Galileo'nun Görelilik İlkesi
Eğer okulda size Dünya'nın hareket ettiği söylenmeseydi, bunu biliyor muydunuz? Bulunduğunuz Dünya'nın hareketinin etkilerinden ne ölçüde etkileniyorsunuz? Ayaklarınızın altındaki yerin hareket ettiğinin farkında mısınız?
Bir aracın içindeyken ya da asansördeyken kendimize benzer bir şey sorabiliriz: Hareket ediyor muyuz, yoksa hareketsiz miyiz? Şüphesiz mekanik sesler, motor sesi veya görüntüler bize hareketli bir sistemin (araba, asansör, otobüs, tekne...) aslında hareket ettiğimizi düşündürür. Bu bariz paradoks çok basit bir şekilde gösterilebilir: Bir dahaki sefere otobüse bindiğinizde yanınıza bir taş alın. Bilimle meşgul olacaksınız . Otobüs bir cadde boyunca sabit bir hızla hareket ederken, diğer yolculardan size biraz yer vermelerini ve aracın orta koridorunda durmalarını isteyin. Cebinizden taşı çıkarın ve otobüsün arka tarafına dönük durun. Fark edeceğiniz ilk şey, insanların size tuhaf bir şekilde bakmaya başlamasıdır. Bunun görelilik ile hiçbir ilgisi yok (yoksa öyle mi...?). Daha sonra, taşı kapalı yumrukla tutarak kolunuzu vücudunuza dik olarak uzatın. Otobüs baktığınız yönün tersi yönde hareket ediyor, yani dış dünyayı arkanızda bırakıyorsunuz. Bir dakikadır o meraklı pozisyondaysanız, artık tüm yolcular mutlaka size bakıyor olacaktır. Şimdi herkesi şaşırtmanın zamanı geldi. Yapacağı şey yumruğunu açmak ve taşı otobüsün zeminine düşürmek olacaktır. Bir dakika! Bunu yapmadan önce yüksek sesle şunu söyleyin: "Otobüs ileri doğru hareket ederken, taşı bıraktığınızda dikey olarak düşmeyecek ve bu nedenle ayaklarımın yanına düşmeyecek, birkaç santimetre geriye, aşağıya doğru düşecek. otobüs. Aracın hızına bakılırsa en mantıklısı bu olurdu. Çizim, ortak mantık izlendiğinde ne olacağını temsil etmeye çalışıyor. Hala odamızdayken taşı düşürdüğümüzde taş ayaklarımızın dibine düşerse, hareket halindeyken (örneğin otobüste) taşı düşürürsek, onu bırakır bırakmaz uzaklaşırız. Çünkü uzayda ilerleyeceğiz ve taş havaya düşecek. Bu mekanik anlayışı (hareketin incelenmesi) tamamen hatalıdır . Otobüs, bizi izleyen yolcular, kayamız, hava, aracın zemini her şey aynı sistemin parçası ve dolayısıyla aracın hareketi tüm sistemi etkiliyor. Taşı düşürdüğümüzde bizimle, havayla, yolcularla ve otobüsün tamamıyla birlikte hareket edecek. Ve bu nedenle ayaklarımızın dibine düşecek çünkü otobüs (bizim için olduğu gibi) taş için de durduruldu. Fiziksel olarak otobüsün hareket ettiğini düşündürecek hiçbir belirti yok. Bedenler ve nesneler sistem hareketsizmiş gibi davranır. Taşlar dikey olarak düşüyor ve her şey aynı şekilde çalışıyor. Otobüs sisteminin hareketinin taşın düşmesini etkileyeceğini düşünmenin ne kadar saçma olduğuna dikkat edin: Eğer durum böyleyse, taşı odamıza düşürdüğümüzde, Dünya gezegeni hareket ettiğine göre, taş da tam olarak dikey olarak düşmemelidir. ve Dünya sisteminin hareketi taşın düşüşünü etkileyecektir. Gerçekte, tamamen kesin olmak istersek, otobüsün üzerindeki taş düşerken otobüsün hareketinden, Dünyanın hareketinden, Güneş Sisteminin hareketinden ve Güneş Sisteminin hareketinden etkilenecektir. Galaksinin kendisi. Dünyanın hareketinin günlük deneyimlerde pratik olarak algılanamaz olması, Galileo'nun 17. yüzyılda zaten dile getirdiği temel bir prensipten kaynaklanmaktadır: Fizik yasaları herhangi bir referans sisteminden bağımsızdır . Bu basit deneyle, otobüs yolcuları Galileo'nun görelilik ilkesini anlayacaklar ; bu ilke şunu söylüyor: "Tekdüze doğrusal ötelemenin göreli hareketi içindeki iki referans sistemi, mekanik açıdan eşdeğerdir; Yani her ikisinde de mekanik deneyler aynı şekilde gelişir ve mekaniğin kanunları aynıdır." Einstein'ın kesin Görelilik Teorisini geliştirmesine yardımcı olan heyecan verici bir keşif. Galileo, her şeyin bir gözlemci olarak nerede olduğumuza, yani her şeyin kullandığımız referans sistemine bağlı olduğu gerçeğine atıfta bulunan hareketin göreceli doğasını gösterdi. Bu açıdan bakıldığında, koordinatlara dayalı bu referans sisteminden, etrafımızı saran fiziksel gerçekliği analiz edebilecek, hesaplayabilecek, gözlemleyebilecek, ölçebilecek ve bilebileceğiz. Buradaki fikir, sabit hızla hareket eden bir referans sisteminde, tüm fiziksel süreçlerin, hareketsiz bir sistemdekiyle aynı şekilde gerçekleşmesidir . Bu konu üzerinde daha fazla düşünmek için, gerçekte hareketsiz bir sistemin var olup olmadığını düşünmemiz gerekir, ancak bu düşünceyi başka bir güne bırakacağız. Bizim için önemli olan, içinde yaşadığımız dünyanın gerçekliğini ölçtüğümüz son derece yapay süreçtir: Nesnelerin uzaydaki konumunu ( bize göre göreceli konumu) göstermeye hizmet edecek bir koordinat sistemi almalıyız. diğer yandan zamanı ( göreceli zamanı da) belirtmek için bir saat ayarlamamız gerekir. Bu yapay yolla oynayacağımız tahtayı belirliyoruz. Kurallar fizik tarafından belirlenir ve tahtayı değiştirsek bile bunlar değiştirilemez. Galileo, Görelilik İlkesini gözlemlemek ve öğrenmek için ilginç bir deney öneriyor. Neredeyse 400 yıl önce Pisa'da (İtalya) doğan dahi dünyanın nasıl çalıştığını fark etti... Kelebeklerin hareketini hesaplamak ve anlatmak için geminin hareketini, Dünya gezegeninin hareketini, Galaksimizin hareketini ve hatta Evrenin geniş hareketini hesaplamak zorunda kalsaydık, sayfaları doldurmak zorunda kalırdık. matematikçilerin işlem ve hesaplama sayfaları. Bu nedenle en basit ve pratik olan şey bir bakış açısı oluşturmak ve ona göre göreceli hareketlere atıfta bulunmaktır. Yani bir referans sistemi kurun ve tüm hesaplamaları onun içinde yapın. Arabaların, rüzgarın veya Usain Bolt'un hareketini hesaplamak için hesap makinesini alıp Dünya'nın ötelenmesini veya Samanyolu'nun hareketini hesaba katmıyoruz, bunun yerine gezegenimizin referans sisteminde kalıyoruz ve bu kadar. . Sonuçta, tüm doğa yasaları tüm referans sistemlerinde aynıdır, bu nedenle matematiksel veya fiziksel hatalar yapma konusunda endişelenmemize gerek yok: mekaniğin sonuçları, bir geminin içinde hesaplananla dışından ölçülenlerle aynıdır. . Ancak Galileo'nun 1638'de Dünyanın İki Maksimum Sistemi Üzerine Diyalog'unda önerdiği deneyin bazı farklı sonuçları var. Açıkçası, farklı noktalarda bulunan iki gözlemci, belirli fiziksel olayları ölçerken farklı veriler elde edecek, ancak bu veriler, söz konusu olayın veya nesnenin gerçek doğasını değiştirmeyecektir. Bunu açıklıyoruz: Paco (rıhtımda) ve Luis'in (teknenin içinde) bir kelebeğin X eksenindeki konumuyla ilgili farklı veriler elde etmesi oldukça anlaşılır: Luis kelebeğin uçuşunu ölçüyor, ancak Paco buna ek olarak Uçuşun ölçülmesi kaçınılmaz olarak teknenin ilerlemesini de ekliyor. Dolayısıyla bu veriler her gözlemci için farklı olacaktır. Bu fark , hareketin etkisinin üstesinden gelmek ve her iki gözlemci için aynı sonuçları sağlamak üzere iki referans sisteminden birinin hareketini çıkaran veya toplayan bir dizi denklemden oluşan Galileo dönüşümü adı verilen yöntemle sabitlenir . İlginç olan ve burada görelilik devreye giriyor, her ne kadar Paco iskeleden kelebeklerin uçuşunu teknenin hareketini ekleyerek ölçse de gerçek şu ki bu faktör teknenin iç kısmının gerçek fiziksel durumunu etkilemiyor. tekne, çünkü geri kalan nesneler (şişe, yerdeki kova, Luis, mahzenin duvarları) da kelebeklerle aynı hızda hareket ediyor. Böylece ambarın içindeki nesneler arasındaki mesafe Luis için Paco ile aynıdır , her ne kadar kendisi dışarıda olsa ve geminin uzaklaştığını görse de. Dünyamızda ve Evrende göreliliğin varlığı, gözlerimizin güvenilir olmadığını göstermektedir. Gördüğümüz şeyin gerçekten gerçek olduğunu doğrulayamayız. Mekanikle ilgili olarak: Fizikçi David Blanco Laserna'nın belirttiği gibi, "en iyi hareket dedektörü, bağırsaklarımıza "yerleştirdiğimiz" dedektördür ve yalnızca hızlanmaya tepki verir ." Hızlanma, mekanik ve hareket dünyasını ve onunla birlikte fizik dünyasını anlamaya devam etmenin temellerinden bir diğeridir, ancak bunu başka bir makaleye bırakacağız. Galileo'nun deneylerinde gemi ivmelenme yaşamadı ve sabit bir hızı korudu. Hızlanmayla her şey değişir. Aşağıdaki bağlantıda ilginç bir kaynak bulabilirsiniz: Galileo'nun mekanik üzerine notları. Biblioteca Nazionale Centrale (Floransa), Max Planck Bilim Tarihi Enstitüsü (Berlin) ve Instituto e Museo di Storia della Scienza (Floransa) tarafından 1999 yılına dayanan bir projede derlenen orijinal sayfalar var ve bu hala internette unutulmuş durumda. Bilim tarihini sevenler için gerçek bir mücevher. Bitirmek için , baş kahraman Hypatia'nın herhangi bir referans sisteminde fizik yasalarının yerine getirildiğini kanıtlamak için basit bir deney gerçekleştirdiği Ágora (Alejando Amenábar, 2009) filminden bir parça bırakıyoruz. .
(Kaynak: Ventura) Gercekedebiyat.comGalileo'nun Görelilik İlkesi
YORUMLAR