Neden Hız Arttıkça Kütle de Artar?


Neden Hız Arttıkça Kütle de Artar?

Görelilik Kuramı

Neden Hız Arttıkça Kütle de Artar?

hızın zamanın akışını etkilediği 4 boyutlu bir yapıda olduğunu, bu 4 boyutlu geometrinin de ışık hızının geçilemez oluşunun ana nedeni olduğunu söyledik. Ayrıca ışık hızının aşılamaz oluşu bir yana, kütleli varlıklar için ışık hızına çıkmanın dahi mümkün olamayacağını da ekledik. Kütleli varlıkların ışıktan hep geride kalmaya mahkûm oluşunu da cisimlerin hızlandıkça kütlelerinin de artıyor oluşuna, ışık hızı değerinde ise kütlelerinin sonsuz değere ulaşacak olmasına bağladık. Çünkü bu demektir ki kütleli bir varlığı ışık hızına çıkarmak için sonsuz enerji gerekmektedir. Bu da yaşadığımız evrenin sahip olduğu kanunlar sebebiyle mümkün değildir. Ama bu konuyla alakalı bir soruyu cevapsız bıraktık. Görelilik Kuramına göre, neden hızın artması ile birlikte kütle de artmaktadır? Evrenimiz 4 boyutludur ve hareketin ve dolayısıyla hızın bu 4 boyutun bileşenleri olan uzayı ve zamanı etkilemesini anlıyoruz. Ama neden hız, uzay va zamanın yanı sıra kütleyi de etkilemektedir? Çünkü hızlandıkça, aynı şekilde, geçen zamanın akışı da bu bağıntı ile orantılı olarak azalmaya başlar ve böylece gitmek istediğin mesafeyi aslında sandığından daha da kısa zamanda alırsın. İşte kütle artışı bu fazladan gelen zaman kısalmasının faturasıdır. Biraz açalım… Görelilik Kuramı ne diyor bize? Hareketli bir gözlemcinin zamanı, duran bir gözlemciye göre daha yavaş akmaktadır. Dikkat ederseniz, burada ilginç bir durum var. Çünkü zamanın yavaşlaması aslında hızlanan cismin hızına ters bir etki yaratmaktadır. Diyelim siz Flash gibi bir süper kahramansınız ve çok yüksek bir hızla hareket edebiliyorsunuz. Birisi size ateş ettiğinde, siz mermiden bile çok hızlı hareket ettiğiniz için, önce merminin karşısında biraz bekliyorsunuz, sonra merminin etrafında bir tur atıyorsunuz ve en sonunda kenara çekilip merminin size zarar vermesinden kurtuluyorsunuz. Ama aklınızda bulunsun, yani eğer bir gün Flash gibi bir süper kahraman olursanız, dizide gösterildiği gibi size ateş edildikten sonra, “Ben nasılsa süper kahramanım merminin gelişini yavaş çekimde görürüm” diye merminin karşısında sabit beklemeyin.

Çünkü gerçek dünyada sabit bekleyerek hiçbir şeyi yavaş çekimde göremezseniz, bunun için mutlaka hareket etmeniz gerekiyor. Ama bu sefer de az önce söylediğimiz çelişik bir durum karşınıza çıkacak: O da çok hızlı hareket ettiğinizde zamanı da kendiniz için belli bir oranda yavaşlatacak olmanızdır. Bunun sonucunda hızlandıkça, kendi referans çerçevenize göre, bu bağıntı ile orantılı olarak mermiyi de hızlandırmış gibi olacaksınız. Başka bir deyişle, hızlanmaya çalışarak, bir miktar da yavaşlamaya çalışacaksınız. Çünkü hız yol zaman denkleminin bir tarafında hız varsa öteki tarafında da zaman var. Hız arttıkça, zamanın akışı da belli bir miktarda yavaşlıyorsa o zaman Görelilik Kuramı bize, hızlanırken yaşanan zaman kısalmasının aslında ters tepki gösterdiğini söylemektedir. Tabi bizim Flash’ın sahip olduğu gibi süper kahramanlık görevlerimiz olmadığından aslında bu bizim için bir avantaj çünkü hareketimiz esnasında, hızlı gitmenin getirdiği zaman kazancı aslında daha da fazla olmaktadır. Çünkü burada hem hızlı gitmenin doğal olarak getirdiği zaman kazancı hem de hızlanma ile ortaya çıkan zaman kısalmasının sağladığı zaman kazancı var. Tabi hızlanabilirsek… Hızlanmayı başarabilirsek… Çünkü bu durumda hızlanmak bizim için o kadar da kolay olmayacak. Neden? Çünkü hızlanabilmek için artık bu zaman kısalmasını da yenmemiz gerekmektedir. Ayrıca bağıntıya dikkatli bakarsanız, hızın artması ile birlikte harcanan zamanın kısalma değeri de artmaktadır. Bu da bize, her defasında daha büyük bir değeri yenmek zorunda kalacağımızı göstermektedir. Yani yüksek bir hızla hareket eden bir cismi bir birim ivmelendirmek için harcanan kuvvet, daha düşük bir hızla hareket eden aynı cismi yine bir birim ivmelendirmek için harcanacak kuvvetten daha fazla olacaktır. Bunu, mermi Flash senaryosu üzerinden anlatacak olursak, Flash v hızından 2v hızına çıkmışsa zamanı da yavaşlamıştır. 2v’den 3v ye çıkmışsa daha da yavaşlamıştır ama bir birimlik ivme artışı için her defasında çok daha büyük bir enerji harcaması gerekmektedir. Bu durum katlanarak artacaktır. Her birim hızlanmada zamanın akışını daha da yavaşlatacaktır ama o hızlanma için de bir o kadar daha fazla kuvvet uygulamak zorunda kalacaktır. zaman

Işık hızını geçmek mümkün müdür?

Yani düşük hızdaki bir cismi bir birim ivmelendirebilmek için F kadar kuvvet gerekiyorsa, yüksek hızdaki aynı cismi yine bir birim ivmelendirmek için örneğin 5 F kadar kuvvet gerekmektedir. Bu değerleri F = ma denklemine yerleştirdiğimizde, aynı cismin düşük hızdaki m olan kütlesinin yüksek hızda 5m olarak çıktığını görmekteyiz. İşte kütle artışı budur. F değerinin her hız değerinde farklı çıkması, dolaysıyla kütlenin her hız değerinde farklı değerde olmasıdır. Yani evrenin yasaları bize diyor ki: “Bir yerden bir yere ne kadar hızlı gidersen sadece o oranda daha çabuk gitmezsin, üstüne hızlandıkça zamanı da kendin için kısalttığın için bir miktar daha zamandan kazanırsın. İşte bu fazladan gelen zaman kazancının faturası sana kütle artışı olarak geri döner. Eğer hızlanmak istiyorsan bunu da yenecek kuvveti uygulamalısın. Üstelik bu kütle artışı her birim hızlanmada daha da büyüyecektir. Çünkü bu bağıntıya göre hızlandıkça, her birim ivmelenme için zamanı kısaltma oranın daha da artmaktadır. Bu da her defasında hızlanmanın bir önceki adıma göre daha zor olacağının göstergesidir.” Burası çok karıştırılıyor, onun için buraya dikkat! Kütle, ivmelenmeye karşı bir cismin gösterdiği dirençtir. Yapı demek değildir. Kütlenin artması, bir cismin ivmelenmeye karşı daha büyük direnç gösterdiğini söyler, yapısını oluşturan moleküllerin sayısının arttığını, ya da cismin daha da büyüdüğünü değil. Ayrıca bazı kaynaklarda, kütle artışı konusu için, “aslında kütle artmaz, enerji artar” veya “momentum artar” vs. gibi ifadeler yazmaktadır. Hayır, bunlar doğru değildir. Kütle, ivmeye karşı gösterilen dirençtir. Ve bu direnç, hız arttıkça nasıl enerji artıyorsa aynı şekilde artar. Peki, ışık hızına ulaşma anında ne olur? Hızlandıkça her defasında daha da kabaran faturayı sonuna kadar ödedin ve ışık hızına son bir adım kaldıysa eğer, artık fatura öyle bir kabaracaktır ki, “Neden Işık Hızı Geçilemez” videosunda anlattığımız gibi o son adımı geçebilmek için sonsuz bir kuvvete ihtiyacın olacaktır. Çünkü ivmelenmeye karşı gösterilen direnç yani kütle, artık sonsuz değere ulaşacaktır ve o son faturanın da var olduğumuz bu evren yapısı içinde ödenebilme ihtimali yoktur.

Zaman ile ilgili bir video

Bu kısa video’yu izleyerek Zaman hakkında detaylı bilgi alabilirsiniz.

comments powered by Disqus