Alanlar fiziği

ALANLAR FİZİĞİ

• Cisimcik, dalga ve kuvanta kavramlarından sonra, alan kavramı, modern fiziğin en önemli ve en zengin konularından biridir.

• Nevvton’a göre, iki A ve fi cismi birbirlerini uzaklıklarının karesiyle ters orantılı ve kütlelerinin çarpımıyla doğru orantılı bir güçle çekerler. Bu güce «çekim gücü» adı verilir; sözkonusu iki cismin (A ve B) ağırlık merkezlerini birleştiren doğru boyunca yönlenir, Sözgelimi B cismi, az ya da çok uzakta, A cisminin varlığından ileri gelen belli bir gücün etkisindedir. A cismi olmasaydı, B cismi hiç bir gücün etkisi altına girmeyecekti; demek ki, A cisminin varlığı, içinde B cisminin hareket ettiği uzayı değiştirir. Bu uzay, bir «çekim alanı»nın merkezi diye nitelenir; öyle ki, bu uzayın her noktasında, uzay içindeki cisimler ve onlardan biri olan B cismi, kütleleriyle doğru orantılı olan bir «genel-çekim- gücünün etkisi altındadır.

• Daha soyut bir biçimde, bu alan, uzunluğu ve yönü belirtilen bir vektörle gösterilir. B cismini etkisi altına alan genelçekim gücü, alan vektörünün, B cisminin kütlesiyle çarpımına eşittir. Bu betimlemenin yararı, içinde B cisminin hareket ettiği uzayın önemsiz olmadığını, ama B cisminin varlığıyla özel fiziksel nitelikler kazandığını göstermektir.

• Alan kavramı genelçekime uygulandığı gibi, elektriğe ve magnetizmaya da uygulanır. Sözgelimi, üstüne daha önceden demir tozu yayılmış bir masaya bir mıknatıs çubuğu konulduğunda, demir tozunun çok özel bir geometrik görünüme büründüğünü herkes bilir: Demir tozu taneleri, mıknatısın yarattığı magnetik alanın «güc çizgileri» olarak adlandırılan ve mıknatısın kutuplarından geçen, şaşırtıcı bir bakışımlılıkta eğri çizgilere göre dağılır. Güç çizgileri, hep aynı biçimde dağılmazlar: Herhangi bir noktada, demir tozu tanesine uygulanan güç, oradan geçen güç çizgisine göre yönlenir. Buradaki durum, genelçekim alanınınkin-den çok farklıdır: .Güc, demir tozu tanesinin ve mıknatıs çubuğunun ağırlık merkezlerinden geçmez. Buna karşılık her iki durumun altında yatan şey, fiziksel uzayın yeni özellikler kazandığı düşüncesidir.
• Görüldüğü gibi, alan kavramı genelçekim güçlerine ve magnetik güçlere uygulanmaktadır. Ya elektriksel güçlerde durum nedir? Bu güçler de aynı davranışı izlerler: Bir elektrik yükü, çevresinde, güc çizgileri ona uyan genelçekim alanınınkilerle aynı olan bir elektrik alanı yaratır. Burada da, bir elektrik yükü, kendisini çevreleyen fiziksel uzayı değiştirir.

• Genelçekimsel, elektriksel ya da magnetik enerji, uygun alanların güç çizgilerine göre dağılıyormuş gibi, her şey gözönüne alınan üç durumda gerçekleşir. Newton uzayı boş ve durgundur, güçler orada «uzaktan biranlığına» etkili olurlar. Faraday bu uzayı, enerjiyle doldurmak ve güç kavramını, artık «biranlığına» değil, sonlu bir hızla yayılan alan kavramıyla değiştirmek düşüncesini ortaya atmıştır.
• Elektriksel ve magnetik alanlar arasında çok sıkı ilişkiler vardın Bu bağları açıklamayı ve özelliklerini, ışığın yalnızca özel bir durum olduğu ünlü «elektromagnetik alan denklemleriyle» betimlemeyi Maxwell başarmıştır (1865). Kavram, atom çekirdeğinin içinde protonlarla nötronlar arasında etkili olan güçler konusuna kadar da uzanır: Bu durumda, aslında pek iyi bilinmeyen bir «nükleer alan»-dan sözedilir.

• Genel olarak, iki tanecik arasında etkili olan güçler, «alan tanecikleri»nin değiş-to-kuşuyla açıklanır: Bu durumda foton, elektromagnetik alan taneciğidir. Genelçekim alanının cisimciği olması gereken graviton’un ortaya konulmasına çalışılmaktadır.

• «Alanların kuvanta kuramı», son derece zengin olan bu kavramın en son ürünüdür. Tanecikler arasında etkilerin ortaya çıktığı ortam olan alan kuvantalaşır, yani çözümleri kesintili olan denklemleri sağlar. Teknik olarak konuşulduğunda, alan bir «operatör» olur ve iki x ve y taneciği arasındaki etkileşme şu çizelgeye indirgenir: Bu taneciklerden biri Yİ, Y2… kuvantaları (kesintili nicelikleri oluşturur; bu kuvantalar yayılır ve öteki tanecik tarafından yeniden soğurulurlar.

• Kısacası, alanlar kuramı Einstein’ın genel bağıllık (görecelik) üstüne düşünceleri ile kesintili enerji niceliği kavramı arasındaki bireşimi gerçekleştirmeye çalışmaktadır. Güneş gibi bir cisim, içinde «Yer» gibi «tanecikler»in, bu yolla oluşmuş alanın güç çizgilerini ya da geodezi çizgilerini izlediği evreni eğriltir. Bir ışık taneciği de aynı biçimde davranır; bir genelçekim alanıyla saptırılabilir ya da genelçekim etkisinin yoğun olduğu bir uzay bölgesinde tuzağa düşürülebilir.

• Öte yandan, «alanların ak siyomatik kuramı», tutarlı bir evren modeli kurmağa çabalamaktadır. Her taneciğe karşılık, aynı kütlede, ama ters elektrik yüklü bir karşı taneciğin var olduğunu öne süren «TCP» kuramını kanıtlamayı başarmıştır.

ATOM / BAĞILLIK / EİNSTEİN/GENELÇEKİM/ IŞIK / KUVANTA / TEMEL TANECİKLER ALASKA. Bkz. AMERİKA BİRLEŞİK DEVLETLERİ

Advertisement

Yorum yazın