Bir gölete attığınız taşın oluşturduğu su dalgaları ile şuan bu yazıyı okuyabilmeniz arasında nasıl bir ilişki olabilir? Tabii ki dalgalar,ışıkta su dalgalarına benzer uzayda yayılır ve gözünüze ulaşır.Işık bilim insanları için her zaman gizemli ve ilham verici olmuştur.Einstein ışık hızına ulaşırsak ne olacağını düşünmüştür sonucunda Özel ve Genel göreleliği geliştirmiştir, Çift yarık deneyi kuantum mekaniğini geliştirmiş,James Clerk Maxwell elektromanyetizma ile ışık arasındaki bağıntıyı kurmuştur.
James Clerk Maxwell İskoç teorik fizikçi ve matematikçidir çok ünlü olmasada fiziğe inanılmaz katkı sağlamıştır. En önemli başarısı klasik elektromanyetik teorisinde daha önceden birbirleriyle ilişkisiz olarak gözüken elektrik ve manyetizmanın aynı şey olduğunu Maxwell Denklemleri’yle ispatlamıştır
Maxwell’in denklemleri dinamoların ve elektrik motorlarının nasıl çalıştığını, bir pusulanın neden kuzeyi gösterdiğini, 2 yüklü cismin arasındaki kuvvetin ne miktarda olduğunu ve daha birçok şeyi açıkladı.Newton ve Maxwell 19. yüzyılın ortalarında fizik bilimine dair bilinen her şeyle baş etmek için gereken matematiksel araç donanımını sağladılar.
Maxwell denklemleri elektromanyetik olguları açıklamak için kurulmuş olsada boşlukta ve belirli bir hızda yolculuk yapan bir elektromanyetik dalganın çözümünüde kendi içlerinde barındırıyordu.Bu hız ışığın bir elektromanyetik dalga şeklinde yolculuk ettiğine dair hiçbir süphe bırakmayacak şekilde ışığın ölçülen hızına tamı tamına karşılık geliyordu.
Bu denklemleri inceleyelim:
1-Gauss yasası :Yüklü bir cismin etrafında hangi kuvvette elektrik alan oluşturacağını açıklar.
2-Manyetizma için Gauss yasası:Kapalı bir yüzeyden geçen net manyetik akının sıfır olduğunu gösterir. Bunun sebebi manyetik alan çizgilerinin belli bir başlangıç ve bitiş noktasına sahip olmayıp kapalı ilmekler oluşturmasıdır.Tek kutuplu bir mıknatıs yoktur bu nedenle.
3-Maxwell–Faraday yasası:Değişen manyetik alanın bir iletkenin üzerindeki potansiyel fark (voltaj) üreteceğini belirtir.Faraday bu fenomeni zaten biliyordu fakat matematiksel olarak ifade edememiştir.
4-Ampère kanunu: Akım taşıyan bir telin bir manyetik alan oluşturduğunu gösterir.
Işık nedir ?
Maxwell yüklü bir parçacık düşündü, bu parçacık ileri geri veya yukarı aşağı şeklinde salınım yaparsa ne olur şeklinde hayal etti.Yüklü parçacığın ivmeli hareketi elektrik alanda değişim meydana getirir(1.kanun), değişen elektrik alan manyetik alan üretir(4. kanun),değişen manyetik alan elektrik alan üretir(3. kanun) ve bu süreç birbirini besleyerek devam eder tebrikler ışığı üretmiş bulunmaktasınız.Yüklü cisimi ivmelendirmek ile denize attığınız taşın oluşturduğu dalgalar çok benzerdir.
Bir elektromanyetik dalganın temsili, elektrik ve manyetik alan birbirlerine dik olarak salınmakta ve ışık hızında ilerlemekte.Aynı zamanda enerji ve momentum da taşımakta yeterince güçlü ışık kaynağınız varsa cisimlere kuvvet uygulayabilirsiniz.
Işık dalgaysa bir hızı da olmalı denklemleri matematiksel olarak düzenlediğinizde oluşturulan bu elektromanyetik dalganın hızının boş uzayın elektrik alan(ε0) ve manyetik alan(μ0) geçirgenliği ile değiştiğini görülür.
Bu parametreler insanlar tarafından daha önceden ölçülmüştür fakat ışığın elektromanyetik dalga olduğu bilinmiyordu. Işığın hızı = (1 /ε0*μ0)**0.5 şeklinde hesaplanır.
ε0 boş uzayın elektrik alana karşı gösterdiği direnç μ0 boş uzayın manyetik alana karşı gösterdiği direnç olarak düşünülebilir.Direnç arttıkça dalganın hızı düşer.Bal gibi viskozitesi yüksek ortamlarda dalga oluşturmak zordur ve hızı düşüktür.Neden bu parametreler bu değerlere sahip bilmiyoruz farklı evrenlerde farklı sayılar olabilir.
Işık hızını Jupiter’in uydusu ile ölçmek
Roemer, Jüpiter’in uydusu Io’nun tutulma süresinin dünyadan uzaklaştıkça arttığını fark etti. Yörüngedeki uydular yavaş işleyen saatlerdir.Roemer, bunu ışığın Dünya ile Jüpiter arasındaki mesafenin artınca ışığın da daha fazla yol almasına bağladı. Roemer bu teknik sayesinde ışığın hızını 214,000 km/s olarak hesapladı. 17. yüzyıl için başarılı bir tahmin.
Newton ve Maxwell ve Einstein
Işığın hızı 3×10⁸ m/s’dir ve bu bir sabittir.Sizin ışığa doğru koşmanız veya uzaklaşmanız toplam hızı değiştirmez.2 araba düşünelim 20 ve 30 km/h hız ile ilerliyorlar bir arabayı sabit tutup diğerinin 50 km/h ile gittiğini kabul edebilirsiniz fakat ışık için bunu yapamazsınız çünkü her zaman boşlukta aynı hızda ilerler.
Işığın boşlukta her zaman ışık hızında ilerlemesi Newton’dan beri gelen mutlak zaman kavramını yıkmıştır.Yol = hız x zaman formülünü herkes biliyordur hız sabitse değişebilen tek şey zaman kalır ve özel görelelik bu prensibe göre geliştirilmiştir.Einstein’ın omuzunda durduğu devlerden biride Maxwell’dir.
KAYNAKÇA:
https://tr.wikipedia.org/wiki/Maxwell_denklemleri
https://en.wikipedia.org/wiki/R%C3%B8mer%27s_determination_of_the_speed_of_light
Yazar
Ömer Özgür
ARTIFICIAL INTELLIGENCE
