Hawking_ceviz_kabugundaki_evren-1-34

1120 | ALFA | BİLİM | 42STEPHEN HAWKING -KEMAL ÇÖMLEKÇİ

© 2009 ????????

Stephen Hawking



Önsöz, 7 Bölüm 1 ~ sayfa 11 Bölüm 2 ~ sayfa 37 Bölüm 3 ~ sayfa 75 Bölüm 4 ~ sayfa 109 Bölüm 5 ~ sayfa 139 Bölüm 6 ~ sayfa 163Bölüm 7 ~ sayfa 181

Stephen Hawking

önsöz - -Z - - 7

8

Kuantum mekaniği M-kuramı Genel görelilikP-zarlar 10 boyutlu membranlar 11 boyutlu süper Süper bağlar kütleçekim Kara delikler



BÖLÜM 1GÖreL L n KIsa Tar h Albert Einstein™

TH E UN IV E R S E IN A NUÖ AfoltoaodwtrhearwUaybaitnthun,cipaatthhvitdiLroellreiecttehenuigipursfcoithesrhosleutuadicednilsmtgatpyoytidrreohntoitwwrataehawunlgnemiocsjynHaihTaeeaeobtisnaaotsoiswaruonvb,aeosarasnuaalnbgpentphr—nrvfrifocEeaaunomcrsdsgfaloeswahdacotTwnrehlc-------deitsratnireiHdefgalnenmesrdtmttaderewrnnapiemeicwdoenaaiemtmhblvan1af,dhtilsttetoario1socoiroeimnomislrr8aytlevseutw.ihsi9aAloeutilicuaranliyescrmps9ekitaeu1dkenl0fninigfrihepricttcsli4ysl9slyudotrlnlohttaSli5ihshomee'emttwlhsnsoshw0dndtmahereesIrirheeoretotumeieoalse0ftatsphewlpisepeslbaictsfc.hfwyleniftdwaartwochs.yere.lsdHuhfieaeu.ttinal.thooittphrsHsTneoistesas1ehtwahutshragricenogdiatsertt,iehssfteee8sadogeocitfutithtiocLtweohnnn.ea.rsht7nehHtdhnrBoeTnicosieatlc'pehlrrseyiegow9nEuehiattheedhcbaooteiietetnrRupewdvreranaomonurseiarselmTe,rfn,phrpepebHiturJaeinlFocsatrefadlsebgoecnuoseeofbeetitnhaossvtiEuuuemnfefoidocneuiprnsrtifeetemdemiealiIssncoftNriasecldtoairshhisltsstrednahisratplmpeaosrlryttsShoana,dwnsrsioetaeooanrnlT,istcredenilhvinfbmalfaoueis,gesEartBhaeePndstcefsuotnnathetoieyfIer,wmeooNeaslgnddosiupsetstdih,uLltmhtirthshonatbacalunnfsliyw,hwauhahfnpealretennbrotauretiystnenhto.dTtthoenreditaciassbelntcHoderehcdn,i,IailiesvtiaehtfuhnloeiuweltaHtojtgelshEewtyldl.nldnarcAbwElnrtivtmitsishteenhnlrsusiayaecitesdThtDtadnmraiHceiernaioesecbHmrtatelnoeleaysvufoa.waaItrdo.eesdtsSnyaatThfocasl,mtn,rwrtIiChgtseorraJhSahrrosrnfdeiinavoyasittobfOngeentihwnstconekguwaaltihherfVctkeie\"daiolyneblinessdryldeobhiaescbsEoednehpmbmithhooseftRoamnmihroereeetlo,,tZsnEfili 4 12

Albert Einstein™ 13

a b(ŞEKİL 1.1, yukarıda) Esirde ilerleyen ışıkSABİT ESİR TEORİSİ - -Eğer ışık, esir adlı elastik birmalzemedeki bir dalga olsaydı,ışığın hızı, ona doğru giden biruzay gemisindeki (a) bir kişiyegöre daha yüksek ve ışıkla aynıyönde ilerleyen bir uzay gemi-sinde (b) ise daha düşük görü-necekti.(ŞEKİL 1.2, karşı sayfada)Dünya’nın yörüngesi yönündekive onunla dik açılar yapan biryöndeki ışık hızı arasında hiçbirfark bulunamamıştır. -

Dünya’nın batıdan Dünya’nın Güneş etrafındaki Dünya’nın dönüşünü takip doğuya dönüşü yörüngesiyle dik açılar yapan ışık eden, birbiriyle dik açılar yapan ışık demetlerinin hızında da hiçbir değişiklik görülmez

(ŞEKİL 1.3) IŞIK HIZININ ÖLÇÜMÜ aMichelson-Morley girişim ölçme cihazında, bir kaynaktangelen ışık yarı geçirgen bir aynayla iki demete ayrılır. Bu ikiışık demeti, birbiriyle dik açılar yaparak ilerler ve sonrayarı geçirgen aynaya tekrar çarparak, tek bir demethalinde birleşir. İki yönde ilerleyen ışığın hızındaki bir fark,bir demetteki dalga tepelerinin diğer demetteki dalgaçukurlarıyla aynı anda varması ve onları etkisiz kılmasıanlamına gelebilir.Sağda: 1887’deki Scientific American dergisinde çıkandeney diyagramının yeniden oluşturulmuş hali.

Doğudan batıya uçuş Batıya uçan uçaktaki saat, aksi yönde ilerle- yen ikizine göre daha fazla süre kaydeder.Batıdan doğuya uçuş Süre, doğuya doğru uçan uçaktaki yolcular için, batıya doğru uçan uçaktakiler için olandan daha kısadır. - (ŞEKİL 1.4) İkizler paradoksunun bir örneği - (sayfa 18, Şekil 1.5), dünya etra- fında, aksi yönlerde, doğru çalı- şan iki saat uçurularak deneysel - olarak test edildi. Tekrar buluştuklarında, doğuya doğru uçurulan saat biraz daha az bir süre kaydetmişti. - - - - 17

c a a2 b b218

(ŞEKİL 1.5, solda) aİKİZLER PARADOKSU bGörelilik kuramında, her bir -gözlemcinin kendi zaman ölçü- -sü vardır. Bu ise, ikizler para-doksuna yol açabilir. - -İkizlerden biri (a), ışık hızına (c)yakın bir hızda ilerlediği bir uzay 19yolculuğuna çıkarken, ikizi (b)dünyada kalır. Zaman, (a)’nın hareketi nede-niyle, dünyada kalan ikizin algıladı-ğından daha yavaş ilerler. Böyleceuzay yolcusu (a2) geri döndü-ğünde, ikizinin (b2) kendisindendaha fazla yaşlandığını görecektir. Her ne kadar genel mantığaaykırı görünse de, bir dizi deney,bu senaryoda yolculuğa çıkanikizin gerçekte gençleşeceğiniima ediyor.(ŞEKİL 1.6, sağda).Bir uzay gemisi, ışığın beştedört hızıyla Dünya’nın sol tara-fından sağ yanına geçiyor. Birışık demeti, kabinin bir ucundangönderiliyor ve diğer ucundayansıtılıyor (a). Işık, Dünya’daki ve uzaygemisindeki insanlar tarafındangözlemleniyor. Uzay gemisininhareketi nedeniyle, ışığın geriyansıtılması sırasında katettiğimesafe (b) konusunda aynıdüşüncede olmayacaklardır. Bu nedenle, ayrıca ışığın sözkonusu mesafeyi katetme süresikonusunda da farklı düşüncele-re sahip olmalıdırlar, çünkü ışıkhızı, Einstein’ın kabulüne göre,serbest hareket eden bütüngözlemciler için aynıdır.

gelir ( - - 2 - - -

EINSTEIN’İN BAŞKAN ROOSEVELT’E 1939’DA ÖNGÖRÜLÜ MEKTUBU “Son dört gidi at içerisinde - - - - - meydana getirilmesi - -- --- 21

Uranyum (U-236) (n) Gama ışınıUranyum (U-235) (n) (U-235) bileşik (Ba-144) çekirdeği salınım yapar bileşik Nötronun (n) çarpışı ve kararsızdır çekirdeği salı- (ŞEKİL 1.8) nım yapar ve NÜKLEER BAĞ ENERJİSİ kararsızdır Çekirdekler, yeğin bir kuvvetle - bir arada tutulan proton ve nötronlardan meydana gelir. - Ancak çekirdeğin kütlesi, onu oluşturan bağımsız proton ve - nötronların kütlelerinden her - zaman daha azdır. Aradaki fark - ise, çekirdeği bir arada tutan nükleer bağ enerjisinin bir ölçü- südür. Söz konusu bağ enerjisi Einstein’ın ilişkisinden hesapla- nabilir: nükleer bağ enerjisi = ∆mc2, (burada ∆m, çekirde- ğin kütlesi ile bağımsız kütlele- rin toplamı arasındaki farktır.)22

(Kr-89) bileşik çekirdeği Bağlı nötronsalınım yapar ve kararsızdır - Fizyon ortalama 2.4 nöt- E = mc2 ron ve 215MeV’luk bir Proton enerji açığa çıkarır Serbest nötron (n) nötronlar bir reaksiyon zinciri başlatabilir. Gama ışını(n)ZİNCİRLEME REAKSİYONOrijinal U-235 fizyonundan çıkan bir nötron, başkabir çekirdeğe çarpar. Bu, onun parçalanmasına nedenolur ve çarpışmalardan meydana gelen bir reaksiyonzinciri başlar.Eğer reaksiyon kendini sürdürürse ona “kritik” adıverilir ve U-235 kütlesine de “kritik kütle” denir. 23

c bad(ŞEKİL 1.9) -Bir kutu içerisindeki bir gözlem- -ci Dünya’daki durağan bir asan-sörde mi olduğunu (a), yoksa -serbest uzayda bir roket tarafın- -dan ivme mi kazandırıldığını (b) -ayırt edemez. - Eğer roketin motoru kapatılır-sa (c), asansör, asansör boşlu-ğundaki serbest düşüş hissiniverir. (d).

ŞEKİL 1.10 ŞEKİL 1.11 Dünya düz olsaydı (Şekil 1.10), elmanın, Newton’un başına, küt- leçekimi nedeniyle veya Newton ve Dünya yüzeyi yukarı doğru - ivme kazandığı için düştüğü söy- lenebilirdi. Bu denklem, küre şeklindeki bir Dünya’da geçerli değildi (Şekil 1.11), çünkü dünya- nın zıt taraflarındaki kişiler birbir- lerinden uzaklaşıyor olacaktı. Einstein, uzay ve zamanı bükerek bu güçlüğü yendi.

(ŞEKİL 1.12) UZAY-ZAMAN -EĞRİLERİ -İvme ve kütleçekimi sadece, -büyük bir cisim, uzayzamanıbükerek yakın çevresindeki nes-nelerin yollarını eğerse denkolabilir.

Albert Einstein™--- 27

ab28

(ŞEKİL 1.13) IŞIK EĞRİLERİGüneş yakınından geçen bir yıldızdan gelen ışık, Güneş kütlesinin uzayzamanı bükme-siyle sapar (a). Bu, yıldızın Dünya’dan görülen konumundaki hafif kaymayı ortayaçıkarır (b). Bu durum, bir güneş tutulması sırasında gözlemlenebilir. - - - - - - - - - - - - 29

(ŞEKİL 1.14) -Galaksilerde yapılan gözlemlerevrenin genişlediğini belirtiyor: -Neredeyse her iki galaksi arasın- -daki mesafe artıyor.

------- 31

(ŞEKİL 1.15) -Büyük bir yıldız, çekirdeğindeki -yakıtını tükettiğinde ısı kaybede- -cek ve büzülecektir. Uzayzamanınbükülmesi o kadar artacaktır ki, -ışığın içinden kaçamayacağı birkara delik meydana gelecektir. -Kara deliğin içerisinde zaman sonbulacaktır. - -32 - - - - -

3) Kara delikte zaman son bulur.2)Yıldız büzüldükçebükülme artar. 1) Uzay-zamanın, çekirdek yakıtını yakan büyük kütle- li bir yıldız etrafında bükülmesi. 33

Albert Einstein™ - kadar kesin olarak belirlenirse, konumu o kadar az kesinlikte - - - - -