Simetri ve korunum kanunları

İnsanlar, çok çok eski zamanlardan beri, gökyüzüyle ilgili bazı sonuçlara gözlemleri sonucu ulaşmışlardır. Örneğin, güneş ve ayın ikisi de doğudan doğar, batıdan batar. Çıplak gözle gözlemlenebilen bir başka durum ise, güneş ve ayın belirgin boyutlarının zaman içinde gözle görülür şekilde değişmemesidir (Ufuk yakınındayken ayın daha büyük görünmesini sağlayan bir optik illüzyon vardır elbette). Bu gözlemin sonucunda, ‘güneş ve ayın bize olan uzaklıkları değişseydi, daha büyük ya da daha küçük gözlemlenebilirlerdi ancak boyutlarında değişme fark edemediğimiz için en azından yaklaşık olarak bizden her zaman aynı mesafede kaldıkları söylenebilir’ gibi bir sonuca ulaşılabilmektedir. Bunun gibi gözlemlerden, eski çağlarda yaşayanlar güneşin ve ayın dünyayının etrafında çembersel bir yörüngede dolaştığını söyleyen bilimsel bir model inşa etmişlerdir. Tabii ki, artık dünyanın evrenin merkezi olmadığını biliyoruz, ancak bu durum bu modelin faydalı olmadığı anlamına gelmiyor. Bilim her zaman böyle çalışır ve nihai gerçeği ortaya çıkarmayı amaçlamaz. Bilim, yalnızca yordayıcı (öngörücü/tahmin edici) güce sahip olan gerçeklik modelleri oluşturmaya çalışır.

Fiziği anlama konusundaki modern yaklaşımımız, simetri ve koruma kanunları kavramlarından beslenmektedir. Yukarıda bahsettiğimiz örnekte de bu iki kavramı görmekteyiz. Güneş ve ayın mükemmel çembersel yörüngelerle dünya etrafında döndüğüne inanılıyordu ve bir çember çok simetrik bir şekildir. Eskiler, evrenin bu tür bir simetriye sahip olmasını çok güzel buldular ve bu nedenle de bu fikre çok bağlı oldular.

Bir korunum kanunu, bazı sayıların zamanın geçişi ile aynı kaldığını gösteren bir ifadedir. Örneğimizde, güneş ile dünya arasındaki mesafe korunur ve ay ile dünya arasındaki mesafe de korunur. Burada simetri ve koruma kanunları bize aynı bilgiyi sunuyor. Her iki ifade de yalnızca dairesel bir yörünge ile karşılanabilir. Bunun bir tesadüf olmadığını gösteren kişi ise fizik alanında çalışan bir ilim insanı olan Emmy Noether’dir. Emmy Noether her simetrinin bir koruma yasasına yol açtığını gösterdi. Bir fiziksel sistemin eyleminin her türlü farklılaştırılabilir simetrisinin buna karşılık gelen bir koruma yasasına sahip olduğunu belirten ve Noether teoremi olarak adlandırılan bu teorem, Emmy Noether tarafından 1915’te kanıtlandı ve 1918’de yayınlandı.

Mükemmel çembersel yörüngeler fikri çok güzel ve dikkat çekici görünüyordu. Bu nedenle, gökbilimci Johannes Kepler ay gibi yörüngelerin aslında çember değil elipsler olduğunu keşfettiğinde, büyük bir hayal kırıklığı oluşmuş oldu. Bu ise, biyolog Huxley’in “Bilimin en büyük trajedisi, çirkin bir gerçek tarafından güzel bir teoriyi öldürmektir” demesine neden olan bir şeylerden biridir. Simetriler önemli ve güzeldir ancak hangi simetrilerin geçerli olduğuna öngörü veya estetiğe dayanarak karar veremeyiz; bunların geçerlilikleri gözlem ve deneylere dayanarak belirlenmelidir.

Bu içerik hazırlanırken Benjamin Crowell tarafından yazılan 'Conceptual Physics' adlı kitaptan yararlanılmıştır ve içerik CC BY-SA 3.0 lisansına sahiptir.

Maddenin yeni hali: elementler aynı anda katı ve sıvı olabilir

Şimdiye kadar, maddelerin tipik olarak üç durumdan birinde (katı, sıvı veya gaz) var olduğu biliniyordu. Yapılan yeni bir çalışmada bilim adamları, atomların aynı anda hem katı hem de sıvı olarak var olabileceği yeni bir madde hali keşfettiler.

Edinburgh Üniversitesi’nden bilim adamları tarafından, chain-melted (zincirleme-eritilmiş) hal olarak bilinen madde halinin varlığını incelemek için güçlü bilgisayar simülasyonları kullanıldı. Uç koşullar altında 20.000 potasyum atomunun nasıl davrandığı simüle edilerek, oluşan yapıların maddenin yeni ve kararlı bir halini temsil ettiği ortaya konuldu.

Bulgulara göre, yüksek basınç ve sıcaklıkları potasyuma uygulamak, bu elementin atomlarının çoğunun katı bir yapı oluşturduğu yeni bir hal orataya çıkarıyor. Bununla birlikte, bu yapının sıvı düzeninde olan ikinci bir potasyum atomu kümesi de içerdiği tespit edildi.

Araştırmacılar, doğru koşullar altında, yeni keşfedilen bu halin yarım düzineden fazla element (sodyum ve bizmut dahil) için geçerli olabileceğini düşünüyorlar.

Şimdiye kadar, bu olağandışı yapıların farklı bir madde halini temsil edip etmediği veya iki farklı durum arasındaki geçiş aşamaları olarak var olup olmadığı belli değildi. Ancak bu çalışmayla bu yapıların maddenin yeni bir hali olduğu bulunmuş oldu.

Çalışma ile ilgili Edinburgh Üniversitesi’nin yayınlamış olduğu basın bültenine https://www.ed.ac.uk/news/2019/elements-can-be-solid-and-liquid-at-same-time adresinden erişebilirsiniz. Ayrıca https://www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190408161620.htm adresinde de ilgi çalışma hakkında ek bilgiler edinebilirsiniz.

Fizik nedir? Fizikçiler ne iş yapar? Fizik neyle ilgilenir?

Omlinefizik’de yıllardır sizlere fizikle ilgili bilgiler sunuyoruz ve yaşamı anlatır sloganımızla yaşamla fiziğin içiçe olduğunu sürekli olarak tekrarlıyoruz.

Fizik nedir?

Peki fizik tam olarak nedir? İlk olarak sözlük tanımını vermemiz uygun olacaktır. Fizik, madde, enerji ve madde ile enerji arasındaki ilişkiyi inceleyen bir bilim dalı olarak tanımlanır.

Fizik, dünyamız ve evren hakkında bir çok soruya cevap bulmaya çalışır. Bunu yaparken de gözlemler ve deneylerden faydalanır. Ancak unutmamalıyız ki mevcut gözlem ve deney sonuçlarıyla elde ettiğimiz bilgiler zamanla yeni gözlem ve deney sonuçlarıyla yerini farklı bilgilere bırakabilir. Bu ise bize diğer tüm bilim dallarında olduğu gibi, fizikte de bilgilerin mutlak doğru olmadığını ve değişebileceğini söyler.

Fizikte cevap aranan sorulara örnek olarak şu soruları sıralayabiliriz.

  • Evren nasıl oluştu?
  • Gelecekte dünyamız ve evreni ne gibi değişiklikler bekliyor?
  • Gezegenler nasıl hareket etmektedir?
  • Yıldızlar nasıl oluşur? Nasıl etrafa enerji yayar?
  • Maddelerin temel yapıtaşları nelerdir?
  • Gezegenleri bir arada tutan kuvvet nedir?
  • Kuvvet nedir?

Bu sorular fizikte cevabı aranan milyonlarca sorudan sadece bir kaçı, ve bu sorulara cevap vermeye çalıştıkça daha bir çok yeni soru karşımıza çıkmaktadır ve çıkmaya devam edecektir.

Fizikçiler ne iş yapar?

Fizikçiler yukarıdaki sorulara benzer soruları cevaplamak için araştırmalar yaparlar. Bu uğraşlar sonucunda elde ettikleri cevaplar yaşamımızı bir çok alanda doğrudan etkileyebilir. Örneğin teknolojik gelişmelerde bu elde edilen bilgilerin mutlak katkısı söz konusudur. Örneğin elektron ve elektron davranışları üzerine yapılan araştırmalar sonucu elde edilenler günümüzde hepimizin hayatında büyük yerlere sahip telefon, televizyon, bilgisayar, medikal görüntüleme cihazları vs gibi araçların geliştirilmesi için ihtiyaç duyulan bilgileri sunmuştur.

Fizik neyle ilgilenir?

Yukarıda yazdıklarımızla fizik neyle ilgilenir sorusuna kısmen de olsa cevap vermiş olduk. Daha da açacak olursak, fizik sadece teorik kavramlarla ilgilenmez. İnsan yaşamındaki hemen hemen her noktada fizik uygulamaları yer almaktadır. Örneğin

  • Sürdürülebilir enerji üretimi çalışmaları
  • Hastalıkların teşhis ve tedavisi
  • Bilgisayar ve mobil cihazların geliştirilmesi
  • Deprem gibi doğa olaylarının incelenmesi ve tahmin edilmesi
  • Hava olaylarının analizi
  • Spor araçlarının tasarlanması
  • Mühendislik uygulamaları

Bu belirttiklerimiz, fiziğin uygulama alanlarının oldukça küçük bir kısmını oluşturmaktadır. Dahasını etrafınıza dikkatlice bakarak siz belirlemeye çalışın. Fizik hayatı anlatır diyerek yazımızı burada sonlandırıyoruz.

Fizik nedir ile ilgili daha fazla bilgiye ulaşabileceğiniz çeşitli kaynaklar:

  • http://www.physics.org/article-questions.asp?id=18
  • https://www.ebilge.com/36/Fizik_nedir.html

Fizik hakkında merak ettikleriniz mi var? Soru – cevap bölümümüz yayında

Onlinefizik olarak 2003 yılından beri sizlerle fizik paylaşıyoruz. İlk yıllarda aktif olarak kullandığımız fizik forumlarımızı yayından kaldırmıştık ancak bugün yeni bölümümüz olan Soru – Cevap ile sizlere fizik sorularınıza kolaylıkla cevap bulmanızı sağlayacak bir ortam sunuyoruz.

Soru sormak ve soruları cevaplamak için soru cevap bölümüzden faydalanabilirsiniz.

Ağır cisimler hafif cisimlerden daha yavaş ya da daha çabuk mu düşerler?

Bu soru farklı farklı şekillerde karşınıza çıkabilecek sorulardan birisidir. Örneğin ‘aynı yükseklikten bırakılan 1000 kg kütleli demir mi yoksa 100 gr kütleli elma mı yere daha çabuk ulaşır?’ şeklinde de bu soruyu ifade edebiliriz.

Hayır. Bir cismin kütlesinin veya ağırlığının cismin düşüş süresi üzerinde bir etkisi yoktur.

Eğer bir cismin daha ağır olduğu söyleniyorsa, bu o cisme dünya tarafından etki ettirilen kütle çekim kuvvetinin (yer çekimi kuvvetinin) daha fazla olduğu anlamına gelir. Ağırlık arttıkça kütle artacak, ancak yerçekimi ivmesi sabit kalacaktır.

Ağırlık (G) = m.g ifadesinden de görebileceğimiz üzere G/m oranı daima g olarak gösterilen yerçekimi ivmesine (yaklaşık olarak 9,8 m/s2) eşit olacaktır. Bu ise düşen cismin kütlesi ne olursa olsun her saniye de hızını 9,8 m/s kadar arttıracağını söylemektedir. Yani aynı anda serbest bıraktığımız cisimler kütleleri ne olursa olsun aynı zaman aralığında aynı miktarda yer değiştireceklerdir (diğer bir ifadeyle her zaman yan yana seyahatlerine devam edeceklerdir).

Ancak cisimlerin içinde yer aldığı ortamın cisimler üzerinde oluşturacağı direnç kuvvetleri (örneğin hava direnci) cismin geometrisine bağlı olarak değişiklik gösterebileceğinden ötürü uzun mesafe düşüşlerinde bu dirence bağlı olarak düşme sürelerinde farklılıklar oluşmasına neden olabilir.

Isı bir enerji çeşiti midir?

Onlinefizik.com soru-cevap’ta bu sefer yine oldukça karıştırılan bir kavram ile ilgili bir soruyu cevaplıyoruz. Isı nedir ve ısı bir enerji çeşiti midir?

ısı

Isı sıkılıkla başka kavramlarla karıştırılan ve buna bağlı olarak çoğu zaman yanlış olarak tanımlanan kavramlardan birisidir. Bu sorunun cevabı önceki yazdığımız yazılardan birinde net olarak var. Isı ve sıcaklık kavramlarını biliyor muyuz? başlıklı yazımızı okumanızı tavsiye ederiz.

Bu sorunun cevabını verirken öncelikle ısının bir enerji olmadığını belirtelim. Ancak birçok kitap ve bilimsel yayında maalesef ısı çoğu zaman ya net olarak tanımlanmadan geçilmiş hatta kimi zaman doğrudan enerji olarak yanlış bir şekilde sunulmuştur. Bu kavram karmaşasının en büyük nedenlerinden biri belki de ısı biriminin aynı zamanda enerji birimi olan kalori ve joule gibi birimler olmasıdır. Benzer bir karışıklık ise yine bir enerji birimine sahip olan iş kavramı için de geçerlidir. İş adını verdiğimiz fiziksel kavram da bir enerji türü olmayıp birimi enerji birimleri ile aynıdır.

Isı ve iş kavramları birbirine benzer kavramlardır ve beraber tartışabiliriz. Bu ikisi bir enerji türü değil, enerji aktarım süreçleridir. Isı sıcaklıkları farklı iki cisim arasındaki enerji aktarım sürecidir. Burada daha sıcak olan cisimden diğerine bir enerji aktarımı olmaktadır ve bu süreç ısı olarak tanımlanmaktadır. Isı ve işin enerjiden nasıl farklı oldukları Peckham ve McNaught’un 1993 yılında Journal of Chemical Education dergisinde yayınladıkları  Heat and Work Are Not “Forms of Energy” isimli makalerinde yer verdikleri bir analoji ile açıklayabiliriz. Peckham ve McNaught enerjiyi para, bu parayı transfer edebilmek için kullandığımız çeşitli yöntemleri ise ısı veya iş olarak düşünebileceğimizi söylemektedir. Paranın bankada olduğunu düşünün. Siz bu parayı para çekme makinalarından (ATM) veya çek kullanarak veya doğrudan banka şubesine gidip işlem yapıp çekebilirsiniz. Veya başka bir hesaba aktarabilirsiniz. Bu işlemler boyunca kullandığınız çeklerde, banka makbuzlarında vs para birimlerini kullanırsınız ancak bunlar sadece sizin parayı transfer etme sürecinizdir asıl para ya cebinizde ya da bankanızdadır.  İşte bu para çekme yöntemleri bizim ısı veya iş kavramlarımıza benzetilebilir. Bunlar da enerji ile aynı birimlere sahiptir ancak enerji değildir.

Isı ve sıcaklık ile ilgili yazmış olduğumuz ve yukarıda adresini vermiş olduğumuz yazıyı okumanızı tavsiye ederiz.

Elektriksel potansiyel enerji

Elektriksel potansiyel enerji ile ilgili sekilde verilen soruyu cevaplayalım.

potential

Zıt yüklü birbiri arasında d uzaklığı olan iki noktasal yükü ele alalım. Bu iki yüklerin sahip oldukları elektriksel potansiyel enerji

 E_p= k\frac{Q_1 Q_2}{d}

ifadesi ile verilmektedir. Burada Q_1 birinci yükün Q_2 ise ikinci yükün büyüklüğünü, k Coulomb sabitini ve d ise yükler arasındaki uzaklığı belirtmektedir.

Elektriksel potansiyel enerji ile ilgili sorular göz önüne alındığında genellikle yüklerin işareti göz ardı edilerek yukarıda verilen formül düşünülür ve yükler arasındaki mesafe arttıkça elektriksel potansiyel enerjinin azalacağı söylenir. Bazı öğrenciler ise aradaki mesafe arttıkça yükler arasındaki çekim kuvveti azalacağından elektriksel potansiyel enerjinin azalacağını iddia ederler. Bu ikinci durumda elektriksel potansiyel enerji açıkça kuvvet kavramı ile karıştırılmaktadır.

Yukarıdaki şekilde yer alan soruda iki zıt yük arasındaki mesafe arttıkça elektriksel potansiyel enerji de artacaktır. Formülü kullanarak bu söylediğimizi ifade etmeden önce kütle çekim potansiyel enerjisini göz önüne alalım. İki cisim arasındaki kütle çekim kuvveti tıpkı zıt yüklerde olduğu gibi aradaki uzaklığın karesi ile ters orantılıdır. Ancak birçok öğrenci yerde bulunan kitabın masa üzerine konulduğunda daha yüksek bir potansiyel enerjiye sahip olacağını bilir. Zıt yüklü cisimler arasındaki elektriksel potansiyel enerji de ayni kitap örneğinde olduğu gibi aradaki mesafe arttıkça artacaktır.

Bu durumu simdi formülümüzle doğrulayalım. İşlem kolaylığı acısından yüklerden birinin -Q diğerinin ise +Q değerine sahip olduğunu ve aralarındaki ilk uzaklığın ise d olduğunu düşünelim. Bu yüklerin aralılarındaki uzaklık 2d oluncaya kadar birbirinden uzaklaştığı durum ise ikinci durumumuz olsun. İlk durum ve ikinci durum için elektriksel potansiyel enerji değerlerini hesaplayalım.

İlk durumda elektriksel potansiyel enerji  -k\frac{Q^2}{d} olacaktır. İkinci durumda ise yine ayni formülü kullandığımızda elektriksel potansiyel enerji değerinin  -k\frac{Q^2}{2d} olduğunu görürüz. Son elektriksel potansiyel enerji değerinden ilk potansiyel enerji değerini çıkarırsak ilk durumdan ikinci duruma gelindiğinde potansiyel enerjide meydana gelen değişimi hesaplamış oluruz. Bu fark ise  -k\frac{Q^2}{2d} - (-k\frac{Q^2}{d}) ile ifade edilebilir. Buradan eşitlikteki eksi işaretlerini göz önüne aldığımızda  -k\frac{Q^2}{2d}  + k\frac{Q^2}{d}) ifadesini elde ederiz. Eşitliği biraz daha düzenlediğimizde k\frac{Q^2}{d} -k\frac{Q^2}{2d} ve son olarak da potansiyel enerji değişiminin k\frac{Q^2}{2d} ifadesine eşit olduğunu görürüz. Bu pozitif bir değerdir ve bize ikinci durumda elektriksel potansiyel enerjinin bu miktarda artmış olduğunu gösterir. Sizler ayni işarete sahip olan (iki negatif veya iki pozitif) yük için elektriksel potansiyel enerji farkını yukarıda belirttiğimiz şekilde hesaplarsanız elektriksel potansiyel enerjinin o durumda azaldığını görebilirsiniz.

Işık hızı mı ışık sürati mi?

Bir önceki yayınladığımız soru da ışığın süratinin değişip değişmediğini tartışmıştık . İlgili soruya buraya tıklayarak erişebilirsiniz. Facebook sayfamızda sizlerden gelen sorular üzerine ilk sorunun devamı niteliğini taşıyan iki yeni soruyu da sizlerle paylaşıyoruz (eğer Facebook sayfamızı takip etmek isterseniz buraya tıklayıp sayfamıza ulaşabilirsiniz).

Işık kütle çekim alanından etkilenmekte ve bükülmektedir, bu ışığın hızının değiştiğini göstermez mi? Işık demeti karadeliğe doğru yol aldığında hızı artıp c değerini aşmaz mı?

Bu sorulara cevap vermeden önce ışık hızı kavramına açıklık getirmek faydalı olacaktır. Hemen hemen tüm Türkçe kaynaklarda (kitaplar ve hakemli dergilerde yayınlanan çalışmalarda dahil) karşımıza “ışık hızı” olarak çıkan kavram ne yazık ki fizik bilimi ile yeni ilgilenmeye başlayan çoğu kişi için yanıltıcı olmaktadır. Işık hızı olarak adlandırılan evrensel sabit ile ifade edilmek istenen şey ışık süratidir. Bu İngilizce literatürde “speed of light” kelimeleriyle belirtilir ve Türkçe tam karşılığı “ışığın süratidir”. Işık hızının İngilizce karşılığı olan “velocity of light” ise İngilizce fizik literatüründe neredeyse hiç kullanılmamaktadır. Bunun en temel nedeni ise ışık ve ilgili kavramları tanımlarken vektörel bir büyüklük olan hızın bize çok da yardımcı olamamasıdır. Işığın yönü ile ilgilenmek bize birçok olay açıklamada katkı sağlamadığı gibi zaten karışık olan durumları iyice karışık hale getirmektedir. Nihayetinde uzayda ışık her yönde yayılmakta ve Einstein’ın özel görelilik teorisinin temelini oluşturan ve tüm eylemsiz gözlem çerçevelerinde aynı olduğunu kabullendiği ışığın hızı değil süratidir (speed of light). Einstein’ın bu kabulü daha sonra birçok deneyde de doğrulanmıştır. Ancak yukarıda da belirttiğimiz gibi özel görelilik teorisi açıklanırken de literatürümüzde ışık sürati değil de ışık hızı kavramı kullanıldığından bu iki kavram birbirine karıştırılabilmektedir. Işık hızı genel kabulde olduğu gibi onlinefizik.com’da da sıklıkla kullanılan bir kavram olup bundan ifade edilmek istenenin ışık sürati olduğu anlaşılmalıdır. Soruların cevabından daha uzun olan bu giriş kısmında kavram yanılgısını gidermek adına bu iki kavramdan bahsetmenin uygun olacağını düşündük.

Simdi gelelim soruların cevaplarına. Işık gerçekten de kütle çekim alanından etkilenmektedir. Özellikle büyük kütleli yıldızların ve hatta günesin yanından gecen ışıkta bükülme olduğu gözlemlerle kanıtlanmıştır. Einstein genel görelilik teorisinde tam da bunu ifade etmektedir. Cisimler kütleleri nedeniyle etraflarındaki uzay-zaman düzlemlerinde bükülmeye neden olmaktadır. Bu özellikle oldukça büyük kütleli yıldızların yakınından gecen diğer cisimlerin ve hatta ışığın hareket yönünde değişime neden olmaktadır. Işık böyle büyük kütleli bir yıldızın yanından geçerken bükülmüş olan bu uzay zaman eğrisinde yoluna devam etmektedir. Bu yazıda detayına girmeyeceğimiz ve gözlemlerle kanıtlanmış olan kütlecekimsel merceklenme (gravitational lensing) olayı da tam anlamıyla Einstein’ın genel görelilik kavramında kütle çekimine getirdiği bu yeni yaklaşımla uyum içindedir.

Işığın bu hareketinde, süratinde (bizim literatürde ışık hızı olarak andığımız kavram) bir değişiklik olmamaktadır ve sabit bir sürat olan c ile yoluna devam etmektedir. Ancak sürati değil de kelimenin birebir karşılığı olan hız kavramını düşünecek olursanız elbette yön değişimine neden olan bir ivmeden söz edilir. Bu düzgün yolunda hareket eden bir cismin, hareketine dik doğrultuda etkiyen bir kuvvet nedeniyle yönünü değiştirdiği olaydakine benzer bir ivme kavramını konuşabileceğimiz anlamına gelmektedir. Ancak yine tekrarlamakta fayda var ki özel görelilik teorisinde belirtilen kavram ışık hızı değil ışık süratidir ve bu her durumda sabittir.

Diğer soru da belirtilen karadelik yakınında veya karadeliğe doğru ışığın hareketi de yukarıda açıkladığımız olayla temelde benzerdir. Karadeliklerin yakın çevresinde, karadeliğin sahip olduğu büyük kütle nedeniyle ışık bükülür ve hatta ışık karadelik çevresinde bir yörüngede bile hareket edebilir. Bu durumda da ışığın sürati c sabit kalmakta ama ışığın yönü değiştiği için hızında değişiklikten söz edilebilmektedir. Karadelik merkezine doğru hareket eden ışıkta da ışık hızı c sabittir ancak ışığın renginde diğer bir değişle frekansında değişim olmaktadır. Karadeliğe doğru harekette ışığın frekansı artar ve buna bağlı olarak enerjisi de artar. Anca c hızı yine sabittir.

Işığın ivmelenmesi

Işık ivmelenir mi? Lambayı açmadan önce ışık yok, açtığımızda oluşuyor. Bu durumda sürati sıfırken belli bir değere ulaşıyor. İvmeleniyor diyemez miyiz? Ya da başka türlü ifade edeceksek ışık su veya cam gibi başka bir ortamdan geçerken daha düşük bir süratle hareket eder diyoruz, peki sudan ya da camdan çıktıktan sonra nasıl oluyor da tekrar eski süratine kavuşuyor?

Bu ve benzeri bir çok soru birçok kişinin ışık hakkında bildiklerini tekrar gözden geçirmelerini gerektirecek sorulardır. Evet doğu bizler ışık daha yoğun bir ortamda hareket ettiğinde daha yavaş hareket eder deriz. Hatta ışığın bu ortamlarda hareketinde sahip olduğu sürati de ortamın kırılma indisine bölerek hesaplarız. Örneğin ışığın evrensel bir sabit olarak kabul edilen ve c ile gösterilen vakumdaki (boşluktaki) süratinin 300000 kilometre/saniye olduğu bilinen bir gerçektir. Işık cam içinden geçerken sahip olduğu sürati de birçok kaynakta camin kırılma indisi olan 1,5 sayısına bölerek yaklaşık olarak 200000 kilometre/saniye olduğunu söyleriz. Peki gerçekten eğer ışığın sürati cam içerisinde nasıl oluyor da 200000 kilometre/saniye gibi bir değere düşüyor ve bu cam ortamı geçer geçmez tekrar 300000 kilometre/saniye değerine ulaşıyor?

Tüm bu ve benzeri sorulara verilecek en doğru cevap ‘’Hayır, ışık ivmelenmez ve ışığı oluşturan fotonların sürati her ortamda ve her şart altında sabittir ve yaklaşık olarak 300000 kilometre/saniye değerine eşittir’ cevabıdır. Bir lambayı açmadan önceki durumu düşünelim. Bu durumda aslında ortamda herhangi bir foton yoktur ve haliyle ışığın ilk süratinin daha düşük olduğunu ve lamba açıldığı anda süratini arttırmaya başladığını ve c süratine eristiğini söylemek doğru olmaz. Lamba açıldığı andan itibaren ışığı oluşturan fotonlar oluşur ve oluştuğu andan itibaren c sürati ile hareket etmeye devam ederler.

Hava veya boşlukta hareket eden ışığın su veya cam gibi ortamlardan geçerken ortalama süratinde bir düşme olduğu doğrudur. Burada dikkat etmemiz gereken bu “ortalama sürat” kavramıdır. Işık ortam içerisinde hareketi suresince ortamı oluşturan atomlar ile etkileşim halindedir. Fotonlar Kimi zaman soğurulur ve yeniden yayımlanır. Bu gibi birçok soğrulma ve yayımlama etkileşimi sırasında çeşitli zaman kayıpları oluşmaktadır. Böylelikle ışık ortamdan ayrılana kadar bu etkileşimler nedeniyle boşlukta izleyeceği zamandan daha fazla zaman harcamış olur ve ölçümlerimizde ışığın ortam içerisindeki ortalama süratinin boşluktakinden veya havadakinden daha az ölçtüğümüzü söyleriz. Ancak bu soğrulma ve yeniden yayımlanma gibi etkileşimler oluşurken ışık her zaman c ile belirttiğimiz evrensel süratte hareket eder. Yani herhangi bir yavaşlama yoktur. Işık ortamdan ayrıldığında artık bu tarz etkileşimler olmadığı için ortalama sürati de yine ortama girmeden önceki değere erişecektir.

Kısacası ışığın sürati her ortamda ve her şart altında aynıdır ve c ile belirttiğimiz yaklaşık olarak 300000 kilometre/saniye değerine eşittir.

Dünya’ya benzeyen yeni bir gezegen daha keşfedildi – Kepler -452b

Uzayda yasama elverişli yeni gezegenler bulmayı amaç edinen NASA Kepler projesi bugün (23 Temmuz 2015) yaptıkları basın açıklamasında Kepler uzay teleskopunun şimdiye kadar tespit edilen dünya benzeri gezegenler ile kıyaslanınca dünyaya boyut olarak en çok benzeyen keşfi yaptıklarını duyurdu. Dünya benzeri gezegen olarak sınıflandırılan gezegenlerin sıcaklığının su ve yaşamın var olmasına elverişli sıcaklık aralıklarında olması bekleniyor. Yeni keşfedilen bu gezegen de kendi yörüngesinde döndüğü yıldıza olan uzaklığı bu sıcaklık değerlerini sağlayacak mesafede. Kepler-452b ismi ile anılan bu gezegen dünyadan %60 daha büyük ancak şuan için kütlesi hakkında bir bilgi edinilmiş değil.

kepler

Yukarıdaki resimde Kepler projesinde son 6 yılda yapılan dünya benzeri gezegen kesifleri gösterilmektedir. Bu gezegenlerden ilki olan dünyamızdan daha küçük Kepler-20e Aralık 2011’de keşfedilmiştir. Bu gezegen güneş benzeri güneşten daha küçük ve daha soğuk bir yıldızın etrafında dönmektedir. Kepler20e su ve dünyanın atmosferine benzer bir atmosfere sahip olmayacak kadar sıcak olduğu için bu gezegenin yasama elverişli olduğu düşünülmemektedir. Diğer bir gezegen olan Kepler-22b’de yine ayni ay duyurulmuştur. Kepler-22b dünyanın iki kati büyüklükte ve yine yasam koşullarını sağlayabilecek kadar uzaktadır kendi güneşinden. Ancak bu gezegenin yüzeyinin kati olmadığı düşünülmektedir. 2014 Nisan ayında duyurulan Kepler-186f ise dünya büyüklüğündeki ilk yaşanılabilir gezegen olarak keşfedilmiştir. Ancak bu gezegende güneşimizin yarısı büyüklüğünde soğuk bir yıldızın etrafında dönmektedir. Bugün duyurulan Kepler-452b’ye şuana kadar keşfedilen dünya boyutlarına yakın, yasama en elverişli gezegen gözüyle bakılmaktadır. Bu yeni gezegen kendi güneşi etrafındaki hareketini 385 günde tamamlamaktadır. Bilim adamları şuan için bu gezegenin yasama elverişli olup olmamasına yönelik net bir bulguya sahip olmasalar da, bugüne kadar yapılan kesifler arasında yasama elverişli olma ihtimali en çok olan gezegenin Kepler-452b olduğunu söylemektedirler.

Kepler-452b ile ilgili daha fazla görsel ve bilgi için haberimizin kaynağı olan http://www.nasa.gov/keplerbriefing0723 adresini ziyaret edebilirsiniz.