Michelson – Morley Deneyi

Gözlerimizle apaçık gördüğümüz bir şeyin doğruluğunu kanıtlamanın peşine düşeriz bazen. Kanıtlayamazsak ne olur? Dünyamız alt üst olur öyle değil mi? Olsun, belki altı, üstünden daha hayırlıdır.

Fizik tarihi açısından da Michelson – Morley deneyi aynen böyledir, sonuçları bakımından çok önemli, fakat özünde başarısız (veya yetersiz) bir deney olmuştur. Üstelik sonuçlarını gözlerimizle gördüğümüz bir şeyi, Dünya’nın Güneş etrafında döndüğünü kanıtlamak için tasarlanmıştır. Deney başarısız olmuş (veya daha doğru bir ifadeyle teorik açıdan yetersiz kalmış) fakat öneminden hiçbir şey kaybetmemiş, hatta fizik dünyasını daha önemli bir gelişmeye, özel rölativite teorisinin keşfine zorlamıştır. Albert Einstein pek çok yerde, kendisini özel rölativite teorisini oluşturmaya iten şeyin Michelson – Morley deneyi olduğunu söylemiştir.

Amerikan Ulusal Denizcilik Gözlemevi’nde ışık hızının hassas ölçümü alanındaki çalışmalarıyla 1850’lerde ismini duyuran ünlü fizikçi Albert A. Michelson ile ünlü kimyacı Edward W. Morley’in, ışık hızındaki küçük değişimleri hassas bir biçimde ölçebilmek için tasarladıkları ve ilk versiyonu 1887’de gerçekleştirilen meşhur deney, Michelson – Morley deneyi olarak bilinir. Deney, Dünyamızın boşluktaki hareketinin hızını belirlemek için tasarlanmıştır. Kullanılan deneysel düzenek Michelson interferometresi olarak bilinir.

Bu interferometre, bir kaynaktan gönderilen ışığı, yarı saydam bir ayna kullanarak ikiye ayırıp, birbirlerine dik açılarda iki yöne ayırmakta ve eşit mesafelere yerleştirilen başka aynalar ile bu iki demeti geri yansıtıp tekrar birleştirerek bir alıcıya göndermektedir. Düzenek, günümüzde kütleçekim dalgaları çalışmalarında kullanılan ve kilometrelerce büyüklükte olan dev LIGO cihazlarının da atası sayılır. Düzeneğin amacı, düzeneğin kollarından birini Dünya’nın Güneş etrafındaki hareketi doğrultusuna döndürerek her iki kol arasında bir hız farkına sebep olmak ve dolayısıyla algılayıcıda bir girişim deseni gözlemektir.

Güneş’ten yaklaşık 150 milyon km uzakta bulunan Dünyamız, Güneş etrafındaki hareketini bir yılda tamamlamakta, yani yörüngesi üzerinde 30 km/sn bir çizgisel hız ile ilerlemektedir. Yaklaşık 300 000 km/sn olan ışık hızının on binde biri olan bu hızın, o dönemde kullanılan cihazlar için bile tespit edilebilir bir hassasiyet aralığında olduğu ve düzenek kollarının yönlerinin değiştirilmesiyle algılayıcı üzerinde bir girişim deseni gözlenmesi beklenmiştir. Fakat bu sonuç hiçbir zaman gözlenmemiştir. İki kol arasındaki yol farkı, saçak deseninde görülebilir bir kaymaya sebep olmalıydı. Eğer girişim deseni gözlemlenirken interferometre 90 derece döndürülürse yaklaşık 0,4 saçaklık bir kaymanın gözlemleneceği hesaplanmıştı. Deneyde kullanılan aygıt, saçak deseninde 0.01 saçak kadar küçük bir kaymayı bile saptayabilecek duyarlılıktaydı. Fakat bilim insanları, bu hesaplanan sapmayı hiçbir zaman gözlemleyemediler.  Michelson – Morley deneyi, sonraki on yıllar boyunca gerek Amerikalı gerek Avrupalı başka araştırmacılar tarafından değişik koşullarda ve farklı yerlerde tekrarlanmış, fakat gözlenmesi beklenen saçak kayması, girişim deseni hiçbir zaman gözlenememiştir. Deyim yerindeyse Michelson – Morley deneyinden Özel Rölativite teorisine kadar geçen birkaç on yıl içerisinde fizik dünyası derin bir sessizliğin içine gömülmüş gibidir. Fizikçiler arasında kısa bir dönem için adeta “Dünya durmuştur” diyebiliriz. Fizik tarihinde hiçbir deneyde, Michelson – Morley  deneyinde olduğu kadar beklenen bir sonucun ortaya çıkmayışının açıklanmaya çalışılması için bu denli gayret gösterilmediğini söylemek yanlış olmaz. Fakat sonuçları bakımından deney gayet nettir: Dünyanın mutlak hızı ölçülememektedir. On milyarlarca galaksi kümesinin içinde, alelade bir galakside dolanmakta olan, yüz milyarlarca yıldız sistemlerinden herhangi birinin içindeki alelade bir yıldızın etrafında dönen herhangi bir kaya olan gezegenimiz Dünya üzerinde yapılan bir fizik deneyi, adeta o gezegen evrenin merkeziymiş gibi sonuçlar vermektedir. O halde bu deney sonuçları açısından tam bir fiyasko mudur, yoksa fizik dünyasını büyük bir gelişmeye sürükleyen önemli bir kilometre taşı mıdır?

300 bin + 30 veya 300 bin –30 o dönem için bile gayet tespit edilebilir bir değişimdir. Bu noktada şunu merak ediyorum: Teorinin öngördüğü şeyi, uygulamada göremeyen bilim insanları şüpheciliği ne kadar ileri götürmüş olabilirler? Düzeneğin kollarından birini, Dünya’nın Güneş etrafındaki hareketi yönüne doğrulttuklarında teorik olarak gözlenmesini bekledikleri, gözleyeceklerine inandıkları şeyi göremedikleri zaman, bu bilim insanları deneylerinden mi yoksa inançlarından mı şüphe duymaya başlamışlardır? “Acaba Dünya, Güneş etrafında dönmüyor olabilir mi?” diye düşünmeye başlayan bilim insanı olmuş mudur? Oysa ki Dünya’mızın Güneş etrafında dönmekte olduğunun deneysel bir kanıta ihtiyacı var mı? Bunu görüyoruz, öyle değil mi? Adına Güneş dediğimiz bir alev topu, her gün kafamızın üzerinde dolanmakta, bir ufuktan yükselip karşı ufukta batmaktadır. Bunun iki açıklaması olabilir: Ya tanrısal bir güç(!) bu ateş topunu peşine zincirlemiş ve sürüklemektedir ya da Dünyamız kendi etrafında dönmektedir. Bu alev topunun doğup battığı eksenin ise yıl içinde kuzey – güney doğrultusunda düzenli olarak gidip geldiğini görmekteyiz. Bunun da iki açıklaması olabilir: Ya bu tanrısal güç(!) önceden tayin edilmiş bir şekilde, sebepsiz ve düzenli olarak yolunu değiştirmektedir ya da kendi etrafında dönmekte olan gezegenimizin bir eksen eğikliği vardır ve gezegenimiz de Güneş etrafında dönmektedir. Bu iki seçenek arasında mantıklı bir insanın hangisini tercih etmesi gerektiği açıktır. Peki ama gözümüzle gördüğümüz bir gerçeğin, mantıklı deneysel sonucunu bulamadığımızda ne yapmalıyız? Michelson – Morley deneyinin beklenmeyen bu olumsuz sonucu karşısında dönemin bilim insanları ne yapmışlardır? Dünya, onlar için de bir süre için durmuş mudur?

Deneyin bu beklenmeyen olumsuz sonucu, Özel Rölativite Teorisi ileri sürülünceye kadar, boşluk içerisinde hareket eden Dünya’nın mutlak hızının ölçülemeyeceği şeklinde yorumlanmıştır. Fizik tarihinde yaptığı deneyle Albert Michelson, “Dünya’yı birkaç yıllığına durduran adam” olarak; Albert Einstein ise rölativite teorisini ortaya koymasıyla “Dünya’yı yeniden hareket ettiren adam” olarak isimlerini yazmışlardır diyebiliriz.

Einstein’ın özel rölativite teorisi, boşluk ortamında ışığın hızının, tüm eylemsiz referans sistemlerinde aynı ve sabit olmasıyla yani ışık hızının ölçülen değerinin gözlemcinin üzerinde bulunduğu ya da ışık kaynağının bağlı bulunduğu referans sistemlerinin hareketlerinden bağımsız olması ve her yönde evrensel bir sabit hızla yayılması şeklinde açıklanabilir. Her ne kadar galaksi kümelerinin spektrumlarında Doppler etkisi sebebiyle kaymalar olduğu, yani galaksi kümelerinden bize gelen ışığın dalga boylarının bir sebeple değiştiği ve bu durumun galaksi kümelerinin yüksek hızlardaki hareketleri sebebiyle oluştuğu tahmin edilse de bu noktada bilim dünyası kendilerine açıklanamamış nokta olarak “Hareketsiz Dünya” yerine “Galaksilerin sebebi bilinmeyen spektroskopik kaymaları problemi” ni tercih etmiş görünmektedir. Mantıklı bir tercih olduğunu kabul etmek gerekir. Bu noktada, galaksilerin gözlemlediğimiz dönme hareketlerinin, bildiğimiz kütle çekim yasasına uymadığını hatırlatmak ve problemi ayaklarımızın altında hissetmek yerine, dosdoğru yukarıda, göklerde, çok uzaklarda bir yerde aramanın daha makul olduğu fikrine katıldığımı belirtmek isterim. Beladan uzak durmaya çalışmak, insan doğasında vardır.

Ben bu makalemde, başka pek çok kişiden dinleyebileceğiniz şekilde bir Özel Rölativite ve Einstein güzellemesi yapmak ve açıklanamamış olan problemi açıklıyormuş gibi görünerek aslında problemi Dünya’dan çok ötelere, galaksi kümelerine kadar öteleyerek artık görünmemesini sağlamak yerine, Michelson – Morley deneyinin devrimsel başarısızlığını anlatmaya çalıştım.

Sonuç olarak sevgili okur, bazı başarısızlıklar vardır ki sonrasında devrimsel atılımları tetikler; bir süre için sizi hüzne ve sessizliğe boğar fakat Tanrı bilir, belki de sizin için çok daha hayırlı bir kaotik plan devrededir ve bu başarısızlık da onun ön hazırlığıdır. Başarısızlığınızdan öğrendiğinizle, başarınızdan öğrendiklerinizi karşılaştırın derim; hangisi daha öğretici olduysa, o gerçek kazanımınızdır.

Velhasıl sevgili okur, bazen olmaz… çok da üzülmeyin.

KAYNAKLAR

• https://bilimvegelecek.com.tr/index.php/2017/11/21/isik-hizi-olcumlerinden-kutlecekimsel-dalga-belirlenmesine-nobel-odullerine-kosan-deney-aleti-michelson-interferometresi/

• https://yordama.com/michelson-morley-deneyi/
• https://www.kuark.org/2013/02/michelson-morley-deneyi-ve-esir/
• https://www.youtube.com/watch?v=KZDEoQyC-lE
• https://www.muhendisbeyinler.net/michelson-morley-deneyi/
• http://fizikolog.net/fizik_ansiklopedisi/michelson-morley-deneyi.html
• http://www.acikbilim.com/2014/09/dosyalar/19-yuzyilin-yanlislanan-fikri-eter-ve-michelson-morley-deneyi.html
• https://www.kozmikanafor.com/ozel-gorelilik-3-michelson-morley-deneyi/