NEWTON’UN İKİNCİ KANUNUNUN DÜZGÜN DAiRESEL HAREKETE UYGULANMASI

Periyot: Düzgün dairesel hareket yapan cismin , bir tam devir yapması için geçen zamana periyot denir , T ile gösterilir.

Frekans: Düzgün dairesel hareket yapan cismin bir saniyedeki dönme sayısına frekans denir, f ile gösterilir. Periyotla frekans arasında T.f = 1 bağıntısı vardır. Buradan f = 1/T  olur.

Konum vektörü ( r ) : Çemberin merkezini cisme birleştiren yarıçap vektörüdür. Yönü daima merkezden cisme doğrudur.Dairesel hareket yapan  bir cisim yol alır. Yarıçap vektörü açı tarar. O nedenledir ki , dairesel harekette , çizgisel hız ve açısal hız olmak üzere iki çeşit hız tanımlanır.

Çizgisel hız ( v ) :  Düzgün dairesel hareket yapan bir cismin daire çevresinde birim zamanda aldığı yola çizgisel hız denir. ( v ) ile gösterilir.

Açısal hız (w) : Yarıçap vektörünün birim zaman içinde taradığı açıya açısal hız denir. Cisim t saniyede q açısını taramış ise , açısal hız w = q/t  olur. Cisim bir tam dönme yaptığında geçen

zaman T ve yarıçap vektörü tarafından taranan açı 2 p radyan olduğundan , w = 2 p /T veya  

w = 2 p f olur.

      Bir açının gördüğü yayın yarıçapa oranı , bu açının radyan cinsinden değeridir.

360° = 2 p radyandır.

 m kütleli bir topun, r uzunluğunda bir ipin ucuna bağlandığını ve yatay düzlemdeki dairesel yörüngede sabit hızla döndürüldüğünü varsayalım. Topun eylemsizliği, hareketin doğrusal bir yol boyunca kalmasını sağlamak eğilimindedir. Ancak, ipin topa uyguladığı kuvvet, dairesel yörüngede kalmasını sağlar. Bu kuvvet, ip boyunca ve merkeze yönelmiş durumdadır. Şekil 6.1 de görülen bu kuvvet merkezcil kuvvetler olarak adlandırılan kuvvetler sınıfına bir örnektir.

Newton’un ikinci yasasını yarıçap doğrultusu boyunca uygularsak, gerekli merkezcil kuvvet,

 F r = ma r = m v²/ r

olarak bulunur. Merkezcil ivmeye benzer şekilde, merkezcil kuvvet de parçacığın çizdiği dairesel yörüngenin merkezine doğru etki eder. Bu kuvvetler, dönme merkezine doğru etkidiklerinden, hızın doğrultusunda bir değişmeye neden olurlar. Merkezcil kuvvetler, karşılaşılan diğer kuvvetlerden farklı değildir. Merkezcil terimi, basitçe kuvvetin daire merkezine yönelmiş olmasından dolayı kullanılır. Bir ipin ucuna bağlanarak döndürülen top durumunda;merkezcil kuvvet, ipteki gerilme kuvvetidir. Dünya etrafında dairesel yörüngede dönen bir uydu için, kütle çekim kuvveti bir merkezcil kuvvettir. Virajı dönen bir araba için sürtünme kuvveti merkezcil kuvvettir. Buna benzer pek çok örnek verilebilir.

Kullanılan örneklere bakılmaksızın bir cismin üzerine etki eden merkezcil kuvvet ortadan kalkarsa, cisim dairesel hareketini sürdüremez;dairesel yörüngeye teğet olan doğrusal yörüngede hareket eder.  İp herhangi bir anda koparsa cisim, ipin koptuğu anda yörüngeye teğet çizilen doğru boyunca hareketini sürdürür.

Genelde bir cisim, sürtünme kuvveti, çekim kuvveti veya değişik kuvvetlerin bileşkesinin etkisiyle dairesel hareket yapabilir. Şimdi, bazı düzgün dairesel hareket örneklerini inceleyelim.her durumda, cismin dairesel yörüngede dolanmasına neden olan dış kuvveti veya kuvvetleri görelim.

Harekette merkezcil kuvvet ipteki  T gerilmesi olduğundan; T= Fmerkezcil eşitliğinden bulunur:

                                  T = F merkezcil

                                  T = m v²/ r

eşitliğinden v çözülerek,

        
         elde edilir.

Ne Kadar Hızlı Dönebilir?

  Harekette merkezcil kuvvet ipteki T gerilmesi olduğundan T = Fmerkezcil eşitliğinden bulunur.

KONİK SARKAÇ :

  Küçük bir cisim  L uzunluklu iple tavana asılmıştır. Bu cisim Şekil 6.3 te görüldüğü gibi  r yarıçaplı yatay dairesel bir yörünge üzerinde sabit v hızıyla dönmektedir. Askı ipinin bir koni yüzeyi taramış olmasında dolayı bu sistem  konik sarkaç olarak tanımlanır.

Cismin Hızı ve Tp Periyodu:

  m kütlesi için serbest-cisim diyagramı görülmektedir. Burada T gerilmesi, T cos q değerinde düşey bileşene, T sin q  değerinde dönme merkezine yönelmiş yatay bileşene ayrılmıştır. Cisim düşey doğrultuda ivmelendiğinden, gerilmenin düşey ağırlık tarafından dengelenmelidir. Bundan dolayı;

                        T cos q = m g

olur. Örnekteki merkezcil kuvvet T sinq tarafından sağlandığı için, Newton’un ikinci yasasından; 

                        T sin q  = m a r = m v² /r

yazılır.(2) eşitliği, (1) eşitliğine bölünüp T yok edilerek

                        tan q = v²/r g

bulunur.Fakat şekle göre r = L sin q olduğuna dikkat edilirse

olduğu bulunur. Tp  dolanma periyodu (T gerilmesi ile karıştırılmamalıdır) aşağıdaki gibi elde edilir.

 

       (3) eşitliğinin eldesinde kullanılan cebirsel işlem okuyucuya bırakıldı. Tp nin m kütlesinden bağımsız olduğuna dikkat ediniz. L= 1,00 m. ve q =20° ise (3) eşitliğini kullanarak Tp  yi hesaplayabiliriz;

Arabanın Maksimum Hızı Nedir?

  Arabanın dairesel yörüngede hareket etmesine imkan sağlayan merkezcil kuvvet statik sürtünme kuvvetidir. Buna göre aşağıdaki eşitlikte sürtünme kuvveti bulunur;

                        f s = m v²/r

Arabanın virajı dönebileceği maksimum hız, arabanın yoldan dışarı doğru kaymasına karşı gelen hızdır. Bu noktada statik sürtünme kuvveti aşağıda verilen maksimum değere sahiptir;

                        f s maks  = K N

Bu duruma N normal kuvvet, ağırlığa eşittir.

Dönemeçli  Yokuş:

  Eğimli olmayan dönemeçte, merkezcil kuvvet araba ile yol arasındaki sürtünme kuvveti tarafından sağlanmalıdır. Ancak yol, şekil 6.5 teki gibi q açısı kadar eğimli yapılırsa, N normal kuvvetinin yatay bileşeni olan  N sinq   kuvveti arabanın hareket ettiği virajın merkezine doğru yönelmiştir. Burada merkezcil kuvvetin sadece N sin q kuvveti tarafından sağlandığı kabul edilmiştir. Böylece herhangi bir sürtünme kuvvetine ihtiyaç duyulmadan dönüş için gerekli olan eğim açısını bulabiliriz.Diğer bir deyimle araba belirli bir hızla yüzey buzlu olsa da virajı dönebilecektir. Yarıçap doğrultusu için Newton’un ikinci yasası yazılırsa merkezcil kuvvet elde edilir.

Uydu hareketi:

  Dünya çevresinde  dairesel yörüngede hareket eden bir uyduyu inceler.Birbirinden r kadar uzakta m1 ve m2  kütleleri iki cisim arasında ki çekim kuvvetinin

 

olduğunu bilmeliyiz.Burada



dir.           

Çember Etrafında Dönen Uçak:

  Pilota etkiyen kuvvetler mg ağırlığı ile koltuğun yukarı doğru uyguladığı  Nalt  dır. Merkezcil ivmeyi oluşturan yukarı yönelmiş bileşke kuvvet  N alt – mg dir. Yarıçap doğrultusu için Newton’un 2. yasası uygulanırsa

                        N alt – m g = mv²/r

bulunur.

    DÜZGÜN OLMAYAN DAİRESEL HAREKET

            Dairesel bir yörüngede, hızının şiddeti değişerek hareket eden parçacığın merkezcil ivmesinin yanında, dv / dt büyüklüğünde bir teğetsel ivmesi de vardır. Bu nedenle parçacığa etki eden kuvvetin hem merkezcil hem teğetsel bileşeni olmalıdır. Yani, toplam ivme     a = ar + at olduğundan, parçacığa etki eden toplam kuvvet  F = Fr + Ft  ile   verilir  ve Bu kuvvetin Fr vektör bileşeni, dairenin merkezine yönelmiştir ve merkezcil ivmeyi oluşturur. Kuvvetin Ft  vektör bileşeni yörüngeye teğettir ve teğetsel ivmenin meydana gelişinden sorumludur. Parçacığın hızının zamanla değişmesine sebep olur. Aşağıdaki örnek bu tip hareketi açıkça anlatmaktadır,

Dönen Top:

  m kütleli küçük bir küre  R uzunluğunda bir ipin ucuna bağlanarak düşey düzlemde bir O noktası etrafında dairesel yörüngede döndürülüyor. Cismin hızının V olduğu ve ipin düşeyle  q  açısı yaptığı bir anda, ipteki gerilme şöyle hesaplanır;

            Hızın düzgün olmasına dikkat edilmeli, ağırlığın teğet bileşeni teğetsel ivmeyi oluşturur. Newton’un 2. hareket yasasının uygulanmasıyla

bulunur. İvmenin bu bileşeni V hızının zamanla değiştiğini ifade eder. Çünkü at = dv/dt dir. Newton’un 2. yasasının yarıçap doğrultusunda uygulanmasından,

İVMELİ SİSTEMDE HAREKET

Bir parçacık eylemsizlik koordinat sistemindeki bir gözlemciye göre a ivmesiyle hareket ediyorsa eylemsiz gözlemci Newton’un ikinci yasasını kullanabilir ve åF= m.a  ifadesini doğru olarak açıklar. Gözlemci , ivmeli referans sistemi içinde ise ve parçacığın hareketine Newton’un 2.Yasasını uygulamak isterse yalancı kuvvetlerle karşılaşır. Bu yalancı kuvvetlere bazen eylemsizlik kuvvetleri  de denir.Bu kuvvetlerin ivmeli gözlemci tarafından , ivmeli sistem içinde gerçek kuvvetler olarak göründüğü açıklanmıştır.Ancak bu yalancı kuvvetlerin , hareket , eylemsiz koordinat sisteminden gözlendiği zaman mevcut olmadıkları belirtilmelidir. Yalancı kuvvetler , sadece ivmeli bir sistem içinde kullanırlar. Fakat bunlar cisimlere etki eden gerçek kuvvetleri temsil etmezler.İvmeli referans sisteminde yalancı kuvvetler özel olarak belirlenmişler ise, o zaman bu referans sisteminde hareket, eylemsiz sistemden sadece gerçek kuvvetleri dikkate alarak yapılan hareketle aynı olacaktık. Genellikle , hareketler eylemsiz referans sistemleri kullanılarak analiz edilir.Fakat eylemli referans sistemlerinin kullanılmasının daha elverişli olduğu durumlar da vardır.

Döner sistemlerdeki hareketi daha iyi anlamak için virajlı bir yolda yüksek hızda giden bir arabayı göz önüne alabiliriz. Araba virajda sola keskin bir dönüş yapar yapmaz yolcu koltuklarında oturan şahıslar sağa doğru kayarlar ve kapıya çarparlar. Tam o noktada kapının onlara uyguladığı kuvvet, arabadan dışarı fırlamalarını önler.

Araba viraja girmeden önce yolcular doğrusal bir yolda hareket ediyorlar araba viraja girer girmez ise eğrisel bir yörüngeye giriyorlar. yolcular, eylemsizliklerinden dolayı önceden girmekte oldukları doğrusal yolda devam etme eğilimindedirler. Bu eğilim Newton’un 1. yasasının bir sonucudur. Cisim doğrusal yörüngede hareketine devam etmek ister ancak yolculara uygulanan merkezcil kuvvet (eğrini merkezine doğru), yeterince büyükse yolcular araba ile birlikte eğri yörüngede hareket eder. Bu merkezcil kuvvetin kaynağı yolcularla araba koltukları arasındaki sürtünme kuvvetidir.Sürtünme kuvveti yeterince büyük değilse yolcular arabanın dönüşü devam ettiği sürece koltuğun karşı tarafına doğru kayacaklardır. Sonunda yolcu kapı ile karşılaşacaktır. Kapı (açılmadığı için) yolcuya araba ile birlikte virajı dönebilmesine yeterli olan merkezcil kuvveti uygulayacaktır.

Özet olarak , bir kimse ivmeli bir referans sisteminde hareketi anlatırken , yalancı kuvvetleri gerçek kuvvetlerden çok dikkatlice ayırt etmelidir. Bir virajı dönen araba içindeki bir gözlemci ivmeli bir referans sistemi içindedir.onu dışarı doğru fırlatan kuvveti açıklamak için , dışarı doğru çeken bir yalancı kuvvetin varlığını kabul eder. Arabanın dışında durgun olan bir gözlemci sadece yolcu üzerinde etki eden gerçek kuvvetleri görür. Bu gözlemciye göre dışarı doğru yönelmiş merkezkaç kuvveti mevcut değildir. Yolcuya etki eden gerçek dış kuvvet, virajın merkezine doğru yani içe yönelmiş olan merkezcil kuvvettir. Bu merkezcil kuvvet ya yolcu ile koltuk arasındaki sürtünme kuvvetidir ya da kapının yolcuya uyguladığı normal kuvvettir.

            BIG BANG'İN DOĞUŞU

Evrenin yaratılışı, bundan bir asır önce, astronomların önemli bir bölümü tarafından gözardı edilen bir kavramdı. Bunun nedeni ise, 19. yüzyıldaki bilim anlayışının, evrenin sonsuzdan beri var olduğu varsayımını benimsemesiydi. Evreni inceleyen bilim adamlarının çoğu, zaten sonsuzdan beri var olan bir maddeler bütünüyle karşı karşıya olduklarını sanıyor ve evren için bir "yaratılış", yani başlangıç olduğunu akıllarından bile geçirmiyorlardı.

Bu "sonsuzdan beri var olan evren" fikri, Batı düşüncesine materyalist felsefe ile birlikte girmişti. Eski Yunan'da gelişen bu felsefe, maddeden başka bir varlık olmadığını savunuyor ve evrenin sonsuzdan gelip sonsuza gittiğini öne sürüyordu. Aslında materyalizm, Ortaçağ'da Kilise'nin hakim olduğu dönemde rafa kaldırılmıştı. Ama Rönesans'tan sonra Batılı bilim ve fikir adamlarının yeniden Eski Yunan kaynaklarına merak sarmaları ile birlikte, materyalizm de yeniden kabul görmeye başladı.

Materyalist evren anlayışını Yeni Çağ'da ilk kez savunan kişi ise, ünlü Alman düşünür Immanuel Kant oldu. Kant, evrenin sonsuzdan beri var olduğunu ve bu sonsuzluk içinde her olasılığın mümkün sayılması gerektiğini öne sürdü. Kant'ın yolunu izleyenler, sonsuz evren fikrini materyalizmle birlikte savunmaya devam ettiler. 19. yüzyıla gelindiğinde ise, evrenin bir başlangıcı, yani yaratılış anı olmadığı şeklindeki iddia, geniş bir kabul görür hale gelmişti. Karl Marx, Friedrich Engels gibi diyalektik materyalistlerin şiddetle sahiplendikleri bu iddia, 20. yüzyıla da taşındı. Söz konusu "sonsuz evren" fikri, her zaman için ateizmle içiçe oldu. Çünkü evrenin bir başlangıcı olması, Allah tarafından yaratıldığı anlamına geliyordu ve buna karşı çıkmanın tek yolu da, hiçbir bilimsel dayanağı olmadığı halde, "evren sonsuzdan beri vardır" iddiasını öne sürmekti.

Bu iddiayı ısrarla sahiplenenlerden biri, 20. yüzyılın ilk yarısında yazdığı kitaplarla materyalizmin ve Marksizm'in ünlü bir savunucusu haline gelen Georges Politzer idi. Politzer, Felsefenin Başlangıç İlkeleri adlı kitabında, "sonsuz evren" modelinin geçerliliğine güvenerek yaratılışa şöyle karşı çıkıyordu: "Evren yaratılmış bir şey değildir. Eğer yaratılmış olsaydı, o takdirde, evrenin Tanrı tarafından belli bir anda yaratılmış olması ve evrenin yoktan varedilmiş olması gerekirdi. Yaratılışı kabul edebilmek için, her şeyden önce, evrenin var olmadığı bir anın varlığını, sonra da, hiçlikten (yokluktan) bir şeyin çıkmış olduğunu kabul etmek gerekir. Bu ise bilimin kabul edemeyeceği bir şeydir."

Politzer, yaratılışa karşı sonsuz evren fikrini savunurken, bilimin kendi tarafında olduğunu sanıyordu. Oysa bilim, çok geçmeden, Politzer'in "eğer öyle olsa, bir Yaratıcı olduğunu kabul etmek gerekir" dediği gerçeği, yani evrenin bir başlangıcı olduğu gerçeğini ispatladı.

1920'li yıllar, modern astronominin gelişimi açısından çok önemli yıllardı. 1922'de Rus fizikçi Alexandre Friedmann, Einstein'in genel görecelik kuramına göre evrenin durağan bir yapıya sahip olmadığını ve en ufak bir etkileşimin evrenin genişlemesine veya büzüşmesine yol açacağını hesapladı. Friedmann'ın çözümünün önemini ilk fark eden kişi ise Belçikalı astronom Georges Lemaitre oldu. Lemaitre, bu çözümlere dayanarak evrenin bir başlangıcı olduğunu ve bu başlangıçtan itibaren sürekli genişlediğini öngördü. Ayrıca, bu başlangıç anından arta kalan radyasyonun da saptanabileceğini belirtti.

Bu bilim adamlarının teorik hesaplamaları o zaman çok ilgi çekmemişti. Ancak 1929 yılında gelen gözlemsel bir delil, bilim dünyasına bomba gibi düşecekti. O yıl California Mount Wilson gözlemevinde, Amerikalı astronom Edwin Hubble astronomi tarihinin en büyük keşiflerinden birini yaptı. Hubble, kullandığı dev teleskopla gökyüzünü incelerken, yıldızların uzaklıklarına bağlı olarak kızıl renge doğru kayan bir ışık yaydıklarını saptadı. Bu buluş, o zamana kadar kabul gören evren anlayışını temelden sarsıyordu.

Çünkü bilinen fizik kurallarına göre, gözlemin yapıldığı noktaya doğru hareket eden ışıkların tayfı mor yöne doğru, gözlemin yapıldığı noktadan uzaklaşan ışıkların tayfı da kızıl yöne doğru kayar. (Gözlemciden uzaklaşmakta olan bir trenin düdük sesinin gittikçe incelmesi gibi.) Hubble'ın gözlemi ise, bu kanuna göre, gökcisimlerinin bizden uzaklaşmakta olduklarını gösteriyordu. Hubble, çok geçmeden çok önemli bir şeyi daha buldu; yıldızlar ve galaksiler sadece bizden değil, birbirlerinden de uzaklaşıyorlardı. Her şeyin birbirinden uzaklaştığı bir evren karşısında varılabilecek tek sonuç ise, evrenin "genişlemekte" olduğuydu.

Edwin Hubble, dev teleskobuyla yaptığı gözlemlerde evrenin genişlediğini fark etti. Hubble böylece “sonsuz evren” efsanesini yıkacak Big Bang teorisinin de ilk delilini bulmuş oluyordu.

Kısa bir zaman önce Georges Lemaitre tarafından "kehanet" edilen bu gerçek, aslında yüzyılın en büyük bilimadamı sayılan Albert Einstein tarafından da daha önceden dile getirilmişti. Einstein 1915 yılında ortaya koyduğu genel görecelik kuramıyla yaptığı hesaplarda evrenin durağan olamayacağı sonucuna varmıştı. Ancak bu buluş karşısında son derece şaşıran Einstein bu "uygunsuz" sonucu ortadan kaldırmak için denklemlerine "kozmolojik sabit" adını verdiği bir faktör ilave etmişti. Çünkü o sıralar, astronomlar ona evrenin statik olduğunu söylüyorlardı, o da kuramının bu modele uymasını istemişti. Ancak sonradan bu kozmolojik sabiti "kariyerinin en büyük hatası" olarak tanımlayacaktı. Hubble'ın ortaya koyduğu evrenin genişlediği gerçeği, kısa bir süre sonra yeni bir evren modelini doğurdu. .Evren genişlediğine göre, zamanda geriye doğru gidildiğinde çok daha küçük bir evren, daha da geriye gittiğimizde "tek bir nokta" ortaya çıkıyordu.

Yapılan hesaplamalar, evrenin tüm maddesini içinde barındıran bu "tek nokta"nın, korkunç çekim gücü nedeniyle "sıfır hacme" sahip olacağını gösterdi Evren, sıfır hacme sahip bu noktanın patlamasıyla ortaya çıkmıştı. Bu patlamaya "Big Bang" (Büyük Patlama) dendi ve bu teori de aynı isimle bilindi. Big Bang'in gösterdiği önemli bir gerçek vardı: Sıfır hacim "yokluk" anlamına geldiğine göre, evren "yok" iken "var" hale gelmişti. Bu ise, evrenin bir başlangıcı olduğu anlamına geliyor ve böylece materyalizmin "evren sonsuzdan beri vardır" varsayımını geçersiz kılıyordu.

BIG BANG'İN ZAFERİ

Big Bang teorisi, kendisini destekleyen delillerin gücü nedeniyle, kısa sürede bilim dünyasında kabul görmeye başladı. Ancak materyalist felsefeye ve bu felsefenin temelindeki "sonsuz evren" fikrine bağlı kalmaya kararlı olan astronomlar, Big Bang'e karşı direnmeye ve sonsuz evren fikrini ayakta tutmaya çalıştılar. Bu çabanın nedeni, önde gelen materyalist fizikçilerden Arthur Eddington'ın "felsefi olarak doğanın şu anki düzeninin birdenbire başlamış olduğu düşüncesi bana itici gelmektedir" sözünden anlaşılıyordu

Big Bang teorisinden rahatsız olanların başında dünyaca ünlü İngiliz astronom Sir Fred Hoyle geliyordu. Hoyle, bu yüzyılın ortalarında "steady-state" (sabit durum) adında, 19. yüzyıldaki sonsuz evren fikrinin bir devamı olan yeni bir evren modeli ortaya attı. Hoyle evrenin genişlediğini kabul etmekle birlikte, evrenin boyut ve zaman açısından sonsuz olduğunu iddia ediyordu. Bu modele göre, evren genişledikçe madde, gerektiği miktarda, birdenbire, kendi kendine var olmaya başlıyordu. Tek görünür amacı materyalist felsefenin temeli olan "sonsuzdan beri var olan madde" dogmasını desteklemek olan bu teori, evrenin başlangıcı olduğunu savunan Big Bang kuramıyla taban tabana zıttı.

Sabit durum teorisini savunanlar uzunca bir süre Big Bang'e karşı direndiler. Ama bilim aleyhlerine işliyordu.

1948 yılında George Gamov, Georges Lemaitre'in hesaplamalarını geliştirdi ve Big Bang'e bağlı olarak yeni bir tez ortaya sürdü. Buna göre evrenin büyük patlama ile oluşması durumunda, evrende bu patlamadan arta kalan belirli oranda bir radyasyonun olması gerekiyordu. Üstelik bu radyasyon evrenin her yanında eşit olmalıydı.

"Olması gereken" bu kanıt çok geçmeden bulundu. 1965 yılında Arno Penzias ve Robert Wilson adlı iki araştırmacı bu dalgaları bir rastlantı sonucunda keşfettiler. "Kozmik Fon Radyasyonu" adı verilen bu radyasyon uzayın belli bir tarafından gelen radyasyondan farklıydı. Olağanüstü bir eşyönlülük sergiliyordu. Başka bir ifade ile yerel kökenli değildi, yani belirli bir kaynağı yoktu, evrenin tümüne dağılmış bir radyasyondu. Böylece uzun süredir evrenin her yerinden eşit ölçüde alınan ısı dalgasının, Big Bang'in ilk dönemlerinden kalma olduğu ortaya çıktı. Üstelik bu rakam bilimadamlarının önceden öngördükleri rakama çok yakındı. Penzias ve Wilson, Big Bang'in bu ispatını deneysel olarak ilk gösteren kişiler oldukları için Nobel Ödülü kazandılar.

1989 yılına gelindiğinde ise, George Smoot ve onun Nasa Ekibi, Kozmik Geriplan Işıma Kaşifi Uydusu'nu (COBE) uzaya gönderdiler. Bu gelişmiş uyduya yerleştirilen hassas tarayıcıların, Penzias ve Wilson'ın ölçümlerini doğrulaması yalnızca sekiz dakika sürdü. Sonuçlar, tarayıcıların kesinlikle evrenin başlangıcındaki büyük patlamanın sıcak, yoğun konumunun kalıntılarını gösterdiğini kanıtladı. Çoğu bilimadamı COBE'nin başarısını Big Bang'in olağanüstü bir şekilde onaylanması olarak yorumladı.

Big Bang'in bir diğer önemli delili ise, uzaydaki hidrojen ve helyum gazlarının miktarı oldu. Günümüzde yapılan ölçümlerde anlaşıldı ki, evrendeki hidrojen-helyum gazlarının oranı, Big Bang'den arta kalan hidrojen-helyum oranının teorik hesaplanmasıyla uyuşuyordu. Eğer evren, bir başlangıcı olmadan, sonsuzdan geliyor olsaydı, evrendeki hidrojen tamamen yanarak helyuma dönüşmüş olurdu.

Tüm bunlarla birlikte Big Bang bilim dünyasında kesin bir kabul gördü. Scientific American dergisinin Ekim 1994 sayısındaki bir makaleye göre, evren sürekli, düzenli olarak genişliyordu ve Big Bang modeli yüzyılımızın kabul görmüş tek modeliydi.

Fred Hoyle ile birlikte uzun yıllar sabit durum teorisini savunan Dennis Sciama, ardı ardına gelen ve Big Bang'i ispatlayan tüm bu deliller karşısında içine düştükleri durumu şöyle anlatır:

Sabit durum teorisini savunanlarla onu test eden ve bence onu çürütmeyi uman gözlemciler arasında, bir dönem çok sert çekişme vardı. Bu dönem içinde ben de bir rol üstlenmiştim. Çünkü gerçekliğine inandığım için değil, gerçek olmasını istediğim için 'sabit durum' teorisini savunuyordum. Teorinin geçersizliğini savunan kanıtlar ortaya çıkmaya başladıkça Fred Hoyle bu kanıtları karşılamada lider rol üstlenmişti. Ben de yanında yer almış, bu düşmanca kanıtlara nasıl cevap verilebileceği konusunda fikir yürütüyordum. Ama kanıtlar biriktikçe artık oyunun bittiği ve sabit durum teorisinin bir kenara bırakılması gerçeği ortaya çıkıyordu.

EVRENİ YOKTAN KİM VAR ETTİ?

Big Bang'in bu zaferi ile birlikte, materyalist dogmanın temeli olan "sonsuz evren" kavramı da tarihe karışmış oluyordu. Peki o zaman Big Bang'den önce ne vardı ve "yok" olan evreni büyük bir patlama ile "var" hale getiren güç neydi?

Elbette ki bu soru, Arthur Eddington gibi diğer materyalistlerin de hoşuna gitmeyen gerçeği, yani Yaratıcı'nın varlığını göstermektedir. Ünlü ateist felsefeci Anthony Flew, bu konuda şunları söyler:

"İtiraflarda bulunmanın insan ruhuna iyi geldiğini söylerler. Ben de bir itirafta bulunacağım: Big Bang modeli, bir ateist açısından oldukça sıkıntı vericidir. Çünkü bilim, dini kaynaklar tarafından savunulan bir iddiayı ispat etmiştir: Evrenin bir başlangıcı olduğu iddiasını. Ben hala ateizme inanıyorum, ama bunu Big Bang karşısında savunmanın pek kolay ve rahat bir durum olmadığını itiraf etmeliyim."

Kendisini ateist olmak için körü körüne şartlandırmayan pek çok bilimadamı ise, bugün evrenin yaratılışında sonsuz güç sahibi bir Yaratıcı'nın, yani Allah'ın varlığını kabul etmiş durumdadır. Örneğin ünlü Amerikalı astrofizikçi Hugh Ross evrenin Yaratıcı'sının tüm boyutların üzerinde olduğunu şöyle açıklar:

"Zaman, olayların meydana geldiği boyuttur. Eğer madde, patlamayla birlikte ortaya çıkmışsa, o zaman evreni meydana getiren nedenin evrendeki zaman ve mekandan tamamen bağımsız olması gerekir. Bu bize Yaratıcı'nın evrendeki tüm boyutların üzerinde olduğunu gösterir. Aynı zamanda Yaratıcı'nın bazılarının savunduğu gibi evrenin kendisi olmadığını ve evreni kapladığını, sadece evrenin içindeki bir güç olmadığını kanıtlar."

Bu noktaya kadar incelediğimiz gibi, Big Bang'in evrenin yoktan var edilişi anlamına geldiği, yani yaratılışı ispatladığı açıktır. Bu nedenle de materyalist felsefeyi benimsemiş olan astronom ve fizikçiler, bu gerçeğe karşı koyabilmek için bazı alternatif açıklamalar getirmeye çalışmışlardır. Bunlardan biri olan "sabit durum" teorisine önceki sayfalarda değinmiş ve bu teorinin aslında "evrenin yaratılması fikrinden felsefi olarak rahatsızlık duyan" birtakım bilim adamlarının umutsuz bir çabası olduğunu belirtmiştik.

Materyalistlerin getirmeye çalıştıkları diğer iki alternatif ise, Big Bang'i kabul eden, ama Big Bang'i yaratılış dışında yorumlamaya çalışan modellerdir. Bunların birincisi "açılır-kapanır evren modeli", ikincisi ise "kuantum evren modeli"dir. Şimdi sırasıyla bu teorileri ve neden geçersiz olduklarını inceleyelim.

Açılır-kapanır evren modeli, Big Bang'i evrenin başlangıcı olarak kabul etmeyi bir türlü hazmedemeyen astronomlar tarafından ortaya atılmıştır. Bu modelde, evrenin Big Bang'den sonra tekrar kendi içine çökerek tek bir noktaya toplanacağı, sonra yeniden patlayıp açılacağı, tekrar kapanacağı ve bu döngünün sonsuza kadar devam edeceği öne sürülür. Yine bu modele göre Big Bang'den önce de sonsuz kez evren patlayıp büzülmüştür. Yani iddiaya göre evren ve madde sonsuzdan beri vardır, ama belirli zaman aralıklarında patlamalar ve sonra içine çökmeler yaşanmaktadır. Şu an içinde yaşadığımız evren ise bu kısır döngünün içinde yer alan sonsuz sayıdaki evrenden bir tanesidir.

Bu modeli ortaya atanların yaptıkları şey, sadece oturup "Big Bang'i nasıl sonsuz evren fikrine uyarlayabiliriz" şeklinde düşünmek ve bir senaryo yazmaktan başka bir şey değildir. Ama bu bilim dışı bir senaryodur, çünkü son 15-20 yılın araştırmaları, açılır-kapanır bir evren modelinin mümkün olmadığını ortaya koymuştur. Çünkü, evren kendi içine çökecek olsa bile, bilinen hiçbir fizik kanununun böyle bir Büyük Çökme'yi geri çevirmesi ve evreni yeni bir Büyük Patlama ile yeniden oluşturması mümkün değildir.

Bu modeli geçersizliğe uğratan en önemli faktör ise, eğer gerçekten evren sürekli kapanıp-açılıyor olsa bile, bu çevrimin sonsuza kadar süremeyecek oluşudur. Çünkü hesaplamalar, çevrimsel evrenlerin birbirlerine entropi aktaracaklarını göstermektedir. Yani enerji her evrende biraz daha yararsız hale gelecek ve her yeni "açılan" evren biraz daha yavaş açılıp biraz daha geniş bir çapa sahip olacaktır. Bu ise zamanda geri gidildiğinde giderek daha küçük evrenler olmasını gerektirecek ve yine bir "ilk evren"de kilitlenecektir. Yani eğer sürekli kapanıp-açılan evrenler olsa bile, bunların ilk başta yine yokluktan var olmaları gerekecektir.

Kısacası "açılır-kapanır" sonsuz evren modeli, gerçekleşmesi fiziksel olarak imkansız bir fanteziden başka bir şey değildir.

Big Bang'i yaratılış dışında açıklayabilmek için öne sürülmüş olan ikinci model ise, başta belirttiğimiz gibi "kuantum evren modeli"dir. Bu teoriyi savunanlar, kuantum (atom altı) fiziğinde yapılan bir gözleme dayanarak bir senaryo üretmişlerdir. Kuantum fiziğinde, atom altı parçacıkların, boşluk (vakum) içinde aniden oluştukları ve yok oldukları gözlemlenmektedir. Bu gözlemi, "madde kuantum düzeyinde yoktan var olabilmektedir, bu maddenin kendine ait bir özelliktir" diye yorumlayan bazı fizikçiler, evrenin yaratılışı sırasında maddenin yoktan var olmasını da "maddenin kendine ait bir özellik" olarak tanımlamaya ve doğa kanunlarının bir parçası gibi göstermeye çalışmaktadırlar. Bu kuantum modeli içinde, bizim yaşadığımız evren, çok daha dev bir evrenin bir atom altı parçacığı gibi yorumlanmaktadır.

Oysa kuantum fiziğine yapılan benzetme, kesinlikle ilgisizdir ve evrenin yaratılışını açıklamaktan uzaktır. Big Bang, Theism and Atheism (Büyük Patlama, Tektanrıcılık ve Ateizm) kitabının yazarı olan William Lane Craig, bu konuyu şöyle açıklar:

"İçinde parçacıkların dalgalandığı (bir belirip bir yok olduğu) mekanik kuantum vakumu, aslında gerçek bir "vakum", yani "yokluk" kavramından çok uzaktır. Bir kuantum modelinde sürekli olarak oluşup yok olan parçacıklar, var oldukları kısa süre için etraflarında bulunan enerjiden çalarlar. Bu "yokluk" değildir ve dolayısıyla madde parçacıkları da yoktan var hale gelmemektedirler."

Yani kuantum fiziğinde de aslında madde "yoktan var" hale gelmemektedir. Sadece ortamda var olan enerji, ani bir biçimde maddeye dönüşmekte, sonra bu madde dağılarak tekrar enerji şeklini almaktadır. Kısaca, "kendiliğinden yoktan var olma" gibi bir durum söz konusu değildir.

Ancak, bütün bilim dallarında olduğu gibi fizik alanında da, ateist bilim adamları çeşitli kritik noktaları ve detayları gözardı ederek, gerçekleri materyalist bakış açısına göre saptırmaktan çekinmemektedirler. Çünkü onlar için materyalizmin, dolayısıyla ateizmin ayakta tutulması bilimsel gerçeklerin ortaya çıkartılmasından ve açıklanmasından çok daha hayati bir önem taşır.

Üstte anlattığımız gerçeğin anlaşılması, kuantum evren modelinin çoğu bilimadamı tarafından reddedilmesine yol açmıştır; ünlü fizikçi C. J. Isham'ın ifadesiyle "teorinin önüne çıkan ölümcül zorluklar nedeniyle, kuantum evren modeli yaygın kabul görmemiştir".

Öyle ki bu model, bugün onu ilk kez ortaya atan R. Brout ve Ph. Spindel gibi fizikçiler tarafından bile terk edilmiş durumdadır.

"Stephen Hawking de, Big Bang’e yaratılış dışında bir açıklama getirmeye çabalayan diğer materyalist bilim adamları gibi, hayali birtakım kavramlara dayanmakta ve çelişkiler sergilemektedir.Big Bang öncesinde zaman olmadığı gerçeği karşısında ise, "hayali zaman" gibi birtakım kavramlar türetmiştir. Hawking'e göre Big Bang'in 10-43 saniyesine kadar sadece "hayali zaman" vardır ve gerçek zaman bu andan sonra ortaya çıkmıştır. Hawking'in umudu, bu "hayali zaman" kavramı ile Big Bang'den önce sadece "zamansızlık" olduğu gerçeğini reddedebilmektir. Kuantum modelinin son yıllarda ün kazanmış bir versiyonu ise, dünyaca ünlü fizikçi Stephen Hawking'den gelmektedir. Hawking, Zamanın Kısa Tarihi adlı kitabıyla ilgi toplayan modelinde, Big Bang'in "yokluktan var olma" anlamına gelmediğini iddia etmektedir. ""

Oysa "hayali zaman", "bir odadaki hayali insanların sayısı" ya da "bir yoldaki hayali arabaların toplamı" gibi gerçekte sıfıra, yokluğa karşılık gelen bir kavramdır. Hawking bununla sadece bir kelime oyunu yapmaktadır. Hayali zamanla kurduğu matematiksel denklemlerin doğru olduğunu öne sürmektedir, ama bunun hiçbir manası yoktur. Gerçekte var olmayan şeylerin matematikte doğru gibi gösterilebilmesinin mümkün olduğunu, ünlü matematikçi Sir Herbet Dingle şöyle açıklar:

"Matematiğin lisanı içinde, biz doğrular kadar yalanlar da söyleyebiliriz. Ve matematiğin sınırları içinde, bunların birini diğerinden ayırma şansı yoktur. Bu ayrımı ancak deneyle ya da matematik dışında kalan bir akıl yürütme ile yapabiliriz; matematiksel çözüm ile onun fiziksel karşılığı arasındaki muhtemel ilişkiyi inceleyerek "

Kısaca, matematikte soyut, teorik olarak varılan bir sonuç, bunun gerçek bir karşılığının olmasını gerektirmez. İşte Hawking matematiğin bu soyut özelliğini kullanmakta ve hiçbir gerçekliğe karşılık gelmeyen varsayımlar üretmektedir. Peki acaba bu çabasının nedeni ne olabilir? Cevabı kendi sözlerinde bulmak mümkündür. Hawking, Big Bang'e alternatif olarak öne sürülen evren modellerinin çoğunlukla Big Bang'in "İlahi yaratılışı çağrıştırması nedeniyle" ortaya atıldığını kabul etmektedir.

Tüm bunlar göstermektedir ki, Big Bang'e alternatif olarak öne sürülen; sabit durum teorisi, açılır-kapanır evren modeli, kuantum evren modelleri ve Hawking modeli gibi arayışlar, gerçekte sadece materyalistlerin felsefi ön yargılarından kaynaklanmaktadır. Bilimsel bulgular açıkça Big Bang'in doğru olduğunu ve "yokluktan var olma" anlamına geldiğini göstermektedir. Ve evrenin yoktan var edilmiş olması, Allah tarafından yaratılmış olduğunun kesin göstergesidir, ancak materyalistler bunu kabul edemezler.

Big Bang'e yönelik bu materyalist tepkinin bir örneği, materyalist bilim dergilerinin en ünlülerinden biri olan Nature'ın editörü John Maddox'un 1989 yılında yazdığı bir makalede ifade edilmiştir. Maddox, "Kahrolsun Big Bang" (Down with the Big Bang) başlığıyla yazdığı makalede "Big Bang'in felsefi olarak kabul edilemez olduğunu" çünkü "Big Bang ile birlikte teologların yaratılış fikrine güçlü bir destek bulduklarını" belirtmiş ve "Big Bang önümüzdeki on yılı çıkaramayacak" kehanetinde bulunmuştur.

Oysa Maddox'un bu ümit dolu beklentisine rağmen, Big Bang o günden bu yana geçen 10 yıl içinde çok daha güçlenmiş, evrenin yaratılışını ispatlayan daha pek çok bulgu elde edilmiştir.

Bazı materyalistler ise bu konuda biraz daha "sağduyulu" davranmaktadırlar. Örneğin İngiliz materyalist fizikçi H. P. Lipson, yaratılışın bilimsel bir gerçek olduğunu "istemeden de olsa" şöyle kabul eder:

"Bence, bu noktadan daha da ileri gitmek ve tek kabul edilebilir açıklamanın yaratılış olduğunu onaylamak zorundayız. Bunun ben dahil çoğu fizikçi için son derece itici olduğunun farkındayım, ama eğer deneysel kanıtlar bir teoriyi destekliyorsa, bu teoriyi sırf hoşumuza gitmediği için reddetmemeliyiz"

ELEKTROMAGNETİK DALGALAR             

 
( Nabla ) Operatörü :

 bilinen anlamda bir vektör değildir. Ancak bir vektör gibi davranır. Vektörlerle yapılan tüm işlemler  ile de yapılabilir.Bu operatör işlemlerde büyük kolaylık sağlar.

  ile tanımlanır.

Gradyant :

Burada

operatörü ile V fonksiyonu çarpılıyor demek değildir. Fonksiyonun nasıl türevi alınacağını gösterir. Kısaca bu operatörü V üzerine etkir, onunla çarpılmaz.Gradyant, bir skaler fonksiyona bağlı olan vektörel bir fonsiyondur.

Diverjans :

Diverjans ingilizcede ıraksama anlamına gelir.

ile gösterilir.


, bir noktadaki 


 vektör çizgilerinin ne kadar ıraksadığının bir ölçüsüdür.

 Diverjans, vektörel bir fonksiyona bağlı olan skaler bir fonksiyondur. Bir skalerin diverjansından söz edilemez.

Rotasyonel :

Rotasyonel 

 ile gösterilir ve


vektörünün bir nokta etrafında dolanış miktarının ölçüsüdür.

Rotasyonel vektörel bir fonksiyona bağlı olan vektörel bir fonksiyondur.

  ile hesaplanır.

Diverjans Teoremi ( Gauss Teoremi ) :

Diverjansın hacim integrali, bu hacmi saran yüzeyde aldığı değere eşitir.

Stokes Teoremi :

Rotasyonel’in bir yüzey parçası üzerindeki integrali, bu yüzeyi çevreleyen eğri üzerinde aldığı değere eşittir.

Gauss Yasası :

Bir yüzey parçası üzerindeki

alanının akısı 


, o yüzeyi kesen çizgilerin sayısıyla orantılıdır. Bir yükü çevreleyen kapalı bir yüzeyden
geçen akı

olur.

   elde edilir.

Burada q yükü kapalı yüzey içinde kalan yüklerin toplamıdır. Bu yüzeyin dışında kalan bir yükün akıya katkısı sıfır olur çünkü, bu yüklerin alan çizgileri yüzeyin bir yerinden girip, başka bir yerinden çıkar.

’nin Diverjansı :

Gauss kanununda verilen 

 ifadesine diverjans teoremi uygulanırsa ;

’nin Rotasyoneli :

Elektrik alanın bir a noktasından diğer bir b noktasına giden yol boyunca eğrisel integral integrali alınırsa ;

 
sırasıyla a ve b noktalarının orjinden uzaklıklarıdır. Burada önemli olan nokta, eğrisel integralin
yoldan bağımsız oluşudur. Sonuç sadece uç noktalarının koordinatlarına bağlı çıkar.

Kapalı bir eğri boyunca integral alınırsa ;

Manyetik Alan :

Durgun bir yük sadece 

 elektrik alanı oluşturur. Hareketli yük ise elektrik alana ek olarak bir de
 
 manyetik alanı oluşturur. Elektromagnetik teorinin temel problemi 


 kaynak yüklerinin, bir Q test yükü üzerindeki etkisini hesaplamaktır.

Süperpozisyon ilkesine göre, sadece iki yük arasındaki kuvvet ifadesini bilmek yeterlidir. Toplam kuvvet herbir yükün Q üzerine uyguladığı kuvvetlerin vektörel toplamı olur.

Akım geçen bir telin etrafında bir manyetik alan oluştuğu pusula ile gözlenebilir. İçinden zıt yönde akım geçen iki tel birbirini iter. Ancak akım geçerken tellere dışarıdan bir test yükü yaklaştırılırsa hiçbir kuvvet ölçülmez. Yani teller nötr durumdadır.

Manyetik Kuvvet ( Lorentz Kuvveti ) :

Bir 

 manyetik alanı içinde, 
 hızıyla hareket eden bir Q test yüküne etkiyen manyetik kuvvet ;

Akım ve Manyetik Kuvvet :

 Bir telin kesitinden birim zamanda geçen yük miktarına akım denir. İletken içinde hareket eden negatif yüklü elektronlardır, yani akıma zıt yönde giderler.

Akım Yoğunluğu ve Süreklilik Denklemi :

Akım yoğunluğu
 
 ile gösterilir.

 Süreklilik denklemi denilen bu ifade, yük korunumunun matematiksel bağıntısıdır.

Manyetik Alanın Diverjans ve Rotasyoneli :

Ampere kanununa göre ;

Magnetostatik ve Elektrostatik’in Karşılaştırılması :

Elektrostatik alanın diverjansı ve rotasyoneline göre ;

Magnetostatik alanın diverjans ve rotasyoneline göre ;

Bu bağıntılar, elektrostatik ve magnetostatiğin Maxwell denklemleridir. Bu denklemler ile elektrik alan ve manyetik alan bulunabilir.

Elektrik alan çizgileri pozitif yükten ıraksar ; manyetik alan çizgileri akım çevresinde dolanır. Elektrik alan çizgileri pozitif yükten başlar, negatif yükte biter. Manyetik alan çizgileri hiçbir yerden başlamaz veya bitmez. Ya kapalı bir eğri oluşturur ya da sonsuza giderler.

 alanının tersine 

 alanı için noktasal bir kaynak yoktur. Yani elektrik yükün manyetik karşılığı yoktur.

 
 
ifadesinin fiziksel anlamı da budur.