Mutlak uzay "herhangi bir fiziksel işlevi olmayan saf bir yerdir"
Mutlak uzay ve göreli uzay arasındaki temel fark nedir?
Fizikte uzun zamandır bir tartışma var: Uzay mutlak mı yoksa göreceli mi? Newton'un teorisine göre uzay mutlaktır ve Einstein'ın teorisine göre uzay görecelidir. Peki bu iki teoriden hangisi doğrudur? Hepsi doğru görünüyor ama doğru değil. İkisi asla birleşmedi. Birleştirilemeyen temel sorun, bu iki alanın temelde farklı olmasıdır.
Her şeyden önce, "uzay" ın iki tanımı tutarlıdır. Temel anlamı, "Evrende fiziksel madde içerebilen herhangi bir yer uzay olarak adlandırılabilir" dir. "Uzay, fiziksel madde içerebilen bir yerdir." Elbette o yer, içerdiği fiziksel maddenin boyutundan büyükse nesneler içinde hareket edebilir. Bu nedenle, temel mekan kavramı "nesnelerin varlığını ve hareketini barındıran bir yer" dir. Bu noktada, "mutlak uzay" ve "göreli uzay" tutarlıdır.
Öyleyse, mutlak uzay ile göreli uzay arasındaki temel fark nedir? Aslında "mutlak alan", "herhangi bir fiziksel işlevi olmayan saf bir yer" anlamına gelir. Bu mekanın, nesnelerin bulunduğu ve hareket ettiği bir yerden başka fiziksel bir anlamı yoktur. "Göreli alan" farklıdır. "Göreli uzay", "fiziksel işlevleri olan bir alan uzayını" ifade eder. "Alan" ın genellikle fiziğe dahil olan fiziksel bir varlık olduğunu biliyoruz. Alan nedir? Basitçe ifade etmek gerekirse, fiziksel "alan", "fiziksel işlevleri olan alan" dır. Bu basit tanımdan, fiziksel alanın mutlak uzay ile aynı anlama sahip olmasının yanı sıra, fiziksel alanın mutlak uzaydan daha fazla "fiziksel işlevlere" sahip olduğu görülebilir.
Yani, "göreli uzay" aslında "fiziksel alan" dır. Alan olduğu için mutlaka bir alan kaynağı olmalıdır. Alanın kaynağı fiziksel madde olmalıdır. Her fiziksel maddenin bağımsız bir kütle merkezi vardır. Kütle merkezi ve kütle merkezi, uzayda asla aynı noktada çakışamaz. Bu, göreliliğin ortaya çıkmasına yol açar. A nesnesinin kütle merkezi, yalnızca A nesnesinin kütle merkezidir ve B nesnesine göre kütle merkezi değildir. Aynı şekilde, A nesnesi tarafından üretilen alan "alan a" ise, B nesnesi tarafından üretilen alan "b alanı" dır. Bu iki nesneyi aynı anda bir araya getirirsek, A nesnesinin b alanında ve B nesnesinin a alanında olduğu söylenebilir. Her alan nispeten bağımsızdır. Ancak, yukarıda bahsedilen fenomeni "alan" ın özünden analiz etmeden, insanlar "alan" kavramını kolayca "mekan" kavramıyla değiştirebilirlerdi. Einstein'ın böyle olduğu tahmin ediliyor. Böylece "göreli uzay" kavramı ortaya çıktı. Yalnızca "yer" açısından başlayarak, fiziksel işlevleri dahil etmeden, "alanı" uzay olarak kabul etmek sorun değil.
Bununla birlikte, fiziksel işlev dahil edildiğinde, alanı göreceli bir alan olarak ele alırken kafa karışıklığına neden olmak kolaydır. Bu nedenle, "alan" "göreli uzay" olarak adlandırılmasına karşı çıkıyorum. Bunun yerine, açıkça "alan" olarak adlandırılmalıdır. Ancak o zaman kafa karışıklığına yol açmaz. Uzay uzaydır. Bir "yer" bir boşluk olarak adlandırılırsa, bu alanın fiziksel bir işlevi olmamalıdır. Bu "uzay" fiziksel bir işleve sahipse, "boşluk" yerine "alan" olarak adlandırılmalıdır. Aksi takdirde, herkes istediği zaman kavramlar yaratmak için kendi fikirlerini kullanırsa, fizik dünyasının kaotik olmaması imkansızdır. Bu nedenle, gelecekte "göreli alan" kavramını kullanmaya devam etmeyin. Gerçek uzay göreceli olamaz.
Aslında tarihte de benzer durumlar yaşandı. Öğrenebilir.
Serbest düşme hareketi problemiyle ilgili olarak Aristoteles, "nesne ne kadar ağırsa, düşme hızının da o kadar hızlı olduğuna" inanıyordu. Galileo, bir nesnenin ağırlığının serbest düşüşün hızıyla hiçbir ilgisi olmadığına inanıyor. Bu iki teori arasındaki farka "hava" neden olur. Çünkü havanın düşen nesneler için fiziksel işlevleri de vardır.
"Uzay teorisi" ile "serbest düşme teorisi" ni karşılaştırdığımızda, Aristoteles'in teorisi ve göreceli uzay teorisinin aynı kategoriye ait olduğunu ve her ikisinin de belirli fiziksel fonksiyonların katılımını içerdiğini görebiliriz. Bu açıdan bakıldığında, modern insanlar Aristoteles'in teorisine "serbest düşme hareketinin görelilik teorisi" diyebilir. Çünkü bu teori havanın varlığına bağlı olarak oluşmuştur. Ve havanın varlığında doğru olduğu kanıtlanabilir. Galileo'nun teorisi, mutlak uzay teorisi ile aynı kategoriye aittir. "İdealleştirilmiş" bir teoridir. Yani, tüm etkileyen faktörleri dışladıktan sonra oluşan teori.
Bununla birlikte, gerçek dünyada, "idealleştirilmiş" deneyler mümkün değildir. Aristoteles döneminde düşen vücut deneyleri için vakum ortamı yoktu. Galileo'nun deneyi aynı zamanda dünyanın dönüşü gibi etki faktörlerini göz ardı eden yaklaşık bir deneydir. İdealleştirilmiş sonuçlar tamamen teoriktir. Bununla birlikte, bu tür tamamen teorik araştırmalar anlamsız değildir. Aksine, önemi çok önemlidir. İnsanların bir olayın içini ve dışını özünde görmelerini sağlar.
Aynısı mutlak uzay için de geçerlidir. Sadece teorik formda ideal bir mekan olabilir. Gerçek dünyada mutlak uzayın gölgesini asla göremeyiz. Evrendeki tüm boşluklar uzun süredir "alanlar" ile doludur. Ancak ideal mutlak uzayın ne olduğunu bilmeden doğru bir bilimsel teori oluşturmak imkansızdır. "Göreli uzay" ın özünü doğru anlamak da imkansızdır.
Bu nedenle, bilimsel araştırma her zaman karmaşık bir olayı araştırma için birden çok tek bileşene ayırır. Bu şekilde karmaşıklık basitleştirilebilir. Bu bakış açısından, mutlak uzamın dünya görüşüne hala bağlı kalmalıyız. Bu sözde "göreli uzay" fiziksel fenomeni, "alan" teknolojisinden analiz edilmeli ve çözülmelidir. Aksi takdirde, "uzay görecelidir" dünya görüşünü kullanmak, işleri yalnızca daha karmaşık hale getirecek ve anlaşılmasını zorlaştıracaktır. "Göreli uzay" a karşılık gelen "alan" ın gerçekte ne olduğuna gelince, fizikçilerin dikkat etmesi ve dikkatle çalışması gereken bir sorudur.
Mutlak uzay gerçekten var mı? Doğrulama nasıl yapılır? Evrendeki tüm madde anında yok olursa, uzay hala var olacak mı? Isaac Newton'un cevabı evet. Newton'un gözünde uzay, "Star Trek" te sanal güverteye benziyor - üzerine simüle edilmiş insanlar ve nesnelerin yansıtıldığı üç boyutlu bir sanal gerçeklik ağı. Newton'un "İlkeler" 'de yazdığı gibi: "Mutlak uzayın doğası gereği dışarıdaki hiçbir şeyle ilgisi yoktur ve her zaman aynı ve taşınmazdır."
Bu teori günlük hayatta oldukça ikna edicidir. Ben doğuya gidiyorum, sen batıya git ama postane hala yerinde: referans çerçevesi aynı kalıyor. Ancak çağdaş Alman matematikçi ve Newton'lu filozof Leibniz, mutlak uzay fikrine inanmıyordu, evreni oluşturan birçok nesne ortadan kalkarsa uzayın artık bir anlamı kalmayacağına inanıyordu. Aslında, gözlem nesnesi olarak uzay kullanılırsa, Leibnizin teorisi daha makul olacaktır, çünkü uzayda tek fark edebileceğiniz, sizinle güneş ve birbirine göre hareket eden sayısız gezegen arasındaki mesafedir. Leibniz, tek mantıklı açıklamanın uzayın "göreceli" olduğuna inanıyor: uzay, "mutlak gerçeklik" değil, yalnızca sizinle diğer nesneler arasındaki sürekli değişen mesafe ve diğer nesneler arasındaki mesafedir.
Bu, Newton'un görüşünün tam tersidir. Mutlak uzayın etkisini gözlemlemek çok kolaydır ve Newton bunu kova deneylerini döndürerek de kanıtlamıştır. Deney kulağa basit geliyor, ancak uzay, zaman, hareket, ivme ve güç hakkında devam eden bir tartışmayı ateşledi.
Prensip olarak Newton, insanlardan bir iple asılı duran bir kova su hayal etmelerini istedi. Kovayı saat yönünde çevirin ve ip gerilmeye başlayacaktır. Bıraktıktan sonra ne olur? Namlu saat yönünün tersine, önce yavaş sonra hızlıca dönecektir. Aynı zamanda, Newton'un tanımladığı gibi, "suyun yüzeyi, merkezden düşecek ve bir huni gibi varilin duvarında yükselecektir." Başlangıçta namlu ve su aynı anda dönerler.Sonunda namlu yavaşlar ve ters yöne döner, su hızı da yavaşlar ve su yüzeyi kademeli olarak düzeye döner.
Lise öğrencilerinin öğrendiği merkezkaç kuvvetinin bu deneyle bir ilgisi var, ama suyun kova duvarı boyunca yükselmesini sağlayan nedir? Newton, suyun kepçeye göre hareketi olmadığına inanıyordu, çünkü su en çok döndüğünde, kova ile senkronize olarak suyun yüzeyi en çok değişir. Elbette fıçı ve su yeryüzüne göre dönüyor ama cevap bu değil çünkü uzayda aynı deney yapılırsa sonuç aynı oluyor.
Newton'un görüşüne göre, kova deneyinin tek açıklaması, suyun mutlak uzaya göre dönmesidir. Bu aynı zamanda nesnenin hızı ve yönündeki herhangi bir değişikliği reddeden atalet kuvveti ile de ilgilidir. Kova ve su döndüğünde kova duvarı suyun doğrusal hareketini engeller ve kova duvarı boyunca yukarı doğru iter.
Nesnenin kendisinin neden eylemsizlik kuvveti var? Avusturyalı fizikçi Mach, suyun bir kovadaki hareketi de dahil olmak üzere, hareket ve eylemsizlik kuvvetlerinin herhangi bir açıklamasının evrendeki diğer maddelerle ilgili olduğuna inanıyor. Mach'ın görüşüne göre, dünyanın kendisi de kovanın büyütülmüş bir versiyonudur: Güneş sistemi milyarlarca yıl önce oluştuğundan, dünya dönmeye başladı ve ekvator, dönen bir tahta fıçıdaki su gibi "çıkıntı yaptı".
Dünya dönmeyi bırakırsa ve etrafındaki gezegenler ve yıldızlar onun etrafında dönerse, ekvator yine de çıkıntı yapar mı?
Newton'un cevabı hayır: dönüş olmadan çıkıntı olmaz. Ancak Mach, cevabın nesnenin eylemsizlik kuvvetinin nereden geldiğine bağlı olduğuna inanıyor. Bir nesnenin eylemsizlik kuvveti, evrendeki birçok madde tarafından üretilen belirli bir eylemin sonucuysa, o zaman gezegen yine de çıkıntılı olacaktır çünkü diğer gezegenler ve yıldızlar hala onun etrafında dönmektedir. Bu Mach'ın görelilik teorisidir: sadece hareket göreceli değildir, aynı zamanda eylemsizlik kuvveti aynı zamanda nesneler ve evrendeki diğer nesneler arasındaki ilişkidir. Mach'ın görüşü doğruysa, Newton kova deneyinde uzak veya yakın yıldızlar ve galaksiler bir anlamda dünyanın şeklini ve suyun huni şeklini şekillendirmişlerdir. Ancak Mach, bu uzak yıldızların ve galaksilerin rollerini nasıl oynadıklarını açıklamadı, bugün bile cevap hala çok belirsiz.
Genç Einstein, Mach'ın en sadık okuyucusu olabilir, bu görüşü Mach ilkesi olarak adlandırmaya çalıştı ve bu ilkeyi yerçekimi teorisi - genel görelilik ile birleştirdi.
Einstein'ın teorisinin büyük başarısı, Newton'un mutlak alanına son darbe oldu. Ancak mutlak boşluk olmadan, Newton'un varil deneyini nasıl açıklayacağımızı hala düşünmemiz gerekiyor. Fizikçi Brian Green, en çok satan kitabı The Structure of the Universe'de, Einstein'ın teorisinin Newton'un mutlak uzayını dışlasa da, yine de uzay-zamanın dört boyutlu yapısının mutlak olduğunu gösterdiğine işaret etti. İnsanlar geçit töreninin süresi veya geçit töreni arasındaki mesafe açısından farklılıklar gösterebilir, ancak geçit töreninin başlangıcı ve bitişi arasında zaman ve mekan mesafesi açısından fark yoktur. Bunu hayal etmek daha zor, çünkü aynı anda dört boyutu göremeyiz, ancak Einstein'ın teorik formülü bunu kanıtlayabilir.
Ancak bu, Green'in konuyla ilgili nihai kararı değil. Fizikçiler, parçacık kütlesi veren Higgs alanının tüm evreni doldurduğuna inanıyor. Einstein'ın uzay-zamanı ivmeyi ölçmek için bir referans çerçevesi olarak kullanılabilse de, Higgs alanı daha iyidir: içinden geçen herhangi bir maddeye direnç yaratır, bu da nesnelerin neden baştan atalet kuvvetine sahip olduğunu açıklayabilir.
Arizona Eyalet Üniversitesi'nde fizikçi olan Paul Davis'ten başka bir fikir geldi. "Boş" uzayın aslında atom altı parçacıkların bombardımanı veya fırlatılmasıyla oluşan kısa ömürlü bir kaynama balonu olduğunu ve bu kuantum "vakum eğlencesinin" mutlak uzayın yerini alabileceğini belirtti. Şimdi, fizikçiler ve filozoflar, Newton'un kova deneyiyle tetiklenen uzay ve hareket, kütle ve atalet kuvveti bakış açıları karşısında hâlâ şaşkınlık içindeler. Bir şey suyu varilin duvarı boyunca yükseltir, ancak bunun bir uzay-zaman yapısı, bir Higgs alanı veya bir tür kuantum köpüğü olup olmadığı görülmeye devam ediyor.
