Kütləvi aldanma: işıq sürətini aşa bilməməyimizin əsl səbəbi

 

Kosmik sürətin məhdudiyyətlərini izah etməyə çalışarkən çox vaxt kütləni ətalətlə qarışdırırlar. Eynşteynin nisbilik nəzəriyyəsi indiyə qədər yaradılmış ən heyrətamiz nəzəriyyələrdən biridir. Orada hərəkət edən saatlar stasionar saatlardan daha yavaş işarələnir və məsafələr sıxılır. Bəlkə də ən şokedici nəticə odur ki, heç bir şey işıqdan daha sürətli hərəkət edə bilməz. Sonuncu vəziyyət astronavtika həvəskarlarını çox narahat edir, çünki bu, onların yüksək sürətli kosmos kəşfinə olan ümidlərini puç edir. Kosmos nəhəngdir, ən yaxın ulduz dörd işıq ili uzaqlıqdadır. Mümkün qədər sürətli səyahət edən sadə bir radio siqnalına belə oraya və geriyə səyahət etmək üçün səkkiz il vaxt lazımdır. Maksimum sürətin olması fikri olduqca əks-intuitivdir; nəhayət, gündəlik həyatda sadəcə qaz pedalına daha sərt basmaqla və ya idman avtomobili sürməklə avtomobili daha sürətli hərəkət etdirə bilərsiniz. Bir kosmik gəmidə sürətli daha artırmaq üçün mühərriklərin daha uzun müddət işləməsinə icazə verə bilərsiniz. Bəs niyə biz işıq sürətindən daha sürətli səyahət edə bilmirik?

Kosmik sürət həddi

Eynşteynin xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi haqqında bir şey oxumusunuzsa, yəqin ki, sürəti artdıqca cismin kütləsinin də artdığını bilirsiniz. Bu, qənaətbəxş və məntiqli cavab kimi görünür. Kütləsi daha çox olan cisimləri itələmək daha çətindir, buna görə də cismin kütləsi ağırlaşarsa, daha sürətli hərəkət etmək üçün daha çox güc tətbiq etmək lazımdır. Əgər bir cismin kütləsi işıq sürəti ilə sonsuz olarsa, onu daha da sürətlə itələmək üçün sonsuz miqdarda enerji lazımdır. Sualın cavabı budur. Bu cavab qənaətbəxş və məntiqi cəhətdən başa düşülən olsa da, eyni dərəcədə - ən azı təfərrüatlı şəkildə düzgün deyil. Amma biz Eynşteynin nisbilik nəzəriyyəsinin səhv olduğunu söyləmək istəmirik. Nəzəriyyə göstərir ki, kütləsi sıfır olmayan cisim işıq sürəti ilə hərəkət edə bilməz və hətta kütləsiz cisimlər də işıqdan daha sürətli hərəkət edə bilməz. Bu, ən yüksək sürət iddiasının yanlış olması deyil; iş ondadır ki, izahın özü səhvdir.

Kütlə ətalətə qarşı

Problem iki ideyanı qarışdırdığımız üçün yaranır: kütlə və ətalət. Ətalət hərəkətdəki dəyişikliklərə müqavimət göstərən bir xüsusiyyətdir. Sadəcə olaraq, aşağı sürətlərdə ətalət və kütlə eyni şeydir. Ancaq yüksək sürətlə hər şey dəyişir. Bunu tənliklərlə görmək ən asandır, ona görə də mən onları burada təsvir edəcəyəm, amma riyaziyyat həvəskarı olmadığınız üçün, onlardan az istifadə edəcəyəm. Hər kəs Eynşteynin ən məşhur tənliyini görmüşdür, E = mc², burada E enerji, m kütlə və c işıq sürətidir. Hərfi mənada götürsək, enerjinin kütlə ilə sabitə bərabər olduğunu bildirir. Ancaq əslində bu tənlik xüsusi bir haldır. Tamamilə düzgün tənlik belə görünür: E = γmc², burada γ demək olar ki, bütün nisbilik tənliklərində görünən amildir. γ əmsalı sürətlə bağlıdır və onun böyüməsi ilə artır. Sıfır sürətlə γ birə bərabərdir, işıq sürətinə yaxınlaşdıqda isə γ sonsuzluğa yaxınlaşır. Məhz bu parametrdə kütlə deyil, γ dəyişir. Kütləsi sabit qalır. Nisbilik nəzəriyyəsi tələbələr üçün çətin başa düşüldüyü üçün fizika müəllimləri “nisbi kütlə” adlı pedaqoji konsepsiya ilə çıxış edirlər. Relyativistik kütlə sadəcə olaraq kütlə dəfə γ-dir. Sonra relativistik kütlə Eynşteynin məşhur tənliyində əvəz edilə bilər və o, adi formasını alacaq. Nisbi kütlə fizikaya giriş kursunda tədris olunan bir çox digər tənliklər üçün istifadə edilə bilər. Əslində, kütlənin relativistik kütlə ilə əvəz edilməsi tələbələrin nəzəriyyəni öyrənməsini asanlaşdırır, həm də baş verənlərin gözəl və məntiqi başa düşülən mənzərəsini verir ki, bu da xoş nəticəyə gətirir. Tələbələr üçün bütün relativistik qəribəlikləri qəbul etmək daha asan olur. Nisbi kütlə tələbələr üçün əlverişli olan fikirdir, lakin real deyil. Nəzərə alın ki, bunu qeyd etməklə mən fizika müəllimlərini tənqid etmirəm. Bu bir az səhv fikri mən özüm öyrətmişəm. Həkimin yan təsiri olan, lakin faydası zərərindən çox olan dərmanı təyin edə bildiyi kimi, fizika müəllimləri də şagirdləri nisbilik nəzəriyyəsi ilə tanış etməyin dəyərini bu yanlış təsəvvürün nəticələrinin nisbətən kiçik olması ilə müqayisə etməlidirlər. Yaxşı, daha sonra fizikanı daha dərindən öyrənməyə başlayan tələbələr daha dərin və düzgün izahatı anlayacaqlar. Bəs bu yanlış təsəvvürün nəticələri nələrdir? Əsasən, kütlə və ya relativistik kütlə, fərq nədir? Lakin bu vacibdir, çünki kütlə təkcə hərəkətə müqavimət göstərən kəmiyyət deyil, həm də cazibə qüvvəsini yaradan bir kəmiyyətdir. Buna görə də bir çox tələbələr sürətlə hərəkət edən cismin ətrafındakı cazibə sahəsinin artdığını düşünür. Kütlə həqiqətən artarsa, bu mənalı olardı. Amma kütlə daimidir. Dərin elmi konsepsiyanı mübadilə yolu ilə izah etməyə çalışarkən kütləvi yanlışlıq əsl problemi göstərir; motivasiyalı mütəfəkkir kompromisləri həqiqət kimi qəbul edəcək və tez-tez tamamilə ağlabatan, lakin səhv bir nəticəyə gələrək irəliləyəcək. Ona öyrədildiyindən ağlabatan bir nəticə çıxır, lakin bu, yanlışdır, çünki kompromis tam dəqiq deyildi. Təəssüf ki, dərinə dalmaq heç nəyi dəyişməyəcək.

Beləliklə, əgər siz sürətlə hərəkət edən bir cismin çox kütləsi və çoxlu cazibə qüvvəsi olduğunu düşünən motivasiyalı mütəfəkkirlərdənsinizsə, o zaman hər yerdəki fizika müəllimləri adından üzr istəyirəm. Sürət artdıqca kütlə artmır. Ətalət artır. Yaxşı xəbər odur ki, nisbilik nəzəriyyəsinin bir çox mühüm nəticələri, xüsusilə də heç bir şeyin işıqdan daha sürətli hərəkət edə bilməyəcəyi qənaəti doğru olaraq qalır.

Əsas məsələ - kütlənin dəyişməz qaldığı halda ətalətin sürətlə artması faktı bir yana, - ağıllı insanların mürəkkəb problemlərin sadə izahları ilə asanlıqla aldadılmasıdır. Beləliklə, peşəkar elmi ictimaiyyətin əldən verdiyi bir şeyi tapdığınızı düşünürsünüzsə, bu, həqiqətdən yalnız qismən xəbərdar olduğunuz üçün ola bilər.

Doktor Don Linkoln Amerikanın aparıcı hissəciklər fizikası laboratoriyası olan “Fermilab”ın baş elmi işçisi.  

Mənbə:

bit.ly/3SjiMUC

Rus dilindən tərcümə etdi:

Əsədov Seyyub Əsəd oğlu-Şirvan şəhər T. Bağırov adına 11 №-li tam orta məktəbin tarix müəllimi, “Ən yaxşı müəllim” müsabiqəsinin (2015-ci il), “Elektron Təhsil” Respublika Müsabiqəsi, “Təhsildə ən yaxşı İnternet resursları” nominasiyası qalibi (2017-ci il), Respublika “Pedaqoji Mühazirələr”inin (2003-cü il III dərəcəli Diplom və 2019-cu il Tərifnamə) təltifçisi, Təhsildə inkişaf və innovasiyalar üzrə IV qrant müsabiqəsinin (2020) qalibi (“V-XI siniflərdə tarix fənninin tədrisi metodikası” adlı metodik vəsait müəllifi).

Xülasə:

https://multiurok.ru/files/kutl-vi-aldanma-isiq-sur-tini-asa-bilm-m-yimizin-s.html