Katalog

Kutle enerjı donuşumu söyleminin yanlışlığı üzerine Altuğ Şişman (*) A lbert Eınsteın'ın 1905 yılında Amalen Der Physık dergısınde yayımladıgı Bır cısmın eylemsızkgı ıçerdıgı enerjıye baglı mıdır? ' başlıklı makalesıyle, bır cısmın kutiesı üe ıçerdıgı enerjı arasındakı eçdeğerlik ortaya konulmuştur Bu sozlu ıfade matematıksel olarak belkı de artık hemen herkesın büdıgı meşhur DE=Dmc 2 ıfadesı üe temsü edılır Buradakı DE ve Dm terımlen sırasıyla cısmın toplam enerjısındekı ve toplam kutlesındekı degışımlerı, c ıse ışıgın boşluktakı hızı olan sabıt bır sayıyı temsü eder Kutle, cısmın hareket degışımlerıne karşı dırencı nın bır olçusudur Cısmın degışımden oncekı enerjısı Eı kutiesı mj ıken degışımdpn sonra bu buyukluklerın degerlerı E2 ve m 2 olur Boylece cısmın enerjısındekı degışım son enerjı degerınden ük enerjı değerı çıkanlarak DE=E2 Ej şeklınde ıfade edüırken kutlesındekı degışım de benzer şekılde son kutle değerınden ük kutle değerı çıkarüarak Dm=m ? rri] şeklınde ıfade edılır Bu durumda DE=Dmc 2 ıfadesı bıze cısmın kutiesı azalıyorsa enerjısının de azaldığını benzer şeküde kutiesı artıyorsa enerjısının de arttığını soylemektedır Bır başka deyışle, cısmın kutlesındekı degı şımle enerjısındekı degışımın aynı yonde oldugunu soylemektedir nuştugunden soz edebılırdık Fakat ıfade çok açıktır ve ışaretı ıçermemektedır Bu nedenle kutlenın enerjıye donuştugunu degü, kutlenın enerjıye ozdeş oldugunu ıfade et mektedır Reaksıyonlarda hesaplanan kutle farkı durgun kutlelerın farkıdır Oysa reaksıyon sonrasındakı parçacıklar durgun değü tersıne buyuk mıktarda hareket enerjısı yaru kınetık enerjı ıçermektedırler Dolayısıyla bu kınetık enerjının kutleenerjı ozdeşlıgı nedenıyle bır kutle karşüıgı vardır Anlatımı kolaylaştırmak ıçın buna kınetüc kutle dıyelım Benzer şeküde reaksıyon sırasında yayınlanan elektromanyeük enerjının de karşüıgı olan bır elektromanyetık kutleden soz etmek mumkundur Boylelıkle reaksıyona kutle büançosundan bakarsak başlangıçta var olan durgun kutle reaksıyon sonunda bır mıktar azalmış aradakı fark kadarlık durgun kutle ıse kınetüc ve elektromanyetık kutleye donuşmuştur Yanı Eınsteın'ın ortaya koydugu kutleenerjı ozdeşlıgını kullanarak olaya baktıgımızda, kutlenm korunumundan soz etmek artık mumkundur Benzer şeküde reaksıyona enerjı büançosu açısından bakarsak da başlangıçta var olan durgun kutle enerjısı, reaksıyon sonrasında bır müctar azalmış ve aradakı fark kadar durgun kutle enerjısı kmetık ve elektromanyetık enerjıye donuşmuştur Boylece enerjının korunumundan da soz edebüııız Yanı hem eneıjının korunumu yasası hem de kut lenm korunumu yasası kutle enerjı ozdeşlıgı sayesınde ıhlal pdüıyorlarmış gıbı gorunmekten kurtulmuşlardır Kutle ve enerjı maddenın üa ayn ozellıgıdu ve ılışküı olmakJa bırlıkte bırbırlerıne donuşmemektedırler Bu yarüış soylemm çok sık kullanüdıgı bır başka reaksıyon da, elektron ve onun karşıt parçacıgı olan pozıtronun yakm etküeşmelerı sonucu tamamen yuksek enerjüı gama ışınlarma yanı elektromanyetık enerjıye donuşmelerı reaksıyonudur Bu reaksıyon çıftyok olma reaksıyonu olarak ısımlendıı üır Durgun kutieye sahıp elektron ve pozıtronun, durgun kutlelerını tumuyle yıtırmelen ve durgun kutiesı olmayan elektromanyetüc enerjıye donuşmelerı "kutlenm (hatta maddenm) tumuyle enerjıye donuştugu" şeklınde yorumlann yapümasma neden olmaktadır Oysa her şey yerlı yerındedır ve donuşen sadece kutlenm veya enerjının formlandır Elektron ve pozıtronun durgun kutlelerı elektromanyetık kutleye, benzer şeküde de durgun enerjüerı elektromanyetık enerjıye donuşmuştur Kısaca kutle başka formdakı kutleye, enerjı de başka form dakı bır enerjıye donuşmuş kutlenm ya da enerjının mıktarları hıç degışmemıştır Madde ıse olduğu yerde durmaktadıı çunku 0, varlığın genel ısmıdır Ne yazüc kı bazı yerlerde, yapüan bu yarüışlığa bır yanlışlık daha eklenerek, kutle kelımesı yerıne madde kelımesı kullanümakta, maddenm enerjıye veya enerjının maddeye donuştugunden soz edümektedır Bu ıfadeler, okuyarüarda ya da duyanlarda enerjının maddeye aıt ctoıadığı ızlenımmı yaratmakta ve de çok yanlış olarak enerjmm sanh maddeden ayrı ve hatta maddenm otesınde bır varlıkmış gıbı algılanmasına yol açmaktadır Nıtekım, çeşıtlı manışlara sahıp yucarlu, falsefecilfli, dinbilimciler varlüdanna mandıklan madde otesı varlıklan, büerek ya da bümeyerek bu yarüış soyleme dayanarak açüdama, tanımlama ugraşı ıçerısıne gırmekte ve dahası onlarm varlığına ozel relatıvıtenm bu sonucunu delü olarak gosterebümektedırler Kutlenın veya daha da kotusu maddenm enerjıye donuştugunu soylemek, doganm ve onu arüayabüenlerden bırı olan Eınsteın'ın bıze soyledıklermı goz ardı etmek ve gerçeklerı çarpıtmak demektır Madde, var olan her şeydır varlıgm ta kendısıdır Enerji ve kütle ıse onun sayısız ozelhklermden sadece ıkısıdır Madde, maddesel olmayan başka bır varlığa donuşemez çunku var olan bır şey yıne maddedır Goz onune aü nan bır madde, ozellıgı olan kutlesırun (ya da ozdeş olarak ener]isınm) tamamını dahı yıtırebüır ama bunun sonucunda toplamda eşıt kutieye (ve de enerjıye) sahıp başka formlar da maddeye donuşerek varlıgını surdurur Kutienm enerjıye donuştugunden soz etmekle nasü bır kavram kargaşalıgmın ıçme duşuldugunu anlatmak ıçın gazlarla ilgili basıt bır omek verüebılır Kapalı ve ısü olarak çevresınden yalıtılmış bır kapta bulunan gazın DP basmç degışımı üe DT sıcaklık degışunı arasında DP=aDT şeklmde benzer bır üışkı vardır Burada a, gazın ozellıklerme ve kabm hacnııne bağlı sabıt bır sayıdır Bu bagmtı bıze gazm basmç degışımı üe sıcaklık degışımlermm aynı yonde oldugunu yanı gazm basmcı artarken sıcaklıgının da artacdgını soylemektedir Bızım bu ıfadeye dayanarak gazm sıcaklıgının basmca donuştugunden soz etmemız ne kadar yarüışsa, kuüenm enerjıye donuştugunden soz etmemız de o olçude yarüıştır Basmç ve sıcakhk, gazm bırbırlerıyle üışküı, ancak farklı üa ozelbğıdır Benzer şeküde maddenm enerjıye donuştugunden soz etmek, gazın basmca donuştugunden soz etmek kadar saçmadır Bu nedenle, kutleenerjı donuşumu soylemı, basıt bır ydnlışlıguı otesmde büıme ve büımsel duşunceye zarar veren bır saptırma ve hatta doğaya ve onu anlamaya çalışan büım ınsanlarına karşı yapüan bır saygısızlıktır Büımle oyle yada boyle ugraşan msanlar, büımsel bügüerı dogru anlama dogru kullanma ve dogru arüatma sorumlulugunu da beraberlermde taşımalıdırlar Burada anlatüarüann, konuyla ügüı belkı de pek çok büım ınsanı tarafmdan bümdıgmı büıyorum Bununla bırlücte, neden derslerde, kıtaplarda veya yayınlarda hâlâ kutleenerjı donuşumunden soz edüdıgını büemıyorum Sadece ulkemızın büım ve duşün ınsanlan degü, büımm gelışmesme onculuk yapmış ulkelerm ınsanları da bu yarüış soylemı kıülanabümektedır Bu yanlışı ıçeren pek çok yerlı ve yabancı kıtap, ders notu ve yayın omek olarak verüebüır Bunlann bır kısmı kendı alarüarmda genel kabul gormuş cıddı eserler ıken bır kısmı da popttler bilim kitap ve dergileri gıbı büımı halka tanıtmayı ve sevdırmeyı amaçlayan eserlerdır Burada, bu hatanın yapüdıgı tum eserlerı eksıksız lıstelemek ımkânsız oldugundan, dıger yandan bırkaç omek vermeran ıse belırlı kışüerm eserlerını hedef almak şeklınde anlaşüabüu olmasmdan dolayı ornekler vermek yerıne bu yazmın en azmdan ulkemızde bu yarüış soylemı ıçeren yazüarı yazan veya konuşmaları yapan ınsanlara ulaşarak bu soylemm duzeltümesmde yararlı olacagmı umıt edıyorum (*) Yrd Doç Dr ITU Nukleer Enerjı Enstıtusu Emaü altug@nukleer ıtu edu tr Eınsteın ın bu çalışmasına kadar, kutle ve enerjı mad denın bırbırıyle ılışkısı olmayan ıkı farklı ozelhgı olarak bılınıyordu Orneğın bır cısmın kutiesının onun durgun ya da hareketlı olmasından bagımsız olarak aynı kaldıgı ve hare ketın cısmm sadece kınetık enerjısını degıştırdıgı duşunulu yordu Benzer bıçımde bır cısmı ısıftıgımızdd kutiesının degışrnedıgı ve sadece ıç enerjısının arttığına ınanüıyordu Eınsteın'ın soz konusu çalışmasıyla, maddenın bırbırınden bagımsız oldugu duşunulen bu üa ozellıgının DE=Dmcr bagıntısı geregı bırbırıyle ılışküı oldugu arüaşürnıştır Bu anlayışm sonucunda 0 gune kadar ayrı ayn yasalar olarak du şunulen kutlenm korunumu ve enerjının korunumu yasalan, kutleenerjının korunumu şeklınde bırleştırılrnıştır Gundelüc yaşantımızda karşüaştıgımız olaylar da, enerjıdekı degışıme eşlık eden kutle degışımı, ügüendıgımız cısmın durgun kutiesı yanında oylesıne kuçuktur kı, bunu çok hassas cıhazlarla büe algüamak neredeyse ım kânsızdır Ote yandan oylesıne şıddetiı fızıksel olaylar vardır kı, bu ozdeşlık ılışkısı olmadan olaylan açıklayabümek mumkun değüdır Boyle bır fızıksel olaya omek olarak bu yazının başhgına konu olan yarüış yorumun sıkça yapüdıgı nukleer reaksıyonları verebüırız Bır nukleer reaksıyonda reaksıyon enerjısıne eşhk eden kutle reaksıyona gıren ve çıkan parçacıkların durgun kutlelerı yanında ıhmal edılemeyecek kadar fazladır Omegın bır uranyum çekırdegı ve onu bolunmeye (fuzyon) uğratmak ıçın kullanılan notron parçaağının durgun haldekı kutlelerı üe cekırdegın bolunmesı (fuzyon) sonucu ortaya çıkan parçacık ve çekırdeklerın durgun haldekı toplam kutlelerı arasında dıkkate değer bır fark vardır Bu kutle farkına eşlık eden enerjı tam olarak uranyumun bolunmesı sonucu açığa çıkan enerjıye eşıttır Bu enerjı, reaksıyon sonrasında ortaya çıkan parçacık ve çekudeklerın kmetüc (hareket) enerjüerı üe yıne bu esnada yayınlanan gama ışınlarmın elektromanyetık enerjısıdır Maalesef yerh ve yabancı bazı uzmarüar bu ya da buna benzer reaksıyon ları yorumlarken reaksıyona gıren ve çıkan durgun kutlelerın farkını alır sonra da bu kutlenın enerjıye donuştugunden soz eder Oysa KUTLENİN ENERJIYE DONUŞTUĞU SOYLE MIYANLIŞTIR Eger kutle enerjıye donuşuyor olsaydı Eıns teın ıfadesını, kutleenerjı ozdeşlıgı olan DE=Dmc 2 şeklınde degü kutleenerjı donuşumu olacak olan DE=Dmc2 şeklınde uı taya koyardı Boyle bıı ıfadebıze kutle azaluken enerjının artacagını soyleyecegınden kutlenm enerjıye do 674/1S