Ana sayfa 140. Sayı ‘Relativistik kütle’ balonu

‘Relativistik kütle’ balonu

242
PAYLAŞ

Çeviren: Prof. Dr. E. Rennan Pekünlü

“Relativistik kütle” kavramı bir tür pedagojik virüs sunar ve bu virüs yok olma işareti göstermeksizin yeni nesil öğrencileri ve profesörleri çok etkin bir biçimde etkiler. Dahası, gerçek bir evrensel hastalık üretme tehlikesi sunar.

L. B. Okun

“Ünlü formül E=mc2” ve bu formülden türeyen, hız ile artan “relativistik kütle” kavramları, Einstein’ın dört boyutlu uzay-zaman simetrisi, özel görelilik simetrisiyle çelişen tarihi eserlerdir. Einstein’ın bulduğu ilişki E=mc2 değil, E0=mc2’dir; burada E0 Einstein’ın 1905 yılında sunduğu durgun durumdaki özgür cismin erkesidir (enerjisidir). “Ünlü formül”ün uzun ömürlü olmasının sorumlusu, görelilik kuramını uzman olmayanlara öğretme görevi üstlenen sorumsuz uzmanların tavrıdır.

“Relativistik kütle” kavramı bir tür pedagojik virüs sunar ve bu virüs yok olma işareti göstermeksizin yeni nesil öğrencileri ve profesörleri çok etkin bir biçimde etkiler. Dahası, Fizik Yılı’nda gerçek bir evrensel hastalık üretme tehlikesi sunar.

Ben “Einstein’ın ünlü eşitliği E=mc2”ye karşı yazdığım ilk makaleyi 1989 yılında yayımlattım (L.B. Okun, Soviet Physics-Uspekhi32 (July 1989) 629-638; L.B. Okun, Physics Today, June 1989, pages 31-36). Konu bana çok önemli göründü çünkü liselerde, kolejlerde ve üniversitelerde Özel Görelilik kuramının doğru bir biçimde öğretilmesiyle ilgiliydi ve popüler bilim dergileri ve kitaplarında “yaya” (pedestrian) olarak betimlenen (tasvir edilen) fizikçi olmayan geniş kitlelere bu kuramın gerçek anlamını açıklamalıydık.

Bu görev kesinlikle yerine getirilmesi güç bir görev değildi, çünkü görelilik kuramının tutarlı sunumu dünya çapında onay almış Landau ve Lifshitz’in The Classical Theory of Fields adlı kitabında (L. D. Landau, E. M. Lifshitz, The Classical Theory of Fields, translated from the second Russian ed., Pergamon, New York, 1951) sunulmuş, benim bu konudaki anlayışım bu kaynak ve diğer kaynaklar temelinde olmuştur.

Görelilik kuramının özünü saptırmış (veya yarım saptırmış) olan kitaplarda konunun iki yanı vardır. Bir yanda, “relativistik kütle” konusu uygun bulunmamış izlenimi bıraktı, çünkü bu kitapların yazarları arasında ünlü fizikçiler, çağdaş fiziğin babaları ve en büyük yetkeleri (otoriteleri) vardı. Diğer yanda, meydan okuma vardı. Bu nedenle ben okurlara dört boyutlu uzay zaman süredurumunun güzelliğini, relativistik ve relativistik olmayan eşitliklerin gayrı meşru çocuğu olan “relativistik kütle”nin tutarsızlığını ve çirkinliğini açıklamaya çalıştım.

İyimserliğim, 1992 yılında Taylor ve Wheeler’in etkileyici ve popüler Spacetime Physics (E. F. Taylor, J. A. Wheeler, Spacetime Physics, 2nd ed. Freeman and Company. New York, 1992, pages 246-252) adlı kitabının ikinci baskısına eklenmiş olan “Dialog: Use and Abuse of the Concept Mass” başlıklı yazılarında benim yukarıda alıntılanmış olan iki makalemi destekleyen yaklaşımlarıyla artmıştır. Bu kitabın bir kopyası içinde John Archibald Wheeler’ın bana Ekim 1991 tarihinde gönderdiği posta kartıyla birlikte kitaplığımda yer alıyor. Post karttaki fotoğrafta, Washington DC’deki Ulusal Bilimler Akademisi önündeki Albert Einstein anıtı var. Einstein’ın bronz heykelindeki açık kitabın bir sayfasında E=mc2 var.

O zamandan beri fizikçilerden (hem profesörlerden hem de öğrencilerden) yüzlerce mektup aldım ve hepsi de görelilik kuramının dört boyutlu formülasyonuna ve Lorentz’in kütlenin değişmezliğine bağlı kaldıklarını bildiriyorlardı. Birkaç kez de yazarların kitaplarının yeni baskılarında kütle kavramı konusundaki yanlışlarını düzeltmelerine yardımcı oldum. Ancak, relativistik kütle yandaşlarının sayısında azalma olmamışa benziyor.

Relativistik kütle kavramının yüceltilmesinde Max Jammer’in kitapları (M. Jammer, Concepts of Mass in Classical and Modern Physics, Harvard, 1961; M. Jammer, Concepts of Mass in Contemporary Physics and Philosophy, Princeton, 2000) önemli rol oynadı. Relativistik kütle yandaşlarının saldırganlığı Dünya Fizik Yılı bağlamında, Einstein’ın 1905 yılında yayınlanan temel makalelerinin 100. yıldönümünde arttı.

Kampanya, Scientific American dergisinin 2004 yılı Eylül ayı sayısında, “relativistik kütle” eşittir  , burada m0 durgun kütledir ve “en önemli eşitlik E=mc2” betimlemeleriyle doluydu. Derginin editörlerine ilettiğim, görelilik kuramının dört boyutlu yaklaşımını ve kütlenin değişmezliğini savunan mektup editör G. Collins tarafından reddedildi ve Collins 2005 yılı Nisan ayında şunu yazdı: “En önemlisi, biz inanıyoruz ki, bu konuyu sizin ve ortak yazarların tavrıyla Scientific American Mektup (Scientific American Letters) sayfalarında tartışmak genel okuyucu kitlesinde kafa karışıklığına ve konunun okuyucular açısından daha gizemli ve anlaşılmaz olmasına neden olacaktır”. Kısacası, Scientific American dergisinin editörleri doğru ve yanlış savların “kafa kafaya çarpışması”ndan kaçınarak, bu konudaki doğru bakış açısını okurlarından gizlemeyi yeğlemişlerdir.

Avrupa’da yayınlanan Physics World adlı derginin editörü P. Rodgers 2005 yılı Ocak ayı sayısının editör sayfasında şunu yazdı: “…E=mc2 kütle ve erkenin bir ve aynı şey olduğuna ilişkin önemli bir sonuca götürmüştür”. G. Collins’in tersine, P. Rodgers bu saptamayı eleştiren bir mektup yayımlatmış ve eleştirilere kısmen katılmıştır (P. Rodgers, Physics World18 No.10, 20, 2005).

2005 yılı Eylül ayında relativistik kütle sürüsüne The New York Times gazetesi de katıldı ve B. Green’in bir makalesini yayınladı (B. Green, That Famous Equation and You, The New York Times, Sept. 30, 2005). Gazeteci ünlü biliminsanlarının, örneğin R. Penrose’un desteğini aldı. Penrose’un bin sayfalık kalın kitabında (Roger Penrose, The road to reality. A complete guide to the laws of the universe, A. Knopf, New York, 2004, p. 434.) şu yazılıydı: “Einstein’ın ünlü E=mc2 bağıntısına göre kütle ve erke birbirine tamamen denktir”.

Bu tümceden kaç öğrenci, öğretmen ve gazeteci zehirlenecek? S. Hawking’in ünlü kitabının 2005 yılında yayınlanan ikinci baskısından (S. Hawking, A Brief History of Time, New York, 1988) kaç okur zehirlenecek? Kitabının ilk sayfasında Hawking şunları yazıyor: “Birisi bana dedi ki, kitabıma ekleyeceğim her eşitlik satışın yarıya inmesine neden olacak. Bu nedenle kitaba herhangi bir eşitliğin girmemesine karar verdim. Ancak kitabın sonuna bir eşitlik, Einstein’ın ünlü eşitliği E=mc2’yi ekledim. Umarım bu eşitlik benim potansiyel okurlarımın yarısını korkutmaz.”

Eminim ki, E=mc2 eşitliği kitap satışını ikiye katlamıştır ve satın alıcılar ünlü formülden etkilenmişlerdir. Ancak okurların görelilik kuramını anlamaları konusunda bu bağıntının yapacağı zararı değerlendirmek olası mı? Görelilik konusundaki yazının (literature) genel düzeyinin bu virüsün yayılması karşısında alacağı zararı değerlendirmek olası mı?

Gary Oas’ın Stanford Üniversitesindeki Yetenekli Gençlerin Eğitim Programı (Educational Program for Gifted Youth at Stanford University) bağlamında yazdığı iki yeni makale (G. Oas, On the abuse and use of relativistic mass, arXiv: physics/0504110; G. Oas, On the Use of Relativistic Mass in Various Published Works, arXiv: physics/0504111) relativistik kütlenin kullanımını incelemiştir. Yazar, “bu kavramın tüm bağlamlarda boşlanması, kullanılmaması konusunda bir kez daha ısrar ediyor”. Makale basılması talebiyle American Journal of Physics dergisine gönderilmiş ancak “çok uzun” (toplam 12 sayfa!) olduğu gerekçesiyle reddedilmiştir. Özel ve/veya genel görelilik konularına gönderi yapan kitapların kaynakçası (30 sayfa) yazarın “On the Use of Relativistic Mass in Various Published Works” başlıklı makalesinde verilmiş. Makale, relativistik kütle kavramının tarihsel kullanımı hakkındaki tartışmaları içeriyor. Bu virüsün zehirlediği toplumun, iyileştirme çabasına karşı gösterdiği saldırgan tepkiyi öngörmek hiç de zor değil.

Kaynak: The concept of mass in the Einstein year, L. B. Okun, State Research Center, Institute for Theoretical and Experimental Physics, 117218, Moscow, Russia. Bölüm 5. The pedagogical virus of “relativistic mass”. arXiv:hep-ph/0602037v1 3 Feb 2006.

Einstein da hoşlanmamıştı

Einstein Görelilik kuramını oluştururken, E=mc2 ile ilgili makalesinde (1905) başlangıçta “boyuna kütle” (longitudinal mass) ve “dikine kütle” (transverse mass) ifadelerini kullandı. Einstein m ile gösterilen kütle kavramını durgun kütle (rest mass) olarak dikkate aldı (A. Einstein (1905), “Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?” (PDF), Annalen der Physik (in German) 18 (13): 639–643, Bibcode:1905AnP…323..639E, doi:10.1002/andp.19053231314  (English translation).

Sonraki yıllarda Einstein “relativistik kütle” düşüncesinden hoşlanmadığını ifade etti (http://www.weburbia.com/physics/mass.html):

“Devingen bir cismin kütlesi için net bir tanımı olmayan  kavramını sunmak iyi bir fikir değildir. En iyisi “Durgun kütle” m kavramından başka bir kütle kavramı sunmamaktır. M yerine, devingen cismin momentum ve erke ifadesinden söz etmek en iyisidir”. (Albert Einstein’ın 19 Haziran 1948 tarihinde Lincoln Barnett’e gönderdiği mektuptan – L.B. Okun’dan alıntılanmıştır: L. B. Okun (1989), “The Concept of Mass” (PDF), Physics Today, 42 (6): 31-36, Bibcode:1989PhT….42f..31O, doi:10.1063/1.881171)

Kaynak:https://en.wikipedia.org/wiki/Mass_in_special_relativity

Gary Oas: ‘Relativistik kütle’ kavramının kullanımı üzerine

Özet: Hıza bağlı kütle, yani “relativistik kütle” kavramı incelenmiş ve özel görelilik kuramının geometrik formülasyonuyla tutarsız olduğu bulunmuştur. Bu yeni bir sonuç değildir; ancak çoğu kişi bu kavramı kullanmaya devam ediyor ve bazı kişiler de bu kavramın özel görelilik kuramının temelini oluşturduğunu saptamaya çalışıyor. Görelilik kuramının oluşturulmasında “relativistik kütle” kullanılsa da kullanılmasa da sonucun aynı olacağına ilişkin görüşler savunuluyor… Görelilik kuramının günümüzdeki temsilinde geometri temel rolü üstlendiği için, bir kez daha uyarmalıyız ki, “relativistik kütle” kavramı tüm düzeylerde boşlanmalıdır.

Sonuç: Aslında ben “relativistik kütle” kavramının etik bir sorun yarattığını savunan, “Okura bu formülü öğretmek onu aldatmak anlamına gelir” diyen Lev Okun’la ayni fikirdeyim. Geçmişte bu kavramın boşlanmasına ilişkin çağrılar olmuştu ancak çok kısıtlı olarak onanmıştı (kabul edilmişti). Bu kavramı kullanan çoğu uzman olmayan kişilerin kitaplarının pazarda giderek artması nedeniyle fizik topluluklarının çok daha dikkatli olarak yazması, konuyu gözden geçirmesi ve bu tür uyarıları yapmaları salık verilir.

Kaynak: Gary Oas, Education Program for Gifted Youth, Stanford University, arXiv:physics/0504110v2 [physics.ed-ph] 21 Oct 2005.