Özel Görelilik 3: Michelson-Morley Deneyi

Bilim adamlarının oldukça ilgisini çeken ışığın hızı her zaman merak konusu olmuştur. Fakat bu yazı dizisini yazmamıza da sebep olan esas keşif, hızından ziyade, yayıldığı ortam olarak “o zamanlarda var olduğu düşünülen” eter içindeki hız değişimleri ni ölçmek amacıyla 1881 yılında Albert A. Michelson’ın tasarlanan deney düzeneğidir. Daha sonra bu deney Michelson ve Edward W. Morley tarafından defalarca tekrarlandı. Öncelikle yazıya başlamadan önce konuyla ilgili olan Eter Hipotezi yazımızı okumanızda fayda var. Biliyorsanız, bu kısmı geçebilirsiniz.


Deneyin hedefi, hipotetik (varsayımsal) etere göre Dünya’nın hızını tayin etmekti. Eğer Dünya eter adı verilen varsayımsal ortamın içerisinde ilerliyorsa, ışık düzenek içerisinden geçip farklı zamanlarda alıcıya düşecekti. Daha detaylı ifade edecek olursak, Dünya eterin içerisinden v hızıyla akıyorsa, eter de Dünya etrafında v hızıyla akar. Dünya’nın hareketine zıt yönde olan bu eterin v hızıyla akışı, Dünya referans sisteminde ölçülen ışık hızının (c) aynaya yaklaşırken c-v, aynadan yansıdıktan sonra da c+v olması demektir.

Düzenekte ortada yarı geçirgen bir ayna bulunur. Bu ayna ışığı hem geçirir hem de yansıtır. Buraya gelen ışık yukarı yönde yansırken, aynı zamanda içinden geçerek doğruca yoluna devam eder. Yani, pratik biçimde ışın iki parçaya bölünmüş olur.

Sonra tamamen yansıtıcı aynalardan yansıyarak geriye, ortadaki yarı geçirgen aynaya tekrar gelir. Yukarıdan gelen ışık yarı geçirgen aynanın içerisinden geçerken, sağdan gelen ışık da yansıyarak beraber bir şekilde alıcıya düşer. Eğer Dünya eter içerisinde hareket ediyorsa, ışık düz ve dik olarak giderken ışık demetlerinden birisi geri kalmalıdır. Yani ışığın geliş açısını değiştirip, aradaki farkı ölçmek amaçlanmıştır.

Aşağıdaki videoda 5:50’den sonrasında bu deney çok güzel bir şekilde “görsel olarak” ifade edilmiş. Ayrıca ondan öncesi de yazı dizimizin bir önceki iki bölümünde anlattıklarımız için özet niteliğinde.

Bu aynalardan yansıyan ışık demeti bir araya geldiğinde karanlık ve parlak bir görüntüden oluşan bir girişim deseni ortaya çıkarır. Eğer bu düzeneği 90 derece döndürürsek, girişim deseni az ama ölçülebilir bir miktarda kaymalıdır. Fakat ölçümler sonucunda hiçbir kayma gözlenememiştir.

Deney, Dünya’nın yörüngesel hareketinden ötürü, eter içerisindeki akışı daha iyi tespit edebilmek adına yılın başka zamanlarında tekrar denense de sonuç hep aynı olmuştur. Hiçbir zaman ölçülebilir bir kayma gözlenememiştir.

Sonuç olarak, Michelson-Morley deneyi Eter Hipotezi ile çelişir. Ayrıca Referans Sistemleri yazımızda da ele aldığımız gibi, Dünya’nın eterin referans sistemine göre mutlak hızının ölçülmesinin de mümkünsüz olduğunu ifade eder.

Bu sonuç bizi iki yargıya ulaştırır; ya ışığın içinde hareket ettiği eter olarak anılan “şey” yoktur, ya da ışık eter içinde hiçbir etkileşime uğramadan hareket eder.

Ancak, bir “şey” (ışık), hareket edebilmek için başka bir “şeyin” (eter) içinde olmak zorunda ise, içinde bulunduğu ortamın hareketinden etkilenmek zorundadır. Bu da bizi ulaştığımız ikinci sonuç olan, “ışığın eter içinde etkileşmeden hareket ettiği” fikrini geçersiz kılar.

İşte Einstein bu olumsuz deney sonucundan yola çıkarak, meşhur Göreliliği geliştirdi. Şu anda biliyoruz ki ışık, yayılmak için eter veya benzeri herhangi bir ortama ihtiyaç duymuyor.

Ögetay Kayalı