ekleme-düzeltme yapmakla yetindiler.
Fizikçilerin tutumuysa bütünüyle farklıydı. Oksijen 16 izotopunun kitlesini net 16.00000 olarak benimsemeye, öteki bütün kitleleri de buna dayanarak ölçmeye devam ettiler. "Fiziksel Atom Ağırlığı" kavramı da bu temel üstünde geliştirildi. Oksijen 16'daki 16 değerinin 16'ya eşit olduğu görüşünden yola çıkarak bazı hesaplar yaptılar. Daha ağır izotopların ağırlığı etkilemeleriyle, oksijenin atom ağırlığı aslında 16.0044'tü. Buna göre, genelde, tüm maddelerin fiziksel atom ağırlıklarının, kimyasal atom ağırlıklarından yüzde 0.027 fazla olması kuraldı.
1961 yılında, fizikçilerle kimyacılar bir tür uzlaşmaya vardılar, bu tartışmalı konuda... Atom ağırlıklarının Karbon 12 izotopunun kitlesinin 12.00000 olarak baz alınıp yeniden düzenlenmesini kararlaştırdılar. Böylece atom ağırlıkları karakteristik bir kitle sayısına dayandırılıyor, mümkün olduğunca basitleştiriliyordu. Dahası, bu yeni baza göre belirlenen yeni atom ağırlıkları, eski atom ağırlıkları çizelgesindeki sayılardan fazla farklı değildi. Karbon 12'nin 12'ye eşit olduğu ölçütüne göre, oksijenin atom ağırlığı 15.9994 olmuştu.
Kitlesi 12.00000'e eşit olan Karbon 12 atomunu ele alalım şimdi...
Bu atomun çekirdeğinde 6'şar proton ve nötron bulunmaktadır. Kitle spektrografisi ölçümlerine göre, Karbon 12 = 12 bazında, protonun kitle değeri 1.007825, nötronunki de 1.008655'tir. Böylece, altı protonun toplam kitle değerinin 6.0495, altı nötronun toplam kitle değerinin de 6.05199 olması gerekir. . Böylece, toplam 12 nükleonun kitle değeri 12.104940'a ulaşmaktadır. Yani 12.00000'e değil... Aklımıza bu durumda şöyle bir soru takılıyor: O kayıp 0.104940'a ne oldu?
Kaybolan kitleye "kitle ilticası" deyimini uyguluyor, bilim adamları... Kitle kaybı değerinin kitle sayısına bölünmesiyle de, nükleon başına kayıp hesaplanıyor. Aslında, "Kayıp" bir şey yok ortada... Einstein'ın denklemine uygun olarak, kitle enerjiye dönüşmüş oluyor. Böylece, kayıp,aynı zamanda, çekirdeğin "bağlayıcı enerjisi"de oluyor. O enerjiye eşdeğer bir kitlenin belirmesi gerektiği için, çekirdeği bireysel proton ve nötronlara ayrıştırabilmek için, bağlayıcı enerjiye eşit miktarda enerji girdisinin bulunması gerekiyor.
Aston'un saptamalarına göre, birçok çekirdekteki nükleon başına kitle kaybı, hidrojenden başlayarak yukarıya, demir gibi madenlere doğru hızlanıyor, daha sonra periyodik tablonun geriye kalan bölümünde bu hız düşüyordu. Bir başka deyişle, nükleon başına bağlayıcı enerji, periyodik tablonun ortalarında daha yüksekti.
Uranyum 238'i örnek olarak alalım. Bu çekirdek, bir dizi çürüme yoluyla, kurşun 206'ya parçalanmaktadır. Bu süreç içinde, 8 alfa partikülü salınmakta, salınan beta partikülleriyse önemsenmeyecek kadar az olmaktadır. Kurşun 206'nın kitlesi 205.9745, sekiz alfa partikülününse toplam 32.0208'dir.
Böylece toplam 237.9953'lük bir kitleye ulaşılmaktadır. Demek oluyor ki, kitle kaybı 0.0553'tür. Uranyum parçalanmasıyla salınan enerjiyi karşılayacak bir kitle kaybıdır bu...
Uranyumun daha da küçük atomlara parçalanmasıyla birlikte (fisyon yoluyla), bırakılan enerji miktarı daha da yüksektir. Hidrojenin helyuma dönüştürülmesi (yıldız sisteminde olduğu gibi) hem kitle kaybı, hem de üretilen enerji daha yüksektir.
Kitle-enerji denkliği, fizikçiler açısından uygun, elverişli ve kolay bir "defter tutma" yöntemidir. Örneğin, 1934 yılında positron'un varlığı keşfedildiğinde, bir elektronla birlikte yok edilmesi sırasında, iki partikülün kitlesine eşit enerji taşıyan bir çift gama ışını oluşmuştu. Dahası, Blackett'ın da belirttiği gibi, yeteri miktarda enerjiden kitle de oluşturulabilirdi. Uygun enerjiyle yüklü bir gama ışını, belli koşullarda, yok olabilir ve saf enerjiden oluşan bir elektron-positron ortaya çıkabilirdi. Aynı şekilde, kozmik ya da proton sinkrotonlardan çıkan partiküller, mezon ve anti-proton gibi kitlesel partiküller oluşturabilirdi.
Çok kolay bir hesaplama sistemiydi bu...
Ama, bu yüzden de, "defterler tutmayınca", fizikçiler, Einstein'ın denklemi üstünde rötuşlar yapmak yerine, "enerji" dengesini sağlamak için "nötrino" kavramını ortaya attılar.
Kitlenin enerjiye dönüştürülebileceği konusunda bugün bile kaygıları, kuşkuları olanlar varsa, sözü uzatmadan, onlara atom bombası olayını örnek gösterebiliriz.
Albert Einstein sözleri...
* Dehanın 10'da 1'i yetenek 10'da 9'u da çalışmaktır.
* Ancak başkaları için yaşanan bir hayat, yaşamaya değer bir hayattır.
* Çok zeki olduğumdan değil, sadece sorunların üstünde daha çok duruyorum.
* Önyargıları yok etmek, atom çekirdeğini parçalamaktan daha zordur.
* Delilik, aynı şeyi tekrar tekrar yapıp farklı sonuçlar beklemektir.
* Yolculuk etmeyi seviyorum ama varmaktan nefret ederim.
* Eğer ne yaptığımızı biliyor olsaydık, buna araştırma denmezdi öyle değilmi?
* 3. Dünya savaşında hangi silahların kullanılacağını bilmiyorum ama 4. Dünya savaşında taş ve sopalar olacağını biliyorum.
* Sadece iki şey sınırsızdır, evren ve insanoğlunun ahmaklığı, ilkinden o kadar da emin değilim.
* Neden beni hiç kimse anlamıyor, ama herkes beni seviyor?
* Dünyanın Kainat'taki biricik meskûn yer olduğunu farz etmek bile düpedüz cehalettir. Yetkili kişileri - uçan daireler yoktur – iddiasına sürükleyen tabii bir korku veya beşeri bir kibir ve azamettir...
* Görelilik kuramım başarıyla kanıtlanırsa Almanya benim bir Alman olduğumu iddia edecek. Fransa ise dünya vatandaşı olduğumu açıklayacaktır. Kuramım gerçek dışı çıktığında ise, Fransa bir Alman olduğumu söyleyecek. Almanya ise bir Yahudi olduğumu açıklayacaktır.
Fransız Felsefe Cemiyeti'ne konferansından 6 Nisan 1922.
* Ben gelecek için hiç bir endişe duymadım. O yeterince hızlı geliyor.
Aforizma Einstein Arşivi 1944-45
* Dünya; kötülük yapanlar değil, seyirci kalıp hiçbir şey yapmayanlar yüzünden tehlikeli bir yerdir.
* Bilim atom bombasını üretti, fakat asıl kötülük insanların beyinlerinde ve kalplerindedir.
* Zorunlu askerlik sadece medeniyetin devamı için değil, aynı zamanda varlığımız için de ciddi bir tehlike oluşturur.
* İfade özgürlüğünü, yasalar tek başına garanti edemez. Herkesin kendi düşüncesini, cezalandırma olmaksızın açıklayabilmesi için toplumda hoşgörü mevcut olmalıdır.
* Büyük güce sahip egemen devletler olduğu sürece savaş kaçınılmazdır.
* Eğitim, insanın okulda öğrendiği her şeyi unuttuğunda arta kalandır.
* "Fiziği görelilik ilkesine sokmak fikrini rastgele bulmama teşekkürler, siz (ve diğerleri) benim bilimsel yeteneklerimi beni rahatsız edecek kadar çok abartıyorsunuz."
Arnold Sommerfeld'e mektup 14 Ocak 1908
* Bir ülkenin geleceği o ülke insanlarının göreceği eğitime bağlıdır.
* Her savaş insanlığın ilerlemesini engelleyen kötülük zincirine bir halka ekler.
* Sorunlar, onları yaratanların mantığı ile çözümlenemez.
* Aptallığın en büyük kanıtı, aynı şeyi defalarca yapıp farklı bir sonuç almayı ummaktır.
* Gerçeği aramak onu elde etmekten daha kıymetlidir.
* İnsan aklın sınırlarını zorlamadıkça hiçbir şeye ulaşamaz.
* İlkelerin boğazına dolanıp dibe batmaktansa, oportünist olup suyun üstünde kalmayı yeğlerim.
* Gerçeklikle karşılaştırıldığında, bilimde vardığımız düzey ilkeldir, çocuk oyuncağıdır. Ama sahip olduğumuz en değerli şey odur. Günün sözü 14.03.2007
* Sadece barışçı değil, militan bir barışçıyım. Barış için savaşmaya hazırım.çeviri
* Hayal gücü bilgiden çok daha önemlidir.
* Hayatı yaşamanın iki yolu vardır: Biri hiçbirşeyin mucize olmadığını düşünmek, diğeri herşeyin mucize olduğunu düşünmek.
* "Ben görevimi burada bitiriyorum."Son sözleri
* "Birisinin atom bombası yapmasına yardım etmekten daha kötü sadece bir şey var.O da nazilere atom bombası yapmaları için yardım etmek."
* Matematikçiler, Görelilik Kuramına el attıktan sonra, ben kendi kuramımı tanıyamaz hale geldim.
* Hayal bilimden daha önemlidir, çünkü bilim sınırlıdır.
* Aslında ben geleceği hiç düşünmedim çünkü gelecek düşünmesekte gelecek
* Hiçbir sorun o sorunu yaratan bilinç düzeyiyle çözülemez...
* Dünyada bir tane dahi çocuk mutsuz olduğu sürece, büyük icatlar ve ilerlemeler yoktur.
* Herkesin fikir birliğine vardığı bir akşam, kayıp bir akşamdır.
* Zorlukların göbeğinde fırsatlar yatıyor.
* Bazı erkekler kadınları anlamaya çalışır, diğerleri kendilerini daha basit konulara adarlar, örneğin görelelik kuramına.
« Önceki ::