Page 11 - Fen Lisesi Fizik 12 | 5. Ünite

1.

5.1. ÖZEL GÖRELİLİK BÖLÜM
5.1. ÖZEL GÖRELİLİK

Göreli Zaman

Belirli bir zaman aralığı farklı gözlem çerçevesinde farklı ölçülebileceği için bu gözlem çerçevesinde ölçülen
zamana göreli zaman denir. Somut olarak iki gözlemci düşünülürse A gözlemcisi Dünya üzerinde durgun-
ken B gözlemcisi Dünya dışında ışık hızına yakın bir hızda hareket etsin. A ve B gözlemcilerinin ölçtüğü
zaman farklı olacaktır. B gözlemcisinin ölçtüğü zaman Dünya'daki gözlemciye göre olduğu için göreli bir
zamandır. Düşünce deneyinin bağıntısı şu şekilde verilebilir:

ɣ
Δt= .Δt'

Δt Dünya üzerinde ölçülen zaman, Δt' ışık hızına yakın bir hızda hareket eden gözlemcinin ölçtüğü zaman,
ɣ ise dönüşüm katsayısıdır ve 1’den büyüktür. Bu durumda bağıntıdaki Δt süresinin Δt' süresinden daha
büyük olduğu anlaşılır. Δt > Δt' durumuna zamanın genişlemesi denir. Buna göre hareket halindeki bir saat
sabit bir saate göre daha yavaş çalışır.

Zamanın genişlemesi 1970'lerde yapılan bir deney-
le ispatlanmaya çalışılmıştır (Görsel 5.1.4). Dünya
üzerinde bir laboratuvarda ve bir uçakta çok hassas
atom saati bulundurulmuştur. Jet uçağı Dünya etra-
fında doğu ve batı yönünde dolandırılmış ve uçak-
taki saat ile labarotuvardaki zaman kıyaslanmıştır.
Uçakta hareket hâlindeki saatin sabit saate göre 239
239
daha yavaş çalıştığı sonucuna ulaşılmıştır.

Zamanın genişlemesini gösteren bir diğer deney de
müon atom altı parçacık deneyidir. Uzaydan Dün-
ya’ya gelen müon parçacıkları ışık hızına çok yakın
hızlarda hareket eder. Müonların yarılanma süresi
2 mikrosaniye (μs) dir. Buna göre müonların yaşam- Görsel 5.1.4: Hafele (Hafıl) ve Keating (Kidin), atomik
larının 600 metre içinde sona ermesi gerekir. Bu saatleri ile Boeing 747 uçuşlarında
durumda müonlar yeryüzüne ulaşamamalıdır. Yer-
yüzüne ulaşmaları ancak zamanın genişlemesi ile
açıklanabilir. Yeryüzünde ölçülen yarı ömürlerinin
16 μs olması yine zamanın genişlemesini kanıtlar.

Zamanın genişlemesine ilişkin başka düşünceler de ileri sürülmüştür. Bunlardan biri de ikizler paradoksudur.
Bu paradoksa göre
1. Dünya’da 20 yaşında olan ikiz kardeşlerden biri Dünya’da kalırken diğeri ışık hızına yakın bir hızla uzay-
da seyahat edip Dünya’ya dönecek.
2. Uzayda seçilen bir noktanın Dünya'da bekleyen kardeş için gidiş geliş süresi 40 yıl olacak.
3. Bu durumda Dünya’da bekleyen kardeşin yaşı 20+40=60 olacak.
4. Işık hızına yakın bir hızla hareket eden kardeş için geçen zamanın ise 40 yıldan daha az olması
beklenmektedir. Bu durumda uzaya giden kardeş Dünya'ya döndüğünde 60 yaşından daha küçük olacaktır.