Doların Üstündeki Adam Kim ?

Amerikan Doları ve Üstündeki Kişilerin İsimleri

Ülkemizin para biriminde kullandığı  gibi her kağıt paranın üzerinde farklı bir kişinin resmi bulunmaktadır.Bu insanlar ülkemizde büyük izler ve tecrübe bırakmış kişiler olmaktadır.Aynı şekilde Amerikan dolarının üzerinde de ünlü insanların resimleri ve isimleri yer almaktadır. Amerikan dolarının her kağıt biriminin üzerinde farklı kişinin resmi ve adı olmaktadır. indirfdfdsfds

1 Doların Üzerindeki Adam ; George Washington

2 Doların Üzerindeki Adam ; Thomas Jefferson

5 Doların Üzerindeki Adam ; Abraham Lincoln

10 Doların Üzerindeki Adam ; Alexander Hamilton

20 Doların Üzerindeki Adam ; Andrew Jackson

50 Doların Üzerindeki Adam ; Ulysses S. Grant

100 Doların Üzerindeki Adam ; Benjamin Franklin



Etiketler :
Doların Üstündeki Adam Kim ?,Dolar,Üstündeki,Adam Kim,

Işık hızı Nedir? Işık hızı Aşılabilirmi? Lichtgeschwindigkeit

Işığın boşluktaki hızı, genellikle c ile gösterilir, fiziğin birçok bölümünde kullanılan önemli bir fiziksel sabittir. Kesin değeri 299.792.458 m/s'dir. (  yaklaşık olarak

3.00×108 m/s). Metrenin uzunluğu bu sabitten ve uluslararası zaman standardından hesaplanmıştır. Özel göreceliliğe göre c, evrendeki bütün madde ve bilgilerin hareket

edebileceği maksimum hızdır. Bütün kütlesiz parçacıkların ve ilgili alanlardaki değişimlerin boşluktaki hareket hızıdır (  ışık ve çekimsel dalgalar gibi elektromanyetik

radyasyon dahil). Bu parçacıklar ve dalgalar gözlemcinin eylemsiz referans çerçevesi ya da kaynağın hareketi ne olursa olsun c'de hareket ederler. Görecelilik Teorisi'nde c,

uzay- zaman arasındaki ilişkiyi kurar; aynı zamanda meşhur kütle-enerji eşdeğerliliği formülünde de gözükür. E = mc2.[1]

Işığın hava veya cam gibi şeffaf maddelerdeki ilerleyiş hızı c'den azdır. Benzer şekilde radyo dalgalarının tel kablolardaki ilerleyişi de c'den yavaşdır. Işığın madde içindeki

hızı v ile c arasındaki orana o maddenin kırılma endeksi (  n) denir (  n=c/v). Örneğin, görülebilir ışık için camın kırılma endeksi genellikle 1.5 civarındadır. Yani ışık camın

içinde c/1.5≈ 200.000 km/s; kırılma endeksi 299.700 km/s (  c'den yaklaşık 90 km/s daha yavaş) ile hareket eder.

Hangi açıdan bakılırsa bakılsın ışık ve öteki elektromanyetik dalgalar anında yayılıyormuş gibi gözükür ancak, ölçülebilir hızlarının uzun mesafeler ve hassas ölçümlerle

ölçülebilir sonuçları vardır. Uzaydaki keşif araçlarıyla iletişim kurarken mesajların Dünya'dan uzay aracına ya da uzay aracından Dünya'ya ulaşması dakikalar ya da saatler

alabilir. Yıldızlardan gelen ışık onları yıllar önce terk etmiştir ve bu sayede uzaktaki nesnelere bakarak evrenin tarihini çalışma şansı verir. Işığın ölçülebilir hızı aynı

zamanda bilgisayardaki bilgilerin çipler arasında aktarılması gerektiği için bilgisayarların teorik hızını da sınırlar. Işık hızı, uzak mesafeleri yüksek isabetle ölçebilmek

için uçuş zamanı ölçümlerinde de kullanılır.

Ole Romer ilk olarak 1676'da, Jüpiter'in uydusu Io'nun görünür hareketini inceleyerek, ışığın ölçülebilir bir hızda hareket ettiğini göstermiştir(  anlık hareketin aksine).

1865'te James Clerk Maxwell Elektromanyetizm Teorisi'nde ışığın elektromanyetik bir dalga olduğunu ve bu nedenle c hızında hareket ettiğini ileri sürmüştür. 1905'te Albert

Einstein ışığın hızının herhngi bir referans çerçevesinde ışık kaynağından bağımsız olduğunu öne sürmüştür ve bu varsayımının sonuçlarını Görecelik Teorisi'ni öne atıp c

parametresini ışık ve eletromanyetizm dışındaki şeylerle alakalı olduğunu göstermiştir.

Yüzyıllar boyunca süren ve giderek daha da kesinleşen ölçümler sonucunda 1975'te ışığın hızının 299.792.458 m/s olduğu 4 milyarda birlik bir belirsizlikle hesaplanmıştır. 1983

yılında metre Uluslararası Ünite Sistemi (  SI) tarafından, ışığın boşlukta 1/299.792.458 saniyede katettiği mesafe olarak yeniden tanımlanmıştır. Bunun sonucu olarak, c'nin

değeri metrenin tanımı tarafından net bir şekilde sabitlenmiştir. [2]

Sayısal Değer, Formül ve Birimler

Işık hızı genellikle sabit(  constant) ya da Latince celerity(  hızlı, çabuk) kelimelerinin temsilen “c” ile ifade edilir. Geçmişte V ışık hızı için alternatif bir sembol

olarak kullanılmıştır ve 1865'te James Clerk Maxwell tarafından ortaya atılmıştır. 1856'da Wilhelm Eduard Weber ve Rudolf Kohlrausch c'yi daha sonra ışık hızının √2 katına denk

geldiği görülen başka bir sabit için kullanmışlardır. 1894'te Paul Druder c'yi modern anlamıyla tekrar tanımlamıştır. Einstein Görecelik üzerine yazdığı Orijinal Almanca

makalelerde V'yi kullanmıştır ama 1907'de o zaman ışık hızı için standart sembol haline gelmiş c'yi kullanmaya başlamıştır.[3][4]

Bazen c dalgaların herhangi bir maddesel çevredeki hızını ifade etmek için kullanılır ve c0 da ışığın boşluktaki hızını ifade etmek için kullanılır.[5] SI tarafından da kabul

edilmiş bu alt simgeli ifade diğer alakalı sabitlerle aynı forma sahiptir, μ0 vakum geçirgenliği veya manyetik sabit, ε0 boşluktaki iletkenlik veya eletrik sabiti ve Z0 uzayın

direnci için.

1983'ten beri metre Uluslararası Ünite Sistemin'de ışığın 1/ 299792458 saniyede katettiği mesafe olarak tanımlanmıştır. Bu tanım ışığın boşluktaki hızını kesin olarak 299792458

m/s olarak sabitlemiştir. Boyutsal fiziksel bir sabit olarak c ünite sistemlerinde farklı değerlere sahiptir. Fiziğin c'nin sıkça gözüktüğü görecelik gibi bölümlerinde, doğal

ölçüm ünitesi ya da geometrik ölçüm ünitesi olarak c=1 kullanılır. Bu üniterler kullanıldığında c, 1 bölme ve çarpma işlemlerinde etkisiz olduğu için çok gözükmez.
Fizikteki Temel Rolü
Işığın boşluktaki yayılma hızı ışık kaynağının hareketinden de gözlemcinin hareketsiz referans noktasından da bağımsızdır. Işık hızının değişmezliği, 1905'te Maxwell'in

Elektromanyetizm Teorisi'nden ve Luminiferous Aether(  19. Yüzyılda ışık kaynağı olduğu düşünülen teori)'ın varlığına dair bir kanıt olmamasından ilham alarak, Einstein

tarafından öne sürülmüştür ve o zamandan bu yana birçok deney tarafından kanıtlanmıştır. Yalnızca iki yönlü ışığın(  ışık kaynağın ve ayna gibi) hızının çevreden bağımsız

olduğunu onaylamak mümkündür çünkü kaynakla alıcıdaki saatlerin nasıl senkronize edileceğine dair bir yol bulmadan ışığın tek yönlü hızını ölçmek mümkün değildir. Ancak,

Einstein senkronizasyonunu saatlere uyguladığımızda tek yönlü ve çift yönlü ışık hızları birbirine eşitlenir. İzafiyet Teorisi bu değişimsizliğin sonuçlarını tüm eylemsiz

referans çerçevelerinde fiziğin kanunlarının aynı olduğunu varsayarak inceler. Tek sonuç, c'nin bütün kütlesiz parçacıkların ve dalgaların, ışık dahil, boşluktaki hızıdır..



Özel göreliliğin birçok mantığa aykırı ve deneylerle onaylanmış çıkarımları vardır. Bunlara kütle-enerji denkliği (  E = mc2),yükseklik kısalması(  hareket eden cisimler

kısalır) ve zaman genişlemesi (  hareket eden saatler daha yavaş işler) dahildir. Boyun kısaldığı ve zamanın genişlediği γ etmeni Lorentz Faktörü olarak bilinir ve γ = (  1 −

v2/c2)−1/2ile ifade edilir(  v nesnenin hızı). γ ile 1 arasındaki fark günlük hızlar gibi c'den çok daha düşük olan hızlar için (  özel göreliliğin Galilean göreliliği

tarafından yaklaşıldığı bir durum) gözardı edilebilir ancak göreceli bir hızla yükselir ve v c'ye yaklaştıkça sonsuzluğa doğru sapar.

Özel göreliliğin sonuçları uzay ve zamanı uzayzaman olarak bilinen ve matematiksel formülü c parametresini içeren Lorentz değişmezi adlı özel bir simetriyi sağlayan bir yapı

olarak kabul edilerek özetlenebilir. (  c uzay ve zamanın birimlerine bağlıdır). Lorentz değişmezi modern fizik teorileri için neredeyse evrensel olarak kabul edilmiş bir

çıkarımdır. Modern fizikte c hemen hemen her yerde ortaya çıkan, ışıkla alakası olmayan birçok konuda dahi görülen bir parametre haline gelmiştir. Örneğin, genel görelilik c'nin

aynı zamanda yer çekiminin ve yer çekimsel dalgaların da hızı olduğunu tahmin etmektedir. Hareketsiz referans çerçevelerinde ışığın hızı sabit ve c'ye eşittir ancak ışığın

ölçülebilir mesafedeki hızı mesafenin ve zamanın nasıl tanımlandığına bağlı olarak c'den farklı çıkabilir.[6]

Genel olarak c gibi temel sabitlerin uzayzamanda değişmediği, yani mekana bağlı olmadığı ve zamanla değişmediği varsayılır. Ancak, değişik teorilerde ışığın hızının zaman içinde

değişmiş olabileceği öne sürülmüştür. Bu değişimleri onaylayacak bir kanıt henüz bulunamasa da araştırmalar devam etmektedir. .[7][8]

Aynı zamanda genel olarak ışığın izotopik olduğu varsayılır. Yani, ne yönde ölçülürse ölçülsün aynı değere sahiptir.Nükleer enerji seviyelerinin yayılan çekirdeklerin ve optik

rezonatörlerin fonksiyonu olarak gözlemleri olası iki taraflı eşyönsüzlüğe sıkı bir limit koymaktadır..[9][10]
Hızın üst limiti

Özel göreliliğe göre m kütleli ve v hızlı bir nesnenin enerjisi  γmc2, ile ifade edilir. v 0 olduğunda γ 1'dir ve bu meşhur  E = mc2 denklemini sağlar. v c'ye yaklaştıkça γ

sonsuza yaklaşır ve kütlesi olan ve ışık hızında hareket eden bir nesneyi hızlandırmak sonsuz ölçüde bir enerji gerektirir. Kütlesi olan nesneler için ışık hızı üst hız

limitidir ve fotonlar ışık hızından daha hızlı hareket edemezler. Bu birçok göreceli enerji ve momentum deneylerinde kanıtlanmıştır.  .[11]



Daha genel olarak, bilginin ya da enerjinin c'den daha hızlı hareket etmesi imkansızdır. Bunun bir argümanı, özel göreliliğin eşzamanlılık göreliliği olarak bilinen mantık dışı

bir çıkarımını takip eder. Eğer A ve B olayları arasındaki mesafe, aralarındaki zaman aralığının c ile çarpımından büyükse, aralarında A'nın B'yi takip ettiği ya da B'nin A'yı

takip ettiği referans çerçeveleri vardır ve bazılarında A ve B eşzamanlıdır. Bunun sonucu olarak, eğer bir şey hareketsiz bir referans çerçevesine göre c'den daha hızlı hareket

ediyorsa başka bir çerçeveye göre zamanda geriye doğru hareket ediyor olur ve nedensellik bozulmuş olur. Böyle bir bir referans çerçevesinde bir etki nedeninden önce

gerçekleşebilir. Nedenselliğin bu şekilde bozulması henüz kayıtlara geçmemiştir.[12]
Işıktan hızlı deneyler ve gözlemler

Bazı durumlarda enerji, cisimler ya da bilgi ışıktan hızlı hareket ediyormuş gibi gözükse de etmezler. Örneğin; aşağıdaki "ışığın bir çevrede yayılması"nda bazı dalgaların hızı

c'yi geçebilir. Örneğin, x-ray ışınlarının çoğu camdaki faz hızı c'yi geçmektedir ancak faz hızı dalgaların bilgiyi yayma hızını göstermez.[13]

Eğer bir lazer ışını uzaktaki bir nesne üzerinde hızlıca gezdirilirse, ışık noktasının ilk hareketi ışığın uzaktaki nesneye ulaşma süresi nedeniyle gecikse de, ışık noktası

c'den hızlı hareket edebilir. Ancak, yalnızca hareket eden fiziksel varlıklar lazer ve onun yaydığı ışıktır ve lazerden değişik noktalara ışık hızında hareket ederler. Benzer

olarak, uzaktaki bir gölge de zamanda bir gecikmeden sonra ışıktan hızlı hareket ettirilebilir. İki durumda da herhangi bir madde, enerji ya da bilgi ışıktan hızlı hareket

etmez.[14]

Hareket eden iki referans çerçevesi arasındaki mesafenin değişme oranı c'nin üzerinde bir değere sahip olabilir. Ancak, bu hareketsiz bir çerçeve içinde ölçülen herhangi bir

cisimin hızını yansıtmaz.[14]

Bazı quantum etkileri, EPR paradox'unda olduğu gibi, anında, yani c'den hızlı olarak aktarılıyormuş gibi gözükebilir. Bir örnek birbirine girmiş iki parçacığın quantum

durumlarını içermektedir. İki parçacıktan herhangi biri incelenene kadar parçacıklar üst üste gelmiş iki quantum durumu içinde var olurlar. Eğer parçacıklar ayrılıp birinin

quantum durumu incelenirse ötekinin quantum durumu anında belirlenmiş olur. Ancak, ilk parçacığın gözlemlendiğinde hangi quantum durumunu kontrol etmek mümkün olmadığı için

bilgi bu yolla yayılamaz.  [14][15]

Işıktan hızlı hızları tahmin eden başka bir quantum etkisi de Hartman Etkisi'dir. Belirli koşullar altında, yapay bir parçacığın bir bariyerden geçmesi için gereken zaman,

bariyerin kalınlığı ne olursa olsu, sabittir. Bu, yapay parçacığın geniş bir boşluğu ışıktan hızlı bir şekilde geçmsiyle sonuçlanabilir. Ancak, bu etki kullanılarak herhengi bir

bilgi gönderilemez.[16]

Sözde ışıktan hızlı hareket, radyogalakilserin göreceli jetleri, yıldızsı gök cisimleri gibi astronomik nesnelerde gözlemlenebilir. Ancak, bu jetler ışıktan hızlı hareket

etmemektedir. Göze ışıktan hızlı gelen hareket cismin ışık hızına yaklaşmasının ve dünyaya düşük bir görüş açısıyla yaklaşmasının sonucudur.[17]

Genişleyen evrenin modellerinde galaksiler ne kadar uzaklarsa birbirlerinden o kadar hızlı uzaklaşırlar. Ayrılma uzaydaki hareketin değil, uzayın genişlemesinin sonucudur.

Örneğin, dünyaya uzak olan galaksiler dünyaya olan uzaklarıyla orantısal bir hızla uzaklaşırlar. [18]



CERN’deki uluslararası araştırma grubunun sözcüsü, Antonio Ereditato, ışık hızını aşmayı başardıklarını söyledi.

İSVİÇRE’nin Cenevre kentinde bulunan Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi (  CERN) bilim adamları, üç yıl süren deneylerin son aşamasında atomdan küçük nanopartikülleri ışık

hızından daha hızlı seyahat ettirmeyi başardıklarını açıkladı.

CERN’in sözcüsü Antonio Ereditato, Cenevre’den İtalya’nın Gran Sasso kentine nötrinoları (  kütlesi olmayan temel parçacıklar) saniyede 300 bin km olan ışık hızından 60

nanosaniye daha hızlı göndermeyi başardıklarını belirtti.

CERN’deki bilim adamları, 2011 yılında yapılan deneylerde Alplerin kolu olan Apenin Dağları’nın altında bir laboratuvardan 700 kilometre ötedeki diğer laboratuvara nötrinoların

saniyenin milyarda birinden hızlı bir şekilde ulaştığını ve ışık hızının aşıldığını iddia etmişlerdi. Ancak daha sonra nötrinoların ışık hızından daha hızlı hareket ettiğini öne

süren anormal sonuçların makinede meydana gelen arızadan kaynaklandığı açıklanmıştı.

Sözcü Antonio Ereditato, bu kez sonuçlardan emin olduklarını söyledi. Albert Einstein’a göre hiçbir şey ışıktan daha hızlı hareket edemez. Ancak doğrulandığı takdirde bu deney,

Albert Einstein’ın Özel Görelilik Kuramı’nın bazı kısımlarını tersine çevirebilir, evrenin nasıl işlediğini açıklayan yasalar altüst olabilir.


Işığın yayılımı

Klasik fizikte ışık elektromanyetik dalga olarak sınıflandırılmıştır. Elektromanyetik alanların klasik hareketi Maxwell denklemleriyle tanımlanmıştır. Bu denklemlerde,

elektromanyetik dalgaların boşluktaki yayılma hızı olan c elektrik sabite ve manyetik sabite c = 1/√ε0μ0.[19] Modern kuantum fizikte elektromanyetik alan kuantum elektrodinamik

teorisiyle(  QED) tanımlanmaktadır. Bu teoride ışık, elektromanyetik alanın temel çıkışı olan fotonlarla tanımlanır. QED'ye göre fotonlar kütlesiz parçacıklardır ve boşlukta

ışık hızıyla hareket ederler.

QED'nin fotonun kütleye sahip olduğu genişlemeleri de düşünülmüştür. Böyle bir teoride fotonun hızı frekansına bağlı olur ve değişmez c hızı ışığın boşluktaki hızının üst limiti

olur. Işığın hızında testlerde herhangi bir değişim gözlenmemiştir ve bu da fotounun kütlesine sıkı bir limit koymaktadır. Elde edilen limit kullanılan modele göre değişebilir.

Işığın hızının frekansına bağlı olarak değişmesinin başka bir sebebi de, quantum yerçekimindeki bazı teorilerde tahmin edildiği gibi, özel göreliliğin gelişi güzel küçüklükteki

durumlarda uygulanamaması olabilir. 2009'da gamma ışını patlaması GB 090510'un gözlemlerinde farklı enerjilerdeki fotonların hızında bir değişme gözlemlenmemiştir, bu da Lorentz

değişmezinin en azından Planck Uzunluğu'nun 1.2'ye bölümüne kadar onaylanması demektir.  [20]
Ortam İçinde
Bir çevrede ışık genel olarak c'ye eşit bir hızda yayılmaz; daha da fazlası, değişik ışık dalgaları değişik hızlarda ilerleyebilir. Düz bir dalganın (  bir frekansla bütün

uzayı doldurabilen dalga) tavan ve taban yaparak yayıldığı hıza faz hızı denir. Ölçülebilir bir uzunluğu(  ışık nabzı) olan gerçek bir fiziksel işaret farklı bir hızda ilerler.

Nabzın en büyük bölümü grup hızında ilerlerken erken kısımları ön hızla ilerler.




Faz hızı ışın bir maddede ya da bir maddeden ötekine nasıl ilerlediğini belilerken önemlidir. Kırılma endeksi olarak temsil edilir. Bir maddenin kırılma endeksi, c'nin maddedeki

faz hızına oranı olarak tanımlanır. Bir maddenin kırılma endeksi ışığın frekansına, yoğunluğuna, polarizasyonuna ya da yayılma yönüne bağlı olabilir ama çoğu durumlarda maddeye

bağlı bir sabit olarak görülebilir. Havanın kırılma endeksi yaklaşık olarak 1.0003'tür. Bose- Einstein Yoğuşuğu gibi egzotik maddelerde kırılma endeksi sıfıra yakın olabilir, bu

da ışığın hızını saniyede yalnızca birkaç metreye kadar düşürebilir. Ancak, bu atomlar arasındaki emilim ve tekrar yayılma geçikmesini temsil eder. Işığın maddede yavaşlamasını

ölmek için iki farklı fizikçi takımı ışığı rubidium elementinden yapılma bir Bose-Einstein Yoğuşuğu kullanarak durdurmayı denediler. Ancak bu denelerdeki "ışığın durması" tanımı

yalnızca ışığın atomun daha kararsız hallerinde depolanması ve daha sonra gelişi güzel bir zamanda tekrar yayılması şeklinde olmuştur. "Durduğu" sürede ışık olmayı bırakmıştır.

Bu tarz davranış genel olarak ışığı yavaşlatan tüm çevreler için doğrudur.

Şeffaf maddelerde kırılma endeksi genelde 1'den büyüktür, yani faz hızı c'den küçüktür. Öteki materyallerde kırılma endeksinin bazı frekanslarda 1'den küçük olması olasıdır;

bazı egzotik maddelerde kırılma endeksinin negatif olması dahi olasıdır. Nedenselliğin bozulmaması gereksinimi herhangi bir maddenin dieletrik sabitinin gerçek ve sanal

kısımlarının Kremars- Kronig ilişkisiyle bağlı olduğunu ima eder. Pratic olarak, kırılma endeksinin 1'den küçük olduğu maddelerde dalganın emilimi o kadar hızlıdır ki c'den daha

hızlı bir sinyal gönderilemez.

Farklı grup ve faz hızları olan bir nabız zaman içinde biter. Bu süreç ayrılım olarak bilinir. Bazı maddeler ışık dalgaları için çok düşük grup hızlarına sahiptir, yavaş ışık

olarak adlandırılan ve deneylerle onaylanmış bir fenomen. Tam tersi, c'yi aşan grup hızları, aynı zamanda deneylerde gözlemlenmiştir. Anlık ya da zamanda geriye doğru hareket

eden nabızlar için grup hızın sonsuz olması ya da negatif çıkması da mümkün olmalıdır.[21]

Ancak, bu seçeneklerin hiçbiri bilginin c'den daha hızlı aktarılmasını sağlamaz. Erken kısımlarından daha hızlı bir nabızla bilgi yollamak mümkün değildir. [21]

Bir parçacığın bir maddenin içinde o maddenin faz hızından daha hızlı ilerlemesi mümkündür. Yüklü bir parçacık bunu iletken olmayan bir maddenin içinde yaptığı zaman Cherenkov

Radyasyonu olarak bilinen bir şok dalgası yayılır. .[22]
Ölçülebilirliğin pratik etkileri

Işık hızı iletişimle alakalıdır :  Tek yönlü ve gidiş-geliş gecikmeleri sıfırdan büyüktür. Bu küçükten astronomik ölçülere kadar geçerlidir. Öteki yandan, mesafe ölçümü gibi

bazı teknikler ışığın ölçülebilir hızına da bağlı olabilir.
Küçük ölçekler

Süperbilgisayarda, ışık hızı bilgilerin işlemciler arasında ne kadar hızlı yollanabileceğine dair bir sınır oluştumaktadır. Eğer bir işlemci 1 gigahertz'den açılıyorsa bir

sinyal bir döngüde maximum 30 cm ilerleyebilir. Bu yüzden işlemciler iletim gecikmesini minimuma indirmek için birbirilerine yakın konmalıdırlar, bu da soğutma sorunlarına neden

olabilir. Eğer saat freanksları yükselmeye devam ederse ışık hızı tekil çiplerin tasarımında bir limit haline gelecektir.[23]
Dünya üzerinde büyük mesafeler

Örneğin, dünyanın 40075 km ve c'nin de 300000 km/s civarında olduğunu düşünürsek bilginin kürenin yarısını gezeceği en kısa süre 67 milisaniyedir. Işık dünyada optik bir iplikte

gezerken iletim süresi daha uzundur çünkü kırılma endeksine bağlı olarak ışık optik iplikte %35 civarıdna daha yavaş hareket eder. Ayrıca düz hatlar global iletişimlerde nadiren

kullanılır ve sinyal eletronik düğmeden ya da sinyal üreticiden geçerken yavaşlar.[24]




Uzay uçuşları ve astronomi
The diameter of the moon is about one quarter of that of Earth, and their distance is about thirty times the diameter of Earth. A beam of light starts from the Earth and reaches

the Moon in about a second and a quarter.
A beam of light is depicted travelling between the Earth and the Moon in the time it takes a light pulse to move between them :  1.255 seconds at their mean orbital (  surface-

to-surface) distance. The relative sizes and separation of the Earth–Moon system are shown to scale.

Benzer şekilde dünya ve uzay araçları arasındaki iletişim de anlık değildir. Kaynakla alıcı arasındaki mesafe arttıkça daha da belirginleşen bir gecikme vardır. Apollo 8 ayın

yörüngesine giren ilk insanlı hava aracı olduğunda bu gecikme çok büyüktü :  Her sorunun cevabı için yer kontrol istasyonu 3 saniye beklemek zorundaydı. Dünya ve Mars arasındaki

gecikme 5-20 dakika arası değişebilir.

NASA Jüpeter'in yörüngesinde dolaşan bir probedan bilgi almak için saatlerce beklemek zorundadır. Bu da bir navigasyon hatası durumunda düzeltmenin zamanında yetişememesi

riskini ortaya çıkarmaktadır.

Daha uzaktaki astronomik kaynaklardan ışık ya da farklı sinyaller almak bundan da uzun sürebilir. Uzak nesnelerin ışığın ölçülebilir hızı nedeniyle daha genç gözükmeleri

astronomlara yıldızlarsın, galaksilerin hatta evrenin evrimini gözlemleme şansı vermiştir.

Bazen astronomik mesafeler, özellikle popüler bilim yayınlarında ve medyada ışık hızıyla ifade edilir. Işık yılı ışığın bir yılda katettiği mesafedir. Yaklaşık olarak bir ışık

yılı 10 trilyon km ya da 6 trilyon mildir. Dünyaya güneşten sonraki en yakın yıldız uaklaşık 4.2 ışık yılı uzaklıktadır.[25]
Mesafe ölçümü

Radyo sistemleri bir hedefe olan mesafeyi radyo dalgasının antenden yansıtıldıktan sonra hedeften dönmesinin aldığı zamana göre ölçer. Global pozisyonlama sistemi(  GPS) alıcısı

GPS uydusuna olan uzaklığını uydulardan gelen sinyallerin süresine göre hesaplar ve uydularla arasındaki mesafeden kendi yerini hesaplar. Lunar Lazer Menzilleme deneyi, radar

astronomisi ve Derin Uzay Ağı Ay'a, gezegenlere ve uzayaraçlarına olan mesafeleri sinyallerin gidiş-geliş sürelerine göre hesaplarlar.
Yüksek frekanslı alım satım

Işık hızı yüksek frekanslı alım-satımda giderek daha önemli hake gelmektedir. Tüccarlar mallarını birkaç saniye önce teslim ederek dakika avantajı sağlamaya çalışmaktadır.

Örneğin; tüccarlar mikrodalga iletişimi optik-fiber iletişime tercih ediyorlar çünkü optik-fiber sinayaller ışıktan %30-40 daha yavaş hareket ederken mikrodalgalar havada ışık

hızına yakın hızlarda hareket ederler.[26]
Ölçüm
c'nin değerini belirlemenin farklı yolları vardır. Bir yol, ışığın yayıldığı gerçek hızı hesaplamaktır ki değişik astronomik ve dünya temelli adımlarla yapılabilir. Ancak ε0 ve

μ0 gibi fiziksel değerlerin c ile bağlantısı kurularak da hesaplanabilir. Tarihte en isabetli ölçümler, ışığın dalgaboyu ve frekansı tek tek hesaplanıp sonuçlar c'ye eşitlenerek

elde edilmiştir.





Astronomik ölçümler
Jüpiter'in uydusu Io'nun tutulmasından faydalanılarak ışık hızının ölçümü

Dış uzay, büyük boyutu ve mükemmele yakın boyutu sayesinde c'yi ölçmek için son derece elverişlidir. Tipik olarak, birisi ışığın belirli bir referans sistemindeki mesafeyi

katetmesi için gerek zamanı ölçer. Tarihte bu tip ölçümler, referans uzaklığın dünya temelli birimlerle ne kadar isabetli olarak ölçüldülğüne göre, son derece isabetli olarak

yapılabilmiştir. Elde edilen sonuçlar gün başına Astronomik Birimerle(  AU) ifade edilir.

Ole Christensen Romer astronomik ölçümleri kullanarak ışığın mikratsal hızının ilk tahminlerini yapmıştır. Dünyadan ölçüldüğü zaman uyduların gezegenlerin etrafında dönme hızı

dünya gezegelere yaklaşırken, uzaklaşıkerkenki hızlarından daha fazladır. ışığın gezegenden dünyaya katettiği mesafe, dünya yörüngesinde o gezene en yakın konumundayken daha

kısadır, mesafedeki fark dünyanın Güneş etrafındaki yörüngesinin çapıdır. Uydunun periyorundaki değişim ışığın uzak ya da yakın mesafeyi katetmesindeki zaman farkından

oluşmaktadır.
A star emits a light ray which hits the objective of a telescope. While the light travels down the telescope to its eyepiece, the telescope moves to the right. For the light to

stay inside the telescope, the telescope must be tilted to the right, causing the distant source to appear at a different location to the right.
Işığın sapması  :  Uzak bir kaynaktan gelen ışık farklı bir yerden geliyormuş gibi görünür. Bunun sebebi ışığın hızının sonlu olmasıdır.

Bir başka metodsa 18. yy. da James Bradley tarafından keşfedilen "ışığın sapması"dır. Bu etki, uzaktaki bir kaynaktan ulaşan ışığın hızına gözlemcinin hızının vektör olarak

eklenmesiyle oluşur. Hareketli bir gözlemci ışığı farklı bir noktadan gelirken gözlemler ve kaynağın yerini farklı görür. Dünya Güneş'in etrafında döndükçe dünyanın hızının yönü

değiştiği için bu yıldızların hareket ettiği izlenimi verir. Yıldızların konumunun açısal farkından ışığın hızını dünyanın güneş etrafındaki hızı cinsinden yazmak mümkündür.

1729'da Bradley bu metodu kullanarak ışığın dünyanın yörüngedeki hızından 10,210 kat daha hızlı hareket ettiğini öne sürmüştür.  [27]
Astronomik Birim

AU yaklaşık olarak dünya ile güneş arasındaki mesafedir. 2012'de net olarak 149 597 870 700 m. olarak yeniden tanımlanmıştır. Daha önce AU SI birimleri ile değil, Güneş

tarafından uygulanan yerçekimi kuvvetinin klasik mekanik çerçevesindeki koşullarıyla ifade edilmiştir. Güncel tanım , AU'nun önceki tanımının tavsiye edilen şekilde metre ile

ifade edilmiş halini kullamaktadır. Bu yeniden tanımlama , ışık hızını saniye başına AU'da sabitlemiştir.

Daha önce c'nin tersi saniyede AU olarak ifade edilmiş ve radyo sinyallerinin Güneş Sistemin'deki araçlara ulaştığı zaman kullanılırak hesaplanmıştır. Bu tarz birçok hesaplama

birleştirilerek birim uzaklık başına ışık zamanı için en iyi değer elde edilebilir. Örneğin; 2009'da Uluslararası Astronomik Birlik tarafından kabul edilen en iyi tahmin : [28]

[29]

    Birim uzaklık başına ışık zamanı :  :  7002499004783836000♠499.004783836(  10) s
    c = 7008299792457999999♠0.00200398880410(  4) AU/s = 7002173144632674000♠173.144632674(  3) AU/day.

Bu hesaplardaki göreceli hesap hatası milyarda 0.02'dir. Metre belli bir zamanda ışık tarafından katedilen mesafe olarak tanımlandığı için, ışık zamanının önceki AU tanımı ile

ölçülmesi eski AU'nun metre ile ölçülmesi olarak yorumlanabilir.[Note 7]
Uçuş zamanı teknikleri
One of the last and most accurate time of flight measurements, Michelson, Pease and Pearson's 1930–35 experiment used a rotating mirror and a one-mile (  1.6 km) long vacuum

chamber which the light beam traversed 10 times. It achieved accuracy of ±11 km/s
A light ray passes horizontally through a half-mirror and a rotating cog wheel, is reflected back by a mirror, passes through the cog wheel, and is reflected by the half-mirror

into a monocular.
Fizeau aletinin diyagramı

Işık hızını ölçmenin bir metodu da ışığın bilinen bir noktaki bir aynaya gitme ve geri dönme hızının hesaplanmasıdır. Bu Fizeau-Foucault düzeneğinin arkasındaki prensiptir ve

Hippolyte Fizeau ve Leon Foucault tarafından geliştirilmiştir.

Fizeu tarafından kullanılan bu düzenek 8 kilometre uzaklıktaki bir aynaya gönderilen bir ışık huzmesinden oluşur. Kaynaktan aynaya giderken huzme dönen dişli bir çarktan geçer.

Belli bir dönme hızında huzme giderken bir boşluktan ve dönerken başka bir boşluktan geçer ancak biraz düşük ya da yüksek dönme hızlarında huzme dişlerden birine çarpar ve

çarktan geçemez. Dişliyle ayna arasındaki mesafeyi, çarktaki diş sayısını ve dönme hızını bilerek ışığın hızı hesaplanabilir.  [14]

The method of Foucault replaces the cogwheel by a rotating mirror. Because the mirror keeps rotating while the light travels to the distant mirror and back, the light is

reflected from the rotating mirror at a different angle on its way out than it is on its way back. From this difference in angle, the known speed of rotation and the distance to

the distant mirror the speed of light may be calculated.[30]

Bu günlerde bir nanosaniyeden az zaman çözünürlüğü olan salınım izlerler sayesinde ışığın hızı bir lazer ya da LED'den gelen ışık nabızının aynadan yansımasının zamanı ile direk

olarak ölçülebilir. Bu metod diğer modern teknşklerkadar isabetli değildir anca bazı üniversite fizik sınıflarında labaratuvar deneyi olarak kullanılır..[31][32][33]
Elektromanyetik sabitler

C'yi elektromanyetik dalgaların yayılımına bağlı olmadan hesaplamanın bir yolu Maxwell'in teorisinde kullanılan c, ε0 ve μ0 arasındaki ilişkişkiyi kullanmaktır.  ε0 kapasitans

ve kapasitörün boyutları hesaplanarak bulunabilir. μ0 ise 4π×10−7 H·m−1 olarak sabittir. 1907'de Rosa ve Dorsey bu metodu kullanarak 299710±22 km/s değerini bulmuşlardır.[34]

[35]
Boşluk rezonansı
A box with three waves in it; there are one and a half wavelength of the top wave, one of the middle one, and a half of the bottom one.
Boşluktaki durağan elektromanyetik dalgalar

Işık hızını ölçmenin başka bir yolu da elektromanyetik bir dalganın boşluktaki frekansını ve dalgaboyunu ayrı ayrı ölçmektir. c'nin değeri c=fλ eşitliği ile bulunabilir. Bir

seçenek de boşluk rezonansının rezonans frekansını ölçmektir. Eğer rezonans boşluğunun boyutları biliniyorsa dalganın dalgaboyunu bulmak için kullanılabilir. 1946'da Louis Essen

ve A.C Gordon-Smith, boyutları bilinnen bir mikrodalga boşluğunun mikrodalgalarının normal modlarının farklılıkları için bir frekans bulmuşlardır. Modların dalgaboyları boşluğun

geometirisi ve eletromanyetik teorisiden bilindiği için ilgili frekansların bilinmesi ışık hızının hesaplanmasına yardımcı olmuştur.[34][36]

Essen–Gordon-Smith sonucu,299792±9 km/s, optik tekniklerle bulunanlardan çok daha isabetliydi. 1950 yılına kadar Essen tarafından yapılan tekrarlı ölçümler 299792.5±3.0 km/s

sonucunu vermiştir.  [37]

Bu teknik evde mikrodalga fırın ve marşmelov ya da margarin gibi yemek yardımıyla da gözlemlenebilir :  eğer dönermasa kaldırılırsa yemek hareket etmez , en hızlı olarak

antidotlarda pişer ve erimeye başlar. Böyle iki nokta arasındaki mesafe mikrodalganın dalgaboyunun yarısıdır; bu mesafeyi ölçüp dalgaboyunu mikrodalga frekansıyla çarparak c

genelde 5% den daha az bir hatayla hesaplanabilir.





Boşluk rezonansı
A box with three waves in it; there are one and a half wavelength of the top wave, one of the middle one, and a half of the bottom one.
Boşluktaki durağan elektromanyetik dalgalar

Işık hızını ölçmenin başka bir yolu da elektromanyetik bir dalganın boşluktaki frekansını ve dalgaboyunu ayrı ayrı ölçmektir. c'nin değeri c=fλ eşitliği ile bulunabilir. Bir

seçenek de boşluk rezonansının rezonans frekansını ölçmektir. Eğer rezonans boşluğunun boyutları biliniyorsa dalganın dalgaboyunu bulmak için kullanılabilir. 1946'da Louis Essen

ve A.C Gordon-Smith, boyutları bilinnen bir mikrodalga boşluğunun mikrodalgalarının normal modlarının farklılıkları için bir frekans bulmuşlardır. Modların dalgaboyları boşluğun

geometirisi ve eletromanyetik teorisiden bilindiği için ilgili frekansların bilinmesi ışık hızının hesaplanmasına yardımcı olmuştur.[34][36]

Essen–Gordon-Smith sonucu,299792±9 km/s, optik tekniklerle bulunanlardan çok daha isabetliydi. 1950 yılına kadar Essen tarafından yapılan tekrarlı ölçümler 299792.5±3.0 km/s

sonucunu vermiştir.  [37]

Bu teknik evde mikrodalga fırın ve marşmelov ya da margarin gibi yemek yardımıyla da gözlemlenebilir :  eğer dönermasa kaldırılırsa yemek hareket etmez , en hızlı olarak

antidotlarda pişer ve erimeye başlar. Böyle iki nokta arasındaki mesafe mikrodalganın dalgaboyunun yarısıdır; bu mesafeyi ölçüp dalgaboyunu mikrodalga frekansıyla çarparak c

genelde 5% den daha az bir hatayla hesaplanabilir. [38][39]
İnterferometre
Schematic of the working of a Michelson interferometer.
An interferometric determination of length. Left :  constructive interference; Right :  destructive interference.

İnterferometre elektromanyetik radyasyonun dalgaboyunu bularak ışık hızını hesaplamanın başka bir yoludur. Frekansı bilinen uyumlu bir ışık huzmesi iki yolu izlemesi için

bölünür ve tekrar birleşir. Etki düzlemini gözlemlerken yolun uzunğunu ayarlayarak ve yol uzunluğundaki değişimi dikkatlice ölçerek ışığın dalgaboyu bulunabilir. Sonra ışık hızı

c = λf denklemi ile hesaplanır.

Lazer teknolojisinin gelişmesinden önce uyumlu radyo kaynakları ışık hızının interferometrik ölçümleri için kullanılırdı. Ancak; dalgaboylarının interferometrik hesaplanması

dalgaboyları ile birlikte daha isabetsiz hale gelmeye başladı ve bu yüzden deneyler radyodalgalarının uzun dalgaboyları(  ~0.4 cm) ile sınırlandı. Netlik kısa dalgaboyları ile

artırılabilir ama o zaman da ışığın frekansını direk olarak ölçmek zorlaşır. Bu sorunu çözmenin bir yolu, frekansı hesaplanabilen düşük frekanslı br sinyalle başlayıp bu

sinyalden giderek daha yüksek frekanslı sinyaller sentezlereyemektir. Daha sonra bir lazer frekansa sabitlenip dalgaboyu interferometre kullanılarak bulunabilir. 3.5×10−9.[40]

[41]
Tarih
C'nin ölçüm tarihi (  km/s) <1638 Galileo, covered lanterns inconclusive[Note 8]
<1667 Accademia del Cimento, covered lanterns inconclusive[Note 9]
1675 Rømer and Huygens, moons of Jupiter 220.000[42][43]
1729 James Bradley, aberration of light 301.000[14]
1849 Hippolyte Fizeau, toothed wheel 315.000[14]
1862 Léon Foucault, rotating mirror 298.000±500[14]
1907 Rosa and Dorsey, EM constants 299.710±30[34][35]
1926 Albert A. Michelson, rotating mirror 299.796±4[44]
1950 Essen and Gordon-Smith, cavity resonator 299.792.5±3.0[37]
1958 K.D. Froome, radio interferometry 299.792.50±0.10[45]
1972 Evenson et al., laser interferometry 299.792.4562±0.0011[41]
1983 17th CGPM, definition of the metre 299.792.458 (  exact)[46]

Modern periyodun erken bölümlerine kadar ışığın anlık mı yoksa son derece hızlı ölçülebilir bir hızla mı hareket ettiği bilinmiyordu. Bu olayın ilk ölçüldüğü olay antik

Yunanistandaydı. Antik Yunanlar, müslüman ve avrupalı bilimciler Romer ışık hızının ilk hesaplarını sağlayana kadar bunu tartıştılar. Einstein'ın İzafiyet Teorisi ışık hızının

referans çerçevesi ne olursa olsun sabit olduğunu göstermiştir. O zamandan bu yana bilimadamları giderek daha isabetli hale gelen ölçümler yapışlardır.
Erken Tarih

Empedocles ışığın ölçülebilir hızı olduğunu idda eden ilk kişiydi. Işığın hareket eden bir şey olduğunu dolayısıyla hareketinin zaman alması gerektiğini öne sürdü. Aristo ise

tam tersini öne sürüp "ışığın bir şeyin varlığından oluşutuğunu ve hareket etmediğini öne sürmüştür. Euclid ve Ptolemy Empedocles'in ışığın gözlerden emilierek görüşü sağladığı

yolundaki teorisini ilerletmişlerdir. Bu teoriye dayanarak Alexandrialı Heron yıldızlar gibi uzak nesneler gözümüzü açtığımız anda görülebildiği için ışığın hızının sonsuz

olduğunu ileri sürmüştür. Hindu Vedas'ta bahsedildiği üzere Sayana ışık hızının hesaplanması üzerine yorumlar yapmıştır. Eski İslam filozofları ilk başta Aristonun görüşlerine

katılmışlardır. 1021'de Alhazen Optik Kitabını yayınlayarak görüş teorisine karşı çıkmış ve ışığın nesnlerden göze geldiğini öne süren ve şimdi kabul edilmiş olan intromisyon

teorisini savunmuştur. Bu da Alhazen'i ışığın ölçülebilir hızı olduğunu öne sürmeye yönlendirmiştir. Işığın bir madde olduğunu, yayılmasının bizim hislerimiz tarafından fark

edilmese de zaman aldığını söylemiştir. Ayrıca 11.yy.da Abu Rayhan al Biruni de ışığın ölçülebilir hızı olduğunu söylemiş ve ışığın sesten çok daha hızlı olduğunu

gözlemlemiştir.[47]

13.yy.da Roger Bacon filozofik argümanları Alhazen ve Aristo'nun da yazdıklarıyla destekleyerek ışığın havadaki hızının sonsuz oladığını öne sürmüştür. 1270'lerde Witeloışığın

boşlukta sonsuz hızla hareket edip daha yoğun ortamlarda yavaşladığını düşünmüştür.[48]

17.yy başlarında Johannes Kepler boş uzay herhangi bir engel sunmadığı için ışık hızının sonsuz olduğuna inanmıştır. Rene Descartes eğer ışığın hızı ölçülebilir olsaydır Güneş,

Dünya ve Ay'ın bir aay tutulması sırasında düzen dışında olacağını öne sürdü. Böyle birdüzensizlik de gözlemlenmediği için Descartes ışık hızının sonsuz olduğunu varsaydı.

Descartes eğer ışığın hızının ölçülebilir olduğu keşfedilirse kendisinin bütün filozofi sisteminin yerle bir olacağını söyledi. Snell Yasası'nın Descartes derivasyonunda ışık

hızı anlık olmasına rağmen çevre ne kadar yoğunsa ışık o kadar yavaştır. Fermat da ölçülebilir ışık hızını savunmuştur. [49]
İlk ölçüm girişimleri

1629'da Isaac Beeckman bir kişinin ışık patlamasınının bir mil uzaklıktaki bir aynadan yansımasını gözlemlediği bir deney önermiştir. 1638'de Galileo Galilei bir feneri açıp bir

mesafedeki algısını gözlemleyeceği ve aradaki gecikmeden ışık hızını ölçebileceği bir deney ortaya atmıştır. Işığın anlık hareket edip etmediğini ayırt edememiştir ancak

etmiyorsa dahi inanılmaz hızlı olduğu sonucuna varmıştır. 1667'de Accademia del Cimento Galileo'nun deneyini 1 mil uzaklıktaki bir fenerle uyguladığını ve gecikme

gözlemlemediğini söylemiştir. Bu deneydeki gerçek gecikme 11 mikrosaniye civarında olurdu.
A diagram of a planet's orbit around the Sun and of a moon's orbit around another planet. The shadow of the latter planet is shaded.
Rømer'in gözlemi

Işık hızının ilk miktarsal tahmini 1676'da Romer tarafından yapılmıştır. Dünya Jüpitere yaklaşırken Jüpiter'in uydusu Io'nun uzaklaşırken gözüktüğünden daha kısa olduğunu

gözlemiş ve ışığın ölçülebilir hızının olduğu sonucuna vamıştır ve Dünya'nın yörüngesinin çapını 22 dakikada geçtiğini tahmin etmiştir. Christian Huygens butahmini Dünya'nın

yörüngesinin çapının bir tahiniyle birleştirmiş ve ışığın hızını yaklaşık 220000 km/sn olark bulmuştur. [43]

1704'te yayınladığı kitabı Optics'de Newton Romer'in hesaplarını yazmış ve ışığın Güneş'ten Dünya'ya ulaşma süresini 7 ya da 8 dakika olarak belirtmiştir. Newton Romer'in

tutulma gölgelerinin renkli olup olamdığını soruşturmuş ve olmadığını duyunca farklı renklerin aynı hızda hareket ettikleri sonucuna varmıştır. 1729'da James Bradlet yıldızsal

sapmayı keşfetti. Burdan yola çıkarak ışığın Dünya'nın yörüngesindeki hareketinden 10210 kere daha hızlı hareket ettiği sonucuna vardı.[27]
Elektromanyetizm ile bağlatılar

19.yy. de Hippolyte Fizeau Dünya'daki uçuş zamanlarına dayanarak ışık hızını hesaplamak için bir metod geliştirdi ve 315000 km/sn lik bir değer buldu. Metodu Leon

Foucault'un1862'de 298000 km/sn lik değer bulan metodundan geliştirilmişti.1856'da Wilhelm Eduard Weber ve Rudolf Kohlrausch eletromanyetik ve eletrostatik şarj birimleririni

bir Leyden kavanozunun şarjını boşaltarak ölçüp numarasal değerinin ışık hızına çok yakın olduğunu bulmuşlardır. Bir sonraki yıl Gustav Kirchoff dirençsiz bir telde elektrik

sinaylinin de bu hızda ilerlediğini bulmuştur. Erken 1860larda Maxwell üzerinde çalıştığı eletromanyetizm teorisine göre elektromanyetik dalgaların boş uzyda Weber/ Kohraush

oranında bulunan hızda hareket ettiğini bulmuştur.[50]
"Luminiferous aether"
Hendrik Lorentz (  sağda) ve Albert Einstein.

Zamanında boş uzayın arka planda Luminiferous aether adlı içinde elektromanyetik alan bulunduran bir nesneyle dolu oluduğu düşünülüyordu. Bazı fizikçiler aether'ı ışığın

yayılmasının tercih edilen referans çerçevesi olduğunu düşünmüştür ve dünyanın hareketini bu çevrede ölçülebileceğine inanmıştır. 1880lerden itibaren bunu tespit etmek için

çeşitli deneyler yapılmıştır. Bunların en meşhuru A.A.Michelson ve E.W Morley tarafından 1887de yapılmıştır. Tespit edilen hareket her zaman gözlemsel hatadan daha azdı. Modern

deneyler ışığın çiftyönlü hızının saniyede 6 nanometreye kadar izotopik olduğunu işaret etmektedir. Bu deney nedeniyle Lorentz teçhizatın aether içindeki hareketinin teçhizatın

hareketin yönündeki uzunluğunu daraltabileceğini öne sürmüş ve hareket halindeki sistemler için zaman değişkeninin de buna göre değişebileceğini varsaymıştır ve bu da Lorentz

değişimi formülüne yol açmıştır. Lorentz'in aether teorisinden yola çıkara Henri Poincare(  1900) yerel zamanın aether içinde hareket eden saatler tarafından gösterildiğini

göstermiştir. 1904te Lorentz'in teorilerinin doğrulanması halinde ışık hızının dinamikte sınırlayıcı bir faktör olabileceğini öne sürmüştür. 1905'te Lorentz'in aether teorisini

görelilik prensibiyle gözlemsel anlaşmaya getirmiştir.[51][52]





Özel Görelilik

1905'te Einstein ışığın boşlukta hızlanmayan bir gözlemci tarafından ölçülen hızının kaynaktan ya da gözlemciden bağımsız olduğunu öne sürmüştür. Bunu ve görelilik prensibini

kullanarak Özel Görelilik Kuramı'nı ortaya atmıştır. Bu da hareketsiz aether konseptini kullanışsız hale getirmiştir ve uzay ve zaman konseptlerinde devrim yaratmıştır.[53][54]
C'nin artan doğruluğu ve metre ile saniyenin yeniden tanımlanması

20.yy.nin ikinci yarısında ışık hızının ölçümünün daha isabetli olması konusunda, ilk önce boşluk rezonansı tekniği ile daha sonra da lazer interferometer teknikleriyle birçok

gelişme katedildi bunlara metre ve saniyenin yeni ve daha kesin tanımları da yardımcı oldu. 1950'de Louis Essen hızı boşluk rezonansını kullanarak 299792.5±1 km/sn olarak

hesapladı. Bu değer 12. Radyo-Bilimsel Genel buluşması tarafından kabul edildi. 1960'da metre krypton-86 spectral düzleminin belli bir dalgaboyuna göre yeniden tanımlandı ve

1967'de saniye caesium-133'ün ince geçiş frekansına göre yeniden tanımlandı.

1972de lazer interferometre metodu ve yeni tanımlar kullanılarak NBS Boulder, Colordo'da bir grup ışığın boşluktki hızını 299792456.2±1.1 m/sn olarak hesapladı. Bu daha önce

kabul edilen değerden 100 kat daha belirgin bir değerdi. Geri kalan belirsizlik çoğunlukla metrenin tanımına bağlıdır.  [55]
Işık hızını belirgin bir sabit olarak tanımlamak

1983 de 17. CGPM frkans ölçümlerindeki dalgaboylarının ve ışık hızı için geçerli değerin bir önceki standarttan daha tekrarlanabilir olduğunu bulmuştur. Saniyenin 1967'deki

tanımı sabit bıraktılar, bu nedenle caesium ince frekansı şu an hem metreyi hem de saniyeyi tanımlamaktadır. Bunu yapabilmek için metreyi "ışığın boşlukta saniyenin

1/299792458'inde aldığı mesafe"olarak tanımladılar. Bu tanımın bir sonucu olarak ışığın boşluktaki hızı tam olarak 299792458 m/sn'dir ve SI tarafından tanımlanan bir sabit

haline gelmiştir. ".[56][57]

2011'de CGPM bütün temel SI birimlerini "belirgin-sabit formülasyonunu" kullanarak yeniden tanımlamak niyetinde olduğunu belirtmiştir. Bu metrenin yeni ama tamamen denk bir

tanımını sunmuştur :  "metre, uzunluk birimi, ışığın boşluktaki hızının SI birimi s−1 ile yazılımında 299792458 olan büyüklüktür.
Notes

Lichtgeschwindigkeit

Unter der Lichtgeschwindigkeit c versteht man meist die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht im Vakuum. Neben Licht breiten sich auch alle anderen elektromagnetischen Wellen

wie auch Gravitationswellen mit dieser Geschwindigkeit aus. Sie ist eine fundamentale Naturkonstante, deren Bedeutung in der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie weit

über die Beschreibung der elektromagnetischen Wellenausbreitung hinausgeht.

In einem materiellen Medium ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts stets kleiner. Will man sich davon klar abgrenzen, spricht man von der Vakuumlichtgeschwindigkeit,

anderenfalls von der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht (  in einem Medium). In dispersiven Medien unterscheidet man zusätzlich zwischen der Phasen- und der

Gruppengeschwindigkeit.

Nach den Maxwellschen Gleichungen der Elektrodynamik hängt die Lichtgeschwindigkeit nicht von der Geschwindigkeit der Lichtquelle ab. Aus dieser Feststellung zusammen mit dem

Relativitätsprinzip folgt, dass die Lichtgeschwindigkeit auch nicht vom Bewegungszustand des zu ihrer Messung verwendeten Empfängers abhängt. Daraus entwickelte Albert Einstein

die Relativitätstheorie. Sie besagt unter anderem, dass die Vakuumlichtgeschwindigkeit c eine unüberwindbare Geschwindigkeitsgrenze für die Bewegung von Masse und für die

Übertragung von Energie und Information im Universum darstellt. Teilchen ohne Masse, wie die Photonen, bewegen sich stets mit dieser Grenzgeschwindigkeit, alle massebehafteten

Teilchen stets langsamer. Als Folge der speziellen Relativitätstheorie (  SRT) verbindet die Naturkonstante c die vorher unabhängigen Konzepte Energie E und Masse m in der

Äquivalenz von Masse und Energie E = m c 2 {\displaystyle E=mc^{2}} E=mc^{2}. Ort und Zeit werden durch c zur Raumzeit zusammengefasst und durch den Vierervektor (  ct,x,y,z) in

einem vierdimensionalen Raum beschrieben. Seit 1983 wird die Längeneinheit Meter als diejenige Strecke definiert, die das Licht im Vakuum in 1/299.792.458 Sekunde zurücklegt.

Die Lichtgeschwindigkeit ist so hoch, dass man lange Zeit annahm, dass das Entzünden eines Lichts überall gleichzeitig wahrgenommen werden kann. Im Jahr 1676 stellte Ole Rømer

fest, dass die beobachtete Umlaufzeit des Jupitermondes Io je nach Entfernung des Jupiters zur Erde eine regelmäßige Schwankung zeigt. Daraus folgerte er korrekt, dass sich

Licht mit einer endlichen Geschwindigkeit ausbreitet. Der von ihm ermittelte Wert hatte schon die richtige Größenordnung, wich aber noch um 30 Prozent vom tatsächlichen Wert ab.

Die Messmethoden zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit wurden in der Folgezeit immer genauer.

Das Formelzeichen c (  von lateinisch celeritas, Schnelligkeit) verwendet man in vielen Fällen auch für die abweichende Ausbreitungsgeschwindigkeit in Materialien wie Glas, Luft

oder elektrischen Leitungen. Wenn es sich nicht aus dem Zusammenhang ergibt, wird durch Wortzusätze deutlich gemacht, ob die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum oder im Material

gemeint ist. Auch der Index 0 (  →  c 0 {\displaystyle c_{0}} c_{0}) wird für die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum verwendet.

Inhaltsverzeichnis

    1 Wert
    2 Natürliche Einheiten
    3 Technische Bedeutung
    4 Lichtgeschwindigkeit und Elektrodynamik
        4.1 Ebene Welle oder Kugelwelle im Vakuum
        4.2 Ebene Welle oder Kugelwelle in einem Medium
        4.3 Transversal modulierte Welle im Vakuum
    5 Lichtgeschwindigkeit in Materie
    6 Lichtgeschwindigkeit und Teilchenphysik
    7 Überlichtgeschwindigkeit
    8 Historische Hintergründe
        8.1 Spekulationen über Endlichkeit
        8.2 Messung der Lichtgeschwindigkeit
        8.3 Zur Konstanz der Lichtgeschwindigkeit
            8.3.1 Erste Überlegungen
            8.3.2 Michelson-Morley-Experiment
            8.3.3 Unabhängigkeit von der Quelle
    9 Siehe auch
    10 Literatur
    11 Weblinks
    12 Einzelnachweise und Anmerkungen

Wert
Zeitgetreue Darstellung eines Lichtstrahls, der von der Erde zum Mond reist; Dauer :  etwa 1,3 Sekunden

Vor 1983 war der Meter als Vielfaches der Wellenlänge eines bestimmten atomaren Übergangs definiert. Die Lichtgeschwindigkeit war ein Ergebnis von Messungen, das in der

abgeleiteten Einheit Meter pro Sekunde angegeben wurde. Die 17. Generalkonferenz für Maß und Gewicht hat 1983 das Verhältnis zwischen Lichtgeschwindigkeit und Meterdefinition

umgekehrt. Seitdem wird der Zusammenhang zwischen der Wellenlänge des Übergangs und dem Meter als Ergebnis von Messungen betrachtet. Im Gegenzug konnte der Zusammenhang zwischen

dem Meter und der Lichtgeschwindigkeit durch eine Definition, d. h. ohne Messung, festgelegt werden.

    Ein Meter ist die Strecke, die Licht im Vakuum binnen des 299.792.458. Teils einer Sekunde zurücklegt.[1]

Nach dieser Festsetzung beträgt die Geschwindigkeit des Lichts im Vakuum exakt

    c = 299 792 458  Meter Sekunde , {\displaystyle c=299\,792\,458\ {\frac {\text{Meter}}{\text{Sekunde}}},} {\displaystyle c=299\,792\,458\ {\frac {\text{Meter}}{\text

{Sekunde}}},}

also etwa 300.000 Kilometer pro Sekunde oder etwas mehr als eine Milliarde Kilometer pro Stunde.

Der genaue Zahlenwert wurde so gewählt, dass er mit dem besten damaligen Messergebnis übereinstimmte. Er wird auch dann gültig bleiben, wenn genauere Geschwindigkeitsmessungen

möglich sind. Solche Messungen ergeben dann eine genauere Bestimmung für die Länge eines Meters.
Natürliche Einheiten

Viele Darstellungen der relativistischen Physik geben Längen durch Lichtlaufzeiten an oder umgekehrt Zeiten durch die Länge des Weges, den Licht während dieser Zeit durchläuft.

Ein Lichtjahr heißt dann kürzer ein Jahr. In diesen Maßeinheiten (  siehe Planck-Einheiten) gilt

    1  Lichtsekunde = 299 792 458  Meter {\displaystyle 1{\text{ Lichtsekunde}}=299\,792\,458{\text{ Meter}}} {\displaystyle 1{\text{ Lichtsekunde}}=299\,792\,458{\text{

Meter}}}

und Licht hat die dimensionslose Geschwindigkeit einer Sekunde pro Sekunde

    c = 1 {\displaystyle c=1} c=1.

Das Formelbild physikalischer Zusammenhänge vereinfacht sich durch diese Einheitenwahl, beispielsweise lautet der Zusammenhang von Energie E {\displaystyle E} E und Impuls p →

{\displaystyle {\vec {p}}} {\vec {p}} eines Teilchens der Masse m {\displaystyle m} m dann nicht mehr E 2 = m 2 c 4 + p → 2 c 2 {\displaystyle E^{2}=m^{2}c^{4}+{\vec {p}}^{\,2}

c^{2}} E^{2}=m^{2}c^{4}+{\vec {p}}^{\,2}c^{2} sondern E 2 = m 2 + p → 2 {\displaystyle E^{2}=m^{2}+{\vec {p}}^{\,2}} E^{2}=m^{2}+{\vec {p}}^{\,2}.

Wer aus einer Gleichung in natürlichen Einheiten die Gleichung im Internationalen Einheitensystem (  SI) zurückgewinnen will, muss jeden Summanden mit so vielen Faktoren c

{\displaystyle c} c multiplizieren, dass beide Seiten der Gleichung und jeder Summand gleiche SI-Einheiten haben. Beispielsweise hat im SI die Energie die Maßeinheit einer Masse

mal dem Quadrat einer Geschwindigkeit und ein Impuls die Maßeinheit einer Masse mal einer Geschwindigkeit. Damit in der Formel E 2 = m 2 + p → 2 {\displaystyle E^{2}=m^{2}+{\vec

{p}}^{\,2}} E^{2}=m^{2}+{\vec {p}}^{\,2} auf der rechten Seite im SI Größen von derselben Maßeinheit, Energie mal Energie, stehen wie auf der linken, muss daher das

Massenquadrat mit c 4 {\displaystyle c^{4}} c^{4} und das Impulsquadrat mit c 2 {\displaystyle c^{2}} c^{2} multipliziert werden. So erhält man die im SI gültige Gleichung E 2 =

m 2 c 4 + p → 2 c 2 . {\displaystyle E^{2}=m^{2}\,c^{4}+{\vec {p}}^{\,2}\,c^{2}.} E^{2}=m^{2}\,c^{4}+{\vec {p}}^{\,2}\,c^{2}.
Technische Bedeutung

Informationen in Telekommunikationsanlagen breiten sich mit 70 Prozent (  Glasfasern) bis 100 Prozent (  Vakuum, Weltraum) der Lichtgeschwindigkeit aus. Dadurch entstehen

gewisse Verzögerungszeiten, die sich nicht vermeiden lassen. Auf der Erde beträgt der maximale Abstand (  entlang der Oberfläche) zweier Orte etwa 20.000 km. Die Strecke lässt

sich in minimal 67 Millisekunden durchlaufen. Die tatsächliche Übertragungszeit ist allerdings länger. Bei atmosphärischer Übertragung wird die Welle in den verschiedenen

Schichten der Atmosphäre sowie am Erdboden reflektiert und hat so einen längeren Weg zurückzulegen. Bei der Übertragung in Glasfaserkabeln ist die Lichtgeschwindigkeit etwa 30

Prozent kleiner als im Vakuum.

Mikroprozessoren arbeiten heute mit Taktfrequenzen in der Größenordnung von 1 bis 4 GHz. Während eines Taktes legen elektrische Signale in Schaltkreisen mit Low-k-Dielektrikum

zwischen 5 und 20 cm zurück. Beim Design von Schaltkreisen sind diese Laufzeiten schon lange nicht mehr vernachlässigbar.

Geostationäre Satelliten befinden sich 35.786 Kilometer über dem Äquator. Um bei Telefon- oder Fernsehsignalen auf diesem Weg eine Antwort zu erhalten, muss das Signal

mindestens 144.000 Kilometer zurückgelegt haben :  vom Sender zum Satelliten, dann zum Empfänger, anschließend erfolgt die Antwort, und das Signal läuft den gleichen Weg zurück.

Diese Laufzeit beträgt etwa 480 Millisekunden.

Raumsonden befinden sich an ihren Zielorten oft viele Millionen oder Milliarden Kilometer von der Erde entfernt. Selbst mit Lichtgeschwindigkeit sind die Funksignale mehrere

Minuten bis Stunden zu ihnen unterwegs. Die Antwort braucht noch einmal genauso lange zurück zur Erde. Extraterrestrische Fahrzeuge, wie zum Beispiel der Mars-Rover Opportunity,

müssen daher in der Lage sein, sich selbst zu steuern und Gefahren zu erkennen, da die Bodenstation erst Minuten später auf Zwischenfälle reagieren kann.
Lichtgeschwindigkeit und Elektrodynamik

Aus den Maxwell-Gleichungen folgt, dass elektrische und magnetische Felder schwingen können und dabei Energie durch den leeren Raum transportieren. Dabei gehorchen die Felder

einer Wellengleichung, ähnlich der für mechanische Wellen und für Wasserwellen. Die elektromagnetischen Wellen übertragen Energie und Information, was in technischen Anwendungen

für Radio, Radar oder Laser genutzt wird.
Ebene Welle oder Kugelwelle im Vakuum

Die Geschwindigkeit von ebenen oder kugelförmigen elektromagnetischen Wellen im Vakuum ist den Maxwell-Gleichungen zufolge der Kehrwert der Wurzel des Produkts der elektrischen

Feldkonstanten ε 0 {\displaystyle \varepsilon _{0}} \varepsilon _{0} und der magnetischen Feldkonstanten μ 0  :  {\displaystyle \mu _{0} : } \mu _{0} :

    c = 1 ε 0 μ 0 {\displaystyle c={\frac {1}{\sqrt {\varepsilon _{0}\,\mu _{0}}}}} {\displaystyle c={\frac {1}{\sqrt {\varepsilon _{0}\,\mu _{0}}}}}

Daraus berechnete Maxwell 1865 mit den damals bekannten Werten für ε 0 {\displaystyle \varepsilon _{0}} \varepsilon _{0} und μ 0 {\displaystyle \mu _{0}} \mu _{0} den Wert von

310.740 km/s und folgerte :

    „Diese Geschwindigkeit ist so nahe an der Lichtgeschwindigkeit, so dass wir einen starken Grund zu der Annahme haben, dass das Licht selbst (  einschließlich Wärmestrahlung

und anderer Strahlung, falls es sie gibt), eine elektromagnetische Welle ist.“

Maxwells Annahme ist in allen Beobachtungen an elektromagnetischer Strahlung bestätigt worden. Mit den heutigen Werten für c , ε 0 {\displaystyle c,\,\varepsilon _{0}} c,\,

\varepsilon _{0} und μ 0 {\displaystyle \mu _{0}} \mu _{0} ist die Gleichung exakt erfüllt, denn c {\displaystyle c} c und μ 0 {\displaystyle \mu _{0}} \mu _{0} sind als

Bestandteil der Definition der physikalischen Grundeinheiten exakt festgelegt und ε 0 {\displaystyle \varepsilon _{0}} \varepsilon _{0} wird aus der Gleichung ermittelt.
Ebene Welle oder Kugelwelle in einem Medium

In einem Medium werden die beiden Feldkonstanten durch das Material geändert, was durch die Faktoren relative Permittivität ε r {\displaystyle \varepsilon _{\mathrm {r} }}

\varepsilon _{\mathrm {r} } und relative Permeabilität μ r {\displaystyle \mu _{\mathrm {r} }} \mu _{\mathrm {r} } berücksichtigt wird. Beide hängen von der Frequenz ab. Die

Lichtgeschwindigkeit im Medium ist dementsprechend

    c medium = 1 ε μ = 1 ε 0 ε r μ 0 μ r = c ε r μ r {\displaystyle c_{\text{medium}}={\frac {1}{\sqrt {\varepsilon \,\mu }}}={\frac {1}{\sqrt {\varepsilon _{0}\,\varepsilon _

{\mathrm {r} }\,\mu _{0}\,\mu _{\mathrm {r} }}}}={\frac {c}{\sqrt {\varepsilon _{\mathrm {r} }\,\mu _{\mathrm {r} }}}}} c_{\text{medium}}={\frac {1}{\sqrt {\varepsilon \,\mu

}}}={\frac {1}{\sqrt {\varepsilon _{0}\,\varepsilon _{\mathrm {r} }\,\mu _{0}\,\mu _{\mathrm {r} }}}}={\frac {c}{\sqrt {\varepsilon _{\mathrm {r} }\,\mu _{\mathrm {r} }}}}.

Das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit in Vakuum zu der in einem Medium ist der (  frequenzabhängige) Brechungsindex n {\displaystyle n} n des Mediums. Der Zusammenhang des

Brechungsindex mit der relativen Permittivität und der relativen Permeabilität heißt auch maxwellsche Relation :

    n = c c medium = ε r μ r {\displaystyle n={\frac {c}{c_{\text{medium}}}}={\sqrt {\varepsilon _{\mathrm {r} }\,\mu _{\mathrm {r} }}}} n={\frac {c}{c_{\text{medium}}}}={\sqrt

{\varepsilon _{\mathrm {r} }\,\mu _{\mathrm {r} }}}

Der rote Punkt bewegt sich mit der (  mittleren) Phasengeschwindigkeit, die grünen Punkte mit der Gruppengeschwindigkeit.

Wegen der im Allgemeinen gegebenen Abhängigkeit von ε r {\displaystyle \varepsilon _{\mathrm {r} }} \varepsilon _{\mathrm {r} } und μ r {\displaystyle \mu _{\mathrm {r} }} \mu

_{\mathrm {r} } von der Frequenz der Welle ist zu beachten, dass c m e d i u m {\displaystyle c_{\mathrm {medium} }} {\displaystyle c_{\mathrm {medium} }} die

Phasengeschwindigkeit im Medium bezeichnet, mit der Punkte gleicher Phase (  z. B. Minima oder Maxima) einer ebenen Welle mit konstanter Amplitude fortschreiten. Die Hüllkurve

eines räumlich begrenztes Wellenpakets pflanzt sich hingegen mit der Gruppengeschwindigkeit fort. In Medien weichen diese beide Geschwindigkeiten mehr oder weniger voneinander

ab. Insbesondere bedeutet ein Brechungsindex n < 1 {\displaystyle n<1} n<1 lediglich, dass sich die Wellenberge schneller als c ausbreiten. Wellenpakete, mit denen Information

und Energie transportiert werden, sind weiterhin langsamer als c.[2]
Transversal modulierte Welle im Vakuum

Nach den Maxwell-Gleichungen ergibt sich die von der Wellenlänge unabhängige Lichtgeschwindigkeit c = 1 / ε 0 μ 0 {\displaystyle c=1/{\sqrt {\varepsilon _{0}\,\mu _{0}}}} c=1/

{\sqrt {\varepsilon _{0}\,\mu _{0}}} u. a. für den Fall einer im Vakuum unendlich ausgedehnten ebenen Welle mit einer wohldefinierten Fortpflanzungsrichtung. Demgegenüber hat

jede praktisch realisierbare Lichtwelle immer ein gewisses Strahlprofil. Wird dies als Überlagerung von ebenen Wellen mit leicht veränderten Fortpflanzungsrichtungen

dargestellt, haben die einzelnen ebenen Wellen zwar alle die Vakuumlichtgeschwindigkeit c {\displaystyle c} c, jedoch gilt dies nicht notwendig für die durch die Überlagerung

entstehende Welle. Es resultiert eine leicht verlangsamte Welle. Das konnte an speziell geformten Bessel-Strahlen von Mikrowellen und sichtbarem Licht auch nachgewiesen werden,

sogar für die Geschwindigkeit einzelner Photonen.[3][4] Bei allen praktisch realisierbaren Lichtwellen, auch bei scharf gebündelten Laserstrahlen, ist dieser Effekt aber

vernachlässigbar klein.
Lichtgeschwindigkeit in Materie
Tscherenkow-Licht eines Triga-Reaktors

In Materie ist Licht langsamer als im Vakuum, und zwar gilt dort, wie oben hergeleitet wurde, c M e d i u m = c / n {\displaystyle c_{\,\mathrm {Medium} }={c}/{n}}

{\displaystyle c_{\,\mathrm {Medium} }={c}/{n}} mit einem Brechungsindex n, der größer als 1 ist.[5] Dies stimmt mit der Vorstellung überein, dass Photonen von den Molekülen

absorbiert und wieder ausgesendet werden. Zwar laufen sie zwischen den Molekülen so schnell wie im Vakuum, aber die Wechselwirkung mit den Molekülen, die wie effektive „Pausen“

wirkt, verlangsamt sie. Dieses anschauliche Bild kann allerdings nicht zur Berechnung der optischen Eigenschaften fester oder flüssiger Körper verwendet werden.

In bodennaher Luft ist die Lichtgeschwindigkeit etwa 0,28 ‰ geringer als im Vakuum (  also ca. 299.710 km/s), in Wasser beträgt sie etwa 225.000 km/s (  −25 %) und in Gläsern

mit hohem Brechungsindex bis hinab zu 160.000 km/s (  −47 %).

In manchen Medien wie Bose-Einstein-Kondensaten oder photonischen Kristallen herrscht für bestimmte Wellenlängen eine sehr große Dispersion. Licht breitet sich in ihnen deutlich

verlangsamt aus.[6] So konnte die Forschungsgruppe der dänischen Physikerin Lene Hau im Jahr 1999 Licht auf eine Gruppengeschwindigkeit von ungefähr 17 m/s bringen.[7]

Grenzen zwei durchsichtige Medien aneinander, so bewirkt die unterschiedliche Lichtgeschwindigkeit in beiden Medien die Brechung des Lichts an der Grenzfläche. Da die

Lichtgeschwindigkeit im Medium auch von der Wellenlänge des Lichtes abhängt, wird Licht unterschiedlicher Farbe unterschiedlich gebrochen und weißes Licht spaltet in seine

unterschiedlichen Farbanteile auf. Dieser Effekt lässt sich z. B. mit Hilfe eines Prismas direkt beobachten.

In einem Medium können Teilchen schneller sein als das Licht im selben Medium. Wenn sie elektrisch geladen sind, wie etwa Elektronen oder Protonen, tritt dabei der Tscherenkow-

Effekt auf :  Die Teilchen strahlen Licht ab, so wie ein überschallschnelles Flugzeug den Überschallknall hinter sich her schleppt. Dies ist beispielsweise in

Schwimmbadreaktoren beobachtbar. In ihnen befindet sich Wasser zwischen den Brennelementen. Die Betastrahlung der Spaltprodukte besteht aus Elektronen, die schneller sind als

die Lichtgeschwindigkeit im Wasser. Das von ihnen abgegebene Tscherenkow-Licht lässt das Wasser blau leuchten.

Der Tscherenkow-Effekt wird in Teilchendetektoren zum Nachweis schneller geladener Teilchen verwendet.
Lichtgeschwindigkeit und Teilchenphysik
Die Vakuum-Lichtgeschwindigkeit als Grenzgeschwindigkeit massiver Teilchen :  Wenn deren Geschwindigkeit gegen die Lichtgeschwindigkeit geht, wächst die Energie, also E (  v )

{\displaystyle E(  v)} E(  v), über alle Grenzen.

Teilchen ohne Masse bewegen sich immer und in jedem Inertialsystem mit Lichtgeschwindigkeit. Das bekannteste masselose Teilchen, das diese Eigenschaft zeigt, ist das Photon. Es

vermittelt die elektromagnetische Wechselwirkung, die einen großen Teil der Physik des Alltags bestimmt. Weitere masselose Teilchen sind im Standardmodell der Teilchenphysik die

Gluonen, die Vermittlerteilchen der starken Wechselwirkung. Teilchen mit einer von Null abweichenden Masse sind stets langsamer als das Licht. Wenn man sie beschleunigt, wächst

ihre Energie E (  v ) {\displaystyle E(  v)} E(  v) wegen der relativistischen Energie-Impuls-Beziehung gemäß

    E (  v ) = m c 2 1 − v 2 / c 2 . {\displaystyle E(  v)={\frac {m\,c^{2}}{\sqrt {1-{v}^{2}/c^{2}}}}.} {\displaystyle E(  v)={\frac {m\,c^{2}}{\sqrt {1-{v}^{2}/c^{2}}}}.}

Dabei ist v {\displaystyle v} v die Geschwindigkeit des Teilchens in Bezug auf das Inertialsystem, das für die Beschreibung des Vorgangs gewählt wird. Je näher der Betrag der

Teilchengeschwindigkeit v {\displaystyle v} v an der Lichtgeschwindigkeit c {\displaystyle c} c ist, desto mehr nähert sich der Quotient v 2 / c 2 {\displaystyle v^{2}/c^{2}}

v^{2}/c^{2} dem Wert 1 an und desto kleiner wird die Wurzel im Nenner. Insgesamt wird die Energie also umso größer, je mehr sich die Teilchengeschwindigkeit der

Lichtgeschwindigkeit nähert. Die zusätzliche Energie muss für die Beschleunigung aufgebracht werden. Mit endlich hoher Energie kann man also ein Teilchen zwar beliebig nahe an

die Lichtgeschwindigkeit beschleunigen, man kann diese jedoch nicht erreichen.

Der von der Relativitätstheorie vorhergesagte Zusammenhang von Energie und Geschwindigkeit wurde in verschiedenen Experimenten belegt.

Er hat u. a. Auswirkungen auf die Technik von Teilchenbeschleunigern. Die Umlaufzeit eines z. B. in einem Synchrotron kreisenden Pakets von Elektronen ändert sich bei weiterer

Beschleunigung kaum noch; die Synchronisation der einzelnen beschleunigenden Wechselfelder kann daher konstant sein. Dagegen muss sie bei schwereren Teilchen, die mit geringerer

Geschwindigkeit zugeführt werden, laufend der zunehmenden Geschwindigkeit angepasst werden.
Überlichtgeschwindigkeit
→ Hauptartikel :  Überlichtgeschwindigkeit

Es gibt Spekulationen über Teilchen, die sich schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Ein Beispiel sind als Tachyonen bezeichnete hypothetische Teilchen. Nach der

Relativitätstheorie könnten Tachyonen nicht mit normaler Materie wechselwirken :  sonst könnte man nicht, für alle Beobachter gleich, zwischen Ursache und Wirkung unterscheiden.

Die theoretischen Grundlagen des Tachyonen-Konzepts sind umstritten. Ein experimenteller Nachweis von Tachyonen gelang bisher nicht.

Darüber hinaus erregten in den vergangenen Jahren Veröffentlichungen besonderes Aufsehen, in denen die Beobachtung von Überlichtgeschwindigkeit behauptet wurde. Doch entweder

konnte gezeigt werden, dass die scheinbar überlichtschnelle Signalübermittlung durch eine Fehlinterpretation der Daten entstand (  überlichtschnelle Jets, superluminares

Tunneln), oder die Messungen konnten nicht reproduziert werden und stellten sich schließlich als fehlerhaft heraus (  siehe beispielsweise Messungen der

Neutrinogeschwindigkeit).
Historische Hintergründe
Spekulationen über Endlichkeit
Historisch vermutete Höhe der Lichtgeschwindigkeit Jahr (  etwa) Forscher Lichtgeschwindigkeit
450 v. Chr. Empedokles endlich
350 v. Chr. Aristoteles unendlich
100 Heron von Alexandria unendlich
1000 Avicenna/Alhazen endlich
1350 Sayana endlich
1600 Johannes Kepler unendlich
1620 René Descartes unendlich
1620 Galileo Galilei endlich

Die Frage, ob das Licht sich unendlich schnell ausbreitet oder ob es eine endliche Geschwindigkeit besitzt, war bereits in der Philosophie der Antike von Interesse. Licht legt

einen Kilometer in nur drei Mikrosekunden zurück. Mit den Beobachtungsmöglichkeiten der Antike ist somit unweigerlich ein Lichtstrahl scheinbar in dem Moment seines Entstehens

gleichzeitig bereits an seinem Ziel.

Trotzdem glaubte bereits Empedokles (  um 450 v. Chr.), Licht sei etwas, das sich in Bewegung befände und daher Zeit brauche, um Entfernungen zurückzulegen. Aristoteles meinte

dagegen, Licht komme von der bloßen Anwesenheit von Objekten her, sei aber nicht in Bewegung. Er führte an, dass die Geschwindigkeit andernfalls so enorm groß sein müsse, dass

sie jenseits der menschlichen Vorstellungskraft liege. Aufgrund seines Ansehens und Einflusses fand Aristoteles’ Theorie allgemeine Akzeptanz.

Eine altertümliche Theorie des Sehens ging davon aus, dass das zum Sehen benötigte Licht vom Auge emittiert wird (  heute noch :  „das Augenlicht verlieren“ für erblinden). Ein

Objekt sollte demnach zu sehen sein, wenn die Lichtstrahlen aus dem Auge darauf träfen. Aufbauend auf dieser Vorstellung befürwortete auch Heron von Alexandria die

aristotelische Theorie. Er führte an, dass die Lichtgeschwindigkeit unendlich groß sein müsse, da man selbst die weit entfernten Sterne sehen kann, sobald man die Augen öffnet.

In der orientalischen Welt war dagegen auch die Idee einer endlichen Lichtgeschwindigkeit verbreitet. Insbesondere glaubten die persischen Philosophen und Wissenschaftler

Avicenna und Alhazen (  beide um das Jahr 1000), dass das Licht eine endliche Geschwindigkeit besitzt. Ihre Unterstützer waren aber gegenüber der Anhängerschaft der

aristotelischen Theorie in der Minderheit.

Zu Beginn des 17. Jahrhunderts glaubte der Astronom Johannes Kepler, dass die Lichtgeschwindigkeit zumindest im Vakuum unendlich sei, da der leere Raum für Licht kein Hindernis

darstelle. Hier scheint schon die Idee auf, dass die Geschwindigkeit eines Lichtstrahls vom durchquerten Medium abhängig sein könnte.

Francis Bacon argumentierte, dass das Licht nicht notwendigerweise unendlich schnell sein müsse, sondern vielleicht nur schneller als wahrnehmbar.

René Descartes ging von einer unendlich großen Lichtgeschwindigkeit aus. Sonne, Mond und Erde liegen während einer Sonnenfinsternis in einer Linie. Descartes argumentierte, dass

diese Himmelskörper für einen Beobachter zu diesem Zeitpunkt scheinbar nicht in Reihe stehen würden, wenn die Lichtgeschwindigkeit endlich sei. Da ein solcher Effekt nie

beobachtet wurde, sah er sich in seiner Annahme bestätigt. Descartes glaubte derart stark an eine unendlich große Lichtgeschwindigkeit, dass er überzeugt war, sein Weltbild

würde zusammenbrechen, wenn sie endlich wäre.

Dem stehen um das Jahr 1700 die Theorien von Isaac Newton und Christiaan Huygens mit endlicher Lichtgeschwindigkeit gegenüber. Newton sah Licht als einen Strom von Teilchen an,

während Huygens Licht als eine Welle deutete. Beide konnten das Brechungsgesetz erklären, indem sie die Lichtgeschwindigkeit proportional (  Newton) bzw. umgekehrt proportional

(  Huygens) zum Brechungsindex ansetzten. Newtons Vorstellung galt als widerlegt, nachdem im 19. Jahrhundert Interferenz und Beugung beobachtet und die Geschwindigkeit in Medien

gemessen werden konnten.

Da es zu Huygens Zeit die erste Messung der Lichtgeschwindigkeit gab, die seiner Meinung nach viel zu hoch war, als dass Körper mit Masse diese erreichen könnten, schlug er mit

dem Äther ein elastisches (  weder sicht- noch messbares) Hintergrundmedium vor, das die Ausbreitung von Wellen gestatte, ähnlich dem Schall in der Luft.
Messung der Lichtgeschwindigkeit
Historische Werte für die Lichtgeschwindigkeit (  Auswahl) Jahr Forscher Methode Lichtgeschwindigkeit in km/s Weitere Resultate
etwa 1620 Galileo Galilei Zeitverzögerung der Beobachtung von Laternen, die mit der Hand abgedeckt wurden mindestens mehrere km/s
1676/78 Ole Rømer / Christiaan Huygens Zeitverzögerung bei astronomischen Beobachtungen 213.000 Nachweis einer endlichen Lichtgeschwindigkeit
1728 James Bradley Aberration 301.000 Messung der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit auf 1 %
etwa 1775 ? Venus-Transit 1769 etwa 285.000 AE wurde erstmals genau bestimmt
1834 Charles Wheatstone Drehspiegelmethode zur Messung der Geschwindigkeit von elektrischem Strom 402.336 el. Strom im Leiter
1838 François Arago Vorschlag der Drehspiegelmethode keine Messung
1849 Armand Fizeau Zahnradmethode 315 000
1851 Léon Foucault Drehspiegelmethode 298.000 ± 500
1865 James Clerk Maxwell Maxwellgleichungen 310.740 Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen bei bekannten
Feldkonstanten für elektrisches und magnetisches Feld
1875 Alfred Cornu Drehspiegelmethode 299.990
1879 Albert A. Michelson Drehspiegelmethode 299.910 ± 50
1888 Heinrich Hertz Frequenz- und Wellenlängenmessung von stehenden Radiowellen etwa 300 000 Nachweis der Natur des Lichts als elektromagnetische Welle
1926 Albert A. Michelson Drehspiegelmethode 299.796 ± 4
1947 Louis Essen, Albert Gordon-Smith elektrischer Hohlraumresonator 299.792 ± 3
1958 Keith Froome Interferometer 299.792,5 ± 0,1
1973 Boulder-Gruppe am NBS Lasermessung 299.792,4574 ± 0,001
1983 (  Definition der CGPM) Neudefinition des Meters 299.792,458 (  exakt) Keine Messung

Galileo Galilei versuchte um 1600 als Erster, die Geschwindigkeit des Lichts mit wissenschaftlichen Methoden zu messen, indem er sich und einen Gehilfen mit je einer

Signallaterne auf zwei Hügel mit bekannter Entfernung postierte. Der Gehilfe sollte Galileis Signal unverzüglich zurückgeben. Unter Abzug der Reaktionszeit seines Gehilfen

erhoffte er sich, die Lichtgeschwindigkeit zu messen, da er mit vergleichbarer Methode schon erfolgreich die Schallgeschwindigkeit gemessen hatte. Zu seinem Erstaunen verblieb

nach Abzug der Reaktionszeit des Gehilfen keine messbare Zeit mehr; was sich auch nicht (  messbar) änderte, als die Distanz bis auf maximal mögliche Sichtweite der Laternen

erhöht wurde. Isaac Beeckman schlug 1629 eine abgewandelte Version des Versuchs vor, bei der das Licht von einem Spiegel reflektiert werden sollte. Descartes kritisierte solche

Experimente als überflüssig, da bereits exaktere Beobachtungen mit Hilfe von Sonnenfinsternissen durchgeführt worden seien und ein negatives Ergebnis geliefert hätten.

Dennoch wiederholte die Accademia del Cimento in Florenz 1667 das Experiment Galileis, wobei die Lampen etwa eine Meile entfernt voneinander standen. Wieder konnte keine

Verzögerung beobachtet werden. Das bestätigte Descartes’ Annahme einer unendlich schnellen Lichtausbreitung; Galilei und Robert Hooke deuteten das Ergebnis dagegen so, dass die

Lichtgeschwindigkeit sehr hoch ist und mit diesem Experiment nicht bestimmt werden konnte.

Die erste erfolgreiche Abschätzung der Lichtgeschwindigkeit gelang dem dänischen Astronomen Ole Rømer im Jahr 1676. Er untersuchte die Bewegung des Jupitermonds Io mit seinem

Teleskop. Aus dem Ein- beziehungsweise Austreten aus Jupiters Schatten ließ sich die mittlere Umlaufzeit des Mondes zu etwa 42,5 Stunden ermitteln. Mit diesem Wert lässt sich

der Zeitpunkt der Verfinsterung des Mondes vorhersagen. Doch Rømer bemerkte, dass die berechneten Werte nicht genau mit den Zeitpunkten des Ein- bzw. Austritts aus dem Schatten

des Jupiters übereinstimmten :  Im Laufe eines Jahres ging der Mond erst zunehmend vor, dann zunehmend nach. Rømer deutete diese Zeitverschiebung durch eine unterschiedliche

Laufzeit des Lichtes abhängig vom jeweiligen Abstand zwischen Mond Io und der Erde. Er schloss daraus, dass das Licht sich nicht augenblicklich, sondern mit einer endlichen,

aber sehr hohen Geschwindigkeit ausbreitet. Er gab für den Erdbahndurchmesser eine Laufzeit des Lichtes von 22 min an. Der richtige Wert ist kürzer (  16 min 38 s). Rømer hatte

von seinen Messungen extrapolieren müssen (  ohne die dazu nötige Rechnung anzugeben), weil Jupiter und Io im Bereich der größten Entfernung von der Erde nicht beobachtbar sind,

weil die Sonne dazwischen steht. Da Rømer den Durchmesser der Erdbahn nicht kannte, hat er für die Geschwindigkeit des Lichtes keinen Wert angegeben. Dies tat zwei Jahre später

Christiaan Huygens als Erster. Er bezog die Laufzeitangabe von Rømer auf den von Cassini 1673 zufällig etwa richtig angegebenen Erdbahndurchmesser von 280 Millionen Kilometer

und kam so auf die Lichtgeschwindigkeit 213.000 km/s. Weil beide Werte ungenau waren, wich die berechnete Geschwindigkeit um etwa ein Viertel vom heutigen Wert ab.

James Bradley fand 1728 eine andere astronomische Methode, indem er die Schwankungen der Sternpositionen um einen Winkel von 20″ während des Umlaufs der Erde um die Sonne ( 

Aberration (  Astronomie)) bestimmte. Seine Messungen waren der Versuch, die Parallaxe von Fixsternen zu beobachten, um damit deren Entfernungen zu bestimmen. Daraus berechnete

Bradley, dass das Licht 10.210-mal schneller als die Erde bei ihrem Umlauf ist (  Messfehler 2 %). Seine Messung (  veröffentlicht im Jahr 1729) wurde damals als weiterer Beweis

für eine endliche Lichtgeschwindigkeit und – gleichzeitig – für das kopernikanische Weltsystem angesehen. Aus seinen Beobachtungen resultierte ein Wert von 301.000 km/s. Für die

Berechnung benötigte er die Bahngeschwindigkeit der Erde und für sie wieder den Erdbahnradius.
Versuchsaufbau des Experiments von Fizeau

Cassini hatte den Erdbahnradius aus der Marsparallaxe ermittelt. Das wurde damals von Edmund Halley kritisiert. Er schlug stattdessen vor, die Venusdurchgänge 1761 und 1769

dafür zu benutzen. Durch deren Auswertung wusste man erstmals die absolute Größe des Planetensystems (  siehe Astronomische Einheit) und konnte über bekannte „Lichtentfernungen“

die Lichtgeschwindigkeit auf etwa 5 % Genauigkeit berechnen.
Versuchsaufbau des Experiments von Foucault

Die erste irdische Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit gelang Armand Fizeau mit der Zahnradmethode. Er sandte 1849 Licht durch ein rotierendes Zahnrad auf einen mehrere

Kilometer entfernten Spiegel, der es wieder zurück durch das Zahnrad reflektierte. Je nachdem, wie schnell sich das Zahnrad dreht, fällt das reflektierte Licht, das auf dem

Hinweg eine Lücke des Zahnrads passiert hat, entweder auf einen Zahn, oder es gelangt wieder durch eine Lücke, und nur dann sieht man es. Fizeau kam damals auf einen um 5 % zu

großen Wert.

Léon Foucault verbesserte 1850 die Methode weiter, indem er mit der Drehspiegelmethode die Messstrecken deutlich verkürzte. Damit konnte er erstmals die Materialabhängigkeit der

Lichtgeschwindigkeit nachweisen :  Licht breitet sich in anderen Medien langsamer aus als in Luft. Im Experiment fällt Licht auf einen rotierenden Spiegel. Von diesem wird es

auf einen festen Spiegel abgelenkt, wo es zurück auf den rotierenden Spiegel reflektiert wird. Da sich der Drehspiegel aber inzwischen weiter gedreht hat, wird der Lichtstrahl

nun nicht mehr auf den Ausgangspunkt reflektiert. Durch Messung der Verschiebung des Punktes ist es bei bekannter Drehfrequenz und bekannten Abständen möglich, die

Lichtgeschwindigkeit zu bestimmen. Foucault veröffentlichte sein Ergebnis 1862 und gab c zu 298.000 Kilometern pro Sekunde an.

Simon Newcomb und Albert A. Michelson bauten wiederum auf Foucaults Apparatur auf und verbesserten das Prinzip nochmals. 1926 benutzte Michelson in Kalifornien ebenfalls

rotierende Prismenspiegel, um einen Lichtstrahl vom Mount Wilson zum Mount San Antonio und zurückzuschicken. Er erhielt 299.796 km/s, was fast genau dem heutigen Wert

entspricht; die Abweichung beträgt weniger als 0,002 %.
Zur Konstanz der Lichtgeschwindigkeit
Erste Überlegungen

James Bradley konnte mit seinen Untersuchungen zur Aberration von 1728 nicht nur die Lichtgeschwindigkeit selbst bestimmen, sondern auch erstmals Aussagen über ihre Konstanz

treffen. Er beobachtete, dass die Aberration für alle Sterne in der gleichen Blickrichtung während eines Jahres in identischer Weise variiert. Daraus schloss er, dass die

Geschwindigkeit, mit der Sternenlicht auf der Erde eintrifft, im Rahmen seiner Messgenauigkeit von etwa einem Prozent für alle Sterne gleich ist.

Um zu klären, ob diese Eintreffgeschwindigkeit davon abhängt, ob sich die Erde auf ihrem Weg um die Sonne auf einen Stern zu oder von ihm weg bewegt, reichte diese

Messgenauigkeit allerdings nicht aus. Diese Frage untersuchte zuerst François Arago 1810 anhand der Messung des Ablenkwinkels von Sternenlicht in einem Glasprisma. Nach der

damals akzeptierten Korpuskulartheorie des Lichtes erwartete er eine Veränderung dieses Winkels in einer messbaren Größenordnung, da sich die Geschwindigkeit des einfallenden

Sternenlichts zu der Geschwindigkeit der Erde auf ihrem Weg um die Sonne addieren sollte. Es zeigten sich jedoch im Jahresverlauf keine messbaren Schwankungen des Ablenkwinkels.

Arago erklärte dieses Ergebnis mit der These, dass Sternenlicht ein Gemisch aus verschiedenen Geschwindigkeiten sei, während das menschliche Auge daraus nur eine einzige

wahrnehmen könne. Aus heutiger Sicht kann seine Messung jedoch als erster experimenteller Nachweis der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit betrachtet werden.

Mit dem Aufkommen der Vorstellung von Licht als Wellenphänomen formulierte Augustin Fresnel 1818 eine andere Interpretation des Arago-Experiments. Danach schloss die Analogie

zwischen mechanischen Wellen und Lichtwellen die Vorstellung ein, dass sich Lichtwellen in einem gewissen Medium ausbreiten müssen, dem sogenannten Äther, so wie sich auch

Wasserwellen im Wasser ausbreiten. Der Äther sollte dabei den Bezugspunkt für ein bevorzugtes Inertialsystem darstellen. Fresnel erklärte das Ergebnis von Arago durch die

Annahme, dass dieser Äther im Inneren von Materie teilweise mitgeführt werde, in diesem Fall im verwendeten Prisma. Dabei würde der Grad der Mitführung in geeigneter Weise vom

Brechungsindex abhängen.
Michelson-Morley-Experiment
Schematischer Aufbau des Michelson-Morley-Experiments
→ Hauptartikel :  Michelson-Morley-Experiment und Geschichte der speziellen Relativitätstheorie

1887 führten Albert A. Michelson und Edward W. Morley ein bedeutsames Experiment zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Erde relativ zu diesem angenommenen Äther durch. Dazu

wurde die Abhängigkeit der Lichtlaufzeiten vom Bewegungszustand des Äthers untersucht. Das Experiment ergab wider Erwarten stets die gleichen Laufzeiten. Auch Wiederholungen des

Experiments zu verschiedenen Phasen des Erdumlaufs um die Sonne führten stets zu demselben Ergebnis. Eine Erklärung anhand einer weiträumigen Äthermitführung durch die Erde als

Ganzes scheiterte daran, dass es in diesem Fall keine Aberration bei Sternen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Erde gäbe.

Eine mit der maxwellschen Elektrodynamik verträgliche Lösung wurde mit der von George FitzGerald und Hendrik Lorentz vorgeschlagenen Längenkontraktion erreicht. Lorentz und

Henri Poincaré entwickelten diese Hypothese durch Einführung der Zeitdilatation weiter, wobei sie dies jedoch mit der Annahme eines hypothetischen Äthers kombinierten, dessen

Bewegungszustand prinzipiell nicht ermittelbar gewesen wäre. Das bedeutet, dass in dieser Theorie die Lichtgeschwindigkeit „real“ nur im Äthersystem konstant ist, unabhängig von

der Bewegung der Quelle und des Beobachters. Das heißt unter anderem, dass die maxwellschen Gleichungen nur im Äthersystem die gewohnte Form annehmen sollten. Dies wurde von

Lorentz und Poincaré jedoch durch die Einführung der Lorentz-Transformation so berücksichtigt, dass die „scheinbare“ Lichtgeschwindigkeit auch in allen anderen Bezugssystemen

konstant ist und somit jeder von sich behaupten kann, im Äther zu ruhen. (  Die Lorentz-Transformation wurde also nur als mathematische Konstruktion interpretiert, während

Einstein (  1905) auf ihrer Grundlage alle bisherigen Vorstellungen über die Struktur der Raumzeit revolutionieren sollte, siehe unten). Poincaré stellte noch 1904 fest, das

Hauptmerkmal der lorentzschen Theorie sei die Unüberschreitbarkeit der Lichtgeschwindigkeit für alle Beobachter, unabhängig von ihrem Bewegungszustand relativ zum Äther (  siehe

lorentzsche Äthertheorie). Das bedeutet, auch für Poincaré existierte der Äther.

Jedoch war eine Theorie, in der das Äthersystem zwar als existent angenommen wurde, aber unentdeckbar blieb, sehr unbefriedigend. Eine Lösung des Dilemmas fand Einstein (  1905)

mit der Speziellen Relativitätstheorie, indem er die konventionellen Vorstellungen von Raum und Zeit aufgab und durch das Relativitätsprinzip und die Lichtkonstanz als

Ausgangspunkte bzw. Postulate seiner Theorie ersetzte. Diese Lösung war formal identisch mit der Theorie von H. A. Lorentz, jedoch kam sie wie bei einer Emissionstheorie ganz

ohne „Äther“ aus. Die Lichtkonstanz entnahm er dem lorentzschen Äther, wie er 1910 ausführte, wobei er im Gegensatz zu Poincaré und Lorentz erklärte, dass gerade wegen der

Gleichberechtigung der Bezugssysteme und damit der Unentdeckbarkeit des Äthers der Ätherbegriff überhaupt sinnlos sei.[8] 1912 fasste er dies so zusammen : [9]

    „Es ist allgemein bekannt, dass auf das Relativitätsprinzip allein eine Theorie der Transformationsgesetze von Raum und Zeit nicht gegründet werden kann. Es hängt dies

bekanntlich mit der Relativität der Begriffe „Gleichzeitigkeit“ und „Gestalt bewegter Körper“ zusammen. Um diese Lücke auszufüllen, führte ich das der H. A. Lorentzschen Theorie

des ruhenden Lichtäthers entlehnte Prinzip der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit ein, das ebenso wie das Relativitätsprinzip eine physikalische Voraussetzung enthält, die nur

durch die einschlägigen Erfahrungen gerechtfertigt erschien (  Versuche von Fizeau, Rowland usw.).“

Die Unabhängigkeit der Lichtgeschwindigkeit von der Geschwindigkeit des gleichförmig bewegten Beobachters ist also Grundlage der Relativitätstheorie. Diese Theorie ist seit

Jahrzehnten aufgrund vieler sehr genauer Experimente allgemein akzeptiert.
Unabhängigkeit von der Quelle
→ Hauptartikel :  Emissionstheorie

Mit dem Michelson-Morley-Experiment wurde zwar die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit für einen mit der Lichtquelle mitbewegten Beobachter bestätigt, jedoch keineswegs für einen

nicht mit der Quelle mitbewegten Beobachter. Denn das Experiment kann auch mit einer Emissionstheorie erklärt werden, wonach die Lichtgeschwindigkeit in allen Bezugssystemen

lediglich konstant relativ zur Emissionsquelle ist (  das heißt, in Systemen, wo sich die Quelle mit ±v bewegt, würde sich das Licht folglich mit c ± v ausbreiten). Auch Albert

Einstein zog vor 1905 eine solche Hypothese kurz in Betracht,[10] was auch der Grund war, dass er in seinen Schriften das MM-Experiment zwar immer als Bestätigung des

Relativitätsprinzips, aber nicht als Bestätigung der Lichtkonstanz verwendete.[11]

Jedoch würde eine Emissionstheorie eine völlige Reformulierung der Elektrodynamik erfordern, wogegen der große Erfolg von Maxwells Theorie sprach. Die Emissionstheorie wurde

auch experimentell widerlegt. Beispielsweise müssten die von der Erde aus beobachteten Bahnen von Doppelsternen bei unterschiedlichen Lichtgeschwindigkeiten verzerrt ausfallen,

was jedoch nicht beobachtet wurde. Beim Zerfall von sich mit annähernd c bewegenden π0-Mesonen hätten die dabei entstehenden Photonen die Geschwindigkeit der Mesonen übernehmen

und sich annähernd mit doppelter Lichtgeschwindigkeit bewegen sollen, was jedoch nicht der Fall war. Auch der Sagnac-Effekt demonstriert die Unabhängigkeit der

Lichtgeschwindigkeit von der Bewegung der Quelle. Alle diese Experimente finden ihre Erklärung in der Speziellen Relativitätstheorie, die u. a. aussagt :  Licht überholt nicht

Licht.
Siehe auch

    Einweg-Lichtgeschwindigkeit
    Scharnhorst-Effekt

Literatur

Historische Arbeiten

    Subhash Kak :  The Speed of Light and Puranic Cosmology. Annals Bhandarkar Oriental Research Institute 80, 1999, S. 113–123, arxiv : physics/9804020.
    Ole Rømer :  Démonstration touchant le mouvement de la lumière. In :  Journal des Sçavans. de Boccard, Paris 1676 (  PDF Engl. Version (  Memento vom 21. Dezember 2008 im

Internet Archive)).
    S. Débarbat, C. Wilson :  The galilean satellites of Jupiter from Galileo to Cassini, Römer and Bradley. In :  René Taton (  Hrsg.) :  Planetary astronomy from the

Renaissance to the rise of astrophysics. Part A :  Tycho Brahe to Newton. Univ. Press, Cambridge 1989, ISBN 0-521-24254-1, S. 144–157.
    G. Sarton :  Discovery of the aberration of light (  with facsimile of Bradley’s letter to Halley 1729). In :  Isis. Band 16, Nr. 2. Univ. Press November 1931, ISSN 0021-

1753, S. 233–248.
    Edmund Halley :  Monsieur Cassini, his New and Exact Tables for the Eclipses of the First Satellite of Jupiter, reduced to the Julian Stile and Meridian of London. In : 

Philosophical Transactions. Band 18. London 1694, S. 237–256 (  archive.org).
    H. L. Fizeau :  Sur une expérience relative à la vitesse de propagation de la lumière. In :  Comptes Rendus. Band 29. Gauthier-Villars, Paris 1849 (  academie-sciences.fr

[PDF]).
    J. L. Foucault :  Détermination expérimentale de la vitesse de la lumière, parallaxe du Soleil. In :  Comptes Rendus. Band 55. Gauthier-Villars 1862, ISSN 0001-4036.
    A. A. Michelson :  Experimental Determination of the Velocity of Light. In :  Proceedings of the American Association for the Advancement of Science. Philadelphia 1878 ( 

Projekt Gutenberg).
    Simon Newcomb :  The Velocity of Light. In :  Nature. London 13. Mai 1886.
    Joseph Perrotin :  Sur la vitesse de la lumière. In :  Comptes Rendus. Nr. 131. Gauthier-Villars 1900, ISSN 0001-4036.
    A. A. Michelson, F. G. Pease, F. Pearson :  Measurement of the Velocity of Light In a Partial Vacuum. In :  Astrophysical Journal. Band 81. Univ. Press 1935, ISSN 0004-637X,

S. 100–101.

Moderne Arbeiten

    George F.R. Ellis, Jean-Philippe Uzan :  ‘c’ is the speed of light, isn’t it? In :  Am J Phys. 73, 2005, S. 240–247, doi : 10.1119/1.1819929, arxiv : gr-qc/0305099.
    Jürgen Bortfeldt :  Units and fundamental constants in physics and chemistry, Subvolume B. In :  B. Kramer, Werner Martienssen (  Hrsg.) :  Numerical data and functional

relationships in science and technology. Band 1. Springer, Berlin 1992, ISBN 3-540-54258-2.

Weblinks
Wiktionary :  Lichtgeschwindigkeit – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Commons :  Lichtgeschwindigkeit – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

    Flug durch Stonehenge.
    Fast lichtschnell durch die Stadt. Eine Spritztour durch die Tübinger Altstadt bei simulierter Beinahe-Lichtgeschwindigkeit.
    Gibt es Überlichtgeschwindigkeit? aus der Fernseh-Sendereihe alpha-Centauri (  ca. 15 Minuten). Erstmals ausgestrahlt am 7. Juli 2004.
    Kann man mit Lichtgeschwindigkeit reisen? aus der Fernseh-Sendereihe alpha-Centauri (  ca. 15 Minuten). Erstmals ausgestrahlt am 5. Jan. 2005.

Einzelnachweise und Anmerkungen

Resolution zur Definition des Meters als Ergebnis der 17th CGPM-Tagung. „The metre is the length of the path travelled by light in vacuum during a time interval of 1/299 792 458

of a second.“
Die Beziehungen für die Phasengeschwindigkeit bzw. die Gruppengeschwindigkeit werden mathematisch besonders einfach, wenn man statt der Frequenz f die Kreisfrequenz ω =2πf und

statt der Wellenlänge λ die reziproke Größe k : =2π/λ benutzt, die sogenannte „Wellenzahl“ :  Dann ist die Phasengeschwindigkeit durch den Quotienten v P = ω / k {\displaystyle

v_{P}=\omega /k} v_{P}=\omega /k gegeben, die Gruppengeschwindigkeit v G = d ω / d k {\displaystyle v_{G}=\mathrm {d} \omega /\mathrm {d} k} {\displaystyle v_{G}=\mathrm {d}

\omega /\mathrm {d} k} durch die Ableitung der Funktion ω (  k ) . {\displaystyle \omega (  k).} {\displaystyle \omega (  k).}
D. Giovannini u. a. :  Spatially structured photons that travel in free space slower than the speed of light. Auf :  sciencemag.org. 22. Januar 2015. doi :

10.1126/science.aaa3035.
Lichtquanten trödeln im Vakuum. Auf :  pro-physik.de. 22. Januar 2015.
Genau genommen wird dabei vorausgesetzt, dass Einschwingvorgänge bereits abgeklungen sind und man es mit stationären Verhältnissen zu tun hat. Interessanterweise gelten

jedenfalls in Materie analoge Formeln für die sog. retardierten Potential- und Vektorpotentiale wie im Vakuum, d. h., auch dort erfolgt die Retardierung mit der Vakuum-

Lichtgeschwindigkeit :  Die Polarisationseffekte der Materie stecken nur in den zweiten Termen der zu retardierenden effektiven Ladungs- und Stromdichten ρ E (  = d i v (  D −

P ) ) {\displaystyle \rho _{E}\,\,(  =\mathrm {div} \,\,(  \mathbf {D-P} ))} \rho _{E}\,\,(  =\mathrm {div} \,\,(  \mathbf {D-P} )) und j B (  = r o t (  H + M ) ) .

{\displaystyle \mathbf {j} _{B}\,\,(  =\mathrm {rot\,\,} (  \mathbf {H+M} )).} {\displaystyle \mathbf {j} _{B}\,\,(  =\mathrm {rot\,\,} (  \mathbf {H+M} )).} Dies entspricht

präzise dem folgenden Text.
Langsames Licht in photonischen Resonanzen.
Light speed reduction to 17 metres per second in an ultracold atomic gas. Artikel in Nature zur Verlangsamung von Licht in einem Bose-Einstein-Kondensat.
A. Einstein :  Über die Entwicklung unserer Anschauungen über das Wesen und die Konstitution der Strahlung. In :  Physikalische Zeitschrift. Band 10, Nr. 22, 1909, S. 817–825 ( 

WikiSource (  englisch), PDF (  deutsch)).
A. Einstein :  Relativität und Gravitation. Erwiderung auf eine Bemerkung von M. Abraham. In :  Annalen der Physik. Band 38, 1912, S. 1059–1064, doi : 10.1002/andp.19123431014 (

PDF (  deutsch)).
J. D. Norton :  Einstein’s Investigations of Galilean Covariant Electrodynamics prior to 1905. In :  Archive for History of Exact Sciences. Band 59, 2004, S. 45–105, doi :

10.1007/s00407-004-0085-6 (  pitt.edu).
J. Stachel :  Einstein and Michelson :  the Context of Discovery and Context of Justification. In :  Astronomische Nachrichten. Band 303, Nr. 1, 1982, S. 47–53, doi :

10.1002/asna.2103030110.



Kaynakça

    ^ Uzan, J-P; Leclercq, B (  2008 ).
    ^ International Bureau of Weights and Measures (  2006), The International System of Units (  SI) (  PDF) (  8th ed.), p. 112, ISBN 92-822-2213-6
    ^ Gibbs, P (  2004) [1997].
    ^ Mendelson, KS (  2006).
    ^ See for example :
    ^ Gibbs, P (  1997) [1996].
    ^ Uzan, J-P (  2003).
    ^ Amelino-Camelia, G (  2008 ).
    ^ Herrmann, S; et al. (  2009).
    ^ Lang, KR (  1999).
    ^ Fowler, M (  March 2008 ).
    ^ Tolman, RC (  2009) [1917].
    ^ Quimby, RS (  2006).
    ^ a b c d e f g Gibbs, P (  1997).
    ^ Sakurai, JJ (  1994).
    ^ Wynne, K (  2002).
    ^ Chase, IP.
    ^ Harrison, ER (  2003).
    ^ Panofsky, WKH; Phillips, M (  1962).
    ^ Amelino-Camelia, G (  2009).
    ^ a b Milonni, PW (  2004). "2".
    ^ Cherenkov, Pavel A. (  1934).
    ^ Parhami, B (  1999).
    ^ "Theoretical vs real-world speed limit of Ping".
    ^ Further discussion can be found at "StarChild Question of the Month for March 2000".
    ^ "Time is money when it comes to microwaves".
    ^ a b Bradley, J (  1729).
    ^ Pitjeva, EV; Standish, EM (  2009).
    ^ IAU Working Group on Numerical Standards for Fundamental Astronomy.
    ^ Fowler, M. "The Speed of Light".
    ^ Cooke, J; Martin, M; McCartney, H; Wilf, B (  1968 ).
    ^ Aoki, K; Mitsui, T (  2008 ).
    ^ James, MB; Ormond, RB; Stasch, AJ (  1999).
    ^ a b c Essen, L; Gordon-Smith, AC (  1948 ).
    ^ a b Rosa, EB; Dorsey, NE (  1907).
    ^ Essen, L (  1947).
    ^ a b Essen, L (  1950).
    ^ Stauffer, RH (  April 1997).
    ^ "BBC Look East at the speed of light".
    ^ Sullivan, DB (  2001).
    ^ a b Evenson, KM; et al. (  1972).
    ^ "Touchant le mouvement de la lumiere trouvé par M. Rŏmer de l'Académie Royale des Sciences" (  PDF).
    ^ a b Huygens, C (  1690).
    ^ Michelson, A. A. (  1927).
    ^ Froome, KD (  1958 ).
    ^ "Resolution 1 of the 17th CGPM".
    ^ O'Connor, JJ; Robertson, EF.
    ^ Marshall, P (  1981).
    ^ Carl Benjamin Boyer, The Rainbow :  From Myth to Mathematics (  1959)
    ^ O'Connor, JJ; Robertson, EF (  November 1997).
    ^ Darrigol, O (  2000).
    ^ Galison, P (  2003).
    ^ Miller, AI (  1981).
    ^ Pais, A (  1982).
    ^ "Resolution 2 of the 15th CGPM".
    ^ Adams, S (  1997).
    ^ Rindler, W (  2006).

Kimya Nedir ? Kimyanın Temel Kanunları Nelerdir ?

Kimya, maddenin yapısını, özelliklerini, birleşimini, etkileşimlerini, tepkimelerini araştıran ve uygulayan bilim dalıdır.[1][2] Kimya bilimi daha kapsamlı bir ifadeyle, maddelerin özellikleriyle, sınıflandırılmasıyla, atomlarla, atom teorisiyle, kimyasal bileşiklerle, kimyasal tepkimelerle, maddenin hâlleriyle, moleküller arası ve moleküler kuvvetlerle, kimyasal bağlarla, tepkime kinetiğiyle ve kimyasal dengenin prensipleriyle ve benzeri konularla ilgilenir. Kimya'nın ana alt bilim dalları, analitik, anorganik, organik kimya fizikokimya ve biyokimyadır.

Kimyanın Temel Kanunları

Kimyanın Temel Kanunları,yaklaşık olarak 1700 yıllarında oluşmaya başladı.Günümüze kadar bu kanunlar çoğalarak devam etmiştir.Bunlar sırayla;

Kütlenin korunumu kanunu: Antoine Lavosier tarafından bulunan kanuna göre ;bir tepkimeye giren maddelerin kütlelerinin toplamı,tepkimeden çıkan maddelerin kütlelerinin toplamına eşittir.
Sabit oranlar kanunu: Joseph Proust tarafından bulunan kanuna göre;Bir bileşiği oluşturan elementler birbirleriyle sabit bir oranda birleşirler.
Katlı oranlar kanunu:John Dalton tarafından bulunan kanuna göre ;İki element birden fazla bileşik oluşturuyorsa, birinci elementin sabit miktarıyla birleşen ikinci elementin kütleleri arasında belirli bir oran vardır.
Birleşen Hacim Oranları: Gay Lusac tarafından geliştirilen kanuna göre ;Sabit basınç ve sıcaklıkta gazların birleşen hacimlerinin oranı tanecik sayılarının oranını verir.
Avogadro Hipotezi: Amedeo Avogadro tarafından bulunan kanuna göre;eşit hacimdeki gazların; eşit sıcaklık ve eşit basınçta aynı sayıda parçacık ya da molekül sayısına sahip olduğunu öne sürer.


Kimya köken bilimi
Kimya sözcüğüyle simya sözcüğünün aynı kökten geldiği tahmin edilmektedir. 17 yüzyılda kimya ve simya sözcükleri aynı bilimsel disiplini, (  maddenin analizi, sentezini içeren çalışmaları) tanımlamak için ayırt edilmeksizin kullanılmışlardır. Ancak 18. yüzyılda bu iki sözcük arasında bir ayrım gözetilmeye başlanmış, simya daha çok metalden altın yapmakla ilgili uğraşları tanımlamak için kullanılmıştır.[3] Simya sözcüğünün Arapça al-kimia (  الكيمياء‎) sözcüğünden türediği[4], bu Arapça sözcüğünde Antik Yunanca himya (  metal eritmek anlamına gelen χημεία ya da χημία) sözcüğünden türediği iddia edilmektedir.

Tarihi

Kimya'nın tarihi Simya öncesi, Simya dönemi, Geleneksel ve Modern kimya dönemleri olmak üzere 4 ana başlık altında toplanarak incelenebilinir.

Simya öncesi
Kimyanın bilinen tarihi Antik Mısır döneminde başlamıştır. MÖ 2000'li yıllarda Mısırlılar'ın kimyasal yöntemler kullanarak kozmetik tozlar ürettikleri iddia edilmektedir.[6] Kral Hamurabi döneminde (  MÖ 1792-1750) Babiller altın, gümüş, civa, kurşun, demir ve bakır gibi metalleri tanımlanmış ve bu metallere semboller verilmiştir.[7] Erken Yunan felsefeciler (  Sokrates öncesi düşünürler) doğal olayları doğaüstü olmayan nedenlerle açıklamaya çalışmışlar[8], bunun sonucunda da bu dönemde simya öncesi kimya biliminin temelleri atılmıştır. Miletli Tales (  MÖ 624 – MÖ 546) maddenin presiplerini araştırmış ve suyun evrenin temel maddesi olduğunu öne sürmüştür.[9] Bir diğer Miletli Anaksimandros (  MÖ 610- MÖ 546) suyun karşıtı olan ateşin nasıl oluştuğunu sorgulamıştır.[10] Empedokles (  MÖ 490-430) evrenin 4 temel element ateş, hava, su ve topraktan oluştuğunu iddia etmiştir.[11] Empedokles'in tanımına göre toprak katı maddeleri, su sıvı maddeleri ve metalleri, hava gasları ifade etmekteydi. Bununla beraber ateşide bir süreçten çok sıvı,gaz ve katı gibi maddenin bir hali olarak tanımlamıştır. Demokritos'un hocası Leukippos evrenin iki çeşit elementten oluştuğunu (  boşluk ve katı) ifade etmiş, boşluğun ve katılığın evrendeki tüm elementleri oluşturduğunu ifade etmiştir.[12] Democritus (  MÖ 460-370) Leukippos ile birlikte atomcu teoriyi geliştirmiştir.[13] Maddelerin yapı taşı olarak daha küçük parçalara ayrılamayan atomlar Leucippus ve Democritus'un geliştirdiği bir felsefe sistemi olarak kabul edilmesine rağmen Platon bu atomculuk teorisine bölünemezlik prensibini eklemiştir. Plato evreni oluşturan 4 temel elementin geometrik katılardan oluştuğunu bu katılarında üçgen yüzeylerden oluştuğunu iddia etmiştir.[14] Aristoteles (  MÖ 384-323) elementlerin özellikleri düşüncesini geliştirmiştir. Farklı elementlerin farklı özellikleri olduğunu ve bunun çeşitli nicel değişkenlere bağlı olduğunu ifade etmiştir. Bu nicel özellikleri değiştirildiğinde bir elementin başka bir elemente dönüştürülebileceğini ve maddelerin değişim halinde olduğunu iddia etmiştir.

Simya dönemi

Aristotales'in fikirlerinden etkilenen simyacılar (  yaklaşık M.Ö. 320-MS 300) yılları arasında Yunanca konuşulan Akdeniz kıyılarında, Mısır'da, İran'da Aristotales ve diğer Yunan filozofların teorilerini pratiğe geçirmeye başlamışlardır.[16][17] Yine bu dönemde ilk defa simyacılar ucuz metallerden altın elde etmeyi mümkün kılması düşünülen felsefe taşını üretmeye çalışmışlardır.[7]
13. yüzyıla gelindiğinde simya tüm Avrupa kıtasında yaygın bir hale gelmiş, örneğin dönemin önemli bilim adamlarından Raymundus Lullus[18] İngiltere kralı tarafından İngiltere'ye basit metalden altın üretmesi için davet edilmiştir.[7] 13. yüzyılın başlarında dönemin ünlü simyacıları Roger Bacon[19] (  1214/1220–1292), Albertus Magnus[20], ve Raymundus Lullus basit metalden altın üretme yöntemleri dışında simyanın diğer alanlarına yönelip, simyanın günümüz kimyasına yaklaşmasına öncü olmuşlardır.[21]

14. yüzyılda Katolik Kilisesi simya karşıtı taraf olmuş ve 1317 yılında Papa John XXII simyacılığı yasaklamıştır.[22]

17. yüzyıla gelindiğinde simya göreceli olarak az da olsa hala varlığını sürdürmekteydi. 17. yüzyılın etkin bilim adamlarından Robert Boyle 1661 yılında döneminde büyük yankı uyandıran eseri The Sceptical Chymist'i yayımlamıştır.[23] Aristotales'in 4 element teorisini ret eden bu kitap aynı zamanda simyanın döneminin de sona erdiğini işaret etmekteydi.[24]
Simya döneminde simyacıların araştırmaları ve deneyleri vasıtasıyla birçok laboratuvar tekniği geliştirilmiş ve çeşitli bileşik ve elementler keşif edilmiştir.

Geleneksel kimya

Bu dönem 17. yüzyıl sonuyla 19. yüzyıl başlarına denk gelmektedir. Johann Joachim Becher 17. yüzyıl ortalarında yanma ile ilgili Phlogiston teorisini geliştirmiştir. Bu teoriye göre her yanıcı madde phlogiston diye adlandırılan kokusuz, renksiz, tatsız ve ağırlıksız bir içerik içermekteydi ve bu içerik yanma gerçekleştiğinde yanıcı madde tarafından ortama salınmaktaydı.[25]
Lavoisier ve Eşi

Bu teori daha sonra Georg Ernst Stahl tarafından daha popüler bir hale getirilmiş 18. yüzyılın büyük bir kısmında genel kabül görmüştür.[26] 1785 1787 yılları arasında Fransız fizikçi Coulomb günümüzde Coulomb yasası olarak adlandırılan benzer yüklü maddelerin birbirini ittiği karşıt yüklülerin birbirini çektiği ve bu çekim ya da itim kuvvetinin hesaplanması için gerekli denklemi de içeren kanunu bulmuştur.[27] Phlogiston teorisi 18. yüzyılın sonlarına gelindiğinde Lavoisier tarafından çürütülmüştür. Daha önceden Phlogiston teorisine göre de-phogiston maddesi olarak adlandıralan maddenin oksijen olduğunu keşfetmiştir.[28] 1803 yılında John Dalton atom teorisini kraliyet enstitünde ilk kez sunmuştur. Bu teoriye göre farklı elementlerin atomları, farklı ağırlıklara sahiptirler. Bu teorinin bazı ilkeleri;

    Bütün maddeler atomlardan meydana gelmektedir.
    Atomlar daha küçük parçalara ayrılamazlar.
    Aynı elementin bütün atomları birbirinin aynısıdır.
    Farklı elementler farklı atomlara sahiptir.
    Atomların yeniden düzenlenmesi sonucu kimyasal tepkimeler meydana gelir.
    Bileşikler elementlerden meydana gelirler.

şeklinde ifade edilebilinir.[29] Bu teoriyle modern kimyanın temelleri atılmış olur.

Modern kimya

Bu dönem 19. yüzyıl ve sonrasını kapsar. Heinrich Geißler (  1814-1879) 1854 yılında suyun en yüksek yoğunluğa 3.8 C° ulaştığını kendi icat ettiği bir mekanizmayla göstermiştir (  daha sonra bu sıcaklığın 3.98 C° olduğu bulunmuştur).[31] Daha sonra Geisslerin icat ettiği vakum tüpüyle William Crookes atom teorisinde ilerlemeler kaydetmiş ve Cathode ray'i keşfetmiştir.[32]

Eugene Goldstein (  1850-1930)'ın çalışmaları protonun varlığını ispatlamıştır.J. J. Thomson (  1856 – 1940) kendi atom modelini geliştirmiş ve 1906 yılında Nobel fizik ödülünü kazanmıştır.[33] Mendeleyev periyodik tabloyu 1869 yılında Kimyanın Prensipleri adlı eserinde yayımlamıştır. Bu periodik tabloda bilinen 63 elementi atom ağırlıklarına ve benzer özelliklerine göre sıralamıştır.[34] Marie Curie (  1867 – 1934) radyoaktiviteyi ve sonrasında Polonyum ve Radyum'u keşetmiştir.[35] 1911 yılında Nobel kimya ödülünü kazanmıştır.[36] Ernest Rutherford 3 çeşit radyoaktifliği alfa parçacığı (  +), beta parçacığı (  -) ve gama ışınını keşfetmiştir.[37][38][39] Bu gelişmelerin sonrasında ve öncesinde daha birçok bilim insanının katkısıyla kimya bilimi günümüze ulaşmıştır. 2011 yılı Birleşmiş Milletler tarafından uluslararası kimya yılı ilan edilmiştir.

Temel kavramlar ve konular

Asitler ve bazlar

Antik Yunanistan ve Antik Mısır'da belli başlı asitler ve bazlar hali hazırda sınıflandırılmışlardı.[41] Yunanlar ekşimsi tat veren sirke gibi maddeleri ὀξύς (  ekşi) olarak adlandırmışlar[42], daha sonra bu sözcük Latinceye acere olarak geçmiş[43] , ve Avrupa dillerindeki anlamı da latinceden türeyerek bu dillere geçmiştir. Oksijen elementinin adı da Antoine Lavoisier'in oksijeni (  asid üreten anlamında) hatalı tanımlamasından kaynaklanmaktadır.[44] Asit ve bazların farklı tanımları mevcuttur.
Arhenius’un tanımına göre;

    Asit, suda çözüldüğünde çözeltiye H+ bırakan maddelerdir
    Baz ise, OH- bırakan maddelerdir.[45]

Bronsted-Lowry tanımına göre;

    Asit, proton (  H+) bırakan maddelere denir.
    Baz, proton kabul eden maddelerdir.[46]

Lewis Teorisine göre;

    Asit, H+ iyonu gibi, çözeltiden elektron eksilten maddelerdir [47]
    Baz ise, electron veren maddelerdir. Diğer tanımlardan farklı olarak sadece elektron alışverişi üzerine kurulmuş bir tanımlamadır.[48]

Asit-baz tepkimeleri

    Ana madde: Asit-baz tepkimeleri

Asit ve baz etkileşim halinde bırakıldıklarında, tuz üreterek bir diğerini nötrleştirme eğilimi gösterirler. HCl ve NaOH'ın tepkimesi NaCl bileşiği (  tuz) ve su üretir.[49]

    HCl + NaOH → NaCl + H2O

Atomun yapısı

1803-1808 yılları arasında öğretmenlik mesleğini yerine getirmekte olan John Dalton kimyanın iki temel yasası olan kütlenin korunumu ve sabit oranlar'ı kullanarak temel atom teorisini tanımlamıştır. Dalton'un atom teorisi üç ana önermeyi içermekteydi.[50] Bunlar;

        Her kimyasal element küçük, bölünemeyen atom olarak adlandırılan parçacıklardan oluşmaktadır.
        Aynı elementin atomları bir birine ağırlık ve özellikleri bakımından benzerdirler, fakat farklı elementlerin atomları birbirinden farklıdırlar.
        Herhangi bir bileşik oluşurken, farklı elementler basit bir sayısal oranda birleşirler. Örneğin A atomu B atomuyla birleşip AB bileşiğini oluşturuyorsa, 2AB bileşiğini oluşturmak için 2A 2B'ile tepkimeye girmek zorundadır.[51]

Dalton'un atom teorisini tanımlamasından yaklaşık yüzyıl sonra atomun temel parçacıkları keşif edilmiştir. 1897 yılında elektron[52], 1909 yilinda proton[53] ve 1932 yilinda nötron[54] keşif edilmiştir.

Atom'un temel parçacıkları keşif edildikten sonraki dönemde birçok isim atom teorisine kayda değer katkılar sağlamıştır. Bu isimlerden bazıları Einstein, De Broglie, Schrodinger, ve Heisenberg'dir.
Kuantum teorisi elektronların parçacık olmakla birlikte, aynı zamanda dalga özelliklerine sahip olduğunu göstermiştir. Modern atom teorisine göre atom etrafı olasılık bulutlarıyla (  orbital) çevrili atom çekirdeğinden oluşmaktadır. Bu olasılık bulutları da elektronların en olası bulundukları yerleri ifade etmektedir. Dalga denklemleri kullanılarak bu orbitallerin şekli ve büyüklüğü hesaplanabilmektedir.

Moleküllerin yapısı


Molekül bir birine bağlı bir grup atomun oluşturduğu kimyasal bileşiklerin en küçük temel yapısına verilen addır.[58] Diğer bir ifadeyle bir molekül bir bileşiği oluşturan atomların eşit oranlarda bulunduğu en küçük birimdir. Moleküller yapılarında birden fazla atom içerirler. Bir molekül aynı iki atomun bağlanması sonucu ya da farkı sayılarda farklı atomların bağlanması sonucu da oluşabilirler. Bir su molekülü 3 atomdan oluşur; iki hidrojen ve bir oksijen. Bir hidrojen peroksit molekülü iki hidrojen ve iki oksijen atomundan oluşur. Diğer taraftan bir kan proteini olan gamma globulin 19996 sayıda atomdan oluşmakla birlikte sadece 4 çeşit farklı atom içerir; hidrojen, karbon, oksijen ve nitrojen.[59] Molekülleri oluşturan kimyasal bağlara Moleküler bağlar denir. Bunlar kovalent, iyonik ve metalik bağlardır.

Bir molekülün atomları arasında oluşan bağlardır. Moleküller arası bağlardan daha kuvvetlidirler.[61] Bir su molekülünün atomlarını bir arada tutan bağ moleküler bağlara örnektir. Öte yandan su moleküllerini buz halindeyken bir arada tutan bağlar ise moleküller arası bağlara örnektir. Moleküler bağlar kovalent, iyonik ve metalik bağlardır.




Bir molekülün atomları arasında oluşan bağlardır. Moleküller arası bağlardan daha kuvvetlidirler.[61] Bir su molekülünün atomlarını bir arada tutan bağ moleküler bağlara örnektir. Öte yandan su moleküllerini buz halindeyken bir arada tutan bağlar ise moleküller arası bağlara örnektir. Moleküler bağlar kovalent, iyonik ve metalik bağlardır.
Moleküller arası kuvvetler

Moleküller arası kuvvetler, bir bileşiğin molekülleri arasında bulunan çekim kuvvetleridir. Bu kuvvetler bir bileşiğin katı, sıvı ya da gaz halinde bulunmasında, kaynama ve erime noktalarının değerinde ve çözünürlüğünde önemli rol oynar.[62] Moleküller arası kuvvetler Van der Waals kuvvetleri, ve hidrojen bağıdır.[63]

Bileşikler

Su, amonyak, karbonmonoksit, ve karbondioksit gibi aşina olduğumuz maddeler aslında kimyasal bileşiktir. Bunların yanında daha az aşina olduğumuz sakkaroz (  çay şekeri), asetilsalisilik asit (  aspirin), ve askorbik asit (  C vitamini) de kimyasal bileşiklere örnek teşkil etmektedirler. Bütün bu bileşiklerin ortak özelliği her birinin iki ya da daha fazla elementten oluşuyor olmalarıdır. Öyleyse, kimyasal bileşik iki ya da daha elementin atomlarının oluşturduğu aynı özelliklere sahip moleküllerin oluşturduğu maddelerdir.[64] Kimyasal bileşikler moleküler bileşik ve iyonik bileşik olmak üzere ikiye ayrılır.

Bileşik çeşitleri

1. Moleküler bileşik moleküllerden oluşmaktadır. Bu moleküller genel olarak metal olmayan birbirine kovalent bağla bağlı atomlardan oluşmaktadırlar. Moleküler Bileşikler kimyasal formüllerle ifade edilirler. Bu fomüller de bileşin içerdiği elementleri ve bu elementlerin birbirine orantılı sayılarını vermektedir. Formül çeşitleri;

    Empirik formül molekül hakkında çok fazla bilgi vermemekle birlikte sadece elementlerin orantısal sayılarını vermektedir. Örneğin, CH2O empirik formülü hem C2H4O2 hem de C6H12O6 molekülleri için aynıdır.
    Moleküler formül molekülü oluşturan elementlerin sayılarını vermektedir. C6H12O6 moleküler fomüle örnektir.
    Yapısal formül ise molekülün içerisindeki bağlarıda göstermektedir.

2. İyonik bileşik positiv ve negativ iyonların elektrostatik çekimle birleşimi sonucu oluşan bileşiklerdir.


Çözeltiler

Çözelti, bir ya da daha fazla maddenin (  solute) moleküler düzeyde başka bir maddenin (  solvent) içine karışıp, oluşturduğu homojen karışımdır.[65] Bazı yaygın çözeltilere hava (  02, N2 ve diğer bazı gazlar), doğal gaz (  CH4, C2H6 ve diğer birçok madde), deniz suyu (  su, tuz vs.), sirke (  su ve asetik asit), ve pirinç (  kalay, kurşun vs.) gibi çözeltiler örnek olarak verilebilir.

Çözünürlük


Çözünürlük, bir maddenin bir solvent içerinde çözünme miktarını ifade etmek için kullanılır. Genelikle çözünen maddenin miktarının (  solute) solventin hacmine bölünmesiyle elde edilir.[66] Çözünürlüğü etkiyen faktörler;

    Sıcaklık
    Çözen ve çözülen maddelerin doğası
    Basınç

olarak sıralanabilinir.



Elektrokimya

Elektrokimya elektrik ve kimyasal değişimler arasındaki ilişkileri inceler. Kendiliğinden gelişen birçok kimyasal tepkime sonucunda elektrik akımı oluşmaktadır. Öte yandan elektrik akımı kendiliğinden gelişmeyen birçok tepkimenin gerçekleştirilmesinde kullanılmaktadır. Elektroliz süreciyle elektrik enerjisi kimyasal enerjiye dönüştürülebilmektedir.[68]

Kimyasal bağlar

Kimyasal bağ farklı atomların elektronlarının etkileşimi sonucu oluşur ve atomları bir arada tutar. Kimyasal bağ atomlar arası elektron alış verişi sonucu oluşuyorsa iyonik bağ, eğer ortak paylaşım sonucu oluşuyorsa kovalent bağ olarak adlandırılır. Elektronların metal atomları arasında paylaşımı sonucu oluşuyorsa da buna [Metalik bağ|metalik bağ] denir.[69]

Kinetik
Kimyasal kinetik, kimyasal tepkimeleri tepkime hızı, değişkenlerin tepkimeye etkileri, atomların yeniden dizilişi, ve ara ürünlerin oluşumu gibi açılardan ele alır.[70]

Stokiyometri

Stokiyometri, kimyasal bir tepkimede bulunan reaktanların ve ürünlerin miktarlarının bir birleriyle olan sayısal ilişkilerini inceler. Dengedeki bir kimyasal tepkime ifadesinde, katsayılar kaç mol reaktanın bir diğer bir reaktanla tepkimeye girmek için gerekli olduğunu ve bu tepkimeden kaç mol ürün elde edileceğini ortaya koymada kullanılan metottur.[71] Dengede olan bir tepkimede reaktanların ve ürünlerin miktarları arasında bölen ve bölünen kısımlarında pozitif tam sayılar içeren bir orantı oluştumaktadır. Örneğin metan'ın oksijen'le tepkimesinde, 1 molekül karbondioksit ve 2 molekül su oluşması için 1 molekül Metan 2 molekül oksijen ile tepkimeye girmelidir.[72]

    CH4 + 202 → 1CO2 + 2H2O

Termodinamik

Termodinamik, enerji, ısı, entropi ve ekserji gibi fiziksel kavramlarla ilgilenen bilim dalı. Termodinamik her ne kadar sistemlerin madde ve/veya enerji alış-verişiyle ilgilense de, bu işlemlerin hızıyla ilgilenmez. Bundan dolayı aslında termodinamik denilirken, denge termodinamiği kastedilir. Zamana bağlı termodinamik olaylarla, denge halinde olmayan termodinamik ilgilenir.
Kimyanın temel kanunları

    Avogadro yasası
    Boyle yasası
    Charles yasası
    Gay-Lussac yasası
    Enerjinin korunumu yasası
    Kütlenin korunumu yasası
    Dalton yasası
    Sabit oranlar yasası
    Dulong–Petit yasası
    Faraday'ın elektroliz yasası
    Gay-Lussac yasası
    Graham difüzyon yasası
    İdeal gaz yasası
    Katlı oranlar yasası
    Peryodik tablo yasası

Kimyanın ana bilim dalları

Kimya'nın ana alt dalları şöyle sıralanabilinir[73] ;

    Analitik kimya
    Anorganik kimya
    Organik kimya
    Fizikokimya
    Termodinamik
    Spektroskopi
    Kimyasal kinetik
    Teorik kimya

Kaynakça

    Ralph H. Petrucci ... [et (  2010) al.],. General chemistry : principles and modern applications (  10th ed. bas.). Toronto: Pearson Prentice Hall. ISBN 9780132064521.

Diğer kaynaklar

    ^ "Chemistry". oxforddictionaries.com. 1 Ağustos 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Aralık 2012.
    ^ "Kimya". tdkterim.gov.tr. Erişim tarihi: 1 Aralık 2012.
    ^ "alchemy". library.usyd.edu.au/. 30 Mart 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Aralık 2012.
    ^ "alchemy". oxforddictionaries.com. 11 Temmuz 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Aralık 2012.
    ^ a b "Kimya Tarihi". ukek2.atauni.edu.tr/. 30 Aralık 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "First-chemists". newscientist.com. 8 Ocak 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ a b c "History". realscience.breckschool.org. 7 Mayıs 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "presocratics". plato.stanford.edu. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "Thales". iep.utm.edu. 6 Ocak 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "anaximan". iep.utm.edu. 13 Ocak 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "empedocles". philosophy.gr. 13 Mayıs 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "leucippus". plato.stanford.edu. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "democritus". philosophy.gr. 19 Mayıs 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "atomism". plato.stanford.edu. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "aristotle". chemistry.mtu.edu. 18 Şubat 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "alchemy". crystalinks.com. 14 Ocak 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "alchemy". public.wsu.edu. 13 Aralık 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ Lynam, Robert (  1827). The British Essayists: Knox's essays. s. 261.
    ^ "roger-bacon". plato.stanford.edu. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "albert-great". plato.stanford.edu. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "theearlyhistoryofchemistry". angelfire.com. 26 Şubat 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "Crime of Falsification". levity.com. 25 Nisan 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "Sceptical Chymist". books.google.com. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "chemhist". columbia.edu. 22 Ocak 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "PhlogistonTheory". chemistry.mtu.edu. 18 Nisan 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "phlogiston-theory". infoplease.com. 3 Ocak 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "lectures". farside.ph.utexas.edu. 9 Temmuz 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "Lavoisier". mattson.creighton.edu. 2 Şubat 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "1803". rsc.org. 20 Ekim 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ Thackray, Arnold W. (  4 Ocak 2009). "The Emergence of Dalton's Chemical Atomic Theory: 1801-08". The British Journal for the History of Science 3 (  01): 1. DOI:10.1017/S0007087400000169.
    ^ "Heinrich-Geissler". britannica.com. 19 Haziran 2008 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "Cathode Ray". crtsite.com. 31 Temmuz 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "thomson-bio". nobelprize.org. 17 Ocak 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "mendeleev". chemistry.co.nz. 21 Ocak 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "curie". aip.org. 17 Kasım 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "marie-curie". nobelprize.org. 26 Eylül 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "https://www.britannica.com/EBchecked/topic/17152/alpha-particle". britannica.com. 15 Mayıs 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "beta-particle". britannica.com. 26 Nisan 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "gamma-ray". britannica.com. 30 Nisan 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ "Anasayfa". chemistry2011.org. 4 Şubat 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2012.
    ^ Peatrowsky, Joe. "asitler". Erişim tarihi: 3 Aralık 2012.
    ^ "chronicles". pubs.acs.org. Erişim tarihi: 3 Aralık 2012.
    ^ "lavoisier". dwb4.unl.edu. 12 Mayıs 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 3 Aralık 2012.
    ^ "Oksijen". education.jlab.org. 2 Ağustos 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 3 Aralık 2012.
    ^ "Acid". intro.chem.okstate.edu. 3 Mayıs 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Kasım 2012.
    ^ "Asit". files.chem.vt.edu/. 22 Şubat 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Kasım 2012.
    ^ "Lewis". /chemed.chem.purdue.edu/. 6 Temmuz 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Kasım 2012.
    ^ "Acids_and_Bases". chemwiki.ucdavis.edu. 3 Ocak 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Kasım 2012.
    ^ "acidbase". hyperphysics.phy-astr.gsu. 22 Temmuz 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Aralık 2012.
    ^ Petrucci ... [et al.], Ralph H. (  2010). General chemistry : principles and modern applications (  10th ed. bas.). Toronto: Pearson Prentice Hall. ISBN 978-0-13-206452-1.
    ^ "dalton-postulates". antoine.frostburg.edu. 27 Haziran 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Aralık 2012.
    ^ "thomson1897". /web.lemoyne.edu. 24 Kasım 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Aralık 2012.
    ^ Mehta, Neeraj (  2011). Applied Physics for Engineers. Prentice-Hall of India Pvt.Ltd. s. 833. ISBN 978-81-203-4242-2.
    ^ "neutrondis". hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. 3 Kasım 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Aralık 2012.
    ^ "outlines". www.sunapee.k12.nh.us. 21 Mart 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Aralık 2012.
    ^ a b c Mohr, P.J.; Taylor, B.N. and Newell, D.B. (  2011), "The 2010 CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants"
    ^ a b 1935 Nobel Prize in Physics. Nobelprize.org.
    ^ "Molecule". oxforddictionaries.com. 24 Ocak 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Kasım 2012.
    ^ al.], Ralph H. Petrucci ... [et (  2010). General chemistry : principles and modern applications (  10th ed. bas.). Toronto: Pearson Prentice Hall. s. 5. ISBN 978-0-13-206452-1.
    ^ "Moleküller ve Katılar". anadolu.edu.tr. 15 Mart 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Kasım 2012.
    ^ "İntermolecular bond". chemed.chem.purdue.edu. 26 Ocak 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Kasım 2012.
    ^ "Forces". cosm.georgiasouthern.edu. 11 Şubat 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Aralık 2012.
    ^ "organic_molekullerarasi". kimyatr.com. 21 Eylül 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Aralık 2012.
    ^ "chemical-compound". britannica.com. 24 Mayıs 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Aralık 2012.
    ^ "Chemical solution". medical-dictionary.thefreedictionary.com. Erişim tarihi: 13 Aralık 2012.
    ^ "solubility". britannica.com. 30 Nisan 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 13 Aralık 2012.
    ^ "chapter3d". citycollegiate.com. 16 Temmuz 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 13 Aralık 2012.
    ^ "electrochemistry". britannica.com. 6 Mayıs 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 10 Şubat 2013.
    ^ "chemicalbonds". chemistry.about.com. 7 Eylül 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Mart 2013.
    ^ "Chemical kinetics". science.uwaterloo.ca. 11 Mayıs 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Mart 2013.
    ^ "stoichiometry". chemistry.boisestate.edu. 15 Mayıs 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Mart 2013.
    ^ "The-conservation-of-matter". .britannica.com. 29 Nisan 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Mart 2013.
    ^ "chemistry-subdisciplines". thecanadianencyclopedia.com. 27 Eylül 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Mart 2013.

Güneş ve Dünyamız - Güneş Nasıl Oluştu - Güneş ve Dünyamızın Akibeti

Bir an için şöyle düşünelim: yaşadığımız İstanbul şehri Dünya’daki birçok şehirden bir tanesidir. Dünya ise 9 gezegenden biri olup, Güneş sistemimizin bir üyesidir. Güneş ise Galaksimizde, Orion kolunda Galaksi’mizin merkezinden yaklaşık olarak 27.000 ışık yılı uzakta milyarlarca yıldızdan sadece bir tanesidir. Buradan da anlaşıldığı gibi, insanoğlu yüzyıllardır düşünme etkinliğini kullanarak, bir takım kavramlar geliştirerek kendini deyim yerinde ise uçsuz bucaksız Evren’de, bir yere konumlandırma becerisini göstermiştir. Bizler, kendimizi Evrende bu şekilde konumlandırdık,

Galaksi’mizin merkezinde dolanan milyarlarca yıldızdan bir tanesi olan Güneş ve üzerinde yaşamın bulunduğu Dünya üzerinde, Güneş’ten ısı ve ışık alarak yaşamını sürdürebilmektedir. İçinde yaşadığımız gezegenimizde, etrafımıza baktığımızda yaşamlarının farklı aşamalarında insanların olduğunu görüyoruz: Yeni doğan bebekler, genç insanlar, yaşlı insanlar ve ölmüş insanlar. Gökyüzündeki yıldızlar da tıpkı insanlar gibi yaşamlarının farklı aşmalarında bulunmaktadırlar: Yeni doğan yıldızlar, genç yıldızlar, dev yıldızlar, süper dev yıldızlar, süpernovalar, ve bunların ölmüş biçimlerinin belirtileri olan beyaz cüceler, nötron yıldızları ve kara delikler.

Bize hayat veren Güneş, bu zincirde genç bir yıldızdır. Doğal olarak, evrim geçirerek bir sona gelecek, dolayısıyla da içinde yaşadığımız Dünya’yı da aynı sona götürecektir. Böyle bir süreç içersinde sürekli çoğalarak neslimizi devam ettirdiğimiz biz insanlara ne olacak, bir başka ifadeyle Güneş ve Dünya’mızın akıbeti ne olacak? Başka yıldızlara gidebilecek miyiz? Bu sorulara şu şekilde yanıt bulmaya çalışalım.

Güneş Nasıl Oluştu?

Alman filozofu Kant (1755)’a göre; başlangıçta dağınık olan maddenin ötekilere göre daha yoğun bulunduğu bölgelerde toplaşması sonucunda Güneş oluştu. Laplace (1796)’a göre, başlangıçta dağınık ve tek bir bulutsu yavaş bir şekilde büzülmekteydi. Giderek bu bulutsu daha hızlı dönmeye başladı. Hızlı dönmeyle yaratılan merkezkaç kuvvet, bu bulutsudan bazı parçaları koparıp, uzaklara attı. Kopan bu parçalar ise gezegenleri oluşturdu. Kant’la başlayan ve Laplace’ta şekillenen Güneş ve sisteminin oluşumu, sonraları daha ayrıntılı bir şekilde irdelenerek başka hallere çevrilmiştir.

Acaba Güneş’in oluşumu türbülans teorileriyle açıklanabilir mi?

Türbülans, farklı uzunluklarda bir arada olan girdaplardır. Dönen ve türbülans halinde olan gazın çökmesi ile Güneş oluştu. Daha sonra, gaz içersindeki küçük girdaplar dağılıma uğrayarak yoğun bölgeleri oluşturdu. Bu yoğun bölgelerin (yoğunlaşmış çekirdeklerin) gezegenleri oluşturduğu ileri sürülmüştür. Türbülansı hareket ettiren şey nedir? Halihazırda bu soru tatmin edici bir şekilde yanıtlanamamıştır. Sonuçta türbülans teorisi reddedilmiştir.

Yoksa Gelgit ve NebulaTeorileri mi?

Başka bir yıldız, ilkel Güneş’e yaklaştığında gelgit etkisi yaratarak Güneş’ten çok büyük ve çok sıcak materyal kopardı. Kopan bu büyük gaz parçaları soğuyarak ayrı ayrı parçalara yoğunlaştı ve gezegenleri oluşturdu. Halbuki, gelgit etkisi ile koparılan parçalar çok sıcak ise, bu parçalar genişler ve dağılıma uğrarlar ve gezegen oluşamaz. Bu nedenden dolayı, gelgit teorisinden vazgeçilmiştir.

Nebula Teorileri

İlkel Güneş nebula’sı, başlangıçta dağılıma uğramış yavaşça dönen bir gaz bulutu idi. Gaz bulutu tedrici bir şekilde kendi çekimi altında büzüldükçe, ekvatordaki merkezkaç kuvvetler bu yapıdan halkalı maddenin atılmasına neden oldu. Burada, tek başına merkezkaç kuvvet rol oynamış olsa idi, büzülen gaz, halkalar geliştirmekten ziyade yassılaşmış olurdu. Nebula Teorisi sonraları değiştirilmiştir. Yapılan hesaplar şunu göstermiştir; gezegenleri oluşturmak için sürekli bir disk formunda yeteri kadar madde atılmasına, Güneş sisteminin gözlenen açısal momentumu kafi gelmez. Bununla birlikte, dolanan partikül halkalarından itibaren gezegen ve uydu oluşumunu açıklamaya çalışmak çekici gelmektedir.

Galiba Yığışma Teorisi

Güneş sistemi’nin oluşumuna ait modern görüşe göre, başlangıçta civarındaki ortam ile bir basınç dengesini koruyan yavaşça dönen bir gaz bulutu vardı. Nebula olarakta adlandırılan bu gaz bulutu on milyonlarca yıldır sıradan bir bulut olarak duruyordu. Belki de, spiral bir yoğunluk dalgasının geçişi ile sıkışma sonucunda, bu civarda büyük kütleli bir yıldız doğdu ve bu büyük kütleli yıldız bir süpernova patlaması geçirip öldü. Süpernova patlaması ile üretilen şok dalgaları sözünü ettiğimiz buluta çarparak çökmesine neden oldu. Böyle bir ivme ile bulut çökmeye ve dönmeye başladı. Bulut hızlı bir şekilde döndükçe manyetik kuvvet çizgileri ile sarıldı. Manyetik alan kuvvet çizgileri merkezdeki korun dönme hızını yavaşlatırken, en dış halkada kalan maddeyi daha hızlı döndürdü. Bu yüzden açısal momentumun çoğu, ilkel güneş nebulasının en dışındaki maddede kaldı. Yapılan hesaplar Güneş’in bugün gözlediğimizden çok daha hızlı bir şekilde dönmesi gerektiğini göstermektedir. Fakat, bugün Güneş 2 km/sn lik bir hız ile yavaş dönmektedir. Bunun nedeni de, Güneş’in ömrünün ilk bir kaç milyar yıl süresinde, rüzgarlar ile kütle kaybederek, açısal momentum kaybetmiş olmasındandır.

Hızlı bir şekilde çöken bulut yavaşça dönen yoğun bir kor geliştirdi ve Güneş’i oluşturmak için ayrılarak, dönen bir gaz bulutu ile kuşatıldı. Bu gaz bulutu proto nebula (ilkel güneş bulutu) olarak adlandırılır . Bu ilkel Güneş bulutu pek çok toz partikülleri ile gaz atomlarını içermektedir. Dönen bu ilkel Güneş bulutundaki gaz ivmelenerek, bulut içersine düşmekten kurtuldu. İlkel Güneş’in başlangıçtaki büzülmesi sırasında, gaz o kadar sıcaktı ki (2000 oK), bu sıcaklık daha önce den mevcut olan toz grenlerini (zerrecikleri) eritmiş olmalıydı. İlkel Güneş’in dışarısındaki gaz soğudukça, yeni toz zerrecikleri çoğunluğu kar taneleri formunda yoğunlaştılar. İlk önce metalik ve erimeyen toz zerrecikleri oluştu. Sıcaklık düştükçe buharlaşabilen buzlu toz zerrecikleri oluştu. İlkel Güneş bulutundaki, katı toz partikülleri soğuyarak, ilkel Güneş’in ekvator düzlemindeki gazın bulunduğu son derece ince bir disk içersine doğru düştüler. Toz partikülleri, tek tek gaz atomların-dan daha ağır olmasına rağmen, toz bir disk içersine çöktükçe, gaz küçük bir direnç gösterdi. Soğuk tozdan ibaret ince disk çekimsel olarak kararsız kaldı. Toz zerrecikleri, basınç kuvvetleri tarafından engellenemediler ve daha yoğun bölgelere doğru düştüler. Sonuç olarak, toz zerrecikleri, etrafındaki toz grenleri ile etkileşerek küçük yığınlar şeklinde biçimlenmeye başladı. Toz greninin kendi çekimi, kendi basıncına üstün gelerek yığınlar oluştu. Bu yığınlar, bugünkü gezegenler arasında bulunan asteroidler şeklindedir. Bu yığınlar, planetesimaller olarak adlandırılmaktadır. Bugün gözlediğimiz asteroidler ve kuyruklu yıldızların çekirdekleri planetesimallerin kalıntılarıdır.

Soğuk toz grenlerinin bir araya gelerek yığınlar oluşturması azda olsa bir muammadır. Bunun için şöyle bir senaryo düşünülmektedir: Bir olasılıkla, toz grenlerinde buz hakimdi ve bu toz grenleri tüy gibi yumuşak idiler. Böylelikle de kolaylıkla birbirleri ile birleştiler. Tıpkı kar tanelerinin bir kartopu şekline sıkıştırılmaları örneğinde olduğu gibi. Oluşmakta olan Güneş’in etrafında yörüngede dolanan Planetesimallerin biri, diğeriyle etkileştiler. Küçük kaya parçaları şeklinde olan bu Planetesimaller, büyük olanlarla çarpıştılar ve kırıldılar. Daha çok etkileşmeler meydana geldikçe kalıntılar bir araya toplanarak, katı kaya içersine sıkıştırıldılar. Sonunda bu yapılar, gezegen boyutlarına kadar geldiler. Planetesimallerin çoğu 100 milyon yıl içersinde, gezegen ve uydulara dönüştüler. Diğerleri büyük cisimler ile etkileşerek harcandılar. Oluşan gezegen, kalıntılarını kendi yörüngesinde topladı. Bugün için, Ay, Merkür ve Mars üzerindeki krater çalışmaları şunu göstermektedir; 4.5 milyar yıl önce krater oluşum hızında şimdiki ile karşılaştırıldığında bin kat bir artış vardı. Bu kraterler ancak, 100 km veya daha fazla çapa sahip asteroid boyutundaki planetesimallerin çarpmasıyle meydana gelmiş olabilir.

Bu arada genç Güneş parlamaya başladı. Güneş ışınları, etrafındaki toz örtüsüne nüfus ettikçe, enerji girişi oluşan gezegenlerin özelliklerini etkiledi. Güneş’in yakınında ısı çok yüksekti, ve buzları buharlaştırdı. Sadece erimeyen kaya benzeri ve metalik partiküller kalabildi. Bu yüzden Güneş’e yakın olan ve iç gezegenlerde yoğun kaya maddeleri oluştu. Bu gezegenler nispeten küçük kütleye sahip olduklarından çok fazla miktarda hidrojen ve helyum tutamadılar. Güneş sisteminin dış bölgelerinde, sıcaklıklar buzları eritemeyecek kadar düşüktü. Daha büyük kütleli gezegenler buralarda oluştular ve büyük kütlelerinden dolayı hidrojen ve helyumu tutabildiler. Bu suretle, en dıştaki dev gezegenler daha büyük kütleli fakat nispeten düşük yoğunluğa sahiptirler. Çoğunlukla hidrojen ve helyum’dan ibarettirler. Jüpiter ve Satürn sıvı metalik hidrojen korlarına sahiptirler, bu gezegenlerin merkezlerinde daha ağır elementler kaya benzeri bir çekirdek oluşturur. Hidrojen öyle bir basınç altındadır ki elektronlarını kaybetmiş ve bir metal gibi davranır. Hızlı dönmelerinin bir sonucu olarak, gezegenler çok kuvvetli manyetik alanlar üretirler. Bu manyetik alanlar, Jüpiter’in etrafındaki radyasyon kuşaklarındaki elektronları ivmelendirerek ve radyo emisyon patlamalarını harekete geçirerek kendilerini gösterirler. Dış gezegenlerin uyduları, buzlardan meydana gelen hafif elementleri tutabilmişlerdir.

Bu modern yığışma teorisine göre, çoğu gezegenler, ilkel Güneş’in etrafında yassılaşmış bir disk içersinde dolanan pek çok küçük cismin bir araya toplanarak yığılmasından oluştular. Bu teori gezegenlerin bir merkez etrafında ve kendi ekseni etrafındaki dönmelerini açıklamaktadır. Uranüs istisnadır. O zaman Uranüs, birkaç yada iki cismin birleşmesinden oluştu. Bu onun dönme ekseninin rastgele yönlenmesi ile sonuçlandı ve ekliptiğe olan 90 derecelik eğimini açıklayabildi.

Buraya kadar, ilkel Güneş ve gezgenlerin oluşumu açıklanmaya çalışıldı. Peki bu ilkel Güneş, anakol’a gelip parlamaya başlaması nasıl oldu.

Yaklaşık 4.5 milyar yıl önce, bir yumru süpernova patlaması ile uzaya atılan ağır elementler ile zenginleşen yıldızlararası gaz ve tozu kendine doğru çekti ve çekimsel olarak büzülmeye başladı. İçeriye doğru çöken trilyonlarca gazın ağırlığı altında kalan kor büzüldü. Kor, çekimsel ve kinetik enerjisini ısı enerjisine dönüştürdükce, sıcaklığını 30 oK den yaklaşık 180.000 oK e kadar artırdı. Bu aşamada üretilen kordaki ısı, çekimsel enerjiyi dengeleyerek dış tabakaların içeriye doğru çökmesini engelledi. Böylelikle, ilkel Güneş bir denge durumuna geldi. İlkel Güneş sürekli hareket halinde bulunan sıcak ve soğuk gaz kürecikleri halindeydi. Sıcak kordan çıkan ısı hızlı bir şekilde yüzeye doğru yükseldikçe, üst taraflardaki soğuk halde bulunan gaz sıcak madde ile yer değiştirerek merkeze doğru düştü. Bu şekilde ilkel Güneş’te, ilk defa enerji taşıma prosesi meydana geldi. Bu proses konveksiyon olarak bilinir. Konveksiyonun devreye girmesiyle korun basınç ve sıcaklığı düştü. Bununla birlikte, ısı kordan yüzeye doğru taşınmasıyla, en dış tabakalardaki soğuk ve büyük kütle, merkeze doğru düşerek koru sıkıştırdı ve yoğunluğunun artmasına, sıcaklığının da 4 milyon oK’e yükselmesine neden oldu. İşte bu sıcaklık, kordaki hidrojeni helyuma dönüştürerek nükleer reaksiyonları başlattı. Bu şekilde Güneş, yıldızlararası bulutun şok dalgaları ile sıkıştırılmasından itibaren oluşan ilkel Güneş bulutundan anakola 30 milyon yıl gibi bir süre içersinde gelip ışıma yapmaya başladı

Güneş’in anakoldaki ömrünü şu şekilde hesaplayabiliriz. Güneş’in yüzeyinden saniyede yayınlanan enerjisi,

Lo= 4 p R2 s T4


Bu bağıntıda, R: Güneş’in yarıçapı, T : Güneş’in etkin sıcaklığı, s : Stefan-Boltzman sabiti dir.

Lo = 4 x 3.14 x (700.000 km)2 x 7.56 x 10-15 x (5780)4 = 3.8 x 1033 erg/sn

Güneş’in korunda, hidrojen çekirdeklerinin, helyuma dönüşmesinden ileri gelen kütle eksilmesi 0.007 kadardır. Güneş’in koru, toplam kütlenin %10’unu içerir. O zaman Güneş’in toplam nükleer rezervi, c: ışığın hızı , M: Güneş’in kütlesi olmak üzere,


Eo = 0.007 x M x c2 = 0.007 x 0.1 x 2 1033 x (3 1010)2 = 1.26 x 1051 erg

T = (1.26 x 1051) / (3.8 x 1033) ~ 10 milyar yıl

Bu hesaba göre, Güneş’in ömrü 10 milyar yıldır. Yapılan hesaplar Güneş’in bugünkü yaşını 4.5 milyar yıl olarak vermektedir. Demek ki, Güneş’in geriye 5.5 milyar yıllık bir ömrü kalmaktadır. Güneş şimdi 4.5 milyar yıl yaşında , anakolda bulunmakta ve bize ışınım göndermektedir. Acaba bu ışınımın geldiği Güneş’in içersinde ne olup bitmekte buna bir bakalım.

Bugünkü Güneş

Güneş’in merkezinde, dört tane hidrojen çekirdeği, bir helyum çekirdeği oluşturmak için birleştikleri zaman aradaki kütle miktarı enerjiye dönüşür. Helyum çekirdeği, dört tane hidrojen atomundan bir miktar daha az kütleye sahip olduğu için aradaki bu kütle farkı enerjiye dönüşür. İşte bu olaylar Güneş ışığının orijini olmaktadır.

Güneş’in merkezinde sıcaklık 15 milyon oK, yoğunluk ise katı kurşunun yoğunluğunun 12 misli kadardır. Enerji, Güneş’in merkezinden dışarıya nasıl çıkar? Güneş’in yapısı bir dizi kabuk veya tabakalara göre tarif edilebilir . Nükleer reaksiyonlarla, dört hidrojen atomu bir helyum atomunu oluşturduğunda kaybedilen kütlenin açığa çıkardığı fotonlar bildiğimiz Gamma ışınlarıdır. Bu Gamma ışını şeklindeki foton, Güneş’in korundan yüzeyine düz bir çizgide hareket etse idi Güneş’in yüzeyine 2.5 sn de gelirdi. Bizim gözümüze de 8.5 dakikada ulaşırdı. Gerçekte ortalama olarak foton, 10 milyon yılda Güneş’in korundan yüzeyine gelir. Bu fotonlar yolları üzerinde yüklü partiküller ile çarpıştıklarında enerji X ışınları şeklinde yayınlanır. Korda nükleer reaksiyonlar ile oluşan Gamma enerjisinin Güneş’in içersinden dışarıya doğru hareket etmeye başlaması X ışınları şeklinde ve herhangi bir doğrultuda ve rastgele muhtemelen geriye doğru yayınlanabilir. Foton sonuçta düzensiz zig-zag bir yol izler. Güneş’in radyasyon bölgesi 1 milyon km. ye kadar uzanmaktadır. Bu bölgenin dışında plazma soğumaya ve seyrelmeye başlar. Yoğunluk Güneş’in merkezinden yüzeyine olan uzaklığın yarısında suyun yoğunluğu ile eşit değerdedir. Radyosyon bölgesinin dış kenarında sıcaklık, 500.000 oK dir.

Bu şartlar altında gaz atomlarının absorbladıkları enerji, atomların ısınmasına neden olur. Gaz atomları, konveksiyon bölgesi olarak bilinen kabuğun altında boşalan enerji ile kaynatılırlar. Alttan ısıtılan konveksiyon bölgesindeki materyal, tıpkı bir sobanın üzerindeki bir tavada bulunan bir su örneğine benzetilebilir. Sıcak materyal bu bölge içersinde yukarıya doğru yükselir, sonra enerji kaybetmiş olan ve foton yayınlayarak soğumuş olan yüzeydeki materyalle yer değiştirir. Konveksiyon bölgesinin üstü, Güneş’in görülebilir parlak yüzeyine tekabül eder. Fotosfer olarak isimlendirilen bu seyrek bölgenin sıcaklığı 5800 oK dir. Basıncı, Dünya atmosfer basıncının 1/6’sından daha düşüktür.

Yoğunluk ise suyun yoğunluğunun milyonda birinden daha az bir değerdedir. Gördüğümüz ışık bu tabakadan gelir. Bu tabakaya bu nedenle Işık küre adı verilir. Bu tabaka 500 km kalınlığındadır. Güneş lekeleri bu bölgede gözlenir.

Enerji milyonlarca yıl zig-zag hareketi ile konveksiyon bölgesine gelir. 90 gün içersinde konveksiyon bölgesinin içersine taşınır. Daha sonra 150 milyon km. uzaklıktaki dünyaya 8.5 dakikada ulaşır. Fotosferin üzerindeki Güneş atmosferi seyrelmiş gaz halindedir. Fotosferin üzerinde 10.000 km ye kadar uzanan bir renk küre olarak bilinen kromosfer tabakası vardır. Kromosfer’in sıcaklığı 20.000 oK’e varır. Kromosfer tam güneş tutulmaları sırasında görülebilir. Kromosfer’in üzerinde binlerce hatta milyonlarca km. ye uzanan, korona (Taç küre) olarak adlandırılan bir tabaka vardır. Güneş’in koru hidrojen yanması süresince 15 ila 20 milyon oK bir sıcaklığa sahip iken bu sıcaklık fotosferde 5780 oK’e kadar azalırken kromosferde 10.000 ila 20.000 oK’e kadar çıkar. Koronada ise bu değer 2 milyon oK’e kadar varır. Fotosferin tam altındaki konvektif bölgede, sürekli türbülans ve yükselen ve alçalan gaz kolonları son derece gürültülüdür. Neticede ses dalgaları şeklinde yaratılan enerji, kromosferdeki ve koronadaki yoğun ısının sebebidir.

Güneş’in Akibeti

Güneş gibi bir yıldızın ömründeki ilk durak ve en uzun yol anakoldur. Güneş bu anakolda 5.5 milyar daha kalacağa benziyor. Anakolda Güneş’in korunda, termonükleer reaksiyonlar sonucunda ortaya çıkan enerji o kadar yüksek olur ki oluşan iç basınç, korun çekimsel olarak büzülmesini dengeler ve Güneş uzun süre kararlı kalır.

Güneş’in korunda, hidrojenin helyuma dönüşmesi ile korda hidrojen miktarı azalır ve bir süre sonra içteki basınç artık çekim kuvvetine karşı koyamayarak, hızlı bir şekilde büzülmeye başlar. Korda hidrojenin azalıp helyum’un hakim olmaya başlaması ile, helyuma dönüşmemiş korun etrafındaki hidrojen dış tarafa doğru itilir. Kor halen çökmeye devam etmektedir. Güneş’in koru içeriye doğru çöktükçe, korun dış kısımlarında ince bir tabakada bulunan hidrojen, yeterli bir sıcaklığa (10 milyon oK) ulaşarak hidrojeni ateşler. Fakat, burada üretilen enerji çökmekte olan Güneş’i dengede tutamaz. Güneş’in bu ince tabakasında üretilen enerji bu sefer dış zarfa kinetik enerji vererek, Güneş’in genişlemesine neden olur. Bu durumda kor çökmesini sürdürmekte, hidrojenin yandığı tabakanın üstündeki dış zarf genişlemektedir. Güneş bu durumda genişlerken (yarıçapını %75 arttırırken) yüzey sıcaklığını düşürür. Sonuçta Güneş, sabit bir ışıma gücüne sahip olur. Güneş’in bu durumdaki parlaklığı, bugünkünden iki kat daha parlak olur. Bu durumda Güneş’in yaşı 10.6 milyar yıldır.


Bu değişiklikler, Dünya’daki yaşamı nasıl etkileyebilir? Güneş’in parlaklığının artmasıyla ilk etki, okyanusların yoğun bir şekilde buharlaşması olacak. Bu buharlaşma atmosfer tarafından tutularak sera etkisi ile yoğunluk artacak. Bu durum, bugünkü Venüs gezegenindeki şartlara benzeyecek. Güneş’in morötesinde yayınladığı radyosyonu, atmosferde bulunan su moleküllerini parçalayarak, hidrojenin uzaya kaçmasına neden olacak.

Halen Güneş’in koru çökmekte ve dış zarf genişlemektedir. Güneş Hetzsprung-Russell (HR) diyagramında kırmızı dev kolunun en üst noktasına gelirken, manzara şu şekildedir: Güneş çapını 0.5 A.B (1 A.B = 150.000.000 km) artırarak, yüzey sıcaklığı 3500 oK olan gökyüzünde M spektrel tipinde bir dev yıldız olarak parlayacaktır. Güneş’in bu M spektel tipinden dev haline Dünya’dan bakıldığında bugünkü halinden 100 kat daha büyük görülecektir.


Güneş kırmızı dev kolunun en üst kısmına geldiğinde, Güneş’in koru 100 milyon oK e ulaşır. Ve korda hakim olan helyum bir anda parlar. Bu olay helyum parlaması (flash) olarak adlandırılır. Güneş, bugünkü parlaklığının 1000 katı kadar bir parlaklığa ulaşır.

Kordaki helyum parlamasıyla helyum düzenli bir şekilde yanmaz. Bu olayın neticesinde, Güneş’in iç yapısında büyük ölçüde değişimler meydana gelir. Helyum parlaması ile Güneş’in koru genişlemeye ve Güneş’in dış zarfı küçülmeye başlar. Helyum parlaması Güneş’in iç yapısı ile ilgilidir. Bu olay gözlemlerle doğrudan gözlenemez. Kor halen genişlemekte, dış zarf büzülmektedir. Güneş bu şekilde yarıçapını küçültüp, yüzey sıcaklığını artırarak HR diyagramında kırmızı dev koluna paralel bir şekilde inerek yığılma yeri olarak bilinen yere gelir. Gökyüzünde bugün için gözlediğimiz birer K devi olan Aldebaran ve Arcturus yıldızları HR diyagramının bu bölgesinde bulunur. Burada, belirli bir süre sonra helyum düzenli bir şekilde yanmaya başlar. Güneş’in korunda helyumun yanması ile hangi elementler meydana gelir?

Güneş’in korunda helyum, 100 milyon oK sıcaklığında yanarak karbon elementine dönüşür. Bu aşama 3a reaksiyonları olarak adlandırılır. Güneş’in korunda bulunan 3 tane helyum atomu birleşerek karbon atomunu oluşturur. Zaman ile Güneş’in korunda karbon hakim olmaya başlar, helyum ise korun dış tarflarına doğru itilir. En içte karbondan ibaret bir kor ve etrafında iki tane kabuk. İçteki kabukta helyum, dıştaki kabukta ise hidrojen yanmaktadır. Güneş’in korunda karbon hakim olmaya başladıkça nükleer reaksiyonlar çekim kuvvetini dengeleyemeyerek Güneş’in koru ve etrafındaki tabakaları ile çökerken, dış tabakalarda bulunan helyum ve hidrojen çekim etkisiyle yanmaya başlar. Çift kabukta bu şekilde yanmayla Güneş’in dış zarfları genişler buna karşın Güneş’in korunda yeterli enerji üretilemediğinden Güneş’in koru çöker.


Bu durumda Güneş, Hertzprung-Russell diyagramında asimptotik dev kolu boyunca hareket ederek ışıma gücünü artırarak en üst noktaya gelir. Bu aşamada Güneş’in, Dünya’nın yörüngesine kadar şişmesi bekleniyor. Dünya’nın yörüngesi, bu şişmiş zarfın içersine girdiğinde gazlarla sürtünerek yörüngesel enerjisini kaybedecek ve iç tarafa doğru spiral çizerek yutulacak. Isı, Mars gezegeninde ise bahar şartlarını başlatacak.

Asimptotik dev kolunda, Güneş parlamaya başladığı zaman zarfı kararsız kalır ve puls (titreşim) yapmaya başlar. Bu aşamada Güneş artık gökyüzünde uzun peryotlu değişken Mira tipi bir yıldızdır. Mira tipi değişken yıldızların spektrumları incelendiğinde, bu tip yıldızların şiddetli pulsasyon (titreşim) mekanizması ile şok dalgaları ürettikleri görülmüştür. Asimptotik dev kolunda, Güneş, çok yüksek bir hızda kütle kaybeder. Burada Güneş’te üretilen şok dalgaları, Güneş’in yüzeyinden gazı yıldızlararası ortama atar. Gazın bir kısmı toz olarak isimlendirilen birbirlerine gevşek şekilde bağlanmış katı toz zerrecikleri haline yoğunlaşır. Güneş’ten gelen radyasyon tozu iter. Toz da saniyede onlarca kilometreye varan bir hız ile gazı sürükler. Sonuç olarak Güneş, yılda 10-5 güneş kütlesi gibi bir miktarı, rüzgar ile yıldızlararası ortama atar. 

Dev kolu ile asimtotik dev kolu arasında Güneş, kütlesinin yarısını kaybeder. Güneş’in kütle kaybetmesi, Dünyanın kurtuluşu olabilir. Güneş’in çekimi azaldıkça, dünyanın yörüngesi yavaş bir şekilde büyür ve genişleyen Güneş bize ulaşamayabilir. Asimtotik dev kolunda evrimleşen Güneş’in ışıma gücünün çok büyük olması, Neptün gezegeninin ötesinde bulunan kuyruklu yıldızların çoğunu eritebilir.

Güneş’in etrafındaki tabakalar Güneş’ten ayrıldıkça, Güneş’in evrimi süresince oluşan helyum, nitrojen, karbon, ve başka elementler bu kabukla yıldızlararası ortama atılır. Atılan bu elementler yıldızlararası gazın büyük ölçekte zenginleşmesine yardımcı olur ve buralarda yeni yıldızlar oluşur.


Güneş asimtotik dev kolunun en üst noktasına vardığında, Güneş’in etrafında artık yaygın bir bulut vardır. Yaygın bulut zaman ile geçirgen bir hale gelerek merkezde Güneş’in beyaz cüce olmuş koru ortaya çıkar. Dünya ise beyaz cücenin etrafında soğuk ve ölmüş bir gezegen olarak kalacaktır. Beyaz cücenin etrafındaki yaygın bulut gezegenimsi bulutsu olarak adlandırılır. Gezegenimsi bulutsunun merkezindeki beyaz cücenin, iç kısımda karbon-oksijen, bunun etrafında helyum yanan kabuk, onun etrafında da hidrojen yanan kabuk bulunur.


Hidrojen yanan kabukta üretilen radyasyon, yaygın ve geçirgen hale gelmiş buluta etkide bulunarak kuvvetli bir Güneş rüzgarı oluşturur. Hızlı rüzgar, Güneş korunun etrafındaki yaygın bulutu sıkıştırarak, daha uzağa sürükler. Bu esnada beyaz cücenin yüzey sıcaklığı 30.000 oK’e ulaştığında, yeteri kadar ultraviyole ışığı üreterek etrafındaki bulutu iyonlaştırır ve bulutsuyu parlatır. Bu bulut 50.000 yıl daha parlayarak gözden kaybolacak. Peki beyaz cüceye ne olacak?

Güneş’in en son hali olan beyaz cüce, Dünya boyutlarında Güneş’in kütlesinin yarısına sahip olan böyle bir yapı, santimetre kübünde binlerce tonluk bir yoğunluğa sahiptir. Zaman ile bu beyaz cüce, soğuyarak iyice gözden kaybolacaktır. Fakat bu soğuma, milyarlarca yıl sürecektir. Ve beyaz cücenin en son hali siyah cüce olacak ve çevresine çok az bir ışınım verecektir.

kaynaklar :

Dr. Yüksel Karataş

Selçuk Bilir

İstanbul Üniversitesi Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü

Kaynak:
1) Popüler Bilim (1998 ) 50, 25-30

2) Popüler Bilim (1998 ) 51, 25-31

GEZEGENLER HAKKINDA GENEL BİLGİLER

Mercury gezegenlerin en küçüğüdür. Güneşe en yakın gezegen olup kendi ekseni ve güneş etrafındaki dönüş süresi aynı olup 88 gündür. Bu yüzden bir tarafı sürekli gece diğer tarafı ise sürekli gündüzdür. Güneşe bakan yüzünde sıcaklık 340 derece civarındadır. Yüzeyinin aya benzediği sanılmaktadır. Mercury’ ün az miktarda atmosferi olup yoğunluğu dünyanın binde üçü kadardır.

Venus dünyaya en yakın gezegen olup aynı zamanda dünyaya en fazla benzeyen gezegendir. Güneş etrafında 224 günde kendi ekseni etrafında ise 22 saat 53 dakikada bir döner. Dünyanınkinden daha az yoğunlukta bir atmosferi vardır ve yüzeyi bulutlarla kaplıdır.

Mars dış gezegenlerin ilki olup Venus’ ten sonra dünyaya en yakın gezegendir. Phobos ve Deimos adlı iki uydusu vardır. Mars’ ın atmosferi vardır ve bu atmosferin yapısı dünyanınkine yakındır. Yalnız oksijen oranı çok düşüktür. Atmosfer basıncı dünya atmosferinin dörtte biri kadardır. Mars’ ta dağlar yoktur. Yüzeyi tamamen kızıl renkli kumlarla kaplı çöllerden oluşur. Mars’ ta dünyadan yapılan gözlemlerden anlaşıldığı kadarıyla 40 kadar kanal vardır. Bu kanalların yapma olduğuna dair bir delil olmayıp daha çok bir yüzey şekli olabilecekleri üzerinde durulmaktadır. Yapılan incelemelere göre Mars’ ta büyük bir ihtimalle hayat vardır ancak bu hayat sadece bitkisel seviyede kalmıştır.

En büyük gezegen olan Jupiter‘ in hacmi dünyanınkinin 1300 katıdır. Çapı 137 bin km’ dir. Jupiter’ in 12 adet uydusu vardır. En büyük uydu 5600 km’ lik çapıyla Ganymede’ dir. Bundan sonra gelen uydular 5200 km çaplı Callisto 3800 km çaplı Io ve 3100 km çaplı Europa’ dır. Atmosferi kalın bulutlarla kaplı olduğundan yüzeyini incelemek mümkün olmamıştır. Atmosferindeki bulutların amonyaktan oluştuğu sanılmaktadır.

Jupiter’ den sonra ikinci büyük gezegen olan Saturn‘ un çapı 120000 km’ dir. Yoğunluğu 1′ den düşüktür. Bundan anlaşıldığı üzere gezegenin yüzeyi katı değildir. Bu yüzden Saturn’ de hayat olması mümkün değildir. Saturn’ un etrafında üç adet halka vardır. Saturn’ un 9 adet uydusu bulunmaktadır. Bunların en büyüğü olan Titan atmosferi olduğu bilinen tek uydudur.

Uranus‘ un capı 51000 km’ dir. Kendi ekseni etrafında 10 saat 45 dakikada bir döner. Yüzey yapısı hakkında kesin bir bilgi yoktur. Atmosferinin hidrojen ve helyumdan olustuğu sanılmaktadır. Uranus’ un 5 adet uydusu vardır. (Uranus ve Neptune resimlerinin etrafındaki hale ve dört adet radyal ışık teleskobun ikinci yansıtıcı aynasını tutan çubuklar nedeniyle oluşmaktadır.)

Neptune‘ un çapı 44410 km’ dir. Çapı 5000 km’ yi bulan Triton ve çapı 300 km civarında olan Nereid adlı iki uydusu vardır. Yüzeyi hakkında bilgi yoktur. Hidrojen ve helyumdan ibaret bir atmosferi mevcuttur.

Pluto güneşin dokuzuncu gezegenidir. Çapı 6000 km olup bunu dışında fazla bir şey bilinmemektedir.




Toplam uydu sayısı

1962 öncesi  :  30

1996  : 60

Asteroid sayısı

1962 öncesi  :  3000+

1996  : 6500+

MIKNATIS ve ÖZELLİKLERİ

Mıknatıs, özgül ağırlığı 2.7 gr/cm3 olan, manyetik alan üreten nesne veya malzemedir. Demir, nikel, kobalt gibi bazı metalleri çeker, bakır ve alüminyum gibi bazı metallere ve metal olmayan malzemelere etki etmez.

Mıknatıslık etkisi, malzemelerde iki karşılıklı uçta toplanır. Bu iki uca mıknatısın kuzey ve güney kutubu ismi verilir. İki mıknatısın eş kutupları birbirini iterken, zıt kutupları birbirini çeker.

Mıknatıslar, ferromanyetik yani bağıl manyetiklik geçirgenlikleri 1 den büyük olan maddelere etki etmektedirler. 25 °C de demir, nikel ve kobalt ferromanyetiktir. Demir (Fe), nikel (Ni) ve kobalt (Co) elementleri ile alaşım yapıldığı takdirde çoğu zaman ferromanyetizma özelliklerini korurlar.

Mıknatıs çeşitleri

Sabit mıknatıslar
Demir, kobalt, nikel oda ısısında ferromanyetik özelliğe sahiptir. Sabit mıknatıslar, mıknatıs taşı gibi doğada mıknatıslanmış halde bulunan maddeler olabileceği gibi, Alnico, NdFeB, Sm-Co,Sm-Fe mıknatıslar gibi yapay olarak hazırlanmış alaşımlar da olabilir. Yapay mıknatıslar genelde elektrik motoru, hoparlörler gibi elektrik enerjisini hareket enerjisine veya hareket enerjisini elektrik enerjisine çeviren aletlerde kullanılır.

Elektromıknatıslar

En basit haliyle bir elektromıknatıs sarmal şekil verilmiş bir telin iki ucuna gerilim uygulanarak elde edilir. Sarmalın ortasına ferromanyetik bir cisim koyularak mıknatıslık özelliği yüzlerce kat arttırılabilir. Elektromıknatıslar, mıknatıslık özelliğini sadece telden akım geçtiği sürece korur. Oluşan manyetik alanın kuzey kutbunun yönü sağ el kuralı ile tespit edilebilir.

Elektromıknatıslar, elektrik motorları, parçacık hızlandırıcılar, röleler gibi cihazlarda, yüklü parçacıkları saptırmak veya elektrik enerjisini hareket enerjisine çevirmek gibi birçok amaç için kullanılırlar.

Mıknatısın Demanyetize Edilmesi[2]

Mıknatısların manyetik özelliklerini kaybetmesi için birkaç farklı yöntem vardır. Bu yöntemler aşağıdaki gibi sıralanabilir:

    Mıknatıs demir parçası ya da başka bir mıknatıs ile çarpıştırılır. Bu işlem manyetik özelliği azaltır.
    Mıknatıs yoğun manyetik alan içinde hareket ettirilir.
    Mıknatısı ısıtmak da bir yöntemdir. Mıknatıslar küri sıcaklıklarına (curie sıcaklığı) ısıtıldıkları zaman demanyetize olurlar.

Mıknatısın İki Kutbu
Mıknatısın kutupları etrafında oluşan manyetik alan çizgileri

Eski ve kısmen günümüzde de kullanılabilen bir kuram olan mıknatısın moleküler kuramına göre; mıknatıslanabilen cisimlerin içinde Kuzey (North) ve Güney (South) kutuplar bulunur. Cismin içindeki kutuplar, cisim mıknatıslanmadan önce moleküler seviyede düzensiz gruplar halindedir. Cisim manyetik hale geldiğinde, cismin içindeki bu grupların birçoğu aynı doğrultuya gelerek cismin toplam manyetik alanına katkıda bulunur. Böylece tek bir manyetik alan ve tam bir manyetik kutupluluk elde edilir.

Mıknatıslığın modern elektron kuramı da kısmen aynı noktaları kabul eder ama yük fikrini bırakır. Domain veya atom gruplarından meydana gelen tanecik fikrine ağırlık verir. Manyetiklik durumunun sebebini atom ve moleküllerin manyetik momentlerine ve dış etkilerle cismin içindeki manyetik kuvvetin paralelleştirilmesine bağlar.

Manyetik kuvvetin etkisi ile, kendisi manyetik olmadığı halde çekilen maddelere paramanyetik, itilen maddelere diyamanyetik denir. Paramanyetik maddelere örnek olarak alüminyum, baryum ve oksijen, diyamanyetik maddelere ise civa, altın, bizmut, silisyum ve benzeri maddeler verilebilir.
Mıknatıslama

Demir, kobalt, nikel gibi manyetik herhangi bir metal aşağıdaki yöntemlerden biri veya birkaçı ile sabit mıknatıs haline getirilebilir.

    Yeryüzünün manyetik alanına paralel şekilde yerleştirerek, çok şiddetli ve keskin bir darbe indirmek.
    Bir mıknatısa temas ettirmek veya mıknatısın bir kutubuna sürtmek.
    Cisimi ısıtmak ve soğurken yeryüzünün manyetik alanı yönüne çevirmek.

Mıknatısın Kullanım alanları

    Feldspat temizleme ( Mika ve oksitli mineral ayrımı. )
    Kil temizleme ( Demirli minerallerin ayrımı. )
    Cam kumu temizleme ( Demir minerallerinin ayrımı. )
    Yüksek kaliteli kuvars temizleme
    Manyezit zenginleştirme ( Serpatin ve demirli bileşiklerin ayrımı )
    Artıklardan metal kazanımı
    Sahil ve Mineral kumlarının değerlendirilmesi ( İlmenit ve manyetik mineral ayrımı )
    Kireç taşı ve dolamit temizleme
    Döküm kumlarının temizlenmesi
    Refrakter hammaddelerin işlenmesinde
    Refrakter kalsine malzemelerinin temizlenmesi ( Tenör yükseltme )
    Bor zenginleştirme ( Demirli içerikler, kil, arsenik ve mika uzaklaştırılması )
    Kromit zenginleştirme
    Boksit ( Tenör yükseltme )
    Magnetik zenginleştirme
    Atıklardan metal ayrımı
    Ahşap, plastik, gıda v.b. sektörlerde istenmeyen metallerin ayrılmasında
    Sıvılar içindeki demir bileşiklerinin ayrılmasında
    Ağır ortamlarda oluşturulan ağır ortamın geri kazanılmasında
    Dökümden gelen metalin ayrımında
    Seramik ve Cam sektöründe hammadde ve ara ürünlerde demir ve bileşiklerinin ayrılmasında
    Öğütülmüş endüstriyel hammaddelerin ve gıda ürünlerinin prosess sırasında demir kirliliklerinin ayrımında kullanılır.
    Yüksek alan şiddetli magnetik çubuklar, seramik, cam, gıda, plastik, madeni yağ, boyalar, kuru ve sıvı ortamlarda demir ve diğer magnetik metallerin tutulmasını sağlar
    Denizciler pusula ile yönlerini bulurlar.
    Hurda yığınları arasındaki demir parçalarının ayıklanmasında
    Vinçler de ağır yükleri kaldırmak için elektro mıknatıs kullanılır.
    Elektrik motorlarında,kapı zillerinde,telgraf ve telefon gibi araçlarda
    Elektrik santrallerinde jeneratörlerde elektrik elde etmek için kullanılır
    Hızlı trende raylarda ve treninde sürtünmeyi azaltmak için kullanılır.
    Asansör sistemlerinde sayısal kat bilgisi oluşturmak için raylar üzerine yerleştirilir.

Manyetik Kuvvet

Mıknatısların belirli bir mesafeden etki edeceği kuvvet olarak tanımlanır.
Bir Mıknatısın Çekim Gücü

Bir kalıcı mıknatısın veya elektro mıknatısın bir nesneye uyguladığı kuvvetin hesabı Maxwell denklemlerine göre:

    F = B 2 A 2 μ 0 {\displaystyle F={{B^{2}A} \over {2\mu _{0}}}} {\displaystyle F={{B^{2}A} \over {2\mu _{0}}}},

Semboller

    F Kuvvet (SI birimi: newton)
    A Etki edecek manyetik kutbun alanı (metre kare)
    B Mıknatısın manyetik alanı

Eğer mıknatıs dikey konumda bir kütleyi kaldırmak için kullanılacaksa, m kaldırma kuvveti kilogram olarak:

    m = B 2 A 2 μ 0 g n {\displaystyle m={{B^{2}A} \over {2\mu _{0}g_{n}}}} {\displaystyle m={{B^{2}A} \over {2\mu _{0}g_{n}}}}.

Üreme, çoğalma,Eşeyli üreme,Eşeysiz üreme,Vejetatif üreme,Çok hücrelilerde üreme,Tek hücrelilerde üreme,Bitkilerde üreme,

Üreme, çoğalma olarak da bilinir, bir canlının neslini devam ettirmesi olayı. Büyüme ve gelişmesini tamamlayan her canlı çoğalma yeteneğine sahip olur. Çoğalma yeteneğine sahip

canlılar kendilerine benzer bireyler oluştururlar ve bu sayede nesillerini devam ettirmiş olurlar.

Biyolojinin temel ilkelerinden biri "tüm canlılar kendinden önce bulunan canlılardan meydana gelir" sözüdür. Gerçekten de yaşamın temel yapısı bireylerin çoğalmasıyla gelecek

döllerin oluşturulması ve genetik bilginin aktarılmasından geçer. Üremenin birimi ve taşıyıcısı hücre, türlere özgünlüğün aktarılmasını sağlayan ise kalıtım materyalidir.

özellikle arılarda partenogenez diye adlandırılan üreme biçimi iki tip arı tarafından gerçekleştirilir. Kraliçe arı (2n) ve erkek arı (n) bölünmeye uğrayarak yumurta ve

spermlerini birleştirir. Bunlardan birkaç yumurta erkek arıyı, birkaç yumurta kraliçe arıyı (bunlar arı sütü ile beslenir), diğer yumurtalar ise işçi arıları (kısır-bunlar da

arı ekmeği ile beslenir) meydana getirir.

Eskiden, insanlar canlı varlıkların cansız maddelerden oluştuğuna inanırlardı, örneğin, sineklerin çamurdan ya da etten, kurbağaların çamurdan oluştuğu gibi.

Mikroskobun bulunuşu ve mikroorganizmaların saptanması sonucu bunların kökeni ile ilgili görüşlerden biri; abiyogenez (kendiliğinden oluş, Spontan Generasyon); diğeri ise

biyogenez (kendinden önceki bir canlıdan oluş) dur. Sonraları bir fizikçi olan Francesco Redi'nin ünlü kavanoz çalışması, açık kaptaki ette sinek kurtçuklarının oluşumu ve eti

steril ettikten sonra kapalı ortamda ette hiçbir canlının kendiliğinden oluşmadığının gözlemlenmesiyle, burada gerçekleşenin abiyogenez olmadığı ortaya çıktı.

Bir hücreli canlılarda çoğalma, vejetatif bölünmeyle birleşmiş ve bu sebeple normal vejetatif bölünme aynı zamanda yeni döller meydana getirilmesini de sağlamaktadır. Çok

hücrelilerde ise; çoğalma, germinatif hücreler denen özelleşmiş dokuya indirgenmiştir. Somatik /vejetatif hücreler canlıda yapının oluşmasını, gelişmesini sağlayan ve bireyle

birlikte ölen hücrelerdir.

Canlılarda cinsiyetli ve cinsiyetsiz çoğalma olmak üzere iki çeşit çoğalma vardır.

Eşeysiz üreme

Eşeysiz üreme tek bir organizmadan yalnızca bu organizmanın genlerini alarak yeni bir canlı üremesidir. Bu üreme yönteminde ploitlik görülmez. Otomiksis durumu dışında eşeysiz

üreme sonucu oluşan organizma, ana organizmanın birebir genetik kopyasıdır. Daha dar bir tanımlama gametlerin birleşmesi dışında oluşan üreme yöntemi demek olan agamogenez

terimidir. Eşeysiz üreme arkea, bakteri ve protistler gibi tek hücreli organizmalar için ana üreme yoludur. Birçok bitki ve mantar da eşeysiz ürer.

Tüm prokaryotlar eşeysiz olarak üreseler de bazen bakteriyel konjugasyon, transformasyon, transdüksiyon gibi yatay gen transferi mekanizmaları rekombinasyon anlamında eşeyli

üremeye benzetilir.[1] Çok hücreli canlılarda, özellikle hayvanlarda tamamen eşeysiz üreme görece nadir olarak görülmektedir. Çok hücreli canlılarda eşeyli üremenin neden çok

yaygın olduğu anlaşılamamıştır. Günümüzdeki hipotezler [2] eşeysiz üremenin hızlı popülasyon artışında ve kararlı ortamlarda kısa süreli avantajları olabileceğini ancak eşeyli

üremenin daha hızlı bir genetik çeşitlilik sağlayarak değişen ortamlara adaptasyonda çok bariz bir avantajı olduğunu önermektedir. Gelişimsel kısıtlamalar[3] neden çok az hayvan

türünün yaşam döngüleri boyunca eşeyli üremeden neden tamamen vazgeçtiğini açıklayabilir. Eşeyli üremeden eşeysiz üremeye geçmenin önündeki kısıtlardan biri mayoz bölünmenin

kaybolmasıyla birlikte mayoz bölünme sayesinde DNA tahribatının rekombinasyon sayesinde koruyucu onarımında yok olması olabilir

Eşeyli üreme

Eşeyli üreme, iki canlı organizma arasında genetik malzemelerin birleştirilmesi suretiyle yeni bir canlının oluşması olayıdır. Burada iki ana süreç vardır: kromozom sayısını

yarıya indiren mayoz bölünme ile iki gametin birleştiği ve eski kromozom sayılarına ulaştığı döllenmedir. Mayoz bölünme sırasında, her bir çiftin kromozomları, homolog

rekombinasyon elde etmek için krosover yoluyla parça değişimi yaparlar.

Eşeyli üremenin evrimi büyük bir yap boz bilmecesidir. Eşeyli üreyen organizmaların ilk fosilleşmiş kanıtları, 1 ile 1,2 milyar yıl öncesi Stenyan dönemindeki ökaryotlara

aittir.[1] Eşeyli üreme, hemen hemen tüm hayvanlar ve bitkiler de dahil olmak üzere, iri ölçekli makroskopik organizmaların büyük çoğunluğu için başlıca üreme metodudur. Hücre

teması yoluyla iki bakteri arasında genetik malzeme (DNA) aktarımı olan bakteriyel konjugasyon, benzer mekaniğe sahip olduğu için sık sık yanlışlıkla eşeyli üreme ile

karıştırılır.

Önemli bir soru, eşeyli üremenin, döllenmesiz bir üreme biçimi olan partenogeneze rağmen neden vazgeçilmez olduğu ve bazı yönlerden üstün bir üreme biçimi teşkil ettiğidir.

Çağdaş evrim düşüncesi, bu konuda bazı açıklamalar önermektedir. Bir neden, aynı soy dalı üzerinde var olan seçilim baskısı sebebiyle olabilir. Bir popülasyonun, değişen çevre

şartlarına karşı vereceği tepkiden daha hızlı yayılabilmesi yeteneği, eşeyli rekombinasyonla partogenezde olduğundan daha çok sağlanır. Alternatif olarak, eşeyli üreme, sınırlı

kaynaklar için birbirleriyle rekabet eden aynı soy dalındaki türlerden daha çok evrimsel hız sağlayabilir.

Bitkiler Bitkilerde üreme

Hayvanlar, tipik olarak mayoz bölünmenin hemen ardından, mayoz bölünme tarafından oluşturulan sperm denilen erkek gametler ile yumurta veya ovum denilen dişi gametler üretirler.

Öte yandan bitkiler, mitoz bölünme sonucu oluşan sporlara sahiptirler. Sporlar, gametofit içinde sporlanarak gelişirler. Çeşitli bitki türlerin gametofitleri, büyüklük olarak

birbirlerinden ayrılır: kapalı tohumlu bitkiler (Angiospermler), polenlerinde sadece üç adet hücre bulundururlarken yosunlar ile ilkel olarak adlandırılan bitkiler ise birkaç

milyon hücreye sahip olabilirler. Bitkilerde, çiçeksiz ve sporlu bir evre olan sporofit evresinin gametofit evreyi izlediği 2 farklı yaşam evresi olup nesil değişimi görülür.

Sporofit evre, mayoz sporangium kesesi içinde spor üretimine yol açar.
Çiçekli bitkiler
Çiçekler, çiçekli bitkilerin cinsel organlarıdır.

Çiçekli bitkiler, karalara egemen olan bitki formu olup eşeyli ve eşeysiz üreyerek çoğalırlar. Genel olarak sahip oldukları en ayırt edici özellikleri, çoğu zaman çiçek olarak

adlandırılan cinsel organlara sahip olmalarıdır. Stamen ya da anter olarak bilinen çiçeğin erkek üreme organı, eril gametofitler meydana getirir ve bu eril gamatofitler, dişi

gametofitlerin yumurta içinde bulunduğu, stigma olarak da bilinen ve karpel üstünde yer alan tepeçiğe eklenerek polen taneleri içinde sperm üretirler. Polen tüpü, karpal biçimde

geliştikten sonra üreme hücresinin çekirdeği, dişi yumurta hücresini döllemek için polen taneleriden ovüllere (yumurta) doğru hareket eder ve çift dölleme denilen bir süreçte

endosperm çekirdeği, dişi gametofitin içine yerleşir. Triploid endosperm (tek bir sperm hücresi ve iki dişi hücresi) ve dişi ovul dokuları, gelişmekte olan tohumun

çevrelenmesine neden olurken ortaya çıkan zigot, embriyo olarak gelişmeye başlar. Bundan sonra, dişi gametofitleri oluşturan yumurtalık meyveye dönüşürek tohum çevresinde

büyümeye başlar. Bitkiler kendi kendilerini tozlayabildikleri (Kendi kendini tozlama) gibi birbirlerini de tozlayabilirler (Tozlaşma). Eğrelti otları, yosun ve ciğer otları gibi

çiçeksiz bitkiler ise, eşeyli üremenin başka şekillerini kullanırlar.
Eğrelti otları

Eğrelti otları, çoğunlukla rizom, kök ve yapraklara sahip büyük diploit sporofitler meydana getirirler ve sporangium denilen küçücük yuvarlak kesecikler halindeki spor keseleri

üzerinde ise sporlar oluşur. Bu keseler yırtılınca, sporlar toz halinde serbest bırakılır ve bunlar çimlenerek genellikle yeşil renkli ve kalp şeklindeki, küçük, kısa ve de ince

gametofitler oluştururlar. Gametofitler veya tallus, hem anterozoitte (bitkilerde erkek üreme hücresi) hareketli spermler, hem de ayrı olarak arkegonda (eğrelti otlarındaki

dişilik organı) yumurta hücreleri oluştururlar. Yağmur yağdıktan veya çiğ taneleri, bunların üstünde ıslak bir şerit oluşturduktan sonra, hareketli spermler, normalde tallusun

üzerinde üretilen anterozoitten dışarı doğru püskürürler ve yağmur suyu veya çiğ örtüsündeki sıvı içinde yüzerek yumurtaları dölledikleri arkegona ulaşırlar. Bu geçişi ve

karşılıklı döllenmeyi desteklemek için, spermlerin yumurtalar henüz döllenmeye hazır olmadan önce serbest bırakılması, spermlerin yumurtaları farklı talluslar içinde

döllemelerini daha olası hale getirir. Döllenme sonrası bir zigot oluşur ve bu zigot, yeni bir sporofit bitkiye dönüşür. Bitkilerin sporofit ve gametofite ayrılması durumuna

nesil değişimi denir. Benzer üreme yöntemlerine sahip diğer bitkiler, Psilotum (Lycopodiales takımından psilotaceae familyasının örnek tipi), Kurtayağı adı ile anılan

Lycopodium, yosundan daha gelişmiş ama eğrelti otundan daha ilkel olan Selaginella ve Atkuyruğu (Equisetum)'dur.
Kara yosunları

Ciğer otları, Boynuz otları ve Yapraklı Bryophyta türlerini kapsayan kara yosunları, hem eşeyli hem de vejatitif olarak ürerler. Kara yosunları, nemli yerlerde, eğrelti otları

gibi büyüyen küçük bitkiler olup flagella kamçısı olan spermlere sahiptirler ve eşeyli üremeyi kolaylaştırmak için suya ihtiyaç duyarlar. Bu bitkiler, fotosentez yapan yaprak

benzeri yapılara sahip, çok hücreli haploid bir vücut olan ve hakim bir forma dönüşen haploid bir spor olarak başlangıç yaparlar. Haploid gametler, mayoz bölünme tarafından

anterozoit ve arkegon içinde üretilirler. Anterozoit'ten püsküren sperm, olgunlaşmış arkegon tarafından salgılanan kimyasallara yanıt vererek sıvı su şeridi içinde onlara doğru

yüzerler ve böylece zigot oluşturan yumurta hücrelerini döllerler. Zigotlar mitoz bölünme ile bölünürler ve diploit olan bir sporofite dönüşürler. Çok hücreli diploit

sporofitler, arkegona Setae kılları ile bağlanan ve spor kapsülleri denilen yapılar üretirler. Spor kapsülleri, mayoz bölünme ile sporlar oluşturur ve bu kapsüller olgunlaşıp

yırtıldıklarında sporlar da serbest bırakılır. Kara yosunları, üreme yapılarında önemli farklılıklar gösterirler ve yukarıdakiler buna dair temel bir taslak oluşturur. Bunun

yanında , bazı türlerde her bitki tek bir cinsiyete sahipken, diğer türlerde bir bitki her iki cinsiyete de sahip olabilir.[2]
Mantarlar

Mantarlar, işlem yaptıkları eşeyli üreme yöntemlerine göre sınıflandırılırlar. Eşeyli üreme sonucu, zor zamanlarda hayatta kalmaya ve yayılmaya yarayan dayanıklı sporlar oluşur.

Mantarların eşeyli üremesinde genellikle üç evre gözlemlenir: plazmogami, karyogami ve mayoz bölünme.
Böcekler Kız böceği çiftleşmesi

Böcek türleri, günümüze kadar gelen tüm hayvan türlerinin üçte ikisinden fazlasını oluştururlar ve bazı türleri seçmeli olarak partenogenez ile çoğaldıkları halde çoğu böcek

türleri eşeyli olarak ürerler. Birçok böcek türü seksüel dimorfizm özellikleri gösterirken, diğer türlerde cinsiyetler neredeyse özdeş görünüme sahiptir. Tipik olarak, böcekler

spermatozoa (sperm) üreten erkek ve ovül (yumurta) üreten dişi olmak üzere iki cinsiyete sahiptirler. Ovül, iç döllenme öncesi oluşan ve koryon tabakası ile kaplanan yumurtalara

dönüşür. Böcekler, çoğu kez erkeğin spermatoforunu (sperm kapsülü) dişinin içinde depoladığı ve yumurtaların döllenmeye hazır olmasına kadar dişinin bu spermleri sakladığı, çok

farklı çiftleşme biçimlerine ve üreme stratejilerine sahiptir. Dölleme sonrası ve zigot oluşumu ile gelişim aşamalarının çeşitlenmesinin ardından, birçok türlerde dişi

yumurtaları dışarıda saklar ya da bazı türlerde yumurtalar dişi böceğin içinde gelişir ve yavruları canlı doğururlar.
Memeliler

Memelilerin günümüze kadar ulaşan ve hepsinin de iç döllenme özelliğine sahip olduğu üç türü bulunmaktadır: Tek delikliler, Eteneliler ve Keseliler. Anne ve cenine ait iki

dolaşım sistemini birbirinden ayıran plasenta organına sahip memelilerde döller, henüz üreme yeteneği olmayan fakat cinsel organlara sahip eksiksiz bir yavru olarak doğarlar.

Birkaç ay veya yıl sonra, cinsel organlar ergenliğe kadar gelişmeye devam eder ve canlı hayvan cinsel olgunluğa ulaşır. Memelilerde dişilerin çoğu, sadece belirli zamanlarda,

östrus döneminde doğurgan olup bu noktada çiftleşmeye hazır hale gelirler. Erkek ve dişi memeli bireyler karşılaştıklarında kopülasyon yaparak cinsel birleşme gerçekleştirirler.

Birçok dişi ve erkek memeli, hayatları boyunca yetişken olarak birçok eş değiştirirler.
Erkek

Daha çok bilgi için: Erkek üreme sistemi (insan)

Erkek üreme sistemi, Penis ve spermlerin üretildiği testisler olmak üzere iki ana bölümden oluşur. İnsanlarda, bu iki organ karın boşluğu dışında bulunur, ancak diğer hayvan

türlerinde öncelikli olarak karın bölgesi içinde yer alabilir (örneğin, köpeklerde penis, çiftleşme sırasında hariç, genelde karın içi bölgede bulunur). Testislerin karın

dışında bulunması, belirli sıcaklıklarda hayatta kalabilen spermlerin ısı düzenlemesinin en iyi şekilde ayarlanmasında kolaylık sağlar. Spermler, farklı iki cins gametten küçük

olanı olup genelde çok kısa yaşam ömrüne sahip olduklarından erkek bireylerin, cinsel olgunluktan ölümlerine durmaksızın sperm üretmelerini gerektirir. Boşalmadan önce üretilen

spermler, epididimis er bezinde biriktirilir. Sperm hücreli hareketli olup yumurta hücresine yüzerek ulaşmak için kamçı benzeri bir flagella kullanırlar. Spermler, yumurtayı

bulmak için sıcaklık değişimlerinden (termotaksi)[3] ve kimyasal seviye değişimlerinden (kemotaksi veya kimya göçümü) yararlanırlar.
Dişi

Daha çok bilgi için: Dişi üreme sistemi (insan)

Aynı şekilde dişi üreme sistemi de, vajina ile spermleri kabul eden ve yumurtalıklarda yumurtaların oluştuğu rahim olmak üzere iki ana bölümden oluşur. Bu bölümlerin tümü iç

kısımlarda yer alır. Vajina, rahim boynu (serviks) aracılığıyla rahime bağlanmış bir durumdayken rahim de fallop tüpleri ile yumurtalıklara bağlıdır. Belli aralıklarla,

yumurtalık, bir yumurta bırakır ve bu yumurta da daha sonra fallop tüpünden rahime geçer.

Eğer bu geçiş sırasında yumurta, herhangi bir şekilde spermlerle karşılaşırsa, birleşmek için bu spermlerden birisini seçer ve bu olaya döllenme denir. Yumurtalar, genellikle

yumurta kanalında (ovidükt) döllenebilecekleri gibi bu döllenme, rahimde de gerçekleşebilir. Oluşan zigot, daha sonra implantasyon yoluyla rahim duvarına yerleşir ve burada

embriyonik gelişim ile morfogenez süreçleri başlar. Eğer bu gelişim, yavrunun rahim dışında hayatta kalabileceği bir seviyeye ulaşmışsa, rahim boyu açılıp genişler ve rahimdeki

kasılmalar, cenini (fetus) doğum kanalının içinden vajinaya dışarıya doğru itmeye başlar.

Dişi üreme hücresi olan yumurta, spermden çok daha büyük olup normalde doğumdan önce ceninin yumurtalıkları içinde oluşmaya başlar. Yumurtalar, rahime geçiş yapmadan önce,

genelde yumurtalıklar içinde tutulur ve daha sonra oluşacak olan zigot ve embriyo için besin içerirler. Düzenli aralıklar içinde, hormonal uyarımlara tepki vererek, yumurta

oluşumu sürecinde (oogenez) bir yumurta olgunlaşmaya başlar ve daha sonra bu yumurta fallop tüpü içine serbest bırakılır. Yumurta döllenmediği takdirde, bu yumurtalar insanlarda

ve yüksek primatlarda regl veya adet denilen olayla vücuttan dışarı atılır. Diğer memelilerde ise bu yumurtalar, dişilerin kızgınlaşma döneminde tekrar emilerek vücutta absorbe

edilirler.
İnsanlarda embriyo gelişiminin ilk dönemleri.
Gebelik

Daha çok bilgi için: Gebelik (memeliler) ve Gebelik

Gebelik veya hamilelik, erkekten gelen sperm ile kadının yumurtalıklarından atılmış olan yumurtanın döllenmesi ile oluşan ceninin, doğuma kadar geliştiği ve dişi içinde mitoz

bölünme yoluyla bölünüp oluşmaya başladığı zaman bölümüdür. Bu süre boyunca, fetusun ihtiyacı olduğu beslenim ve oksijen, kanın, ceninin karnına göbek bağı ile bağlanmış olan

plasenta içinde besinlerin filtre edilmesi yoluyla anne tarafından karşılanır. Besin maddelerinin embriyoya aktarılması, daha çok kalori gerektirdiğinden dişi için yorucu bir

durum oluşturabilir. Buna ek olarak, gebelikte bazı vitaminler ve besinlere, normalden daha büyük miktarlarda gereksinim duyulduğundan, olağan dışı yemek alışkanlıklarına neden

olabilirler. Gestasyon periyodu da denilen gebelik süresi, türden tür büyük ölçüde farklılık gösterir: insanlarda 40 hafta, zürafalarda 56 ile 60 hafta ve çırlak sıçanı olarak

da bilinen hamsterlerde ise 16 gündür.
Doğum Çocuk doğurma

Fetus yeteri kadar geliştikten sonra, rahimin kasılması ve rahim kanalının genişlemesiyle birlikte başlayan kimyasal uyarılar, doğum sürecini başlatırlar. Fetus, daha sonra

rahim boyuna iner ve burada vajina içine doğru ve sonra da nihayet anne dışına itilir. İnsanlarda bebek denilen yeni doğmuş yavru, genellikle doğumdan kısa bir süre sonra kendi

başına solunum yapmaya başlar. Kısa bir süre sonra, plasenta da dışarı atılır. Çoğu memeliler, yavruların bakımı için plasanta, iyi bir protein kaynağı olduğu ve diğer hayati

önem taşıyan besinleri de içerdiği için dışarı atılan bu plasentayı yerler. Son olarak, yavrunun karnına bağlı olan göbek bağı da, bir süre sonra kendiliğinden düşer.
Tek delikliler

Avustralya ve Yeni Gine'de sadece beş türü olan Tek delikliler diğer memelilerden farklı olarak yavru doğurmayıp yumurtlayan ve bu yumurtaları dışarı bırakan canlılardır. Tek

deliklilerin cinsel organları, idrar yolu ve bağırsakları, kloak adı verilen tek bir delikte ve birleşik bir durumda bulunur. Kloak, Tek deliklilerde, son bağırsağın dışarıya

açıldığı, dışkının ve idrarın belli bir süre tutulabildiği ve eşeysel üretimin akıtıldığı ortak ve tek olan vücut açıklığıdır. Tek delikliler, yumurtalarını birkaç hafta boyunca

besin sağlamak için içeride tuttuktan sonra, yumurtladıkları bu yumurtaların üstüne kuşlar gibi yatarak örterler. En az iki hafta sonra, yavrular yumurtadan çıkar ve çoğu

keselilerde olduğu gibi, annelerinin keselerine girerek burada birkaç hafta için, yetişene kadar sütle emzirilirler.
Keseliler

Keselilerin üreme sistemleri, belirgin şekilde plasentalı memelilerden farklıdır. Keseli dişiler, bir ağızla dışarıya açık olan ama rahim içinde farklı bölmelere yönlendiren iki

vajinaya sahiptirler.[4] Bu anlamda dişilerde iki adet rahim ve iki adet döl yolu vardır. Erkek keseliler ise, dişilerdeki çift vajinaya karşılık gelen çatallaşmış ve iki yönlü

bir penis yapısına sahiptirler. Penis, sadece dişilere spermleri boşaltmak için kullanılır ve idrar yolundan ayrıdır. Keselilerde kloak, her iki cinsiyette birden bulunur ve

ürin atılmadan önce atık depolamak için kullanılan bir ürogenital keseye bağlıdır.[5]

Dişiler, rahimlerinde, embriyoya besin sağlayan ve yumurta sarısına benzer bir kese geliştirirler. Bandikut faresi, koala ve vombatların embriyolarında ek olarak rahim duvarına

bağlı plasenta benzeri organlar gelişir. Bu plasenta benzeri organlar, memelilerin sahip olduğu plasentadan küçük olup bu organların anneden embriyoya besin taşıyıp taşımadığı

kesin olarak açıklığa kavuşmuş değildir.[6]

Keselilerde gebelik süresi, genellikle 4 ile 5 hafta gibi çok kısa bir zamanı kapsar. Embriyo, gelişimin çok erken bir döneminde doğar ve doğduğunda genellikle 5 cm'den daha

küçük bir boyuta sahiptir. Kısa gebelik döneminin, annenin bağışıklık sisteminin embriyoya saldırması riskini azaltmak için gerekli olduğu öne sürülür.

Yeni doğan keseli memeliler, anne karnındaki bir kesede yer alan meme ucuna tırmanarak ulaşmak için nispeten güçlü ön ayaklarını el gibi kullanırlar. Anne keseli, yavrunun emmek

için ancak çok zayıf olduğu bir durumda, meme bezi üzerinde yer alan kasları kasarak yavruyu besler. Yeni doğan keseli yavruların, meme ucuna tırmanmak için ön ayaklara ihtiyaç

duymaları, keselilerde ön ayakların yüzgece veya kanatlara evrilmesini engellemiş olup birkaç uçabilen planör keseli olmasına rağmen keseli canlıların, tam anlamıyla suda

yaşayan ya da gerçekten uçan keseli görünümü almalarına mani olmuştur.
Balıklar

Balık türlerinin büyük çoğunluğu, daha sonra dışarıda erkek tarafından döllenen yumurta bırakırlar,[7] Bazı balık türleri, kayaların altına veya bitkilerin üzerine yumurta

bırakırlarken diğer balık türleri yumurtalarını basitçe suya bırakırlar ve bu yumurtalar, su akımlarıyla sürüklenirken veya su içinde aşağıya doğru batarken döllenirler. Bazı

balık türleri ise, önce iç döllenme gerçekleştirir ve daha sonra gelişmekte olan yumurtaları serbest bıraktıkları gibi bazı türler ise canlı doğum yaparlar. Canlı doğum yapan

balık türleri, Lepistes ile Molly balıkları ya da diğer adıyla Poecilia'dır. Canlı doğum yapan balıklar, yumurtaları dişinin vücudu içinde gelişen, döllenen ve yine dişi içinde

yumurtadan çıkan oovivipar hayvanlardır ya da denizatında olduğu gibi, bir kese içinde gelişmekte olan yavruları erkekler taşır ve canlı doğum da, erkekler tarafından yapılır.

[8] Bunun yanında balıklar, memelilerde olduğu gibi, dişilerin içeride büyüyen yavrulara besin temin ettiği vivipar bir gebelik şekline de sahip olabilir. Bazı balıklar

hermafrodit (çift cinsiyetli) olup bir birey, hem dişi hem de eril olarak aynı anda yumurta ve sperm üretebilir. Çift cinsiyetli balıklarda, bazıları aynı anda erkek ve dişi,

her ikisi birden olabilecekleri gibi, bazı balıklarda ise, bir cinsiyetle başlayıp diğer cinsiyete geçme suretiyle eril ve dişi durumu değişmeli olarak da görülebilir. En

azından, hermafrodit bir tür, yumurta ve sperm birlikte serbest bırakıldığında, kendi kendilerini dölleyebilirler. Kendi kendini içten dölleme bazı diğer türlerde de

oluşabilir.[9] Eşeyli üremeyen ama yavru üretmek için yine de cinsel birleşme yolundan yararlanan bir balık türü Poecilia formosa olup uniseks olarak tek tip bir cinsiyete

sahiptir ve döllenmemiş yumurtaların embriyo olarak gelişip dişi yavrular oluşturduğu, bir partenogenez türü olan ve ginogenez denilen bir üreme şeklini kullanır. Bu döllenme

şeklinde, Poecilia formosa, iç döllenme ile üreyen bir erkek veya başka balık türleriyle çiftleşir, ancak bu birleşmede yumurtalar döllenmez, sadece embriyo olacak yumurtaların

büyümesi için uyarılma sağlanır.[10]

Vejetatif üreme

Vejetatif üreme, yüksek yapılı bitkilerin vejetatif organlarından (yaprak, kök ve gövdeleri) belli kısımlarının, ana bitkiyle aynı genetik yapıya sahip yeni bireylerin

oluşturulmasıdır.

Vejetatif üreme, eşeysiz üreme çeşitlerindendir. Tarımda yaygın bir şekilde kullanılan bu çoğalma metodu farklı şekillerde uygulanabilir. Yüksek yapılı bir bitkinin kalıtsal

özelliklerinin nesiller boyu değişikliğe uğraması istenmiyorsa vejetatif yolla çoğalması gerekir. Bu üreme çeşidinin adı yerel tarımda aşılama, kalem aşısı, göz aşısı veya budak

yama denir.
Örnekler

    Kavak, söğüt ve gül bitkilerinden alınan dallar köklendirilip toprağa ekilir. Bu yapılar gelişerek yeni bireyler oluşur. Buna çelikle üretme de bulunan düğümler köklenerek

yeni çilek bitkileri meydana getirir
    Patates üzerinde bulunan ve göz adı verilen bölgelerin her birinden uygun şartlarda yeni bitkiler meydana gelir. Buna göz ile üretme denir.
    Yerelması
    Zambak ve ayrık otu bitkilerinin rizom denilen toprak altı gövdelerinden yeni bitkiler gelişir.
    Gözyaşı bitkisinde (Kalanchoe), yaprağın kenarlarında meydana gelen tomurcuklardan küçük bitkicikler gelişir. Daha sonra ana bitkiden ayrılan ve toprağa düşen bu

bitkiciklerden yeni gözyaşı bitkileri oluşur.
    Asma ve benzeri bahçe bitkilerinde de görülmektedir.

Çok hücrelilerde üreme

Eşeysiz üreme, çok hücrelilerin ilkel formlarında görülür

Tomurcuklanma ile üreme

Genellikle mantar hücrelerinde görülen çoğalma şekline verilen ad. Ana hücreden bir ya da daha fazla çıkıntı oluşur. Bu sırada ana hücrenin içinde bir çekirdek bölünmesi olur ve

yavru çekirdekten birisi, gelişmekte olan tomurcuğun içine girer ve tomurcuk büyüyerek, ana hücreden ayrılıp yeni bireyler meydana getirir. Böylece çoğalma sağlanır.

Hidra,deniz anası ve amip gibi canlıların normal yol ile değil de tomurcuklanarak yani kendi türünün aynısı bir canlıyı çevresinde bir yerden tomurcuklanarak üremesidir. Bu

üreme şekli bira mayasında da görülür. Tomurcuklanma deniz anası ve süngerlerde görülür.
Rejenerasyon ile üreme

Canlının kopan vücut parçasının tekrar oluşmasına rejenerasyon denir. Canlının çekirdekten bölünerek iki canlı oluşturmasına ise çoğalma adını verilir. Deniz yıldızı, ve toprak

solucanında görülür.
Eşeyli üreme

Gelişmiş çokhücreliler farklı bireylere ait üreme hücreleri ile ürerler. Gelişmiş canlıların eşey hücreleri hem büyüklük, hem de yapı bakımından birbirlerinden farklıdır. Bu tip

eşeyli üremede gametlere heterogamet,üremeye ise heterogami denmektedir. Heterogamide büyük ve hareketsiz olan dişi eşey hücresi yumurta , küçük ve hareketli olan ise erkek

üreme hücresi sperm (spermatozoon) adını almaktadır. Eşey hücreleri (gametler) gonad adı verilen organlarda oluşur. Bunlardan yumurta hücresini meydana getiren gonada ovaryum

(yumurtalık); erkek üreme hücresini meydana getiren gonada ise testis denir. Basit hayvansal organizmaların bazılarında bu iki organ aynı bireyde bulunan canlılara hermafrodit

canlı denir. Gelişmiş hayvanlarda bunlar ayrı bireyler üzerinde bulunurlar.
Partenogenez

Eşeyli çoğalmanın değişikliğe uğrayarak meydana getirdiği eşeysiz bir üreme şeklidir. Dişi eşey hücresinin erkek eşey hücresi ile birleşmeden gelişme gösterir. Partenogenetik

çoğalma farklı hayvan gruplarında görülür. Yaprak bitleri (bovicularlar) , arılar, karıncalar, supireleri, çalıçekirgeleri, bazı kelebekler ve omurgalılardan Kafkas kertenkelesi

bu tip çoğalma gösterir. Tavuk yumurtalarının 1/10.000'i döllenmeden gelişerek bir horoz meydana getirebilir. Kraliçe bal arısı tüm yaşamı boyunca bir erkekle yaptığı

birleşmeyle erkekten aldığı spermleri sperm kesesinde biriktirir. Yumurtlama sırasında bu kesenin ağzını açarak döllediği yumurtalardan dişi işçi bireyler gelişirken, kesenin

kapalı tutulması sonucu döllenmeyen ve partenogenetik olarak gelişen yumurtalardan da erkek bireyler gelişirler. Aynı zamanda kaliomesenta adı verilen canlıların üreme şekli

olup günümüz ekonomisine birçok katkı sağlar.
Merogoni

Larva evresinde bulunur.
Neoteni

larva evresinnde eşey organlarının erginleşerek yumurta yapabilme yeteneğine denir. Paedogeneze benzer. En güzel örneklerinden biri necterus türü semenderdir. Yapısında tiroksin

hormonu olmadan başkalaşım geçiremektedir.
Hermafroditizm
Bazı organizmalarda erkek ve kadın eşey hücrelerinin aynı zamanda ya da birbirlerini izleyen zamanlarda aynı bireyde bulunmasına denir. Bu canlılar yine hermafrodit bireylerle

döllenme yapabildikleri gibi, kendi kendini de dölleyebilir. Genellikle ilkel hayvanlarda, bir yere yapışarak yaşayan hayvanlar ve parazitlerde görülür.

Tek hücrelilerde üreme

Eşeysiz Üreme

Genellikle vücudun ikiye bölünmesiyle gerçekleşir. Bölünme zamanı hayvanın belirli bir büyüklüğe ulaşmasıyla saptanır. Bölünme mitozla gerçekleşrise yavrulara verilen kalıtsal

gereç yaklaşık olarak eşit, eğer amitozla gerçekleşmişse yavrulara verilen kalıtsal gerecin miktarı ve özelliği farklı olabilir. Bölünme çekirdeğin ikiye bölünmesiyle başlar ve

diğer organeller de kendilerini eşleyerek yavrulara birer tanelerini verirler. Sillilerde bölünme enine gerçekleşir. Büyük ve küçük çekirdekler ikiye bölünür, yavrular bunlardan

birer tanesini alırlar. Sitoplazma miktarı her zaman eşit dağılmaz ve yavrular bu yüzden bir yarılarını tamamlamak zorundadırlar. Buna Plazma Farklılaşması denir. Kamçılılarda

bölünme boyuna gerçekleşir ve yavrulardan biri anadaki kamçıyı alırken, diğeri kendine yeni bir kamçı yapar. Bazı protistlerde (özellikle parazitler) çekirdek ve hareket

organları art arda birçok bölünme geçirir. Sitoplazma bölünmesi olmaz. Ana hücre parçalandığında ortaya birçok yavru çıkar. Buna Fission denir.
Eşeyli üreme

Üç farklı şekilde gerçekleşir:
Döllenme

İki ayrı tek hücrenin birleşmesidir. Bu durumda her bir hücre gamet olurken, birleştiklerinde oluşan yapı zigottur. Gametler yapısal olarak birbirleriyle aynı görünümdeler ise,

bu kopulasyona izogami, farklı görünümdeler ise, anizogami denir. Gametlerden büyük ve hareketsiz olanı dişi (makrogamet), küçük ve hareketli olanı erkek (mikrogamet) adını

alır.
Konjugasyon

Canlılarda mayoz bölünme dışında çeşitlilik sağlayan üreme şeklidir.İki ayrı bireyin genellikle ağız bölgelerinin yan yana gelmesi ve çekirdek yarılarını değiştirmesi olayıdır.

Verilen yarım çekirdek erkek, kalan ise dişi birey rolündedir. Özellikle sillilerde görülen üreme şekillerindendir. Yan yana gelen iki tek hücreli arasında genetik materyal

aktarımı olur. Böylece genetik çeşitlilik sağlanır. Gen parçasını veren hücre erkek, alan ise dişi olarak varsayılır fakat bu üreme şekli tam anlamıyla bir eşeyli üreme

değildir. Gamet oluşturulmaz.
Partenogenez

Bazı terliksi hayvan (Paramesyum) türlerinde görülen kendi kendini dölleme yeteneğidir. Aynen konjugasyonda olduğu gibi küçük çekirdek mayoz bölünme geçirir, fakat iki birey yan

yana gelmeksizin gerçekleşir. Bölünen çekirdekler tekrar birleşerek diploit çekirdek oluştururlar. Bu diploit çekirdekten büyük ve küçük çekirdekler oluşur. Bu bölünmede bütün

allel çiftleri homozigot olarak kalır.
Dölalmaşı (Metagenez)

Yalnız gametlerin oluştuğu eşeyli üreme evresi ve yalnız vejejtatif bölünmenin olduğu eşeysiz üremenin arka arkaya birbirini izlediği bölünme çeşididir. Özellikle parazit

tekhücrelilerde görülür. En tipik döl değişimi örneği Plasmodium türlerinde görülür. Plasmodium malariae insan ve sivrisinek arasında gelişme döngüsünü tamamlar.

Bazı canlılarda eşeysiz üreme ile eşeyli üreme artarda gerçekleşir. Bu üreme şekline metagenez üreme denir. Metagenez üreme çiçeksiz bitkilerde ve sıtma mikrobunda gerçekleşir.

Kalıtsal çeşitliliğe neden olur.

Embriyonik gelişim

Embriyonik gelişim, eşeyli üreyen canlılarda görülen ve canlının, döllenme ile doğumu ya da yumurta veya kozadan çıkmasına kadar geçen süredeki gelişimi. Embriyonik gelişimin

safhaları ve yeri canlıdan canlıya farklılık göstermekle birlikte, bu süreç genelde annenin veya annenin ürettiği bir yapı koruyuculuğunda geçer.

Hayvanlardaki embriyonik gelişimde 4 aşama görülür:

    Döllenme
    Biçim
    Küçülme
    Değişmeme
Döllenme

Bu aşamada alışılmışın dışında bir büyüklüğe sahip zigot, kendi genomunun aynısını taşıyan daha kücük hücreler üretmek amacıyla üstüste mitoz hücre bölünmelerini gerçekleştirir.

Ancak ilk anda zigotun kendi genleri aktif durumda değildir (bkz: yazılım (biyoloji)). Bölünme, halen annenin daha önceden zigota döllenmemiş yumurta aracılığıyla verdiği

proteinler ve haberci RNAlar (mRNA) aracılığıyla yine annenin genomunun kontrolündedir. Bölünme dönemi, blastosöl oluşumu ile sona erer.
Biçim

Bu aşamada, önceden bölünmüş hücreler mekansal değişimlerle kendilerini hücre kümeleri ve tabakaları haline getirir. Bu olaya gastrulasyon denir. Şekillenme sonrası hayvanlarda

4 düzlem meydana gelir:

    Ön ve arka (anterior-posterior eksen)
    Sırt ve karın (dorsal-ventral eksen)
    Sol ve sağ (rostro - caudal eksen)
    Yakın ve uzak (proximal-distal eksen)[1]

Bu aşamada hücre katmanlarında değişim (differentiation) görülmezken, proteinlerin ve mRNAların hücreler arasında eşitsiz dağılımı sonucunda, ileride hangi hücrenin hangi hücre

tipi olacağı belli olur. Bu olaya "kader belirlenmesi" (fate determination) denir.

Gastrulasyon, 3 eşey zarını oluşturur (germ layer). Bunlar;

    Ektoderm
    Mezoderm
    Endodermdir.

Gastrula aşamasında, zigot artık kendi genlerini aktif hale getirir. Bu etkinliğe orta-blastosöl geçişi (mid-blastula transition) denir.
Küçülme

Zamanla embriyodaki hücreler, yetişkin canlıdaki hücre tiplerini oluştururlar. Bu olaya değişim (differentiation) denir. Bu hücre tiplerinden bazıları; sinir hücreleri, kan

hücreleri ve kas hücreleridir. Bu hücreler tabakalar halinde dokuları, dokular organları, organlar da sistemleri oluştururlar.ektodermden duyu organları ,diş minesi ,saç,tırnak

ve sinir sistemi oluşur.
Değişmeme
Tüm sistemler oluştuktan sonra, hayvanların büyük bir kısmı gelişim safhasına girer. Gelişim, yeni hücrelerin ve hücreler arası sıvıların oluşmasıyla gerçekleşir.

insanlarda Üreme

Cinsel ilişki
Cinsel ilişki, cinsel birleşme veya çiftleşme; genellikle erkeğin sertleşmiş cinsel organı penisin, kadının vajinasının içine girmesini kapsayan, cinsel zevk ya da üreme amaçlı

bedensel ilişki için kullanılır. Bunun yanı sıra diğer penetrasyon (duhul) içeren anal seks, oral seks, parmaklama, dildo kullanma gibi cinsel aktiviteler de eşcinsel veya

heteroseksüel olmasına bakılmaksızın cinsel birleşme kabul edilirler.

Hazzı arttırmak için cinsel ilişki öncesi sevişme (partnerlerin birbirlerinin dudak, boyun gibi hassas yerlerini öpmesi ve birbirlerini okşamaları vb.) yapılır. Devamında,

sertleşmiş penis (veya dildo) vajina içine girer (intromisyon olarak da adlandırılır) ve genelde penisin tamamını dışarı çıkartmadan ileri-geri hareket ettirilir çiftler

kendilerini ve birbirlerini, çoğunlukla orgazm ve boşalma (ejakülasyon) gerçekleşene ya da penis, dildo olmaksızın çiftler birbirlerini oral yolla boşalma gerçekleşene kadar

uyarırlar.
Üreme

Cinsel birleşme insan soyunu sürdüren üremenin temel yöntemidir. Genelde erkekte orgazm ile aynı anda gerçekleşen boşalma işlemi ile birlikte, sperm ya da spermatozoit adları

ile bilinen erkek gametlerini içeren meni, ilgili adalelerin kasılması ile vajinanın içine bırakılır. Buraya boşaltılan spermlerin bir sonraki rotası sırasıyla rahim ağzı,

uterus (rahim) ve son olarak da fallop tüpleridir. Her bir boşalma ile birlikte, döllenme şansının yüksek olması için milyonlarca sperm hücresi ortaya çıkar. Kadının orgazm olup

olmaması gebe kalmak için bir zorunluluk değil ise de, erkeğin boşalması sırasında ya da sonrasında kadının da orgazm olması ile dişi cinsel organının geçici küçülmesi, vajina

içerisine boşaltılmış olan spermlerin fallop tüplerine ulaşmasını hızlandırarak gebeliğe yardımcı olur. Eğer fallop tüplerinde verimli bir yumurta hücresi var ise, erkeğin

gametleri ile birleşir ve döllenmenin gerçekleşmesi ile sonuçlanır. Döllenmiş yumurta hücresi uterusa ulaştığında ise rahimin iç yüzeyine tutunur ve gebelik başlamış olur. Kısır

olmayan bireylerin gerçekleştirdiği birleşmelerin, doğum kontrol yöntemleri kullanılmadığı sürece gebelik ile sonuçlanması beklenir.
Cinsel ilişkinin diğer amaçları

İnsanlar, yunuslar ve bonobolar cinsel ilişkiye sadece üreme amacı ile girmezler.[kaynak belirtilmeli] Cinsel zevk ve tatmin genelde bu ilişkilerin ana nedenidir. Bu nedenle

dişi yumurtlama yeteneğini kaybetmiş ya da hiç sahip değilse bile bu çiftlerin ilişkiye girmesine engel değildir. İnsanlar da, yunuslar da, bonobolar da, grup hâlinde

sürdürdükleri yaşam bireysel olarak yapabileceklerinden çok daha başarılı olan sosyal ve zeki varlıklardır. Bu canlılarda seksin yapılış amacı üremeden çok bazı sosyal

ihtiyaçlar ile bazı diğer kişisel gereksinimlerdir. Seks daha geniş sosyal yapılar oluşturmak ve sosyal hayatta bir yere sahip olmak için bireyler arasındaki samimiyet bağını

güçlendirir.
Édouard-Henri Avril'in gözünden misyoner stili

Birçok araştırmacı, seksin insan yaşamında üç önemli avantajı olduğunu düşünür: üreme, gönül bağının kuvvetlenmesi ve eğlence. 20. yüzyıl ortalarında başlayarak doğum kontrol

yöntemlerinin gelişmesi ile insanlar bu üç ögenin ayrımını daha kolay yapabilir hâle gelmişlerdir. Örneğin korundukları halde ilişkiye girmekte olan yeni evli bir çiftin amacı

sadece cinsel tatmin değil, aynı zamanda da ilişkilerini sağlamlaştırmak, aralarındaki güven duygusunu arttırarak gelecekte bir çocuk sahibi olmaya ön hazırlık yapmaktır.[kaynak

belirtilmeli]
Cinsel ilişkiye engel etkenler

Cinsel ilişki sırasında penisin uyarılması, klitorisin vajinanın tam olarak neresinde bulunduğunu ve boyutuna bağlı olarak, vajinanınkinden çok daha yüksektir. Araştırmalara

göre kadınların %70'i ya hiç orgazm olamadıklarını ya da çok nadir olduklarını belirtirler.

Yine araştırmalara göre kadınların birçoğu ilişki sırasında uyarılmalarına rağmen orgazm olmak için dış yöntemlere başvururlar. Cehâlet ya da önemsememezlik kadınların orgazm

olamamasının ana sebeplerindendir. Orgazm olamama durumu, cinsel uyarının sağlanmasına rağmen, tam doyuma ulaşılamaması durumudur. Bu sendrom, kadınlarda, erkeklere oranla çok

daha yaygındır. Bu durum bir takım psikolojik rahatsızlıklardan ya da partnerin kimliğine bağlı olarak ilişkiye karşı isteksizlikten kaynaklanabilir. Partnerini cinsel doyuma

ulaştırması gerektiği düşüncesi ve ona yeterli gelememesi endişesi bu sorunu daha da büyütebilir. İlişki sırasında orgazm olamama sorununa karşı mastürbasyon kadınların

vücutlarını keşfetmeleri için iyi bir yöntemdir. Bir partnerin yokluğu, bireyin performans eksikliği ve hatâ yapma endişesini ortadan kaldırarak eğlenmesine ve rahatlamasına

yardımcı olur. İyi iletişim ve sabır bir kadının orgazm olamaması sorununu çözebilmesi için gerekli olan faktörlerdendir. Birçok kadın orgazm olamamanın bir sorun olduğunu

bilmelerine rağmen, hayatlarında hiç orgazm olamamış, bunun bir sorun olup olmadığını bile bilmeyenler de vardır.

Halk arasında iktidarsızlık veya cinsel güç yetersizliği ve tıpta ereksiyon bozukluğu olarak adlandırılan rahatsızlık, bazı psikolojik ya da fizyolojik sağlık sorunlarından

dolayı ereksiyon olamama durumudur. Bu durum Viagra® (sildenafil), Cialis® (tadalafil) ve Levitra®(vardenafil) gibi reçete ile satılan bazı ilâçlar ile kısmen ve geçici olarak

çözülebilir. Yine de doktorlar bu tip ilâçların lüzumsuz kullanımlarına karşı uyarılar yapmaktadır. Cinsel güç arttırıcı ilâçlar genel olarak yüksek kalp krizi riskini

beraberinde getirir. Bunun ile birlikte doktorlar sorunları ilaç kullanarak etkisiz hâle getirme işlemlerinin, meseleyi sadece maskelediğini ve altında yatan problemleri asla

çözmediğini açıklarlar.

Erkeklerde, cinsel güç yetersizliğinden de çok rastlanan bir başka problem ise erken boşalmadır. Amerikan Üroloji Örgütü (AUO)'ne göre erken boşalma problemi erkeklerin %27'si

ilâ 34'ünü etkilemektedir. Erken boşalma her ne kadar bir cinsel problem veya yetersizlik gibi görülse de bir problem olmayıp bir cinsel uyumsuzluktur. Bundan başka kadınlarda

alt karın kaslarının istemdışı şekilde kasılarak, ilişkiyi sıkıntılı, ağrılı ve bazen de imkânsız hâle getiren Vajinismus ve farklı sebeplerden meydana çıkabilen Dyspareunia sık

sık görülen cinsel sorunlardır.
Cinsel etik ve yasalar

Birtakım cinsel aktivite ve fantaziler pek çok toplumda tabu olarak yerleşse de, cinsel birleşme insanoğlunun neslinin devamını sağladığı için gerek kültürel gerek ise dinî

açıdan -birkaç istisnâ dışında- yasak kabul edilmemiştir.

Cinsel birleşmeye müdahâle eden kültürlerin birçoğu doğal olarak tükenmiş ve birkaç istisnâ dışında ayakta durmamaktadır. Kendilerine Shakers adını veren, [Hristiyanlığın bir

mezhebi olan bir grup doğuma ve cinsel ilişkiye izin vermez.[kaynak belirtilmeli] Günümüzde dışarıdan katılmalar ile birkaç yandaşı bulunan bu oluşumun felsefesine göre eğer bir

şekilde çocuk yapıldıysa, çocuk 21 yaşına geldiğinde, tarikattan çıkıp bir yuva mı kurmak istediği, yoksa kalarak hayatına aseksüel olarak mı yaşamak istediği sorulur, bireyin

hür iradesi ile verdiği cevaba göre eğer gitmeyi seçerse kişiye karışılmaz.

Dinlerin ya da kültürlerin cinsellik ve cinsel birleşme ile ilgili olgulara ayıp ya da uygun damgasını vurmuş olması tarih boyunca hemen her toplumda görülmüş bir olaydır. Bu

kısıtlamalardan çoğu genelde;

    Evlilik öncesi yapılan ilişki (zina)
    Taraflardan en az birinin evli olduğu fakat arada nikâh olmadan yapılan ilişki (aldatma)
    Birinci ya da ikinci dereceden (ebeveynler, kardeşler, evlâtlar, torunlar ve yeğenler gibi...) akrabalar ile yapılan ilişki (ensest)
    Cinselliği anlamlandıramayacak kadar küçük yaştaki insanlarla yapılan ilişki (pedofili)

İslam ve Yahudilik gibi bazı dinler ise kadınların özel günleri boyunca kadınlar ile ilişkiye girmeyi yasaklamıştır ve bu periyot boyunca kocaların karılarına karşı cinsel

temasta bulunmamaları beklenir. İnançlar yönünün dışında bu günlerde ilişkiye girilecekse de hijyen kurallarına dikkat edilmelidir, zira bu günlerdeki ilişkilerde birçok

mikrobun üremesine müsait bir ortam bulunmaktadır.

Birçok ülkede evlenme ve cinsel ilişkiye girme inisiyatifinin kişinin özgür iradesine bırakılması yaşı yasalar ile belirlenmiştir. Genel olarak 13 ila 18 arasında olan bu yaş

sınırının öncesinde veya sonrasında karşıdaki kişinin izni olmaksızın ilişkiye girilmesi, ırza geçme ya da tecavüz olarak adlandırılır ve birçok ülkede ciddi suçlar kapsamına

girer.
Dinlerin cinselliğe bakışı

Aralarında nikâh bağı bulunmayan çiftlerin evlilik dışı cinsel ilişkilerini zina olarak adlandıran çeşitli dinler, tanım ve yorumlarda farklılaşırlar.
Budizm Kama sutra

Budist inancına göre Sekiz katlı asil yol'un beşinci maddesinin gerekleri altında bir kişi ne cinsellikten kopuk olmalıdır, ne de cinselliğe köle olmalıdır. Kişilerin ruhsal

gelişmesine aykırı olmadığı sürece cinsellik ile alâkadar olmaları kötü bir davranış olarak kabul edilmez. Evlilikten önce birlikte olmak yasak değildir fakat eşini aldatmak iyi

bir davranış olarak kabul görmez. Üstelik cinsellik kişinin daha yüksek bir ruhsal gelişmeye ulaşması için son derece gerekli olduğu öğretilir.
Hristiyanlık

Cinsellik, Hristiyanlıkta kilisede edilen kutsal evlilik yemininin gerekli bir parçası olarak, çiftin çocuk yapma niyetlerini ortaya koyar. Cinsellik birinin eşine verebileceği

en özel fakat pahasız hediyedir. Hristiyan inançlarında evlilik dışı cinsel yaşam iffetsizlik olarak adlandırılır. Cinsel ilişkinin bir meyvesi olarak dünyaya gelen çocuk

Tanrı'nın bereketini, büyüklüğünü ve cömertliğini gösterir. Yeni Ahit'te: "Zina edenler, putperestler, aldatanlar... Tanrı'nın krallığının güzelliklerinden

yararlanamayacaklardır" denir. Koine Yunancası zinayı porneia olarak adlandırmıştır, günümüzde ahlâk dışı kabul edilen her türlü yazı, çizi ve band kaydının yapılması işine

verilen pornografi sözcüğü buradan doğmuştur.

Hinduizm

Hinduizm insanın tüm sorunlarının maddî dünyadan kaynaklandığını söyler. Cinsel tutku ve istekler bir kişiyi ruhsal bilgelikten uzaklaştıran şeylerdir. Doğru yerde ve doğru

zamanda olan cinsellik kişiyi Nirvanaya ulaştırmak için bir basamak olabilir. Bunun yanında Kama Sutra kişinin cinsel arzularını bastırmaması, cinsel yaşamını mükemmelleştirerek

ilâhi seksi tatması için ortaya çıkmıştır

İslam

İslam dinine göre, nikâhtan önce cinsel ilişki kesinlikle yasaklanmıştır: "Sizden kimin, hür mü'min kadınlarla evlenmeye gücü yetmezse sahip olduğunuz mü'min genç kızlarınızdan

(cariyelerinizden) alsın Allah sizin imanınızı daha iyi bilir. Hepiniz birbirinizdensiniz. Öyle ise iffetli yaşamaları, zina etmemeleri ve gizli dost tutmamaları halinde

sahiplerinin izniyle onlarla evlenin, mehirlerini de güzelce verin. Evlendikten sonra bir fuhuş yaparlarsa, onlara hür kadınların cezasının yarısı uygulanır. Bu (cariye ile

evlenme izni), içinizden günaha düşmekten korkanlar içindir. Sabretmeniz ise sizin için daha hayırlıdır. Allah çok bağışlayandır, çok merhamet edendir."[1]

İslam inancına göre kişi kendini nikâh olmadığı takdirde cinsel şeylerden sakınmalıdır; fakat nikâhtan sonra karı koca arasında olacak cinsî münasebetlere âdet dönemlerinde

olduğu gibi ufak yasaklar dışında sınırlamalar getirilmez. Buna göre bir eşin görevi eşini diğer yönlerde olduğu gibi cinsel yaşamda da mutlu etmektir. İslam dininin bazı

mezheplerinde bir kadına eğer kocası cinsel yönden yeterli gelmiyorsa boşanma hakkı verilir. Hem aldatma hem de nikâh öncesi ilişki Kur'an da yasaklanmış olduğu gibi Şiî

Mezhebi'nde Muta Nikâhı adı verilen yöntem ile para karşılığı süreli evlilik yapılır. Tam bir nikâhın kıyılmadığı bu yöntem ile kişiler dinen helâl hâle gelen cinsel birleşmeyi

yaparlar ve sözleşmenin öngördüğü tarihte birbirlerinden ayrılırlar ve birbirlerinden nafaka, tazminat vb. talep etmezler. Fakat Müt'a nikahı birçok alimce yanlış olarak

görülmektedir ve Sünnilikte ve Anadolu Aleviliğinde uygulanmaz.

İslâm dünyasında, pozisyonları ve cinsel organların farklı adlarını anlatan Şeyh Muhammed El Nefzavi (Arapça: محمد بن محمد النفزاوي Muhammad bin Muhammad al-Nafzāwī)'nin "Itırlı bahçenin

tensel keyfi" (الروض العاطر في نزهة الخاطر al-rawd al-'ātir fî nuzhati'l khātir)[2][3][4] meşhurdur.
Yahudilik Yahudilikte cinsellik

Yahudilerin kutsal kitaplarında zina, putperestlik ile bir tutulmuştur. Tanrı'ya edilen kutsal evlilik yeminini bozulmuş sayılır. Yahudiliğe göre bir başka tanrıya ibadet etmek

tanrıyı aldatmaktır ve dolayısıyla zina ederek tanrı aldatılmış sayılır ve bu olgu On Emir'e aykırıdır. Yahudilikte evlilik dolayısı ile cinsel ilişki sadece bir Yahudi kadın ve

erkek arasında yapılabilir. Başka dinden eş seçilemez. Bunun haricinde Yahudi inançlarına göre aralarında nikâh bağı bulunmayan bir kadın ile erkeğin kapalı bir ortamda yalnız

kalması yasaktır. Yahudi inancını benimsemiş olan kişiler karşı cinsten birisine temasta bulunmaktan kaçınır. Eğer kişi karısı ise, yani nikâhlılar ise bu sorun ortadan kalkar.

İnsan penisi

İnsan penisi, erkek bireylerde, görünür kısımda yer alan eşey ve üreme organı yapısıdır. Penis kelimesi Latincede "kuyruk" anlamına gelmektedir.

İdrar ve üreme salgısı kanalıyla, bunun çevresini saran süngerimsi bir yapıda kan damarlarınca zengin bir üreme organıdır. Penisin ucunda yer alan açıklıktan hem idrar hem de

meni ayrı zamanlarda dışarıya atılır. Penis uyarıldığında damarların kanla dolmasıyla büyür ve sertleşir. Buna sertleşme (ereksiyon) denir. Sertleşen penis içindeki meninin

dışarı atılmasına boşalma (ejakülasyon) denir.

Anatomisi

Kavernöz ve spongiöz maddelerden oluşur:

    Kavernöz maddeler; dayanıklı kollajen ve elastik liflerden oluşan bir kılıfla sarılmışlardır. Kılıfın içinde "kavern" denilen küçük odacıklar bulunur. Bu odacıklar

atardamarlarla beslenir ve uyarılma sırasında kanla dolarak penisin sertleşmesini sağlarlar. Kavernöz cisimler de iki adet kılıf ile tunika albuginea ve buck fasiasi

sarılıdırlar. Bu kılıfların fonksiyonları sertleşmede önemlidir. Kavernöz cisimler, içi odacıklar ve kan damarları ile dolu uzun iki boruya benzer yapıdadır, penisin kök

kısmında bu cisimler kemiğe yapışırlar.

Yapısı

Penisin gövde ve baş olmak üzere iki kısmı vardır. Baş kısmı sünnet derisiyle kaplıdır ve erkek sünnet olduktan sonra bu kısım açıkta kalır. Sünnet olmamış erkeklerde sünnet

derisinin içindeki baş kısmı sertleşmeyle birlikte ortaya çıkar, sonra eski boyutlarına döndüğünde tekrar deri tarafından örtülür. Penisin baş kısmı sünnet olmamış erkeklerde

elle sıyrılarak da ortaya çıkarılabilir.
En hassas noktası

Penis başı erkeğin en hassas bölgelerinden biridir ve içerdiği çok sayıda sinir ucu sayesinde orgazmda en önemli rolü oynar.[kaynak belirtilmeli]

    Spongiöz maddeler; penisin alt kısmında bulunur ve içinden idrar kanalı geçen odacıklarla dolu bir tüp şeklindedir. Sert bir kılıfla sarılı olarak bulunmaz ve sertleşmede

daha yumuşak olarak kalır. Spongioz cismin uç kısmı genişleyerek penisin glans penis de denilen baş kısmını oluşturur.

Penis kökünün altında yer alan testisler, deri ile kaplı bir yapı olan testis torbası (skrotum) içinde korunurlar. Organı kaplayan deri ergenliğin başlamasıyla koyulaşıp

kalınlaşır. Bu torba içindeki testisler ergenlik öncesinde küçük, erişkinde ise 20-30 gr ağırlığında, 4–5 cm uzunluğunda, 2,5 cm genişliğinde yumurtaya benzer şekildedir.

Yetişkin bir erkekte, sağlıklı bir testisin uzunluğu en az 3,5 cm'dir. Testisler erkek üreme hücrelerini yani spermleri üretirler ve erkeklik hormonu olan testosteronu

salgılarlar. Bunun yanında testiste üretilen meni testis yollarını kayganlaştırarak spermlerin geçişini kolaylaştırır.
Bölümleri

    Haşefe (Penis başı)
    Testis (Er bezi)
    Yantestisler (Epididymis)
    Süngerimsi doku (Corpus cavernosa)
    Sünnet derisi
    Frenulum
    Üretal açıklık
    Anti özgün
    Baş kısmı (Glans penis)
    Corpus spongiosum
    Penis
    Skrotum

Boyutları

thumb|240px|Gevşek ve sertleşmiş hallerde penis Yetişkin erkeklerde sertleşmiş bir penisin ortalama uzunluğu 10–13 cm′dir. Normal penis boyu 8–14 cm arasındadır. Normalden büyük

penis boyu ise 14–16 cm arasındadır. Yapısal bozukluk olan anormal penis, boyu 7 cm'nin altında veya 16 cm'den çok daha uzun olan penislerdir.[1][2]
Tipleri

Penisler, içine daha çok veya daha az kan alanlar olarak sınıflandırılır.[3]

Et penisi: Et penisine sahip yetişkin kişilerin penisleri en inik halinde dahi ~10 cm civarındadır. Et penisinin sertleşmiş hali, inik (sönük) halinin 1,2-1,4 katı kadar

büyüyebilir. Dünyada yetişkin erkeklerin ortalama %19'u et penisine sahiptir.

Kan penisi: Kan penisine sahip yetişkin kişilerin penislerinin en inik hali 4–6 cm dir. Kan penisi, en inik halinin 2-4 katına kadar büyür. Dünyada yetişkin erkeklerin yaklaşık

%81'i kan penisine sahiptir. Yarı et yarı kan penisi ise inikken penisin kafası nerdeyse sert hali boyutunda olup, gövde kısmı kan penisi gibi büzüşen penistir.

Anormal penis: Yetişkin kişide, sert hali ~7 cm'nin altında olan ve ~16 cm'nin çok daha üstünde olan penis anormal büyüklüktedir, bunlar çok az kişide görülüp, yapı

bozukluğudur. Anormal büyük penisin cinsel sağlık açısından olumsuz durumu yoktur. Çok küçük penise mikropenis hastalığı denir. Şişman insanların çoğunda penis bölgesinde yağ

birikimi olabilir, bu yüzden penis inikken ~1 cm kadar gözükebilir, bununla mikropenis hastalığı karıştırılmamalıdır, bunda penis sadece yağlardan dolayı küçük gözükür.
Gelişimi

Penis, normalde erkek 13 yaşlarındayken büyümeye başlar ve yaklaşık iki yıl içinde olgun erkek penisi büyüklüğüne erişir. Büyümeye başlama yaşı 10 ila 15 yaş aralığında

değişebilir. Bu dönemde genital bölge kılları da ortaya çıkar. Tam büyüme 18 yaşına kadar olsa da, çok nadiren ergenliğe geç giren bazı kişilerde 20-24 yaşlarına kadar devam

edebilir.[kaynak belirtilmeli]
Sertleşme (ereksiyon) Sertleşme

Dosya:Erection development animated.ogvMedyayı oynat
Bir penisin sertleşme evreleri

Parasempatik sinir sisteminin uyarılması sonucu, penisin Corpus cavernosum ve Corpus spongiosum parçalarına kan dolması nedeniyle oluşan fizyolojik olaydır.

Fizyolojik olarak, uyarılma sırasında atardamarlarla kan hızlıca penise pompalanır, penisin kavern odacıklarının duvarları gevşeyerek genişler ve içlerine daha fazla kan alarak

şişer ve büyürler. Böylece penis kanla dolarak büyür ve sertleşir. En dıştaki sert kılıf ve zarlar gerilir, toplardamarlar kapanır ve kan tekrar dolaşıma çıkmaz, bir süre orada

kalır. Penis sertliğini kaybederken, bu toplardamarlar açılır, kan penisi terk eder ve kavern sistemlerin duvarları kasılıp büzüşerek küçülürler. Penis eski konumuna gelir.

Mekanizma olarak basit; ama hormonal, kimyasal, elektriksel, mekanik ve psikolojik açıdan karmaşık bir süreçtir.
Boşalma (ejakülasyon) Boşalma

Sempatik sinir sisteminin uyarılması sonucu, penisten meninin sperm kanalları yoluyla üretal açıklıktan dışarı çıkması olayıdır.

Sperm kanallarıyla vücuttan dışarı çıkan menide sperm hücreleri bulunur. Testislerden çıkarak idrar yoluna doğru uzanan iki sperm kanalı, idrar kesesinin altından geçer ve dış

idrar açıklığına kadar uzanır. İdrar kesesinin altında prostat bezi yer alır. Prostat, boşalma öncesi bir sıvı salgılayarak sperm kanalını temizler. Bu sıvı dişilerin üreme

kanalı olan vajinanın kimyasal ortamını sperm hareketine uygun hale getirir. Spermlerin dışarı atılmadan önce biriktikleri iki küçük kesecik de (seminal kese) mesanenin iki

yanında bulunur.
Sperm üretimi Sperm

Her testis içinde çok ince ve birbiri üzerine katlanmış çok sayıda kılcal boru vardır. Sperm hücreleri bu borular içerisinde oluşur ve olgunlaşırlar. Sperm hücrelerinin üretimi

ve olgunlaşması yaklaşık 74 gün kadar sürer. Yaklaşık 4 ml hacmindeki meninin hacmen %60'ı seminal vezikül tarafından, %20'si prostat tarafından oluşturulur. Prostat en dış

kısımda yer alan organ olduğundan boşalmada ilk boşalan sıvı prostat sıvısıdır ve en canlı spermler bu sıvı içinde yer alırlar. Sperm üretimi devamlıdır, üretilen sperm

depolanır ve boşaltılmaya hazır bekler.

Bir boşalmada erkek ortalama 150 milyon sperm hücresi boşaltır. Yumurta hücresinin döllenmesinde sperm sayısı kadar spermlerin kalitesi de önemlidir. Meninin çeşitli

özelliklerinin laboratuvar koşullarında incelenmesine spermiyogram adı verilir.
Sünnet
Tekrarlayan penis ucu ve sünnet derisi iltihabı atakları (“balanopostit”) - Sünnetin tıbben gerekli olduğu durum.

Erkeklerde sünnet

Sünnet, erkeklerde penis başını örten ve koruyan üstderinin (prepus) bir kısmının veya tamamının kesilip atılmasıdır. Yahudi ve Müslüman gibi bazı toplumlarda dini bir

gereklilik olarak, bazen de tıbbi bir gereklilik olarak dünyada yaygın olarak uygulanır. [kaynak belirtilmeli]

Sünnetin, penisin ısı hassasiyetini artırarak erken boşalma sorununu tetiklediği yönünde veriler bulunmakla beraber[4] tam aksine haz barajını yükselterek erken boşalma sorununu

tedavide etkili olduğu yönünde veriler de vardır.[5][6]

Sünnet olan erkekler kimi zaman doğal sünnet derisi görünümünü tekrar elde etme arzusu, cinsel birliktelik sırasındaki hassasiyeti artırmak ya da günlük aktiviteler sırasında

hassas bölgelerin sürtünmeden kaynaklı deformasyonunu önlemek gibi nedenlerle sünnet derisi restorasyonu ile penisin sünnet olmadan önceki görünümüne geri dönerler.

Kadın üreme organları

Kadın üreme organları (genital organlar), Kadınlardaki dış cinsel organlardır. İç genital organlar kadın iskeletinde bacakların hemen üzerinde yer alan leğen kemikleri ve bel

kemiği tarafından oluşturulan kemik çatının (Latince "pelvis") içinde koruma altına alınmışlardır.

Kadın üreme organlarının bazıları büyük bazıları da küçük anatomik yapıya sahiptir. Bunlardan bazıları; dış dudaklar (büyük dudaklar), venüs tepesi (mons pubis), iç dudaklar,

klitoristir.

Kadın ve kemik çatı

Kadın doğası gebe kalmaya, rahim içinde gelişmekte olan bebeği büyütmeye ve nihayet olgunlaşmış bebeği dünyaya getirmeye göre düzenlenmiştir. Bu görevleri yerine getirmek

amacına yönelik olarak kadının kemik çatısı erkeğin kemik çatısına göre belirgin farklılıklar gösterir:

1) Erkeğin leğen kemiklerinin yapısı daha çok ağır yük taşımaya yönelikken, kadının leğen kemiklerinin yapısı bebeğin başının doğum esnasında leğen kemikleri tarafından

oluşturulan doğum kanalına girmesine yöneliktir.

2) Erkeğin leğen kemikleri alt açısı dar, kadının leğen kemikleri alt açısı bebeğin doğum kanalından dışarıya rahatça çıkabilmesine olanak tanımak için geniş açılı olarak

yapılandırılmıştır.

3) Kadının kemik yapısının üzerinde yer alan kaslar ve bağlar bebeğin doğum kanalından geçerek dış dünyaya çıkma sürecinde ona mümkün olan en geniş alanı sağlamak amacına

yönelik olarak gevşemeye elverişli olarak yapılandırılmışlardır. Erkeklerin leğen kemikleri daha çok yük taşımaya elverişli olacak şekilde biçimlendirildiğinden kaslar ve bağlar

çok fazla gevşeme göstermezler.

Anatomisi
Dış genital organlar (Vulva)

Kadın dış genital organları vücudu örten cilt tabakasının bir devamıdır ve kadın iç genital organlarına giriş kapısını, bebeğin doğduğu "doğum kanalından" çıkış kapısını

oluştururlar. Dış genital organlara topluca vulva adı verilir.

Vulva; kadın dış genital bölgelerine karşıdan bakıldığında üstte çatıyı oluşturan leğen kemiklerinin birbiriyle orta hatta birleştiği bölgenin oluşturduğu kabarıklık olan pubis

tepesi, altta anüs ve (dış) dudaklar adı verilen yapılarca sınırlanan bölgedir.

Pubis tepesi cilt ve altında yağ dokusu içerir, üzeri genital kıllarla kaplıdır. Pubis tepesinin hemen altında klitoris bulunur. Dış genital organların bir tabaka altında

kadının doğum yapmasında, idrar ve dışkı çıkışı gibi işlevleri istemli olarak yürütmesinde önemli yeri olan kaslar bulunur. Bu kaslara topluca pelvis tabanı kasları adı verilir.

    Dış dudaklar (Labia majör): Vajina girişini sağlı sollu örten yapıların en dıştaki kısmıdır.
    İç dudaklar (Labia minör): Sağ ve sol labium majörün iç kısmında bulunan yapılardır.
    Vajina girişi: Labium minörün hemen iç kısmından başlar ve kızlık zarından sonra vajinayla devam eder.
    Kızlık zarı (Hymen): Hymen olarak da adlandırılan bu yapı, ince olmasına karşın nispeten esnektir. İlk girilen cinsel ilişki ya da herhangi bir zorlamayla yapısı bozulur.
    Bızır (Klitoris): Erkekte "penis başı"nın kadındaki karşılığıdır. Aynen erkekteki sünnet derisi gibi üzeri deri ile örtülüdür.
    İdrar deliği: Mesanenin devamında yeralan boru şeklindeki üretra(idrar yolunun) son kısmı idrar boşaltım sisteminin son basamağını oluşturur.
    Perine
    Makat (Anüs): Kalın barsağın bu son kısmını oluşturan açıklık.
    Salgı bezleri: Dış genital bölgenin kurumasını önlemek ve cinsel ilişkide gerekli kayganlaşmayı sağlamak işlevini yürüten birkaç adet salgı bezi vardır. Bunlar arasında en

önemlileri idrar çıkış deliğinin yanlarında yer alan Skene bezleri ve vajina girişinin yakınında sağlı sollu yer alan Bartholin bezleridir.

İç genital organlar

İç genital organlar penisi içine kabul eden vajinayla başlar, rahim içine giriş kapısı olan ve aynı zamanda sperm için bir depo görevi üstlenen rahimağzı ile, bebeğin büyüyerek

geliştiği ve gebe olunmayan dönemlerde adet kanamasının oluştuğu rahim ile devam eder, buradan sağlı sollu rahimin her iki yanında boynuz gibi yer alan Fallop tüplerine uzanır

ve her bir Fallop tüpü, uçlarında bulunan saçaklarıyla yumurtalıklarla yakın temas eder.

    Vajina (Hazne): Rahim ile dış ortam arasındaki bağlantıyı sağlayan boru şeklinde esneme yeteneği çok gelişmiş bir organdır. Cinsel ilişki bu bölgede olur. Doğumda bebek

buradan geçerek dünyaya gelir, doğum sonrası çok hızlı bir biçimde eski halini alır.
    Üretra (idrar yolu)
    Fallop tüpleri : Sağlı sollu ve adeta birer boynuz gibi rahim (uterus) yanlarında yeralan yapılardır.
    Rahimağzı : Döllenen yumurta hücresi uterus içinde yeralan bu boşlukta en "verimli" bulduğu bölgeye yerleşir ve çoğalmaya başlar.
    Rahim (Uterus): Döllenme sonrası yumurtanın yerleştiği ve gebeliğin oluştuğu yerdir.
    Endometrium boşluğu : Bebeğin geliştiği bölgedir.
    Tüpler (Rahim kanalları) : Vajinaya atılan meninin rahim ağzından içeri girerek yumurtaya ulaşmasını sağlayan yapılardır.
    Yumurtalıklar (Ovaryum) : Rahmin her iki yanında yer alan iki adet organdır. Yumurta üretimi ve kadınsal hormonların üretiminden sorumludur.


Kaynak :

Halk ansiklopedisi Wikipedia

Madde Nedir - Maddenin hâlleri Nelerdir?

Madde ya da özdek, uzayda yer kaplayan (hacim), kütlesi olan tanecikli yapılara denir. 5 duyu organımızla algılayabildiğimiz (hissedebildiğimiz) canlı ve cansız varlıklara

denir.[1]

Maddenin en küçük yapı birimi atomlardır. Atomlar birleşerek maddeleri meydana getirir. örneğin: iki hidrojen atomu ile bir oksijen atomu birleşerek suyu meydana getirirler.

Atom elektron nötron ve protondan oluşmuştur.

Elektron maddenin en küçük parçacığıdır ve enerjiden oluşur...Nükleer fizik ve nükleer kimyada nötrino adı ile anılan bu enerji hakkında halen pek az şey bilinmektedir.

Madde Kendi çapında:

    Fiziksel olay: Bir madde üzerinde meydana geldiği zaman, o maddenin hüviyetini, yapısını değiştirmeyen olaydır. Mesela kağıdın yırtılması, fiziki bir olaydır. Çünkü kağıdın

şekli değişmiş fakat özü yine kâğıttır.
    Kimyasal olay: Bir madde üzerinde meydana geldiği vakit, o maddenin hüviyet ve yapısını değiştiren olaydır. Mesela kağıdın yanması gibi.

Atomların çekirdeklerinde değişmeler, parçalanmalar olduğu, radyoaktif denilen elementlerden anlaşılmaktadır. Atomların ortasında bulunan çekirdeklerin bu parçalanmasında, bir

elementin başka bir elemente dönüştüğü anlaşılmıştır. Ayrıca, Albert Einstein'in izafiyet kuramına göre madde ve enerji birbirine eşdeğerdir. Bu sebeple madde enerjiye, enerji

de maddeye dönüştürülebilir. Mesela bir uranyum çekirdeğinin veya başka bir ağır atom çekirdeğinin ikiye ayrılmasıyla meydana gelen çekirdek bölünmesinde madde enerjiye dönüşür.

Bileşik cisimlerde olduğu gibi, elementler de hep değişmekte, bir halden başka hale dönmektedir.

Maddenin ortak özellikleri

    Kütle
    Hacim
    Atom ve moleküller
    Ağırlık
    Eylemsizlik
    Elektirikli yapı
    tanecikli yapı


Kütle

Fizikte, kütle, Newton'un ikinci yasasından yararlanılarak tanımlandığında cismin herhangi bir kuvvet tarafından ivmelenmeye karşı gösterdiği dirençtir. Doğal olarak kütlesi

olan bir cisim eylemsizliğe sahiptir. Kütleçekim kuramına göre, kütle kütleçekim etkileşmesinin büyüklüğünü de belirleyen bir çarpandır(parametredir) ve eşdeğerlik ilkesinden

yola çıkılarak bir cismin kütlesi kütleçekimden elde edilebilir. Ama kütle ve ağırlık birbirinden farklı şeylerdir. Ağırlık cismin hangi cisim tarafından kütleçekime maruz

kaldığına göre ve konumuna göre değişebilir.

Aynı zamanda Einstein'ın E = m c 2 {\displaystyle E=mc^{2}} {\displaystyle E=mc^{2}} yasasına göre kütle enerji olarak da değerlendirilebilir veya enerji kütle olarak da

düşünülebilir. Bu durum ışığın kütleçekim yasasından etkilenmesinde yatan temel sebebi oluşturur. Işığın enerjisi kütle olarak da düşünülebilir ama Einstein'ın genel görelilik

kuramına göre hesaplamalar yapılmaktadır ve bunlar oldukça karmaşık denklemlerdir. E = m c 2 {\displaystyle E=mc^{2}} {\displaystyle E=mc^{2}} yasası çerçevesinde düşündüğümüzde

bir gözlemci çerçevesinde enerji olarak değerlendirilen durumun, başka bir gözlemci çerçevesinde kütle olarak değerlendirilebileceği sonucuna ulaşabiliriz.

Kütleyi ölçmek için kullanılan birim kilogramdır. Kütleyi doğrudan ölçmek zordur. Bu yüzden kütleyi ölçmek için eşit kollu terazi kullanılır. Ayrıca cismin ilk olarak ağırlığını

yaylı kantarla ölçüp daha sonra kütlesini hesaplayabiliriz. İnsanların günlük hayattaki kullanımları düşünüldüğünde, kütle bir cismin sahip olduğu madde miktarı şeklinde de

tanımlanabilir. Ayrıca yüksek enerji fiziğinde, kütle cismin durağan kabul edildiği bir sistemde kendi gözlemci çerçevesinde o cismin sahip olduğu toplam enerji şeklinde

düşünülür. Ama atomaltı parçacıklar düşünüldüğünde temel parçacıkların, elektron veya kuark gibi, henüz nedeni bilinmeyen bir kütleye sahip oldukları görülür. Higgs parçacığı bu

kütlenin nedeni olarak düşünülmektedir ama bu işle ilgili farklı kuramlar olmakla birlikte henüz tam olarak bu durumun nasıl olduğu açıklığa kavuşmamıştır ve güncel olarak

çalışılan konulardan biridir.

Kütleyi ölçmek konusunda birçok farklı görüngü vardır. Bazı teorisyenler bu görüngüleri çözmeye çalışmasına rağmen bu görüngüler(fenomenler) başka görüngüleri (fenomenleri)

ortaya çıkarmıştır. Şu an denenen deneylerde aşağıdakilerden farklı olarak kütleyi ölçmenin bir yolunu bulamamışlardır:

Eylemsizlik kütlesi, bir maddenin hızındaki değişimine (ivmelenmeye) gösterdiği dirençtir. Aktif kütleçekim kütlesi, kütleçekim kuvvetine sebep olan maddenin kütleçekimde

sağladığı çarpanın ifadesidir. Pasif kütleçekim kütlesi, maddenin kütleçekim kuvvetinin etkisi altında kalmasına sebep olan büyüklüğüdür.

Kütle-enerji ölçümünde cismin kütlesine karşılık gelen enerji E = m c 2 {\displaystyle E=mc^{2}} {\displaystyle E=mc^{2}} formülü kullanılarak hesaplanır.

Bir cismin kütlesi, cisme belli bir kuvvet uygulandığında cismin ivmesini bulmamıza yardım eder. Bu görüngü eylemsizlik olarak adlandırılır. Newton’un ikinci yasasına göre, eğer

herhangi bir cismin kütlesine m {\displaystyle m} {\displaystyle m}, cisme uygulanan kuvvete F {\displaystyle F} {\displaystyle F}, ivmesini de a {\displaystyle a} a olarak ele

alırsak a = F / m {\displaystyle a=F/m} {\displaystyle a=F/m} olarak hesaplama yapabiliriz. Bir cismin kütlesi o cismin kütleçekim alanından ne kadar etkileneceğini belirler.

Eğer ilk cismin kütlesine m a {\displaystyle m_{a}} {\displaystyle m_{a}}, ikinci cismin kütlesine m b {\displaystyle m_{b}} {\displaystyle m_{b}}, iki cismin merkezleri

arasındaki uzaklığa da r {\displaystyle r} {\displaystyle r} dersek iki cisim arasındaki çekim kuvvetini (F), Fg = Gmamb/r2 formülünü kullanarak hesaplayabiliriz ( G = 6.67 × 10

− 11 N m 2 k g − 2 {\displaystyle G=6.67\times 10^{-11}Nm^{2}kg^{-2}} {\displaystyle G=6.67\times 10^{-11}Nm^{2}kg^{-2}},kütleçekim sabiti). 17. yüzyıldan beri yapılan

deneylerde kütleçekim kütlesi ve eylemsizlik kütlesi arasında bir fark bulunamamıştır. Bu deneylerde en yüksek hassasiyet 5 × 10 − 14 {\displaystyle 5\times 10^{-14}}

{\displaystyle 5\times 10^{-14}} düzeyindedir, başka bir deyişle 10 14 {\displaystyle 10^{14}} {\displaystyle 10^{14}} de 5 seviyesine kadar kütleçekim kütlesi ve eylemsizlik

kütlesi aynıdır.




Kütle Birimleri
Kilogram, Uluslararası Birim Sisteminde, 7 temel birimden biridir.

Kütlenin birimi Uluslararası Birimler Sistemine (SI) göre kilogramdır. Bu ilk kez 1795’te donma noktasındaki bir santimetreküp su ile belirlenmiştir. Sonra 1889’da tekrar

tanımlanmıştır. Daha sonra belirlenen bir örnek üzerinden yeniden tanımlamaya gidilmiştir. 2013'te Plank sabiti cinsinden yeniden hesaplanmasına yönelik bir öneri getirilmiştir.

SI sisteminde diğer birimler:

    Bir ton bin kilograma eşittir.
    Enerji birimi olan elektronvolt (eV) kütle-enerji formülünü uygulayarak kolayca kütleye çevrilebilir. Elektronvolt parçacık fiziğinde yaygın olarak kullanılır.
    Atomik kütle birimi (u), karbon-12 atomu kütlesinin 1/12’sine eşittir, yaklaşık olarak 1,66 x 10−27kg’dır. Atomların ve moleküllerin kütlelerini bulmakta yardımcı olur.
    Slug bir İngiliz ölçü birimidir. Yaklaşık 14,6 kilogramdır.
    Pound hem kütle hem kuvvet birimidir. Genellikle Amerika’da kullanılır. Yaklaşık 0,45 kg ya da 4,5 Newton’dur.
    Planck kütlesi bir parçacığın alabileceği en yüksek kütledir. Yaklaşık 2,18×10−8 kilogramdır. Genellikle parçacık fiziğinde kullanılır.
    Çok büyük yıldızların, kara deliklerin kütlesini tanımlamak için cisimlerin Schwarzschild yarıçapınının kullanıldığı durumlar vardır. (1 cm ≈ 6,73×1024kg)

Kütle Tanımları

Fizik biliminde, yedi temel kütle kavramı vardır:

    Belirli türlerdeki madde miktarı ürünlenimle yığma yöntemi ya da başka bir yöntemle tam olarak tespit edilebilir. Bir maddenin kütlesi o maddenin içerdiği atom ve

moleküllerin içerdiği bağların kopma ya da birleşme enerjisi ile bulunabilir.
    Bir cismin eylemsizlik kütlesi, o cismin ivmelenmeye karşı gösterdiği dirençtir. Kuvveti ve ivmeyi biliyorsak eylemsizlik kuvvetini hesaplayabiliriz. Aynı kuvvet

uygulandığında küçük kütleli cisimler büyük kütleli cisimlere göre daha büyük bir ivmelenmede bulunacaklardır. Büyük kütleli cisimler büyük eylemsizliğe sahiplerdir.
    Aktif kütleçekim kütlesi, maddenin kütleçekimsel alanının bir ölçüsüdür. Kütleçekim alanını, bir nesnenin serbest düşmesine izin verip ivmesini ölçerek hesaplayabiliriz.

Örneğin, Ay’ın yüzeyinde serbest düşme yapan bir cismin ivmesi, Dünya’nın üzerinde serbest düşme yapan bir cismin ivmesinden küçüktür. Ay’daki kütleçekim alanının daha az

olmasının sebebi Ay’ın kütleçekim kütlesinin daha az olmasından kaynaklanır.
    Pasif kütleçekim kütlesi, maddenin kütleçekim alanıyla etkileşime giren ve ivmelenmeye maruz kalan büyüklüktür.
    Kütle enerji eşitliğine göre enerji de kütle olarak düşünülebilir. Bu eşitlik ışığın kütleçekim ile bükülmesi, nükleer füzyon, parçacık-antiparçacık oluşumunu içeren yüksek

enerjili fiziksel süreçlerle ispatlanmıştır. Nükleer füzyon ve parçacık-antiparçacık oluşumu deneyleri enerji ve kütlenin birbirleri arasında dönüşümünü de gösterir. Işığın

kütleçekim ile bükülmesi olayında, saf enerjili fotonlar pasif kütleçekim kütlesine sahip gibi davranırlar.
    Uzay zamanının eğriliği mevcut kütlenin göreceliğinin bir bulgusudur. Bu eğiklik oldukça küçüktür ve ölçülmesi çok zordur. Bu yüzden, Einstein genel görelilik kuramını

açıklayana kadar keşfedilemedi. Dünyanın yüzeyindeki aşırı hassas atomik saatler zamanı uzayda sabitlenmiş saatlerden daha yavaş ölçer. Zamanın eğriliğinden dolayı her geçen

süre zamanın genişlemesine yer çekimsel zaman genişlemesi denir.
    Cismin kuantum kütlesi frekansının ve dalga boyunun arasındaki farkı gösterir. Bir elektronun kuantum kütlesi, Compton dalga boyu, spektroskopisinin çeşitli formları

aracılığıyla belirlenebilir ve Rydberg sabiti, Bohr yarıçapı ve klasik elektron çapı ile yakından bağlantılıdır. Daha büyük cisimlerin kuantum kütleleri direkt olarak watt

dengesi yöntemi kullanılarak ölçülebilir. Göreceli kuantum mekaniğinde kütle, Poincaré grubunun indirgenemez temsili etiketidir.

Kütle ve Ağırlık


Kütle, kilogram cinsinden ölçülebilen ve maddenin miktarı veya enerjisi ile ilgili bir büyüklüktür. Ağırlık ise kütleye etki eden kuvvetin büyüklüğüdür. Kütlenin birimi

kilogramken, ağırlığın birimi kuvvet olduğu için Newton'dur.

Günlük kullanımda kütle ve ağırlık sıklıkla karıştırabilmektedir. Örneğin bir kişinin ağırlığı 75 kg olarak ifade edilebilir. Sabit bir kütleçekim alanında, bir nesnenin

ağırlığı kütlesi ile orantılıdır ve bu iki kavram için aynı birimi kullanmak sorunsuz görülebilir ama Dünya’nın şeklinden dolayı, farklı yerlerinde kütleçekim alanındaki

farklılıklardan dolayı bu ayrım, yaptığımız ölçümlerde tutarlılık sağlamamız için çok önemlidir. Sonuç olarak kütle(kilogram olarak ölçülen), bir nesnenin içsel bir özelliği

anlamına gelirken, ağırlık(Newton cinsinden ölçülen), kütleçekim alanından etkilenip serbest düşmede kendi doğal seyrini yapan bir cismin kütleçekim alanından ne kadar

etkilendiğini ölçer. Kütleçekim alanı ne kadar gücü olursa olsun, serbest düşmede cisimler cisimle beraber hareket eden bir gözlemci çerçevesinde ağırlıksızdır.

Ağırlık denilen kuvvetse, kütleye ve ona etki eden kütleçekim alanına bağlıdır. Örnek olarak, kütleçekim alanından dolayı meydana gelen serbest düşmeye maruz kalan bir cisim,

sabit bir durumda olsa bile, bu kuvvet tarafından ivmelenmek isteyecektir ve bu da tartıda ölçüm yapabilmemizi sağlar. Etki eden kuvvet kullanılarak tartının göstergesinde

kilogram ölçeğinde bu kuvvetin karşılık geleceği madde miktarı ölçülür. Dünya üzerinde kutuplarda ve ekvatorda aynı tartıda aynı insan tartının üzerine çıktığında farklı

kilogram değerleri gözlemlenebilir, bu fark 70kglık bir insan için 1.5 kg civarındadır.

Ağırlık serbest düşme gibi durumlarda etken güçtür ve cisim bundan dolayı ivmelenmeye maruz kalır. Örneğin dünya üzerinde 50 kilogram kütleli bir nesne 491 Newton ağırlığa

sahiptir. Bu da cisme serbest düşme sırasında etki eden kuvvettir. Aynı nesneyi Ay’ın yüzeyinde incelediğimizde kütlesi yine 50 kilogramdır fakat ağırlığı 81,5 Newton’dur. Çünkü

Ay'ın oluşturduğu kütleçekim alanı, Dünya'nın oluşturduğu kütleçekim alanından zayıftır. Matematiksel olarak Dünya’nın yüzeyine yerleştirilmiş bir cismin ağırlığını W, kütlesini

m, olarak kabul edersek W=mg formülünü kullanarak Dünya’nın yerçekimi ivmesini g=9,80665 olarak hesaplarız. Mekanik ivmelerin etkili olduğu diğer durumlarda da olduğu gibi kütle

ile ivmenin çarpımı cisme etki eden net kuvveti verir. Asansörlerde, araçlarda, merkezcil kuvvetlerde ve benzeri mekanizmalarda(yüzeyden yukarı çıkan) yerçekimi etkilerine karşı

direnç olduğu açıkça görülebilir. Bu direnç de maddenin eylemsizliği ile ilgilidir. Bu gibi durumlarda cismin w ağırlığı için W= -ma denklemini kullanabiliriz.

Kütle maddeyle ilişkilidir; ama madde tanımı kütleden farklı olarak bilimde yetersizdir. Atomaltı ölçekte, sadece fermiyonlar değil aynı zamanda kuvvet taşıyıcı bozonlar da

kütleye sahip olabilir. Sıradan bir maddenin durgun kütlesi değişmez kütle olarak tanımlanır. Özel görelilikte bazı durumlarda kütlenin hıza göre değişen bir özelliği varmış

gibi anlatılabilir. Ama bu ölçümlenebilen bir şey olmadığı ve enerji ve durgun kütleden türetildiği için artık birçok yerde kullanımından vazgeçilmiş bir tanımlamadır. Standart

Model Parçacık Fiziğinde, kütle bazı modellerde temel parçacıklar için Higgs alanı olarak bilinen alan için ortaya çıkan bir özellik olarak tanımlanır. Gözlemlenebilir evrenin

toplam kütlesinin bazı modellerde 1052kg ve 1053 kg arasında olduğu tahmin edilmektedir, bu da 1079 ve 1080 arasında protonun durağan kütlesine karşılık gelmektedir.
Eylemsizlik ve Kütleçekim Kütlesi

Eylemsizlik kütlesi, pasif ve aktif kütleçekim kütleleri ile kavramsal olarak farklı olmasına rağmen, bugüne kadar hiçbir deney açık bir şekilde, aralarında bir fark

gösterememiştir. Klasik mekanikte Newton’un 3. Yasası aktif ve pasif kütleçekim kütlesinin çok yakın ya da eşit olacağını açıklayabiliyor, ama klasik kuram, kütleçekim kütleleri

ile eylemsizlik kütlesinin neden eşit olabileceği ile ilgili zorlayıcı bir sebep sunmuyor. Öyle ki sadece deneysel bir gerçektir.

Albert Einstein, eylemsizlik ve (pasif) kütleçekim kütlesi arasındaki bu uyuşmaların kaza sonucu olmadığı varsayarak genel görelilik kuramını geliştirmeye başladı: hiçbir deney

aralarındaki farkı tespit edemez(denklik ilkesinin zayıf tarafı). Ortaya çıkan kuram, kütleçekimin sonucunun bir kuvvet olmadığını ve bu yüzden de Newton’un üçüncü yasasına

bağlı olmayacağını ileri sürer. Ama bu kuramın içerisine Newton'un tanımladığı kütleçekim etkileşimi, genel göreliliğin zayıf alandaki limitinin Newton'un tanımladığı etkileşim

olması gerekliliği ile elle dahil edilmiştir.

Eylemsizlik ve kütleçekim kütlelerinin eşitliği bazen “Galileo’nun Eşdeğerlik İlkesi” ya da “zayıf eşdeğerlik ilkesi” olarak atfedilir. Bu denklik ilkesinin en önemli sonucu,

serbest düşen nesneler için geçerlidir. Eylemsizlik ve kütleçekim kütlelerini sırasıyla m ve M olarak varsayalım. Eğer cisme yalnızca kütleçekim alanı g {\displaystyle g}

{\displaystyle g}'nin uyguladığı bir kuvvet etki ediyorsa, Newton’un ikinci yasasının, kütleçekim Kanunuyla birleştirirsek:

    a = M m g {\displaystyle {\boldsymbol {a}}={\frac {M}{m}}{\boldsymbol {g}}} {\displaystyle {\boldsymbol {a}}={\frac {M}{m}}{\boldsymbol {g}}}

denklemini elde ederiz. Eğer herhangi bir cisim, sabit bir kütleçekim alanına maruz kalıyorsa, bu cismin yerçekimsel kütlesi ile eylemsizlik kütlesinin oranı K’dir ve sabittir.

Bu olgu “serbest düşme evrenselliği” olarak adlandırılır. Serbest düşmenin evrenselliğini gösteren ilk deneyler Galileo tarafından yapılmıştır. Galileo, genellikle, Pisa

kulesinden nesneleri bırakarak sonuçları incelediği düşünülür. Ama bunun büyük olasılıkla bir uydurma olduğunu; aslında sürtünmesiz bir eğik düzlemde topları serbest bırakarak

zamanlamaları incelediği yönünde deliller vardır. Bu eşdeğerlikle ilgili deneyler, 1889’da Loránd Eötvös’ün torsiyon denge sarkacını kullanarak yaptığı deneyle başlayan ve

giderek hassaslaşan bir sürece girmiştir. 2008 yılı itibariyle, evrenselliğinde ya da Galileo’nun eşitliklerinde 10−14 hassasiyetinden büyük hiçbir sapma belirtilmemiştir. Daha

hassas deneylerin çalışmaları hala yürütülmektedir.

Kütleçekiminin evrenselliği sadece kütleçekiminin cisme etkiyen tek kuvvet olması durumunda geçerlidir. Cisme etkiyen sürtünme ve hava direnci gibi diğer kuvvetler olmamalı ya

da ihmal edilebilir olmalıdır. Örneğin, hava sürtünmesinin olmadığını varsayarsak, bir çekiç ile bir tüy, Dünya’nın yüzeyinden eşit uzaklıkta ve aynı anda serbest düşmeye

bırakıldıklarında, iki cisminde yere düşene kadar havada geçirdiği zaman kesinlikle eşit olacaktır. Bu deneydeki ortam, lise laboratuvarlarında, bir şeffaf fanusun havasının

vakum pompasıyla alınması ile sağlanabilir. Daha sonra nesneleri bırakarak deney tamamlanabilir. Bu deney David Scott’ın Apollo 15 uçuşu sırasında, Ay’ın yüzeyinde yaptığı gibi,

doğal olarak havasız olan ortamlarda yapıldığında daha çarpıcı sonuçlar verir. Denklik ilkesinin daha güçlü bir sürümü, Einstein’ın eşitlik denkliği ya da güçlü eşitlik denkliği

olarak bilinir. Bu denklik uzay-zamanın yeteri kadar küçük bölgelerinde geçerlidir. Sabit bir ivmelenmeyle, kütleçekim alanını birbirinden ayrımsamanın yeterince küçük uzay-

zaman aralığında mümkün olmadığı düşünülür. Bu yüzden, bu kuram, bir cismin, kütleçekim alanı tarafından bir kuvvete maruz kalmasının sonucunda cismin düz bir çizgi üzerinde

hareket etme eğilimi oluşturur ve bu nedenle eylemsizlik kütlesinin bir fonksiyonunun, kütleçekim alanının gücü olduğunu öne sürer.
Kütle-Hız Değişimi

Kuantum mekaniğine göre hızı artan bir cismin kütlesi de artmaktadır. Fakat bu değişim küçük hızlarda ihmal edilebilecek kadar azdır. bu değişim aşağıdaki formül ile hesaplanır:
m = m 0 1 − ( v 2 / c 2 ) {\displaystyle m={\frac {m_{0}}{\sqrt {1-(v^{2}/c^{2})}}}} {\displaystyle m={\frac {m_{0}}{\sqrt {1-(v^{2}/c^{2})}}}}
Burada m {\displaystyle m} {\displaystyle m}: Kütle değişimini, m 0 {\displaystyle m_{0}} {\displaystyle m_{0}}: İlk kütleyi, v {\displaystyle v} {\displaystyle v}: Cismin

hızını, c {\displaystyle c} {\displaystyle c}: ışık hızını temsil eder.
Kütlenin Kökeni

Kuramsal fizikte, kütle oluşturma mekanizması, fiziğin en temel yasalarından gelen kütlenin kökenini açıklamaya çalışan bir kuramdır. Bugüne kadar kütlenin kökeni ile ilgili

farklı modeller önerilmiştir. Kütle kavramı güçlü bir şekilde kütleçekim etkileşimi ile ilişkilidir. Fakat henüz parçacık fiziğinin kabul gören modeli olan standart modelle

bağdaştırılabilen bir kuram geliştirilemedi.
Newton Öncesi Kavramlar
Madde miktarı olarak kütle

Kütle madde miktarı olarak da değerlendirilebilen bir kavramdır, ama bu günümüzde kullanılan bilimsel tanım değildir. Miktar kavramı çok eski ve kayıtlı geçmişten daha öncedir.

İlk çağlarda insanlar, yakın ağırlıktaki cisimlerin bir araya getirilmesinden oluşan ağırlığın, cisimlerin sayısı ile doğru orantılı olduğunu fark etti: bir araya getirilen

benzer her bir cismin ağırlığı W, bir araya getirilen cisimlerin sayısı n veya m ise, orantılılık tanımı gereği, iki değerin sabit bir orana sahip olduğu anlamına gelir.

    W n n = W m m {\displaystyle {\frac {W_{n}}{n}}={\frac {W_{m}}{m}}} {\displaystyle {\frac {W_{n}}{n}}={\frac {W_{m}}{m}}}, ya da eşit bir biçimde W n W m = n m .

{\displaystyle {\frac {W_{n}}{W_{m}}}={\frac {n}{m}}.} {\displaystyle {\frac {W_{n}}{W_{m}}}={\frac {n}{m}}.},

Bu ilişki kısaca bir araya getirilmiş n tane cismin toplam ağırlığı W n {\displaystyle W_{n}} {\displaystyle W_{n}}in n bölümünün ve bir araya getirilmiş m tane cismin toplam

ağırlığı W m {\displaystyle W_{m}} {\displaystyle W_{m}}in m bölümünün aynı sonucu vermesi yani bir araya getirilen her bir cismin ağırlığı olan W {\displaystyle W}

{\displaystyle W}'nun elde edilmesinden yola çıkılarak yazılmış bir ilişkidir.

Bu ilişkinin önceki kullanım türlerinden biri de dengeli terazidir. Dengeli terazide denge, bir nesnenin ağırlığının kuvvetine karşı, başka bir nesnenin ağırlığının kuvveti ile

kurulur. Bu terazinin kollarına etki eden kütleçekim alanları oldukça yakındır. Dolayısıyla, eğer aynı kütleye sahip cisimlerin ağırlıklarını ölçersek, cisimlerin kütlelerini

kıyaslamış oluruz. Sonuç olarak, tarihsel ağırlık standartları genellikle miktarları açısından tanımlanmıştır. Örneğin Hintler ve Romalılar, bir ölçüm standardı olarak küçük

ağırlıklarlar için keçiboynuzu tohumu(karat veya siliqua) kullanırlardı. Keçiboynuzu tohumu ile ölçülen şeyler genelde elmas gibi değerli olan şeylerdi. Eğer bir nesnenin

ağırlığı 1728 keçiboynuzu tohumuna eşdeğer olsaydı, nesnenin bir Roma poundu ettiğini söylerlerdi. Başka bir şekilde, eğer nesnenin ağırlığı 144 keçiboynuzu tohumuna eşit

olsaydı, nesnenin ağırlığı bir ons(uncia) olacaktı. Roma poundu ve onsu farklı kütlelerdeki cisimleri belirtmek için kullanılmıştır.

    o u n c e p o u n d = W 144 W 1728 = 144 1728 = 1 12 . {\displaystyle {\frac {ounce}{pound}}={\frac {W_{144}}{W_{1728}}}={\frac {144}{1728}}={\frac {1}{12}}.} {\displaystyle

{\frac {ounce}{pound}}={\frac {W_{144}}{W_{1728}}}={\frac {144}{1728}}={\frac {1}{12}}.}

Gezegensel Hareket
Ayrıca bakınız: Kepler yasaları

Milattan sonra 1600 yılında, Johannas Kepler, en hassas astronomik verilerin bazılarına sahip olan Tycho Brahe’nin yanına çalışmaya başladı. Brahe'nin hassas Mars gezegeni

gözlemlerini kullanarak, Kepler, gezegensel hareketi karakterize etmek için kendi yöntemini geliştirmek adına 5 yıl çalıştı. 1609’da Kepler, gezegenlerin Güneş etrafındaki

hareketini açıklayan üç yasa yayınladı. Kepler son hareket modelinde, gezegenlerin, merkezinin birinde Güneş olduğu eliptik bir yörünge etrafında nasıl hareket ettiklerini

açıkladı. Kepler bir gezegenin yörüngesinin karesiyle, gezegenin yarı-büyük ekseninin küpü doğru orantılıdır ya da eşdeğerdir ve bu iki değerin oranı Güneş Sistemi’ndeki tüm

gezegenler için sabittir şeklindeki üçüncü yasasını yayınlayarak bu hareketi açıklayacak en önemli adımlardan birini attı.

25 Ağustos 1906’da Galileo Galilei, Venedikli tüccar bir gruba ilk teleskobunu gösterdi ve Ocak 1610’un öncesinde Galileo, Jüpiter'in etrafında yıldızlara benzer ama çıplak

gözle görülemeyen nesneler gözlemledi. Ancak gözlemlerinden birkaç gün sonra Galileo, bu “yıldızların” Jüpiter’in yörüngesinde olduğunu fark etti. Bu dört nesne(Keşfinin onuruna

Galile uyduları olarak adlandırılır) Dünya'dan gözlenen ama Dünya’nın ve Güneş’in yörüngesi dışında başka bir yörünge etrafında döndüğü farkedilen ilk cisimlerdir. Galileo,

sonraki on sekiz ay içinde bu uydularını gözlemeye devam etti ve 1611’in ortalarında uyduların devirlerinin zamanı hakkında tahminlerde bulundu. Bu tahminler belli bir hassayite

kadar doğru olmasına rağmen Jüpiter ve Dünya arasındaki uzaklığın değişmesinden dolayı bir miktar hata payı barındırıyordu. Daha sonra Romer tarafından bu durum, Jüpiter ile

Dünya'nın arasındaki uzaklığın değişmesi, kullanılarak ilk defa ışığın hızı hesaplandı. Bu hesap 26% lik hata payı içeriyordu ama zamanına göre yapılmış en iyi hesaptı ve Romer

ışık hızını 220000 km/s (saniyede 220 bin kilometre) olarak hesaplamıştı.
Galileo Serbest Düşmesi
Galileo Galilei 1636
Bir topun, serbest düşme esnasındaki eşit zaman aralıklarında olan yer değiştirmesi.

1630'lu yıllarda Galileo serbest düşme hareketi üzerinde çalışmaya başladı. Galileo Dünya'nın yerçekimi alanını araştıran ilk bilim insanı olmamasına rağmen, yerçekiminin temel

özelliklerini doğru bir şekilde açıklayan ilk bilim insanıydı. Bunun yanı sıra, bu hesabı yaparken Galileo’nun fiziksel ilkeleri oluşturmak için bilimsel deneylere olan güveni

gelecek nesillerdeki bilim insanları üzerinde önemli bir etkiye sahip olacaktı. Galieo eğik düzlem üzerinde deneyler yapmıştı ama Galileo’nun öğrencisi olan Vincenzo Viviani

tarafından yazılan biyografide, Galileo’nun maddelerin düşme zamanlarının kütlelerinden bağımsız olduğunu göstermek için eğik Pisa Kulesinden aynı maddeden yapılmış ama

kütleleri farklı toplar bıraktığını belirtti. (Pisa kulesinde yapılan deneyin Galileo sonrasında yaşamış bir keşiş olduğuna dair bilimsel metinler vardır.) Galileo kütleleri

farklı olan iki cisim birbirine bağlanırsa, kütlesi daha çok olan karmaşık olan sistemin hafif olan sistemden önce düşüp düşmeyeceği şeklindeki soruya bütün cisimlerin aynı anda

düşeceği şeklinde cevap vermiş oldu.

Bir sonraki deney, 1638 yılında yayınlanan Galileo’nun İki Yeni Bilimler (Two New Sciences) kitabında tanımlanmıştır. Galileo’nun kitabında geçen hayali karakterlerinden biri

olan Salviati, bir bronz top ve ahşap bir rampa kullanılan bir deney anlatmaktadır. Ahşap rampada; düz, pürüzsüz, cilalı kanal şeklinde bir boşluk vardı ve 12,5 arşından üç

parmak daha kalındı. Bu boşluk aynı zamanda yumuşak ve mümkün olduğunca cilalanmış parşömen ile kaplıydı. Bu boşluğun içine sert pürüzsüz ve yuvarlak bronz bir top

yerleştirildi. İvmeyi yeterince düşürebilmek ve hesaplayabilmek için çeşitli rampa çeşitli eğimlerde yerleştirildi. Bronz top, uzunluğu bilinen yolda ilerlemesi için serbest

bırakıldı ve rampanın alt ucuna kadar geçen süre kaydedildi. Zaman aşağıda tarif edilen bir saat kullanılarak ölçüldü:

    Yüksek bir konumda bulunan büyük bir su teknesinin altından küçük bir delik açılır ve bir düzenek sayesinde sürekli olarak su damlatılır. Düşen damlalar bir bardakta

toplanır. Bu bardak her düşüşten sonra hassas bir tartı ile tartılır. Su sabit bir kütlede damlayacağı için ve her aralık birbiriyle eş olacağı için, küçük bir denklem

yardımıyla zamanı ölçebiliriz.

Galileo serbest düşen bir nesnenin, yerdeğiştirişinin, geçen sürenin karesiyle doğru orantılı olduğunu buldu:

    Yerdeğiştiriş ∝ Zaman 2 {\displaystyle {\text{Yerdeğiştiriş}}\propto {{\text{Zaman}}^{2}}} {\displaystyle {\text{Yerdeğiştiriş}}\propto {{\text{Zaman}}^{2}}}

Galileo serbest düşme yapan bir cismin, Dünya'nın yerçekimi kuvvetinin etkisi altında olduğunu göstermişti, Johannes Kepler ise gezegenlerin güneşin kütle çekim kuvvetinin

etkisi altında eliptik yollarını takip ettiğini göstermişti. Ancak Galileo’nun serbest düşme hareketleri ve Kepler'in gezegen hareketleri Galileo’nun ömrü boyunca ayrı kaldılar.

Bu iki konu daha Newton'un çalışmalarıyla bir araya getirilecekti.
Newton mekaniğinde kütle
Isaac Newton 1689
Ay Dünya'nın kütlesi
Yarı-büyük eksen Yıldızsal orbital periyot
0.002 569 AU 0.074 802 Yıldızsal yıl 1.2 π 2 ⋅ 10 − 5 AU 3 y 2 = 3.986 ⋅ 10 14 m 3 s 2 {\displaystyle 1.2\pi ^{2}\cdot 10^{-5}{\frac {{\text{AU}}^{3}}{{\text{y}}^

{2}}}=3.986\cdot 10^{14}{\frac {{\text{m}}^{3}}{{\text{s}}^{2}}}} {\displaystyle 1.2\pi ^{2}\cdot 10^{-5}{\frac {{\text{AU}}^{3}}{{\text{y}}^{2}}}=3.986\cdot 10^{14}{\frac

{{\text{m}}^{3}}{{\text{s}}^{2}}}}
Dünya'nın kütleçekimi Dünya'nın yarıçapı
9.806 65 m/s2 6 375 km

Robert Hooke 1674 yılında kütleçekim kuvvetleri ile ilgili düşüncelerini yayınladı. Bu yayında, bütün astronomik objelerin merkezlerine doğru bir kütleçekime sahip olduğunu

belirtiyordu ve bu objelerin etraflarındaki bütün objeleri çektiğini belirtiyordu. Bunun yanı sıra, bu kütleçekimin şiddetinin objenin merkezine yaklaştıkça arttığını

belirtiyordu. Newton ile fikir alışverişlerinde Hooke kütleçekimin iki cismin arasındaki mesafe arttığında aralarındaki mesafenin iki katına göre azaldığını da belirtiyordu.

Hooke'un bu düşüncesi sonsuz küçük matematiğini (calculus) icat eden Newton'u harekete geçirdi ve Newton Kepler orbitlerini inceleyerek Hooke'un düşüncesinin doğru olup

olmadığını anlamak üzere hesap yapmaya başladı. Newton'un hesaplamaları Hooke'un düşüncesinin doğru olduğu yönündeydi ama Newton bu sonuçları uzun bir süre saklı tuttu. 1684

yılında Newton hesaplarından Edmond Halley'e bahsetti ve Halley onu hesaplarını yayınlaması gerektiğine ikna etti. Halley tarafından cesaretlendirilen Newton, 1684 Kasım'ında

çalışmalarını "De motu corporum in gyrum" (Orbit hareketi yapan cisimler üzerine) başlığıyla Halley ile paylaştı. Halley Newton'un çalışmalarını Kraliyet Akademisi (Royal

Society)'ye sundu. Newton sonra çalışmalarını "Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica" (doğa felsefesinin matematiksel ilkeleri) başlığıyla üç kitaplık bir set halinde

yayınladı. Kraliyet Akademisi 1686 yılında Newton'un çalışmalarını yayınladı.

Newton, Kepler'in kütleçekimsel kütle ve Galileo'nun kütleçekimsel ivme kavramları arasındaki boşluğu dolduran

    g = − μ R ^ | R | 2 {\displaystyle \mathbf {g} =-\mu {\frac {\hat {\mathbf {R} }}{|\mathbf {R} |^{2}}}} {\displaystyle \mathbf {g} =-\mu {\frac {\hat {\mathbf {R} }}{|

\mathbf {R} |^{2}}}}

bağıntıyı ispatladı. Bu denklemde g kütleçekimden etkilenen cismin gözlemlenen ivmesine, μ kütleçekime sebep olan cismin kütleçekimsel kütlesine ve R etkileşimde bulunan iki

cismin merkezleri arasındaki uzunluğa karşılık gelmektedir.

Bu ilişkiyi, cismin kütlesi ve cismin kütleçekimin sebep olduğu ivme arasındaki ilişki, bularak Newton, kütleçekimsel kütlenin hesaplanması için yeni bir yöntem daha geliştirmiş

oldu. Dünya'nın kütlesi Ay'ın hareketinden yola çıkılarak Keplerin metodu sayesinde, veya Dünya'nın yüzeyindeki kütleçekimsel ivmenin hesaplanması bunun Dünya'nın yarıçapının

karesi ile çarpılması sayesinde bulunabileceğini gösterdi. Dünya'nın kütlesi Güneş'in kütlesinin üç milyonda biri kadardır.
Newton'un Top Mermisi
Yüksek bir dağdan atılan top mermisi. Eğer hızı düşükse, Dünya’ya çarpar. (A,B). Çok yüksek hızlarda, Dünya’nın etrafında eliptik bir yörünge izleyecektir(C,D). Eğer hızı, top

mermisinin Dünya'nın çekim kuvvetine eşit olan enerjiden daha büyük bir enerjiye sahip olmasına yetecek düzeydeyse, top mermisi Dünya’nın kütleçekim alanından kurtulacaktır(E).

(Kritik hız herhangi bir cismin kütleçekim alanından dolayı oluşacak enerjiye eşit olan enerjiye sahip olmasını sağlayacak hızdır. Eğer herhangi bir cisim bu hızdan daha büyük

bir hızla kütleçekim alanına sebep olan cisimden uzağa doğru fırlatılırsa cisim kütleçekim alanından kurtulacaktır.)

Newton'un Top Mermisi, Galileo'nun kütleçekim ivmesi ve Kepler'in eliptik yörüngeleri arasında köprü olan bir düşünce deneyi olmuştur. Bu ilk kez Newton'un 1728’de yayınlanan

kitabında (Dünya Sistemi Üzerine Bir İnceleme) yayınlandı. Galileo’nun düşüncesine göre, bir taş Dünya’ya doğru sabit bir ivmeyle düşer. Ancak Newton taşı yere yatay (kütleçekim

ivmesine dik) olarak atıldığında, taş kavisli bir yol izler. Taşı ne kadar hızlı atarsak Dünya üzerinde o kadar çok yol kat eder. Eğer taşı bir dağ üzerinden yeteri kadar hızlı

bir şekilde atılabilseydi, taş yine aynı eğriyi çizecekti fakat eğer uygun hızla atılmışsa bu sefer eğri taşın atıldığı yere Dünya'nın etrafını dolaşarak ulaşmasını sağlayacak

şekilde olacaktı.
Evrensel Kütle
Elma aslında Dünya’nın her bir noktasındaki kütleler tarafından çekilmektedir. Fakat bu kütlelerin oluşturduğu kuvvetlerin bileşkesi elmayı Dünya’nın merkezine doğru çeken tek

bir kuvvete eşit olacaktır.

Önceki teoriler göklerin tamamen farklı malzemeden yapılmış olduğunu belirtirken, Newton’un kütleçekim kuramı çığır açıcı bir etki yarattı çünkü evrensel kütle çekimini

tanımladı: Her nesne kütleçekimsel kütleye sahiptir ve bu nedenle, her nesne bir kütleçekim alanı oluşturur. Newton iki madde arasındaki kütleçekim alanının, iki maddenin

arasındaki uzaklığın karesiyle ters orantılı olacağı varsayımında bulundu. (Külteçekim alanı ∝ {\displaystyle \propto } {\displaystyle \propto }1/r2, r:aradaki uzaklık.) Newton

akla yatkın varsayımlarda bulunarak, küçük cisimlerden oluşturulmuş dev bir küresel cismin ortalama kütleçekim alanını hesaplamıştır. Newton çok büyük küresel cisimlerin

kütleçekim alanının, cismin kütlesiyle doğru orantılı ve cismin merkezine olan uzaklığın karesi ile ters orantılı olduğunu buldu.

Newton’un evrensel kütleçekim kuramına göre, her cisim, mesela her keçiboynuzu tohumu bir kütleçekim alanı üretir. Yani keçiboynuzu tohumları ile bir küre yapılmak istenseydi bu

kürenin (Dünya’nın ve Güneş'inki gibi) kütleçekim alanı, kürenin bulundurduğu keçiboynuzu tohumu sayısı ile doğru orantılı olacaktır. Sonuç olarak, yeterli bilgiye sahipsek,

kürenin içinde bulunan keçiboynuzu tohumlarının tam sayısını kuramsal olarak bulabilmemiz mümkündür. Birim dönüşümlerini kullanmak bu hesaplamalarda kullanılan basit bir

yöntemdir. Kütleçekimsel kütleyi, prensipte geleneksel kütle birimi cinsinden yazabiliriz ancak bu pratikte oldukça zor bir iştir. Newton’un kuramına göre, bütün objelerin bir

kütleçekim alanı vardır. Kuramda bu objeyi oluşturmak için sonsuz küçük parçayı birleştirmek mümkündür. Fakat olaya pratiksel bir bakış açısıyla baktığımızda, küçük nesnelerin

zayıf olan çekim alanlarını ölçmek son derece zordur. 1680’lerde Newton’un Evrensel Kütleçekim kitapları yayınlandı. Dünyanın kütlesini, geleneksel kütle birimi cinsinden ölçen

ilk başarılı ölçüm Cavendish deneyi ile yaklaşık yüz yıl sonra, 1797'de, gerçekleştirildi. Cavendish Dünya'nın yoğunluğunu, suyun yoğunluğunun 5.448 ± 0.033 katı olduğunu ortaya

çıkardı. 2009 yılında Dünya’nın kütlesini kilogram cinsinden sadece 5 haneli sayılarda olduğu bilinirken, kütleçekimsel kütlesi 9 haneli sayılarda biliniyordu. Bu kütleçekim

kütlesi ile hesap yapılınabilen uyduların hareketi ile elde edilebilecek bir sonuçtur.
Cavendish burkulum deneyinin (Cavendish torsion balance) bulunduğu yapıyla birlikte diklemesine çizimi. Büyük toplar dışardan makarayla çevrilebilecek şekilde asılmışlardır, bu

büyük topların yanında onlarla kütleçekimsel ekilde etkileşen ve ölçümde kullanılan küçük toplar durmaktadır. Cavendish'in makelesindeki 1. çizim.

Newton’a göre kütleçekimsel kütle kavramı, Newton’un kütleçekim yasasına dayanmaktadır. A ve B’yi iki cisim, aralarındaki uzaklığı RAB, cisimlerin kütlesini MA ve MB olarak

varsayalım. G’yi evrensel kütleçekim sabiti olarak düşünürsek, bu iki cisim arasındaki kütleçekim kuvveti:

    F A B = − G M A M B | R A B | 2 R A B ^ {\displaystyle {\boldsymbol {F_{AB}}}=-G{\frac {M_{A}M_{B}}{|{\boldsymbol {R_{AB}}}|^{2}}}{\widehat {\boldsymbol {R_{AB}}}}}

{\displaystyle {\boldsymbol {F_{AB}}}=-G{\frac {M_{A}M_{B}}{|{\boldsymbol {R_{AB}}}|^{2}}}{\widehat {\boldsymbol {R_{AB}}}}},

şeklinde elde edilir ve R A B ^ {\displaystyle {\widehat {\boldsymbol {R_{AB}}}}} {\displaystyle {\widehat {\boldsymbol {R_{AB}}}}} iki cisim arasındaki birim yöneye (vektöre)

karşılık gelmektedir.

Kütleçekim kuvvetini, kütleçekim ivmesini biliyorsak : F = M A g {\displaystyle {\boldsymbol {F}}=M_{A}{\boldsymbol {g}}\!} {\displaystyle {\boldsymbol {F}}=M_{A}{\boldsymbol

{g}}\!} formülünü kullanarak da hesaplayabiliriz. Burda g {\displaystyle {\boldsymbol {g}}} {\displaystyle {\boldsymbol {g}}} diğer denklemden − G M B | R A B | 2 R A B ^

{\displaystyle -G{\frac {M_{B}}{|{\boldsymbol {R_{AB}}}|^{2}}}{\widehat {\boldsymbol {R_{AB}}}}} {\displaystyle -G{\frac {M_{B}}{|{\boldsymbol {R_{AB}}}|^{2}}}{\widehat

{\boldsymbol {R_{AB}}}}} şeklinde elde edilebilir. Bu kütlelerin tartılmasında kullanılan temel prensiptir. Örneğin yaylı basit tartılarda, F kuvveti, Hooke yasasına göre,

tartma kabının yayının esnemesi ile doğru orantılıdır ve tartılar kütleçekim ivmesi göz önünde bulundurularak M kütleli bir cismin kütlesinin okunmasına izin verecek şekilde

ayarlanabilir.
Eylemsizlik Kütlesi
Isaac Newton 1689

Eylemsizlik kütlesi, bir nesnenin ivmelenmeye karşı direnci ile ölçülen kütlesidir. Klasik mekanikteki tanımıyla, özel görelilikteki tanımı birbirinden farklı olsa da temel

anlam aynıdır. Klasik mekanikte Newton’un ikinci yasasına göre, herhangi bir zamanda, m kütlelei bir cisme, F şeklinde bir kuvvet uygulanırsa, cisim a ivmesi ile ivmelenir

    F = m a , {\displaystyle {\boldsymbol {F}}=m{\boldsymbol {a}},} {\displaystyle {\boldsymbol {F}}=m{\boldsymbol {a}},}.

Bu denklem kütle, ivme ve kuvvet arasındaki ilişkiyi vere denklemdir.

Şimdi bu denklemdeki “cisme uygulanan kuvvet”’in ne demek olduğuna bakalım. Bu denklem kütlenin eylemsizlikle nasıl ilişkili olduğunu göstermektedir. Eğer farklı kütlelere sahip

iki cisim düşünürsek ve ikisine de özdeş kuvvet uygularsak, büyük kütleli cisim, küçük kütleli cisimden daha az ivmelenecektir. Bunun sonucunda, büyük kütleli cisimlerin yer

değiştirmeye karşı daha dirençli olduğunu söyleyebiliriz.

Farklı cisimlere uygulanan özdeş kuvvet konusuna dönersek aslında kuvvetin tanımının hala tam olarak yapılmadığı konusuyla yüzleşmeliyizdir. Bu tanımlamanın zorluğundan

Newton’un üçüncü yasasının yardımı ile kaçabiliriz. Newton’un üçüncü yasası, eğer bir obje başka bir objeye bir kuvvet uyguluyorsa, ikinci objenin de birinci objeye eşit bir

kuvvet uygulayacağını söyler. Eylemsizlik kütleleri m1 ve m2 olan iki obje düşünelim, bu iki objenin diğer fiziksel etkilerden etkilenmediğini varsayarsak, sadece m1’in m2’ye

uyguladığı F12 ve m2’nin m1’e uyguladığı F21 kuvveti vardır. Newton’un ikinci yasasına göre bu kuvvetler;

    F 12 = m 1 a 1 , F 21 = m 2 a 2 , {\displaystyle {\begin{aligned}{\boldsymbol {F_{12}}}&=m_{1}{\boldsymbol {a_{1}}},\\{\boldsymbol {F_{21}}}&=m_{2}{\boldsymbol {a_{2}}},

\end{aligned}}} {\displaystyle {\begin{aligned}{\boldsymbol {F_{12}}}&=m_{1}{\boldsymbol {a_{1}}},\\{\boldsymbol {F_{21}}}&=m_{2}{\boldsymbol {a_{2}}},\end{aligned}}}

şeklindedir. a1 ve a2’nin cisimlerin ivmeleri olduğunu ve sıfırdan farklı olduğunu varsayarsak. Bu iki objenin birbirine uyguladığı kuvvetler sıfırdan farklıdır. Newton’un

üçüncü yasasını incelersek

    F 12 = − F 21 ; {\displaystyle {\boldsymbol {F_{12}}}=-{\boldsymbol {F_{21}}};} {\displaystyle {\boldsymbol {F_{12}}}=-{\boldsymbol {F_{21}}};}

şeklindedir. Yani

    m 1 = m 2 | a 2 | | a 1 | . {\displaystyle m_{1}={\frac {m_{2}|{\boldsymbol {a_{2}}}|}{|{\boldsymbol {a_{1}}}|}}\!.} {\displaystyle m_{1}={\frac {m_{2}|{\boldsymbol {a_

{2}}}|}{|{\boldsymbol {a_{1}}}|}}\!.}

Eğer |a1| sıfırdan farklıysa ve m1 kütlesinin değerini biliyorsak m2’yi ölçebiliriz. Ayrıca, bir nesnenin momentumu(p) o nesnenin hız vektörü ve kütlesi ile ilişkilidir:

    p = m v {\displaystyle {\boldsymbol {p}}=m{\boldsymbol {v}}} {\displaystyle {\boldsymbol {p}}=m{\boldsymbol {v}}},

Ve nesnenin kinetik enerjisi(K):

    K = 1 2 m | v | 2 {\displaystyle K={\frac {1}{2}}m|{\boldsymbol {v}}|^{2}} {\displaystyle K={\frac {1}{2}}m|{\boldsymbol {v}}|^{2}}.

şeklindedir.
Atomik Kütle
John Dalton'un çeşitli atomları ve elementleri tasvir ettiği tablosu A New System of Chemical Philosophy (1808 ).

Atom(ἄτομος) ismi antik yunandan gelmektedir ve anlamı bölünemezdir. Herhangi bir şeyi sonsuza dek bölmeye kalkıştığımızda bölünemez bir noktaya ulaşmamız gerektiği düşüncesiyle

meşhur Antik Yunan Filozofu Demokritos tarafından ortaya atılmış bir kavramdı. Bu kökenine rağmen maddenin parçalanamaz birimlerden oluştuğu iddiası çok soyut kaldı ve üzerine

çalışılabilecek imkanlara sahip olunamadığından uzun bir süre düşünsel bir çıkarım olarak kaldı ve bu durum 18. yüzyılda kimyacıların katlı oranlar yasasını bulmasıyla değişti.

Kimyacılar iki ya da daha fazla elementin, bir bileşik oluşturmak için bir araya gelmesinin, her zaman sabit bir oran içinde olacağını fark ettiler. Bunu açıklamak için John

Dalton, maddenin küçük atomlardan yapılmış olduğunu öne sürdü. 1805 yılında göreceli atom ağırlıkları ile yaptığı ilk tabloda 6 element vardı: hidrojen, oksijen, nitrojen,

karbon, sülfür ve fosfor; Hidrojenin 1 atom ağırlığında olduğunu tahsis etti. 1815’te kimyacı William Prout, diğer bütün atomların hidrojen atomundan türediğini düşünüyordu.

Prout’un hipotezinde küçük yanlışlar vardı. Elementlerin kütleleri hidrojenin kütlesinin yakın katlarıydı (yaklaşık %1 oranında sapma vardı). Fakat bu farklılıklar göz ardı

edilemezdi. Hidrojenin hafif izotopu, örneğin tek bir proton ile 1,007825 u kütleye sahiptir. Demirin en bol izotopu 26 protona ve 30 nötrona sahiptir. Yani atom kütlesi

hidrojenin kütlesinin 56 katı olması belenebilir, ama aslında atom kütlesi sadece 55,93383 u’dur. Bu çekirdekte meyadana gelen etkileşimlerle ilgili bir durumdur ve bağlanma

enerjisinin proton ve nötron kütlelerinden çıkarılması gerektiği ile ilgili deneysel bir veriden yola çıkılarak yapılan bir hesaptır. Eksikliklerine rağmen, Prout teorisinin

kavramları, atomik kütle ölçümleri için kullanılmaya devam etmektedir.

Hacim

Bir cismin boşlukta kapladığı yer miktarına hacim denir. SI birim sisteminde temel hacim birimi m3: metreküp'tür. Diğer hacim birimleri bundan türetilebilir. Sıvı ve gazların

hacim birimleride litredir. Hacim V sembolü ile gösterilir. Maddelerin hacimleri sıcaklık ve basınca bağlı olarak değişebilir.Bu yüzden hacim madde miktarını belirtmede

güvenilir değildir.
Hacim formülleri
Şekil Hacim formülü Değişkenler
Küp a 3 {\displaystyle a^{3}\;} {\displaystyle a^{3}\;} a = kenar uzunluğu
Silindir π r 2 h {\displaystyle \pi r^{2}h\;} {\displaystyle \pi r^{2}h\;} r = tabanın yarıçapı, h = yükseklik
Prizma B ⋅ h {\displaystyle B\cdot h} {\displaystyle B\cdot h} B = taban alanı, h = yükseklik
Dikdörtgenler prizması l ⋅ w ⋅ h {\displaystyle l\cdot w\cdot h} {\displaystyle l\cdot w\cdot h} l = en, w = boy, h = yükseklik
Küre 4 3 π r 3 {\displaystyle {\frac {4}{3}}\pi r^{3}} {\displaystyle {\frac {4}{3}}\pi r^{3}} r = yarıçap
Elipsoit 4 3 π a b c {\displaystyle {\frac {4}{3}}\pi abc} {\displaystyle {\frac {4}{3}}\pi abc} a, b, c = eksenler
Piramit 1 3 B h {\displaystyle {\frac {1}{3}}Bh} {\displaystyle {\frac {1}{3}}Bh} B = taban alanı, h = yükseklik
Koni 1 3 π r 2 h {\displaystyle {\frac {1}{3}}\pi r^{2}h} {\displaystyle {\frac {1}{3}}\pi r^{2}h} r = taban yarıçapı, h = yükseklik
Düzgün dörtyüzlü[1] 2 12 a 3 {\displaystyle {{\sqrt {2}} \over 12}a^{3}\,} {\displaystyle {{\sqrt {2}} \over 12}a^{3}\,} kenar uzunluğu a {\displaystyle a} a
Herhangi bir dönel şekil π ∫ a b ( [ R O ( x ) ] 2 − [ R I ( x ) ] 2 ) d x {\displaystyle \pi \int _{a}^{b}\left({\left[R_{O}(x)\right]}^{2}-{\left[R_{I}(x)\right]}^

{2}\right)\mathrm {d} x} {\displaystyle \pi \int _{a}^{b}\left({\left[R_{O}(x)\right]}^{2}-{\left[R_{I}(x)\right]}^{2}\right)\mathrm {d} x} R O {\displaystyle R_{O}}

{\displaystyle R_{O}} ve R I {\displaystyle R_{I}} {\displaystyle R_{I}} Şeklin alt ve üst sınırlarını belirleyen fonksiyon

Atom

Atom veya zerre, bilinen evrendeki tüm maddenin kimyasal ve fiziksel niteliklerini taşıyan en küçük yapıtaşıdır. Atom Yunancada bölünemez anlamına gelen atomustan türemiştir.

Atomus sözcüğünü ortaya atan ilk kişi MÖ 440'lı yıllarda yaşamış Demokritos'tur. Gözle görülmesi imkânsız, çok küçük bir parçacıktır ve sadece taramalı tünel mikroskobu (atomik

kuvvet mikroskobu) vb. ile incelenebilir. Bir atomda, çekirdeği saran negatif yüklü bir elektron bulutu vardır. Çekirdek ise pozitif yüklü protonlar ve yüksüz nötronlardan

oluşur. Atomdaki proton sayısı elektron sayısına eşit olduğunda atom elektriksel olarak yüksüzdür. Elektron ve proton sayıları eşit değilse bu parçacık iyon olarak adlandırılır.

İyonlar oldukça kararsız yapılardır ve yüksek enerjilerinden kurtulmak için ortamdaki başka iyon ve atomlarla etkileşime girerler.

Bir atom, sahip olduğu proton ve nötron sayısına göre sınıflandırılır: atomdaki proton sayısı kimyasal elementi tanımlarken, nötron sayısı da bu elementin izotopunu tanımlar.

Her elementin radyoaktif bozunma veren en az bir izotopu vardır.

Elektronlar belirli enerji seviyelerinde bulunur ve foton salınımı veya emilimi yaparak farklı seviyeler arasında geçişlerde bulunabilirler. Elektron, elementin kimyasal

özelliklerini belirlemesinin yanı sıra atomun manyetik özellikleri üzerinde de oldukça etkilidir.

Atom'un tarihi

Aristoteles'in maddeye bakışı kendinden önce yaşamış olan filozoflara olan tepkisini ifade eder. O, Empedocles'in düşüncesine katılmış ve her şeyin dört ana maddeden yapıldığını

savunmuştur. Bu dört ana madde ateş, su, toprak ve havadır.

Bu dönemi izleyen çağlarda bu düşüncelere bir ilave yapılmadı, ilk kez 1803 yılında John Dalton modern atom kavramını ortaya attı. John Dalton, kimyasal reaksiyonlarda maddenin

tam sayılarla belirlenen oranlarda tepkimeye girdiğini gösterdi ve dolayısıyla, maddelerin atom denen sayılabilir ama bölünemez parçalardan oluştuğunu ifade etti. Buna ek

olarak, atomların kütlelerini ortaya koyan bir tablo hazırladı.

1869 yılında Rus kimyacı Dmitri Mendeleyev o zaman için bilinen elementleri düzenleyen bir periyodik tablo geliştirdi. J.J. Thomson 1897 yılında elektronu keşfetti. 1911 yılında

Ernest Rutherford günümüz atom modelinin temelini teşkil eden yapıyı ortaya koydu: atomun, kütlesinin büyük bir kısmını oluşturan bir çekirdek ve bu çekirdek etrafında dönen

elektronlardan oluşmaktadır. Rutherford çekirdeği oluşturan pozitif yüklü parçacığa proton adını verdi.

1932 yılında James Chadwick nötronu (adı, elektrik yükü 0 olduğundan, yani nötr olduğundan, nötron olmuştur.) buldu ve bu sayede 1935'te Nobel Fizik Ödülü'nü aldı. Daha sonra

kuantum teorisi doğrultusunda Niels Bohr, Bohr atom modelini ortaya attı ve elektronların belli yörüngelerde bulunabildiğini ve bunun Planck sabiti ile ilgili olduğunu ifade

etti. Bohr'un modelinin üzerinde, daha sonraki deneylerde bulunanlarla örtüşmesi için birçok ekleme ve çıkarma yapıldı. Bohr modelinin "yamalı bohça" lakabını alması bundan

ileri modelini yapmıştır.
Atomun Yapısal Özellikleri

Niels Bohr'un modeli ise modern atom teorisine en yakın modellerinden biridir. Bohr'a göre elektronlar çekirdeğin çevresinde rastgele yerlerde değil, çekirdekten belirli

uzaklıklarda bulunan katmanlarda döner. Bohr da tasarladığı bu modelle Nobel ödülüne de lâyık görülmüştür.

Atomun yapısını açıklayan ve bugün için kabul edilen son teori Kuantum Atom Teorisi'dir. Kuantum Atom Teorisi'ne göre atom modeli Bohr atom modelinden farklıdır. Bohr Atom

Modeli'ne göre atomun merkezindeki çekirdeğin etrafında elektronlar çember şeklindeki yörüngelerde dolanmaktadırlar. Her bir çember yörünge belli enerji seviyesine sahiptir.

Yörüngeler arası elektronik geçişler atomun renkli görünmesine neden olur. Ancak belli bir zaman sonra Bohr atom modelinin birçok spektrumu açıklayamadığından yetersizliği

ortaya çıkmıştır.

Kuantum Atom Modeli'ne göre ise atomun merkezinde bulunan çekirdeğin etrafındaki elektronlar belli bölgelerde yani orbitallerde bulunurlar. Belli enerji seviyelerine sahip

orbitaller atomu oluşturan küresel katmanlarda bulunur. Portakal kabuğu şeklinde iç içe geçmiş küresel katmanlardaki orbitallerin belli şekilleri ve açıları(yönelmeleri)

mevcuttur. Orbitallerin bulunduğu katmanların enerji seviyelerinin başkuantum sayısı belirler. n = 1,2,3,. . .gibi tam sayılarla ifade edilir. Orbitallerin şeklini ise l yan

kuantum sayıları belirler. l = 0(s), 1(p), 2(d),. .(n-1) e kadar değerler alır. Orbitallerin doğrultularını(açılarını) veren ml yan kuantum sayısı ml=-l. . .0. .+l değerlerini

alır. Elektronların spini gösteren ms kuantum sayısı da +1/2 veya -1/2 değerlerini alabilir.

Bir atomun çapı, elektron bulutu da dahil olmak üzere yaklaşık 10 − 8 {\displaystyle 10^{-8}} {\displaystyle 10^{-8}} cm civarındadır. Atom çekirdeğinin çapı ise 10 − 13

{\displaystyle 10^{-13}} {\displaystyle 10^{-13}} cm kadardır. Atomlar, boyutlarının görünür ışığın dalga boyundan çok küçük olması sebebiyle optik mikroskoplarla

görüntülenemezler. Atomların pozisyonlarını belirleyebilmek için elektron mikroskobu, x ışını mikroskobu, nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi gibi araç ve yöntemler

kullanılır.

Yalnız elektronlar çekirdek çevresinde ancak belirli enerji seviyelerine sahip yörüngelerde dönerler, konumları ancak bir olasılık fonksiyonu ile ifade edilebilir. Elektronlar

çekirdeğin etrafında bulutsu bir şekildedir.
Atom Altı parçacıklar

    Ana madde: Atomaltı parçacıklar

Sadece proton parçacığının bulunup tekli işlev gördüğü Bohr Atom Modeli
Atomların içi dolu ve bölünmez olduğu fikrini savunan John Dalton'un ilk atom modeli ve atom hakkında ilk bilimsel yaklaşımıdır.(1808 ).

Atom sözcüğü her ne kadar “daha küçük parçacıklara bölünemeyen” gibi bir anlam taşısa da, çağdaş bilimde atom “atomaltı parçacıkların birleşimi” olarak tanımlanır. Atomdaki üç

temel parçacık elektron, proton ve nötrondur. Bütün elementlerin atomlarında bu üç parçacık mutlaka bulunur; tek istisnası hidrojen-1 atomudur ki bu atomda nötron yoktur. Ayrıca

herhangi bir hidrojen katyonunun elektronu da yoktur. Bundan dolayı hidrojen-1 atomunun katyonuna proton da denir.
Helyum atomunun sadeleştirilmiş haliyle atom modeli: İki protondan (kırmızı) ve iki nötrondan (yeşil), ayrıca etrafında dönen (sarı) elektronlar.

Negatif yüklü olan elektron, bu parçacıklar arasında 9.11−31 kg ile en hafif olanıdır. Boyutlarının ölçümü mevcut tekniklerle mümkün değildir. Proton pozitif yüklüdür ve

kütlesi, 1.6726−27 kg, yani elektronun kütlesinin 1836 katıdır. Protonun kütlesi, atomdaki bağlanma enerjisine göre değişiklik gösterip azalabilir. Nötron ise yüksüz bir

parçacıktır ve kütlesi 1.6929−27kg’dır. Nötron ve protonların boyutları, her ne kadar yüzeyleri tam olarak tanımlanamasa da, birbirlerine yakın değerdedir.

Standart modele göre, proton ve nötronlar kuark adı verilen temel parçacıklardan oluşurlar. Kuarklar bir çeşit fermiyondur ve maddenin iki temel bileşeninden (diğer bileşen

leptondur) biridir. Her biri +2/3 veya -1/3 yüklü olan altı çeşit kuark vardır. Protonlar iki yukarı kuark bir tane de aşağı kuarkdan oluşur. Böylece yükü " 2.(+2/3) + 1.(-1/3)=

+1 ", yani pozitif olur. Nötronlar ise iki aşağı kuark bir de yukarı kuarktan oluşur ve " 1.(+2/3) + 2.(-1/3) = 0 " sonucu yüksüz olurlar. (Bu hesaplarda +2/3 yukarı kuark, -1/3

ise aşağı kuarkları gösteriyor). Bileşimlerindeki bu farklılık yüklerinin yanı sıra kütlelerinin de değişik olmasına neden olur. Kuarkları, gluonlar aracılığıyla, güçlü çekirdek

kuvveti bir arada tutar. Gluon, fiziksel kuvvetleri sağlayan gauge bozonlarından biridir.
Çekirdek

    Ana madde: Atom çekirdeği

Çekirdeği bir arada tutmak için gerekli olan enerjinin izotoplara göre değişimini gösteren bir grafik

Bir atomdaki bütün Proton ve Nötronlar, atomun boyutuna kıyasla çok küçük bir alana sahip olan çekirdektedir. Proton ve nötronun ikisi birden nükleon olarak adlandırılır. Bir

çekirdeğin yarıçapı, toplam nükleon sayısı A olan bir atomda 1.07 ⋅ A 3 {\displaystyle {\begin{smallmatrix}1.07\cdot {\sqrt[{3}]{A}}\end{smallmatrix}}} {\displaystyle {\begin

{smallmatrix}1.07\cdot {\sqrt[{3}]{A}}\end{smallmatrix}}} fmdir. Nükleonları "residual strong force" adı verilen kısa menzilli bir çekici güç bir arada tutar. Bu kuvvet 2.5

fmden daha kısa uzaklıklarda, pozitif yüklü protonların birbirlerini itmelerine neden olan elektrostatik güçten çok daha güçlü bir kuvvettir. Bir atomdaki proton sayısına atom

numarası denir. Bir elementin bütün atomlarındaki proton sayısı aynıdır. Örneğin demirin atom numarası 26’dır ve dolayısıyla 26 proton bulunduran bütün atomlar demir elementine

aittir. Bir elementin atomları arasında nötron sayısı farklılık gösterebilir. Farklı nötron sayılarına sahip aynı element atomlarına izotop denir. Nötron sayısının proton

sayısına oranı çekirdeğin kararlılığını belirler.

Nötron ve protonlar farklı fermiyon türleridir. Kuantum mekaniğinin kurallarından Pauli dışarlama ilkesine göre iki benzer fermiyon aynı zaman içinde aynı kuantum durumunda

bulunumaz. Yani her proton ve nötron farklı bir yerde bulunmalıdır. Bu yasak, aynı kuantum durumda bulunan bir proton ve nötron için geçerli değildir.

Barındırdığı nötron ve proton sayılarının çok farklı olduğu bir çekirdek, radyoaktif bozunmaya uğrayıp daha düşük bir enerji seviyesine geçerek nötron ve proton sayılarını

birbirine yakın değerlere çeker. Birbirine yakın sayıda proton ve nötron içeren çekirdekler radyoaktif bozunmaya karşı daha kararlıdır. Ancak atom numarası arttıkça, protonların

birbirlerine uyguladıkları elektrostatik itme kuvvetleri artacağından, protonlar arasına girerek bu itmeleri azaltan nötron sayısı giderek çoğalır. Bunun sonucunda atom numarası

20’nin üzerinde (20, kalsiyumun atom numarasıdır) nötron ve proton sayıları eşit kararlı çekirdekler bulunmaz. Atom numarası arttıkça, kararlı bir çekirdek için gerekli olan

nötron/proton oranı 1.5’e doğru kayar.
İki protonun füzyona uğrayarak bir nötron ve bir protona dönüşmesini gösteren bir çizim. Füzyon sonucunda pozitron(e+) ve elektron nötrinosu salınır.

Atom çekirdeğindeki proton ve nötron sayıları değiştirilebilse de bu çok büyük bir enerji gerektirir ve bu olay sonucunda, çekirdeğin değişmesi için emilen enerjiden daha fazla

enerji dışarı salınır. Çekirdeğin daha az sayıda nükleon içeren çekirdeklere bölünmesine fizyon denir. Birden fazla çekirdeğin birleşerek daha çok nükleon içeren çekirdeklere

dönüşmesine ise nükleer füzyon denir ve füzyonun gerçekleşmesi için gerekli olan enerji, nükleer fizyon için gerekli enerjiden çok daha fazladır. Yine füzyon sonucunda ortaya

çıkan enerji, fisyonun ortaya çıkardığı enerjiden de fazladır. Yıldızlardaki muazzam enerji salınımının kaynağı füzyondur. Düşük enerjili yıldızlarda küçük atom numaralı

çekirdekler (hidrojen, helyum), yüksek enerjili yıldızlarda ise daha büyük atom numaralı (karbon, oksijen) çekirdekler füzyona uğrar. Yıldızdaki çoğu çekirdek demire

dönüştüğünde, demirin füzyonu için gerekli yüksek enerji sağlanamadığından yıldız kütlesine göre bir beyaz cüce, kızıl dev veya kara delik dönüşür.


Molekül

Molekül, birbirine bağlı gruplar halindeki atomların oluşturduğu kimyasal bileşiklerin en küçük temel yapısına verilen addır.[1] Diğer bir ifadeyle bir molekül bir bileşiği

oluşturan atomların eşit oranlarda bulunduğu en küçük birimdir. Moleküller yapılarında birden fazla atom içerirler. Bir molekül aynı iki atomun bağlanması sonucu ya da farklı

sayılarda farklı atomların bağlanması sonucu da oluşabilirler. Bir su molekülü 3 atomdan oluşur; iki hidrojen ve bir oksijen. Bir hidrojen peroksit molekülü iki hidrojen ve 2

oksijen atomundan oluşur. Diğer taraftan bir kan proteini olan gamma globulin 1996 sayıda atomdan oluşmakla birlikte sadece 4 çeşit farklı atom içerir; hidrojen, karbon, oksijen

ve nitrojen.[2] Molekülleri oluşturan kimyasal bağlara Moleküler bağlar denir. Bunlar kovalent, iyonik ve metalik bağlardır.[3]


Moleküler bağlar

Bir molekülün atomları arasında oluşan bağlardır. Moleküller arası bağlardan daha kuvvetlidirler.[4] Bir su molekülünün atomlarını bir arada tutan bağ moleküler bağlara

örnektir. Öte yandan su moleküllerini buz halindeyken bir arada tutan bağlar ise moleküller arası bağlara örnektir. Moleküler bağlar kovalent, iyonik ve metalik bağlardır.

    Moleküler ve Moleküller arası bağlar

    Su molekülü (H ve O atomları arasındaki bağ moleküler bağa örnektir.)

    Hidrojen bağı, su molekülleri arasında

Kovalent bağlar

Hidrojen Atomları arasındaki kovalent bağ

İki atomun elektron paylaşımı sonucu oluşan bağ moleküler bağdır. Bağı oluşturan her bir atom elektron çiftine bir elektron sağlar. Bu bağ eğer iki aynı atomdan oluşmuş ise,

oluşturulan bağa apolar kovalent bağ denir. Elektron çifti her iki atoma da eşit uzaklıktadır. Öte yandan bağ eğer iki farklı atom tarafından oluşturulmuş ise oluşturulan bağ

polar kovalent bağ olarak adlandırılır. Bu durumda elektronegatifliği daha yüksek olan atomun elektron yoğunluğu negatifliği az olan atoma göre artar.
İyonik bağlar

İyonik bağ oluşumu
NaCl Kimyasal denklemi

İyonik Bağ, bir ya da daha fazla elektronun bir atomdan ayrılıp başka bir atoma bağlanması süreci sonrasında positif ve negatif iyonların oluşması neticesinde oluşan bağdır.[5]

Sodyum ve Klor atomlarından oluşan NaCl'ü oluşturan bağ iyonik bağa tipik bir örnektir.
Metalik bağlar
Metalik Bağ


Metal atomlarını bir arada tutan bağdır. Metal atomların çekirdeğiyle valans elektronları arasındaki etkileşimin kuvveti oldukça zayıftır. Dolayısıyla atomun bu valans

elektronlar serbestçe hareket edebilmektedirler. Band teorisine göre metal atomlarını etrafı valans elektronlarının oluşturduğu serbest elektron deniziyle çevrilidir. Bu serbest

elektronların paylaşımı sonucu metalik bağ oluşur.

Eylemsizlik

Eylemsizlik cisimlerin hareket durumlarını koruma eğilimleridir. Burada "hareket durumu" ile anlatılmak istenen, cismin diğer bir cisme göre sabit hızla hareket etmesi veya

durağan halde bulunmasıdır. Maddeler için ortak özelliktir. Newton tarafından 1. hareket yasası olarak ifade edilmiştir. Bu yasa, bir cisim üzerine etkiyen dış kuvvetlerin

bileşkesi (net kuvvet) sıfır olduğu zaman cismin hareket durumunun değişmeyeceğini söyler.

Doğrusal harekette cismin eylemsizliği kütlesiyle doğru orantılıdır. Newton'un ikinci hareket kanunu olan F = m a {\displaystyle \mathbf {F} =m\mathbf {a} } {\displaystyle

\mathbf {F} =m\mathbf {a} } bunu bize göstermektedir. Kütleleri farklı olan iki cisme aynı kuvveti uyguladığımızda, kütlesi büyük olan cisim daha yavaş hızlanır. Düzgün dairesel

harekette ise cismin eylemsizliği eylemsizlik momentiyle doğru orantılıdır. Eylemsizlik momenti büyük cisimlere açısal ivme kazandırmak daha zordur. Dairesel harekette ise

τ n e t = d L d t = d ( I ω ) d t = I d ω d t = I α , {\displaystyle {\boldsymbol {\tau }}_{\mathrm {net} }={\frac {\mathrm {d} \mathbf {L} }{\mathrm {d} t}}={\frac {\mathrm {d}

(I{\boldsymbol {\omega }})}{\mathrm {d} t}}=I{\frac {\mathrm {d} {\boldsymbol {\omega }}}{\mathrm {d} t}}=I{\boldsymbol {\alpha }},} {\displaystyle {\boldsymbol {\tau }}_

{\mathrm {net} }={\frac {\mathrm {d} \mathbf {L} }{\mathrm {d} t}}={\frac {\mathrm {d} (I{\boldsymbol {\omega }})}{\mathrm {d} t}}=I{\frac {\mathrm {d} {\boldsymbol {\omega }}}

{\mathrm {d} t}}=I{\boldsymbol {\alpha }},} eşitliği vardır.

    τ:Tork
    I:Eylemsizlik momenti
    α:Açısal ivme



Ağırlık

Ağırlık, bir cisme uygulanan kütle çekim kuvvetidir. Dünya'da bir cismi ele alırsak yükseğe çıkıldıkça ağırlığı azalır, kutuplara gidildikçe ağırlığı artar, ekvatora gittikçe

ağırlığı azalır. Ağırlık birimi newton'dur ve simgesi 'N'dir.

Yatay bir taban üzerine konan bir cismin, o taban üzerine yaptığı basınca ya da bir noktaya asılı bir cismin, o noktaya uyguladığı yer çekimi kuvvetine verilen ad.

Bu bakımdan, ağırlığın yönü, yer çekimi kuvvetinin yönündedir. Bu da, cismin kütlesine ve o yerin ivmesine bağlıdır. İvme, yeryüzünde cismin bulunduğu yere göre değişebildiğine

göre, kütlesi sabit olan bir cismin mutlak ağırlığı, küre üzerinde bulunduğu yere göre değişir.

Ağırlık Merkezi:

Bir cismin parçacıkları üzerine etki eden yerçekimleri bileşkesinin uygulama noktasına verilen isimdir. Boşluğa bırakılan her cisim, yerçekiminin etkisi altında kalarak düşer.

Yerçekimi, cismin yere düşmesini, dolayısıyla bir ağırlığı olmasını sağlar. Yerçekimi kuvveti, kütlesi (m) olan bir nokta gibi tasarlanan cismin parçacıklarına ayrı ayrı etki

yapar. Bir cismin ağırlık merkezi, o cismin meydana gelmesini sağlayan noktalar sisteminin, o noktada toplanmış ve yerçekimi kuvveti o noktaya etki ediyormuş gibi olan halidir.

Bir cismin ağırlık merkezinin de. neyle elde edilmesi, onun şekline göre değişir.

Ağırlık merkezinin bilinmesi ,cisimlerin denge hallerini ve çeşitli yapıtların devrilmeden durabilmelerinin sağlanmasında yardımcı olur.

    Ağırlık=Kütle x Yer çekimi ivmesi

Kütlesi 1 kg olan bir cisim

    Güneş'te 247.2 N
    Merkür'de 3.71 N
    Venüs'te 8.87 N
    Dünya'da 9.81 N
    Ay'da 1.62 N(Ay'daki ağırlık Dünya'daki ağırlığın 6'da 1'idir.)
    Mars'ta 3.77 N
    Jüpiter'de 23.30 N(ağırlık dinanometre ile ölçülür)
    Satürn'de 9.2 N
    Uranüs'de 8.69 N
    Neptün'de 11 N
    Plüton'da 0.06 N'dur.

1 kg'lık kütlenin ağırlığı Paris'te 9,81 N. alınırsa

    Ekvator'da 9,78 N
    Kutuplarda 9,83 N
    İstanbul'da 9,80 N
    Ankara'da 9,78 N
    Antalya'da 9,78 N ölçülür.


Maddenin hâlleri

Bir fizik terimi olarak maddenin hali, maddenin aldığı farklı fazlardır. Günlük hayatta maddenin dört farklı halaldığı görülür. Bunlar; katı, sıvı, gaz ve plazmadır. Maddenin

başka halleri de bilinir. Örneğin; Bose-Einstein yoğunlaşması ve nötron-dejeneje maddesi. Fakat bu haller olağanüstü durumlarda gerçekleşir, çok soğuk ya da çok yoğun

maddelerde. Maddenin diğer hallerininde, örneğin quark-gluon plazmalar, mümkün olduğuna inanılır fakat şu an sadece teorik olarak bilinir. Tarihsel olarak, maddenin

özelliklerindeki niteleyici farklılıklara dayanarak ayrım yapılır. Katı haldeki madde bileşen parçaları ile (atomlar,moleküller ve iyonlar ile ) bir arada tutulur ve böylece

sabit hacim ve şeklini korur. Sıvı haldeki madde hacmini korur fakat bulunduğu kabın şeklini alır. Bu parçalar bir arada tutulur ama hareketleri serbesttir. Gaz halindeki madde

ise hem hacim olarak hem de şekil olarak bulunduğu kaba ayak uydurur.Bu parçalar ne beraber ne de sabit bir yerde tutulur. Maddenin plazma hali ise ,nötr atomlarda dahil , hacim

ve şekil olarak tutarsızdır. Serbestçe ilerleyen önemli sayıda iyon ve elektron içerirler. Plazma,evrende maddenin en yaygın şekilde görülen halidir.[1]

Dört ana hal
Katı
Bir kristal katısı: stronsiyum titanate. Parlak atomlar Sr ve daha karanlıklar Ti.

Katılarda parçacıklar (iyonlar, atomlar ya da moleküller) sıkı sıkı bir arada tutulmuştur. Parçacıklar arasındaki bağlanma güçlüdür. Bu yüzden bu parçalar serbestçe hareket

edemezler fakat titreşim oluşturabilirler.Bu yüzden bir katı sabittir,belli bir hacmi ve şekli vardır. Katıların şekli sadece bir kuvvet tarafından değiştirilebilir. Örneğin

kırılabilir ya da kesilebilir. Örnekte,kristal haldeki katıda, parçacıklar (atomlar, moleküller ya da iyonlar) düzenli bir sırada toplanmışlardır. Birden çok,farklı kristal

yapılar vardır ve aynı madde birden fazla yapıya (ya da katı fazda) sahip olabilir. Örneğin, demirin kütle merkezi 912 °C den az sıcaklıkta kübik yapıya sahiptir. 912 ve 1394 °C

sıcaklık arasında ise yüzey merkezli kübik yapıya sahipir. Buzun çeşitli sıcaklıklarda ve basınçlarda var olan on beş kristal yapısı bilinir.[2]

Camlar ve diğer kristal olmayan yani uzun vadeli diziler hariç kendine özgü billurlaşmıs bir biçimi olmayan katılar termal denge durumunda değillerdir. Bu yüzden bunlar maddenin

klasik olmayan hali olarak aşağıda tanımlanmıştır. Katılar eritilerek sıvılara, sıvılarda dondurularak katılara dönüşebilirler. Bunun yanında, katılar direk olarak süblimleşme

ile gaz haline dönüşebilirler.
Sıvı
Klasik tek atomik sıvının yapısı. Atomlar çok fazla yakın komşuya sahip, uzun aralıkları yok


Bir sıvı neredeyse sıkıştırılamayacak akışkanlıktadır yani bulunduğu kabın şeklini alır. Fakat basınçtan bağımsız olarak,(neredeyse) sabit bir hacimde kalır. Eğer sıcaklık ve

basınç sabitse, belli bir hacmi vardır. Bir sıvı erime noktasının üstünde ısıtılırsa ,yani verilen basınç maddenin üçlü noktasından daha yüksek olursa, bu katı sıvılaşmaya

başlar. Moleküller arası (ya da atomlar,iyonlar arası) kuvvetlerde önemlidir. Fakat, moleküllerin birbirleriyle ilişki kurması yeterli enerjiye sahiptir ve yapıları

hareketlidir. Bu da verilen sıvının tanımlanamaması anlamına gelir ama bulundakları kap ile tanımlanırlar. Hacimleri genellikle katılardan daha büyüktür .En çok bilinen örneği

ise su,TheH2O dur. En yüksek sıcaklıkta verilen bir sıvı kritik sıcaklıkta var olabilir.[3]
Gaz
Gaz molekülleri arasındaki alan çok fazladır. Bağları çok zayıf ya da hiç yoktur. "Gaz" molekülleri hızlı ve serbest hareket ederler.


Bir gaz sıkıştırılabilir. Gazlar bulundukları kabın şekline uymak zorunda değillerdir. Hem de bulundukları kabı genişletebilirler.

Bir gazda moleküller yeterli kinetik enerjiye sahiplerdir. Bu yüzdenmoleküller arası uygulanan kuvvet çok azdır (ya da ideal gazlarda sıfırdır) ve moleküller arası

uzaklık,moleküler boyutlarından çok daha büyüktür. Bir gaz şekil ve hacim tanımlamasına sahip değildir. Ama bulundukları kabı kaplarlar. Bir sıvı sabit basınçta ve kaynama

noktasında ısıtma ile ya da sabit sıcaklıkta basınç azaltılarak bir gaza dönüştürülmüş olabilir.

Bir gazın kritik sıcaklık değeri altındaki sıcaklıklarda soğutma olmadan tek başına sıkıştırılması ile bu gaz sıvılaştırılabilir. Buna vapor adı da verilir. Katının (ya da

sıvının) gaz basıncının buhar basıncına eşit olduğu durumlarda, bir buhar bir sıvı (ya da katı )ile denge içinde olabilir.

Sıcaklığı ve basıncı sırasıyla kritik sıcaklık ve kritik basınç tan yüksek olan bir süperkritik akışkan (SCF)gazdır.Bu durumda,sıvı ve gazlar arasında ayrım kaybolur. Bir

süperkritik akışkan,bir gazın fiziksel özelliklerine sahiptir.Fakat bazı yararlı uygulamalara yol açan durumlarda yüksek yoğunluğu çözücü özellik sunar. Örneğin;

kafeinsizleştirilmiş kahve [4]
Plazma
bir plazmada, elektronlar çekirdekten sökülerek bir elektron denizi oluşturulur. Böylece elektriği iletme özelliği kazanırlar.

Bir plazmanın gazlarda da olduğu gibi, belirli bir şekli ya da hacmi yoktur. Gazların aksine, plazmalar elektrik akımını iletirler. Manyetik alan ve elektrik akımı üretirler ve

elektromanyetik kuvvetlere karşılık verirler. Pozitif yüklü çekirdek, serbetçe hareket eden ayrılmış elektronların "deniz"inde yüzebilir. Aslında elektrik yapmak için plazma

özel meselesi sağlayan bu elektron "deniz " dir.

Maddenin plazma hali genellikle yanlış anlaşılır ama gerçekte dünya üzerinde oldukça yaygındır ve insanların çoğu bu plazma halini farkında olmadan düzenli olarak gözlemlerler.

Ateş, ışıklandırma, elek kıvılcımları, florasan lambaları, neon ışıklar, plazma televizyonlar ve yıldızlar plazma halindeki ışıklandırılmış maddelerin örnekleridir. Bir gaz

genellikle bir plazmaya iki şekilde dönüştürülür. Bunlar; iki nokta arasındaki voltaj farki ve son derece yüksek sıcaklığa maruz bırakmak ile gerçekleşir.

Maddeyi yüksek sıcaklıklarda ısıtmak elektronların atomlardan ayrılmasına sebep olur. Böylece serbest elektronlar meydana getirilir. Çok yüksek sıcaklıklarda, örneğin

yıldızlarda bulunan, elektronların aslında “serbest” olduğu ve çok yüksek sıcaklıktaki plazmanın bir elektron denizinde yalın bir şekilde yüzdüğü farzedilir.

Faz geçişleri

Maddenin hali, faz geçişleri ile de ayırt edici özellik olur. Bir faz geçişi yapıdaki bir değişimi gösterir ve özelliğindeki ani bir değişim ile ayırt edilebilir. Herhangi bir

halden,başka bir hale geçen madde bir faz dönüşümü ile ayırt edilebilir. Suyun birçok farklı katı hali olduğu söylenebilir.[5] Süper iletkenliğin görünüşü faz dönüşümü ile

ilişkilendirilir. Yani, süperiletkenlik halleri vardır. Örnek olarak, demir manyetizması hali , faz geçişleri ile ayrılır ve ayırt edici özellikleri vardır. Hal değişimi

gerçekleştiğinde, aşamaların ara adımları mezofaz olarak adlandırılır. Böyle fazlar sıvı kristal teknolojisinin tanımı ile kullanılır. [6][7]

Verilen maddenin hali ya da fazı basınç ve sıcaklık koşullarına bağlı olarak diğer aşamalara geçiş için değişebilir; Örneğin, sıcaklık artışı ile katıdan sıvıya geçişler. Mutlak

sıfır civarlarında, bir madde katı halde bulunur..Eğer bu maddeye ısı verilirse erime noktasında sıvılaşarak erir,kaynama noktasında gazlaşır ve eğer yeterince yüksek derecede

ısıtılırsa plazma haline geçer.Plazma halinde elektronlar oldukça enerjilidir bu yüzden atomlarından ayrılırlar. Maddenin formları moleküllerden oluştururulmaz ve farklı güçler

tarafından düzenlenen formlarda maddenin durumları olarak düşünülebilir. Süperakışkanlar (Fermiyonik yoğuşma gibi) ve quark–gluon plazma örnekleridir. Kimyasal Denklemlerde

maddenin katı hali için (k) , sıvı için (s) , gaz için (g) ile gösterilebilir. Sulu çözelti için ise (aq) ile gösterilir. Kimyasal denklemlerde plazma halindeki maddeler nadiren

kullanılır. Bu yüzden plazma halini tanımlamak için standart bir sembol yoktur.

Klasik olmayan haller
Cam


Atoms of Si and O; each atom has the same number of bonds, but the overall arrangement of the atoms is random.
Si ve O atomlarının düzenli altıgen deseni, Her bir köşede bir Si atomu ve her iki tarafın merkezinde O atomu.
Altbilgi şematik gösterimi: belirleyici kimyasal birleşiminin rastgele bir ağ formu (solda) ve kristal kafes yapısı (sağda).

Kristal olmayan ya da şekilsiz bir katı olan cam, sıvı haline doğru ısıtıldığında bir cam geçişi gösterir. Camlar oldukça farklı tip malzemeden yapılabilir. Örneğin; inorganik

ağlar (silisik asit tuzu eklenerek yapılmış pencere camı), metal alaşımları, iyonik erimeler, sulu çözeltiler, moleküler sıvılar, ve polimerler gibi. Termodinamiksel olarak, bir

cam kendi kristal parçalarına uyarak yarı kararlı bir halde bulunur.
Kristallerin bazı derecelerdeki bozuklukları

Bir plastik kristal, uzun menzii dizilimi ile bir moeküler katıdır ama tutunan bileşen moleküller serbestçe döner. Konumsal camlarda bu serbestlik derecesi bastırılmış düzensiz

halde donmuştur.

Benzer olarak, Dönen camlarde manyetik düzensizlik donmuştur.
Likit (Sıvı) Kristal Hal


Kristal sıvı hali akışkan sıvılar ile düzenli katılar arasında özelliklere sahiptir. Genellikle, bir sıvı gibi akabilirler ama uzun menzili düzen gösterirler. Örneğin, nematik

kristal, 118–136 °C arasındaki sıcaklık aralığında olan para-azoxyanisole gibi uzun çubuk moleküllerden oluşur.[8] Bu halde, moleküller sıvılar gibi akışkandır ama her nokta

aynı yöndedir (aynı alan çevresinde) ve serbestçe hareket edemezler.

Kristal sıvıların diğer bir çeşidi bu haldeki ana madde yazısında bahsedilir. Birçok çeşidi teknolojik açıdan öneme sahiptir. Örneğin, kristal sıvı gösterimleri
Manyetik düzenleme

Geçiş metal atomlarının kimyasal bağ formu almamış ve bağlanmamış kalan elektronlarından gelen manyetik momentleri vardır. Bazı katılarda, farklı atomların manyetik momentleri

düzene geçer ve ferromanyetik, antiferromanyetik, ferrimanyetik formları alabilir. Ferromanyetik maddelerde –örneğin katı demir- her atomun manyetik momenti, manyetik etki alanı

içinde aynı yönde hizalanır. Eğer alanlar da sıralıysa, katı geçici manyetiktir; harici bir manyetik alan bulunmasa da manyetikliği devam eder. Mıknatıs, Curie noktasına ( demir

için 768 °C) kadar ısıtıldığında manyetiklik kaybolur.

Antiferromanyetik maddeler birbirine eşit ve karşıt iki manyetik moment ağı barındırır. Bu ağlar birbirini yokeder ve böylece manyetizm sıfırlanır. Örneğin, nikel(II) oksid

(NiO) ‘de, nikel atomlarının yarısı momentlerini bir yönde, kalan yarısı tam tersi yönde hizalar.

Ferrimanyetik maddelerde, manyetik momentler karşıt yöndedir ancak birbirine eşit büyüklükte değildir, böylece birbirini sıfırlayamazlar. Fe3O4 bu duruma örnektir, Fe2+ ve Fe3+

iyonları farklı manyetik momentlere sahiptir.
Mikrofaz ayrışması

Kopolimerler periyodik nanoyapıların çeşitli dizinlerini oluşturmak için mikrofaz ayrışması geçirebilir. Mikrofaz ayrışması, yağ ve su arasındaki faz ayrımına bakarak

anlaşılabilir. Bloklar arasındaki kimyasal uyumsuzluk sebebiyle, blok kopolimerler benzer bir ayrışma içine girer. Ancak bloklar kovalent bağ ile bağlı oldukları için yağ ve su

gibi tekrar karışamazlar. Her bloğun uzunluğuna ve genel blok topolojisine bağlı olarak, her biri kendi madde fazında pek çok morfoloji gözlenebilir.
Düşük sıcaklık halleri
Süperakışkan
Superakışkan fazındaki sıvı helyum bir Rollin film’inde kabın duvararına sürünür. Sonuçta, kaptan damlar.

Mutlak sıfır yakınlarında bazı sıvılar bir ikinci sıvı formunda 'superfluid olarak belirtilir. Çünkü, akışkanlığı sıfırdır (ya da sonsuz akışkanlık vardır; sürtünmesiz akmak

gibi].Bu 1937’de, süperakışkan forumunda olan 2.17 K lambda sıcaklığının altındaki helyum için keşfedilmiştir. Bu haldeyken, kendi kabından dışarı çıkmaya kalkışır.[9] Ayrıca

sonsuz termal iletkenlik sahibidir. Böylece hiçbir sıcaklık düşümü süperakışkan forumunda olamaz. Bir süperakışkanı dönen bir kaba yerleştirdiğimizde girdap ile sonuçlanır.

Bu özellikler, Bose–Einstein yoğuşmasınun formu yaygın izotop olan helium-4 teorisiye açıklanır. Son zamanlarda Fermionic yoğuşması süperakışkanları nadir izotop olan helium-3

ve lithium-6 tarafından düşük sıcaklıklarda bile oluşturulmuştur.[10]
Bose–Einstein yoğuşması
Rubidium gazındaki hız soğuklaştırılmış gibidir: başlangıç malzemesi solda, Bose–Einstein yoğuşması sağda.

Albert Einstein ve Satyendra Nath Bose "Bose–Einstein yoğuşması" ‘ nı 1924’te tahmin etmiştir. Bazen maddenin beşinci hali olduğunu düşünmüşlerdir. Bose–Einstein yoğuşmasında,

madde bağımsız parçacık gibi davranmayı durdurur ve tek kuantum haline düşer.

Gaz fazında, Bose–Einstein yoğuşması onaylanmamış teorik tahmin olarak kalmıştı. 1955’te, Eric Cornell ve Carl Wieman’nin Colorado Üniversitesi’ndeki araştırma grubu ilk yoğuşma

deneyini ürettiler. Bose–Einstein yoğuşması katıdan daha "soğuk"tur. Atomlar çok benzer ( ya da aynı) kuantum seviyesine uaştığında gerçekleşir. Bu da at temperatures very close

to mutlak sıfır (−273.15 °C) ‘ a çok yakındır.
Fermiyonik yoğunlaşma

Fermiyonik yoğunlaşma , Bose-Einstein yoğunlaşmasına benzer fakat fermiyonlardan oluşur. Pauli ilkesi fermiyonların aynı kuantum durumuna girmesini engeller, fakat bir çift

fermiyon bozon gibi davranabilir, ve böyle çiftler daha sonra bir kısıtlama olmadan aynı kuantum durumuna girebilir
Rydberg mokelülü

Rydberg maddesi, güçlü bir ideal olmayan plazma metastabl durumlarından biridir. Heyecanlı atomların yoğunlaşmasıyla form alır. Bu atomlar eğer kesin bir sıcaklığa ulaşırsa

iyonlara ve elektronlara da dönüşebilir. Nisan 2009’da Nature, Rydberg atoumdan ve zemin atomundan Rydberg molekülü oluşumunu bildirdi. Deneyde ultra soğuk rubidyum atomları

kullanıldı,[11] confirming that such a state of matter could exist.[12] The experiment was performed using ultracold rubidium atoms.
Quantum Hall state

Kuantum Hall hali, anlık akışa dik yönde ölçülen kuantize Hall voltajını arttırır. Kuantum Hall yörüngesi durumu elektronik cihazların daha az enerji tüketmesi ve daha az ısı

üretmesinin önünü açacak teorik bir fazdır. Bu, maddenin Kuantum Hall durumunun bir türevidir .
Garip madde

Garip madde,Tolman-Oppenheimer-Volkoff sınırına yakın (yaklaşık 2-3 güneş kütlesi) bazı nötron yıldızları içinde bulunabilen kuark maddenin bir türüdür. Düşük enerji

durumlarında kararlı olabilir
Fotonik madde

Fotonik maddede, fotonlar kütleleri varmış gibi davranır ve birbirleriyle etkileşime girerler, fotonik moleküller dahi oluşturabilirler. Bu durum fotonların kütleleri olmaması

ve etkileşime girememeleri gibi genel özelliklerine aykırıdır
Yüksek enerji hali
Madde bozunması

Oldukça yüksek basınç altında, sıradan maddeler birtakım egzotik durum değişimlerine uğrayarak bozulmuş madde olarak bilinen duruma geçerler. Bu şartlarda, maddenin yapısı Pauli

dışlama prensibiyle desteklenir. Astrofizikçilerin bu duruma büyük ilgileri vardır, nötron yıldızları ve beyaz cücelerde var olan yüksek basınç durumunun nükleer füzyon için

kullanıldığına inanılır.

Elektron-dejenere madde beyaz cüce’nin içinde bulunur. Elektronlar atomlarına bağlı kalır fakat yakın atomlara transfer edilebilir. Nötron-dejenere madde nötron yıldızında

bulunur. Büyük çekim basıncı atomlara büyük bir sıkıştırma basıncı uygular ki elektronlar protonlarla ters beta bozunması yoluyla birleşmek zorunda kalır, sonuç olarak çok yoğun

bir nötron yığını elde edilir. ( Normalde atomik çekirdeğin dışındaki serbest nötronların yarılanma ömrü 15 dakikanın altındadır, fakat nötron yıldızında, atomun çekirdeğinde

olduğu gibi diğer etkenler nötronları stabilize eder.)
Quark-gluon plasma

Quark-gluon plasma, kuramsal zerrelerin gluon’lar denizinde (kuramsal zerreleri birrada tutan güçlü kuvveti ileten atomaltı parçalar), serbestçe ve bağımsızca hareket edebildiği

(parçaların sürekli bağlı olması yerine) duruma denir. Bu; molekülleri atomlara bölmek ile benzer. Bu durum kısaca parçacığın ivmesinde elde edilebilir ve bilimadamlarının

sadece teoride kalmayıp,bireysel quarklarınn özelliklerini gözlemlemesine izin verir.

Quark-gluon plasma 2000’de CERN’de keşfedildi.
Renkli cam yoğuşması

Renkli cam yoğuşması , atomik nötronların ışığın hızına yakın ilerlediğinin varlığını teorize edilmesinin bir çeşididir. Einstein’ın görelilik teorine göre,yüksek enerjili

çekirdek , hareketinin yönü boyunca uzunluğu kısaltılmış ya da sıkıştırılmış görülür. Sonuç olarak, çekirdeğin içindeki gluonlar sabit bir gözlemciyi gluonik duvar gibi görünür.

Çok yüksek enerjilerde, gluonların bu duvarda ki yoğunluğu çok yüksek şekilde artıyormuş gibi görünür. Quark-gluon plazmanın duvarların çarpışmasında üretilmesinin tersine,

rengi cam yoğuşması sadece duvarlarla ifade edilir ve parçacıkların gerçek özlellikleri sadece yüksek enerji koşulları altında gözlenir.
Çok yüksek enerjili haller
The yerçekimsel özellik tahmin edilmiştir. predicted by genel göreceliliğin to exist at the center of a kara deliğin merkezinde var olduğuyla is not a phase of matter; it is not

a material object at all (although the mass-energy of matter contributed to its creation) but rather a property of spacetime at a location. It could be argued, of course, that

all particles are properties of spacetime at a location,[13] leaving a half-note of controversy on the subject.

Diğer ileri sürülen haller
Süper katı

Bir değiştiğinde superfluid özellikleri ile dağınık şekilde sipariş edilen malzeme (diğer bir deyişle, bir katı veya kristal) olduğunu. Benzer bir superfluid, bir değiştiğinde

sürtünme hareket edebilir ama sert bir şekli korur. Bir değiştiğinde sağlam olsa da, birçok karakteristik özellikleri birçok konuda.[14][15]
İp-ağ sıvısı


Bir ip-ağ sıvısı, bir sıvı gibi görünüşte kararsız bir dizilimde görünürler. Fakat, genel modelleri bir katı gibi kararlıdır. Normal bir katı fazında atomlar kendilerini bir

sistem modeli içinde hizalarlar. Böylece herhangi bir elektron spin dokunmadan bütün elektron spin karşısında bir durumda normal düz ne zaman, maddenin atomları kendilerini bir

ızgara deseni hizalayın. Ama bir dize-net sıvı içinde atomlar aynı spin ile komşuları için bazı elektron gerektiren bazı desen düzenlenmiştir. Bu artış meraklı özellikleri gibi

alışılmadık bazı öneriler evrenin temel koşulları hakkında destek verir. In a string-net liquid, atoms have apparently unstable arrangement, like a liquid, but are still

consistent in overall pattern, like a solid. When in a normal solid state, the atoms of matter align themselves in a grid pattern, so that the spin of any electron is the

opposite of the spin of all electrons touching it. But in a string-net liquid, atoms are arranged in some pattern that requires some electrons to have neighbors with the same

spin. This gives rise to curious properties, as well as supporting some unusual proposals about the fundamental conditions of the universe itself.
Superglass

Süper cam, süperakışkanlığı ve dondurulmuş biçimsiz yapısı ile ayırt edici özelliği olmuş bir maddedir.
Karanlık madde

Evrenin kütlesinin yaklaşık % 83'ünü karanlık maddeden oluşmasına rağmen,karanlık madde elektromanyetik radyasyonu emmediği ve yayılmadığı için birçok özelliği bir gizem olarak

kalır. Buna karşın, karanlık maddenin neden yapıldığı ile ilgili birçok teori vardır. Bu nedenle karanlık maddenin var olduğunu varsayılırken ve evrenin büyük çoğunluğunu

oluştururken. Özellikleri bilinmez ve spekülasyon yaratır. Çünkü karanlık madde sadece yerçekiminin etkilerinden dolayı gözlemlenir.[16][17]
Equilibrium gel


Denge jeli Laponite denilen sentetik bir çamurdan yapılmıştır. Diğer jellerin yapısının aksine, yapısı boyunca aynı tutarlıkta ve sabit kalır.Yani katı kütle parçalarına

ayrılmaz ve daha çok sıvı kütlenindir. Denge jel filtrasyon kromatografisi, sıvı bağlayıcı ligandın hesaplanması için kullanılan bir tekniktir.[18]

Kaynak :
---------------------
Halk Ansiklopedisi Wikipedia

Kuantum fiziği moleküler, atomik ve atom altı seviyede madde ve enerjinin doğasını ve davranışını inceleyen modern fiziğin önemli bir çalışma alanıdır. 20. yüzyılın başlarında

makroskobik nesnelerin davranışını açıklayan yasaların, böyle küçük boyutlarda aynı işlevi yapmadığı tespit edilmiştir. 1900 yılında fizikçi Max Planck Alman Fizik Derneği’ne

üzerinde çalıştığı kuantum teorisini sunmuştur.

Cisimler bazen termal ışıma da denen bir ışıma yayar. Bu ışıma cismin sıcaklığına bağlıdır. Planck, bir cismin sıcaklığının değişmesiyle turuncudan kırmızıya ya da maviye dönen

renk değişikliklerinin yaydığı radyasyonun nedenini bulmaya çalıştı. 1900 yılında Planck, çalışmasını yaptığında fizikçiler atomların toplam enerji olarak bir değere sahip

olabileceğini düşünüyorlardı, enerji sürekli olarak değişkendi. Yani enerji “sürekliliğe” sahipti. Fakat Planck’ın kuantum önermesi, enerji değişiminin “kuantalaşmış” (  kesikli)

olduğu anlamına geliyordu.

Planck, adına “kuanta” dediği enerji paketlerini temsil eden bir takım matematiksel denklemleri oluşturdu. Sonunda denklemler bu fenomeni çok iyi açıkladı; bazı farklı sıcaklık

seviyelerinin (  bunlar bir temel asgari sıcaklık değerinin tam katları), enerji renk spektrumunun farklı alanlarını işgal edeceğini buldu. Planck aslında doğa yasalarının tamamen

yeni ve temel bir anlayışı olan kuantaların keşfini üstlenmiş oldu.

Bu teorisiyle 1918 yılında Nobel Fizik Ödülü’nü kazandı ve bundan sonraki 30 yıllık süreç boyunca çeşitli bilim adamları tarafından elde edilen gelişmelere ön ayak olarak

kuantum teorisinin modern anlayışına katkıda bulunmuş oldu.

Kuantum Ne Anlama Geliyor?

Latinceden gelen kuantum, “Ne kadar?” anlamına gelir. Bu bize, kuantum fiziğinde miktarın önemini ve tahmin edilen ve gözlemlenen madde ve enerjinin farklı sonuçlar

getirebileceğini söyler. Uzay zaman son derece sürekli ve dengeli görünse de, aslında olası en küçük değerlerin bir birleşimini ifade eder.

Kuantum Mekaniğinin Gelişimi

Teknolojinin gelişmesiyle daha hassas ölçümler yapılmaya başlanmış ve garip olaylar gözlenmiştir. Kuantum fiziğinin doğuşu, 1900 yılında Max Planck’ın “Siyah Cisim Işıması”

olayına yaptığı katkıya dayanır. Alanın gelişimi Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger ve daha birçok bilim insanının çalışmalarıyla

sürdürülmüştür. İronik olarak Albert Einstein’ın kuantum fiziği ile ciddi kuramsal sorunları vardı ve onu çürütmek veya değiştirmek için yıllarca çalışmıştı.

    1900 yılında Max Planck enerjinin kesikli halde bulunduğu başka bir deyişle “kuanta”lardan oluştuğu varsayımını yaptı.
    1905 yılında Albert Einstein aynı davranışın tam olarak enerji olmayıp, radyasyonun kendisinin kuantizasyonu olduğunu ileri sürdü.
    1924 yılında Louis de Broglie parçacık veya dalga yapısındaki enerji ve maddenin, atomik ve atom altı seviyelerde davranışlarında hiçbir temel fark olmadığını söylemiştir.

Bu teori “Dalga Parçacık İkilemi” olarak bilinir. İkilem, tüm maddelerin yalnızca kütlesi olan bir parçacık gibi değil, aynı zamanda da enerji transferi yapabilen bir dalga

olduğunu gösterir.
    1927 yılında Werner Heisenberg iki tamamlayıcı değerin (  konum ve momentum gibi), eş zamanlı ölçümünün imkânsız olduğunu önerdi. Klasik fizik ilkelerine göre eş zamanlı

ölçülebilen bu değerler onların kaçınılmaz kusurlu değerleridir. Bu teori “Belirsizlik İlkesi” olarak da tanımlanan, Einstein’ın “Tanrı zar atmaz.” şeklindeki ünlü yorumunu

akıllara getirir.

Peki Kuantum Fiziğini Özel Kılan Nedir?

Kuantum fiziği dünyasında, bir şeyi gözlemlemiş olmanız, aslında gerçekleşecek fiziksel süreçlerin hepsini etkiler. Işık dalgaları parçacık gibi, parçacıklar da dalga gibi

hareket ederler (  Dalga Parçacık İkilemi). Madde uzayda hareket etmeden bir noktadan başka bir noktaya taşınabilir (  Kuantum Tünelleme). Bilgi ise uzak mesafeler arasında anında

aktarılır. Aslında kuantum mekaniği bize tüm evrenin bir dizi olasılıktan oluştuğunu söyler.

Kuantum Engeli Nedir?

Kuantum engelinin anahtar kavramlarından biri, bir parçacığın kuantum durumunu ölçmenin diğer parçacık ölçümlerine kısıtlamalar koymasıdır. Bu EPR Paradoksu’nu en iyi

örneklendiren durumdur (  EPR Paradoksu, Albert Einstein, Boris Podolsky ve Nathan Rosen soyadlarının baş harflerini içeriyor). EPR Paradoksu’na göre nesnelerin fiziksel

özellikleri, ölçmeden bağımsız olarak kesin ve belirli niceliklere sahip olmalıydı. Aslında bu bir düşünce deneyi olmasına rağmen, Bell Teoremi olarak da bilinen teorem bunu

düşünce ve deneylerle destekleyerek doğruluğunu kanıtlamıştır.

Kuantum Optik

Kuantum optik öncelikle ışık veya foton davranışı üzerinde duran, kuantum fiziğinin bir dalıdır. Isaac Newton tarafından geliştirilen klasik optiğin aksine kuantum optik

düzeyinde fotonların davranışı bireysel değil de yoğunlaştırılmış ışın demetleri şeklinde ele alınır. Örneğin lazerler kuantum optik çalışmanın bir uygulaması olarak karşımıza

çıkar.

Kuantum Elektrodinamiği (  QED)

Kuantum elektrodinamik, elektronların ve fotonların etkileşimlerini inceler. Kuantum elektrodinamik 1940’ların sonlarında Richard Feynman, Julian Schwinger, Sinitra Tomonarge

tarafından geliştirilmiştir. Fotonların kütlesi bulunmayan ışık parçacıkları olarak açıklanmasında kuantum elektrodinamiğinin ortaya çıkışı önemli rol oynar.

Birleşik Alan Teorisi

Birleşik alan teorisi genellikle fiziğin temel güçlerini birleştirmek için çalışarak, Einstein’ın Genel İzafiyet Teorisi (  Genel Görelilik İlkesi) ile kuantum fiziğini

uzlaştırmak için araştırmalar yapar. Ancak başarılı olamaz. Birleşik alan teorisi’nin çeşitlerini,

    Kuantum yerçekimi,
    Sicim teorisi / Süpersicim teorisi,
    Büyük birleşik alan teorisi,
    Döngü kuantum yerçekimi,
    Her şeyin teorisi,
    Süpersimetri teorisi olarak sıralayabiliriz.

Kopenhag Yorumu ve Çoklu Dünya Hipotezi

Gerçekliğin doğası için kuantum kuramının en etkili iki yorumu Kopenhag Yorumu ve Çoklu Dünya Teorisi’dir. Niels Bohr makro ve mikro boyutun ayrı fiziksel ilkelerle incelenmesi

gerektiğini ve gözlemin esas belirleyici faktör olduğunu öne sürmüştür. Kısacası Bohr, nesnel gerçekliğin olamayacağını savunuyordu. Durumu bilinmeyen herhangi bir nesnenin,

aynı anda tüm olası durumlarının var olduğunu belirten bu prensibe “Süperpozisyon İlkesi” adı verilir.

Bu teoriyi açıklamak için ünlü ve biraz da acımasız görünen Schrödinger’in Kedisi Deneyi göz önünde bulundurulur. İlk olarak canlı bir kediyi dışarıdan hiçbir şekilde

gözlemlenemeyen kalın kurşun bir kutuya yerleştirdiğimizi düşünelim. Bu aşamada kedi hayatta olduğu için kafamızda hiçbir soru yoktur. Daha sonra bir şişe siyanürü kutunun içine

koyup kutuyu tekrar mühürlediğimizi düşünelim. Kedi radyoaktif madde bozunursa ölecek ya da hiçbir şekilde ölmeyecektir. Eğer kutuyu açmazsak, kedi hem yaşıyor hem de yaşamıyor

diyebiliriz. Ya da kedinin yaşadığı ve yaşamadığı iki farklı evren mevcuttur diyebiliriz. Eğer kutu açılırsa ve gözlem yapılırsa, birkaç durumdan bir tanesine indirgenen durumda

gözlemci de evrene dahil olmuş olur.

schrodingerinkedisi

Kuantum fiziğinin ikinci bir yorumu ise “Çoklu Dünya Teorisi” ya da “Çoklu Evren Hipotezi”dir. Bu teoriye göre kuantum sistemi, bir olayın sonucuyla diğeri arasında seçim yapmak

zorunda kaldığında her iki olay birden meydana gelmektedir. Ancak bunlardan sadece bir tanesi bizim evrenimizde gerçekleşir. Diğeri ise o ana kadar her şeyi bizimkiyle aynı olan

bir başka evrende gerçekleşir. Böylece bizim evrenimiz, paralel evrenlerden bir tanesi olmuş oluyor. Var olan her evrendeki her olayın olma olasılığı yeni bir evren

yaratmaktadır. Ayrıca her nasılsa bütün evrenler bir şekilde diğer tüm evrenlerin erişilebilir olması için izin verir. Yani bu evrenler arasındaki etkileşim için herhangi bir

mekanizma yoktur. Stephen Hawking ve Richard Feynman çoklu evren modelini benimseyen fizikçiler arasında yer almaktadır.

Kuantum Kuramı’nın Etkisi

Kuantum Teorisi’nin etkilerine rağmen birçok bilim adamı teoriyi çürütmeye çalışmıştır. Aralarında Max Planck ve Albert Einstein’ın da bulunduğu bilim insanları Kuantum

Teorisi’ni deneylerle desteklemeye çalışmışlardır. Kuantum Teorisi ve Einstein’ın Görelilik İlkesi modern fiziğin temelini oluşturmaktadır. Kuantum fiziği temellerine dayanarak

uygulanan yöntemlerle kuantum optik, kuantum kimya, kuantum bilgisayar ve kuantum kriptografi gibi giderek artan sayıda uygulama alanı bulmaktadır.

-----------------

Kuantum fiziği nedir?

Kuantum mekaniğinin temelleri 20. yüzyılın ilk yarısında Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul Dirac,

Wolfgang Pauli gibi bilim adamlarınca atılmıştır. Belirsizlik ilkesi, anti madde, Planck sabiti, kara cisim ışınımı, dalga kuramı, alan teorileri gibi kavram ve kuramlar bu

alanda geliştirilmiş ve klasik fiziğin sarsılmasına ve değiştirilmesine sebep olmuştur.

Klasik fizik daha genel olarak klasik teorik fizik, evrende olagelen makroskobik alandaki fiziksel olayların çoğunu açıklayabilmektedir. Atom fiziğinde özellikle kuantum

mekaniksel parçaların (  elektron foton) gibi fiziksel olayların meydana geldiği mikroskobik alanı klasik mekaniğin açıklayabildiği söylenemez.

"Kuantum" kelimesi Latincede "Miktar" anlamına gelir. Bu kelimeyle Kuantum fiziğinin uğraş alanına giren, tahmin edilen ve gözlemlenen farklı birimlerdeki madde ve enerjilere

gönderme yapılır. Uzay ve zaman dahi görünürde son derece kesintisiz ve sürekli olduğu halde, gerçekte birbiri ardına dizilmiş çok küçük değerlerde boşluklara sahiptir. Uzay,

zaman, enerji vb.'nin bu durumu, kavram olarak "kesikli" terimiyle ifade edilir. Kuantum kelimesi de aslında bu kesikli değerleri temsil eder.
Kuantum fiziğinin öyküsü ve gelişimi

Bilimciler son derece hassas ölçümler için artık yeterli teknolojiye ulaştıklarını düşündüklerinde tekrar garip bir durum Karacisim Işıması'nda yaşandı. Klasik fizik

kurallarıyla karacisim ışıması açıklanamamaktaydı. Bu yüzden Kuantum Fiziği'nin doğuşu Max Planck'in 1900'de karacisim ışıması üzerine yaptığı incelemeyle ilişkilendirilir.

Daha sonraları Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger gibi bilimciler bu alanın gelişmesini sağladı. Bu bilim insanlarını kuantum

fiziğinin kurucuları olarak kabul edebiliriz. İronik bir şekilde, daha sonraları Albert Einstein kuantum mekaniğini benimsememiş, yıllarca çürütmeye veya değiştirmeye

çalışmıştır.
Kuantum fiziğinin temel ilkeleri

Kuantum Fiziği alanında, bir şeyi gözlemlemek, o şeyin bulunduğu alandaki gidişatına etki eder. Gözlenen her şey gözlemciden etkilenir ve belli oranlarda belirsizlikler ortaya

çıkar. (  Heisenberg Belirsizlik İlkesi) (  Schrödinger'in Kedisi adlı düşünce deneyi) Işık dalgaları parçacık gibi davranabilir ya da parçacıklar dalga gibi davranabilir. (  dalga-

parçacık ikiliği) Madde bir noktadan başka bir noktaya uzay içinde hareket etmeksizin geçebilir. Gerçekte kuantum mekaniği bize evrenin tümünün bir seri olasılıklar bütünü

olduğunu keşfettirmiştir. Ne yazık ki bu durum büyük cisimlerle ilgilendiğimizde geçerliliğini yitirir.
Klasik fizik ile kuantum fiziği arasında fark var mıdır?

1. Klasik teorik fizikte büyük parçaların her zaman küçük taneciklerden oluştuğu düşünülür.

2. Kuantum fiziğinde Taneciklerin dalga karakterinde hareket ettiği düşünülür. Bu düşüncenin uygulanması birçok matematiksel işleme dayanır.

3. Cisim bir bütün olarak incelenir ve newton formalizasyonu kullanılır. Cismin ve taneciklerin hareketi değil kütle merkezinin hareketi incelenir.

4. Taneciğin enerjisi ve gerekli büyüklükler Schrödinger dalga denkleminde yerine yazılarak bu denklem çözülür, (  pisi ) ruh anlamına gelir.

5. Taneciğin gelecekteki durumu ilk durumda verilen enerji, momentum gibi büyüklüklerle tespit edilir. Cismin üzerine etkiyen kuvvet ile de bu belirlenir.

6. Taneciğin ilk durumu kesinlik içermediği için gelecekteki durum da kesim bilinmez , tespit edilemez kuantum mekaniğin saptamaya çalıştığı ve arasındaki ilişkilerini

araştırdığı büyüklükler olasılıklardır bu maddelerden yola çıkıldığında, genel olarak klasik teorik fizik geçersiz yaklaşımı yanlıştır. Bunun yerine klasik teorik fizik kuantum

fiziğinin bir yaklaşımıdır. Bir özel durumdur ifadesi daha doğrudur.

7. Klasik fizikte uzay ve zaman süreklidir. Kuantum Fiziğinde süreksiz ve kesiklidir. Bu bakımdan Klasik fizikte nesnelerin özellikleri sürekli birer değişkendir. Oysa ki

Kuantum Fiziğinde tüm bu değişkenler süreksiz olup ani sıçrayışlarla bir durumdan diğerine geçiş olur.

8. Klasik fizikte determinizm yani “belirlilik” vardır. Oysa ki Kuantum fiziğinde olaylar determinist olarak gelişmezler. Daima belli bir olasılık yüzdesi bulunur.

9. Klasik fizikte bulunan determinizm nesnellikle el ele gider. Yani, nesnelerin birbirlerinden bağımsız oldukları ve her bir nesnenin çevresinden yalıtılarak incelenebileceği

inancı ve görüşü vardır. Oysa ki Kuantum Fiziğinde nesneler birer enerji dalgası olarak görüldüğünden klasik anlamda “nesnellik” kaybolmaktadır. Yerine bütünsel bir etkileşim ve

evrende sıçramalarla değişim kavramları ileri sürülmektedir.

10. Kuantum Kuramı gözlenen ile gözleyeni ayrı saymaz. Yani, biri diğerini etkileyip değiştirebilir. Bu bakımdan bağımsız nesne kavramı yok olduğu gibi etki edip dönüştürme

yeteneğinin sadece canlılara ait olmadığı da söylenebilir.

----------------------

Kuantum Fiziği Nedir?
Kuantum fiziği, moleküler, atomik, nükleer ve hatta çok daha küçük mikroskopik düzeyde madde ve enerji davranışları üzerine kurulu çalışmalardır. 20. yüzyılın başlarında,

makroskopik nesneleri yöneten yasaların, mikro boyutlarda aynı işleve sahip olmadığı tespit edilmiştir.


Kuantum Nedir?

"Kuantum" kelimesi Latincede "Miktar" anlamına gelir. Bu kelimeyle Kuantum fiziğinin uğraş alanına giren, tahmin edilen ve gözlemlenen farklı birimlerdeki madde ve enerjilere

gönderme yapılır. Uzay ve zaman dahi görünürde son derece kesintisiz ve sürekli olduğu halde, gerçekte birbiri ardına dizilmiş çok küçük değerlerde boşluklara sahiptir. Uzay,

zaman, enerji vb.'nin bu durumu, kavram olarak "kesikli" terimiyle ifade edilir. Kuantum kelimesi de aslında bu kesikli değerleri temsil eder.


Kuantum Fiziğinin Öyküsü ve Gelişimi

Bilimciler son derece hassas ölçümler için artık yeterli teknolojiye ulaştıklarını düşündüklerinde tekrar garip bir durum Karacisim Işıması'nda yaşandı. Klasik fizik

kurallarıyla karacisim ışıması açıklanamamaktaydı. Bu yüzden Kuantum Fiziği'nin doğuşu Max Planck'in 1900'de karacisim ışıması üzerine yaptığı incelemeyle ilişkilendirilir. Daha

sonraları Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger gibi bilimciler bu alanın gelişmesini sağladı. Bu bilim insanlarını kuantum fiziğinin

kurucuları olarak kabul edebiliriz. İronik bir şekilde, daha sonraları Albert Einstein kuantum mekaniğini benimsememiş, yıllarca çürütmeye veya değiştirmeye çalışmıştır.


Kuantum Fiziğinin Temel İlkeleri

Kuantum Fiziği alanında, bir şeyi gözlemlemek, o şeyin bulunduğu alandaki gidişatına etki eder. Gözlenen her şey gözlemciden etkilenir ve belli oranlarda belirsizlikler ortaya

çıkar. (  Heisenberg Belirsizlik İlkesi) (  Schrödinger'in Kedisi adlı düşünce deneyi)

Işık dalgaları parçacık gibi davranabilir ya da parçacıklar dalga gibi davranabilir. (  dalga-parçacık ikiliği)

Madde bir noktadan başka bir noktaya uzay içinde hareket etmeksizin geçebilir.

Gerçekte kuantum mekaniği bize evrenin tümünün bir seri olasılıklar bütünü olduğunu keşfettirmiştir. Ne yazık ki bu durum büyük cisimlerle ilgilendiğimizde geçerliliğini

yitirir.
Kuantum Dolaşıklık

Kuantum dolaşıklığa dair bir durumu açıklayan anahtar görüşlerden birisi, çok parçacıklı sistemlerin içinde yer alan ve diğerlerinin ölçümünü belirleyen herhangi bir tek

parçacığın kuantum durumunun ölçümünün, sistemin tamamını betimlemesidir. EPR Paradoksu bu durumu örnekleyen en önemli veridir. EPR Paradoksu, düşünce kökenli olmasına rağmen,

Bell Teoremi olarak bilinen birtakım testlerle deneysel olarak doğrulanmıştır.


Kuantum Optik

Kuantum Optik, Kuantum Fiziğinin öncelikli olarak ışığın davranışına odaklanan bir dalıdır. Kuantum Optik düzeyinde, Isaac Newton'ın geliştirdiği klasik optiğe karşıt olarak,

bir ışık hüzmesindeki fotonların bireysel davranışlarının toplamı o ışığın toptan durumunu belirler. Lazer bilimi de kuantum optiğin bir ürünüdür.


Kuantum Elektrodinamiği (  QED)

Foton ve elektronların etkileşimini araştıran alandır. 1940 ların sonunda Richard Feynman, Julian Schwinger, Sinitro Tomonage ve diğer bazı bilimciler tarafından

geliştirilmiştir. QED öngörüleri foton ve elektronların saçılmalarının 11 ayrı ondalık değerle ilişkili olduğunu belirtir.


Birleşik Alan Kuramı

Bu kuram Einstein'in Genel Görelilik Kuramı ile ilişkilendirilmeye çalışılan araştırmalarından oluşur. Fizikte tanımlanan Temel kuvvetleri birleştirmeye çalışır. Birleşik

kuramın merkezinde Kuantum Gravitasyon ve Sicim Teorisi bulunmaktadır.

Kuantum fiziği bazen Kuantum mekaniği ya da kuantum alan teorisi olarak anılır. Görüldüğü üzere çok çeşitli alt dalları var olduğu için bu dalların isimleri bazen kuantum fiziği

yerine kullanılabilir ve aslında kuantum fiziği hepsine verilen genel isimdir.


-----------------------

Kuantum mekaniği

Kuantum mekaniği; madde ve ışığın, atom ve atomaltı seviyelerdeki davranışlarını inceleyen bir bilim dalı.[1] Nicem mekaniği veya dalga mekaniği adlarıyla da anılır.[kaynak

belirtilmeli] Kuantum mekaniği; moleküllerin, atomların ve bunları meydana getiren elektron, proton, nötron, kuark, gluon gibi parçacıkların özelliklerini açıklamaya çalışır.[1]

Çalışma alanı, parçacıkların birbirleriyle ve ışık, x ışını, gama ışını gibi elektromanyetik radyasyonlarla olan etkileşimlerini de kapsar.[1]

İngilizcedeki karşılığı quantum, Latince 'quantus' (  ne kadar, ne büyüklükte) sözcüğünden gelir[2] ve kuramın belirli fiziksel nicelikler için kullandığı kesikli birimlere

gönderme yapar. İngilizce 'mechanics' sözcüğü ise "bir şeyin çalışma prensibi" anlamına gelir.[3] Kuantum mekaniğinin temelleri 20. yüzyılın ilk yarısında Max Planck, Albert

Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli gibi bilim adamlarınca atılmıştır. Belirsizlik ilkesi, anti

madde, Planck sabiti, kara cisim ışınımı, dalga kuramı, Kuantum alan kuramı gibi kavram ve kuramlar bu alanda geliştirilmiş ve klasik fiziğin sarsılmasına ve değiştirilmesine

sebep olmuştur.

Tarihçe

Klasik mekanik çok başarılı olmasına karşın, 1800'lü yılların sonlarına doğru, kara cisim ışıması, tayf çizgileri, fotoelektrik etki gibi bir takım olayları açıklamada yetersiz

kalmıştır. Açıklamaların yanlışlığı bilim adamlarının yetersizliğinden değil aksine klasik mekaniğin yetersizliğinden kaynaklanıyordu. En yalın halde klasik mekanik evreni bir

"süreklilik" olarak modelliyordu. Bazı deneysel gözlemleri açıklayabilmek için, 1900 yılında Max Planck enerji'nin, 1905 yılında ise Albert Einstein ışığın paketçiklerden

oluştuğunu, yani süreksizlik gösterdiği varsayımını kullanmak zorunda kaldılar. Elbette bu iki darbe klasik mekaniği yıkmadı. Bilim adamları uzunca bir süre, bu süreksizlik

varsayımlarını klasik mekanik kuramlarından türetmek için uğraştı. Yine aynı yıllarda, atomun iç yapısı üzerine yapılan deneyler bir gerçeği gözler önüne serdi: Ernest

Rutherford yaptığı deneyle atomun küçük bir çekirdeğe sahip olduğunu gösterdi.

Bu dönemde elektronun varlığı biliniyordu[kaynak belirtilmeli]. Bu durumda, eğer negatif yüklü elektronlar pozitif çekirdeğin etrafında dairesel hareket yapıyorlarsa, çok kısa

bir zaman diliminde elektronlar çekirdeğe düşeceklerdi. Bunun sebebi, elektromanyetik teoriye göre açıklanabilir: ivmelenen yükler ışıma yapar, dairesel hareket de ivmeli bir

hareket olduğu için, elektron bu ışımayla enerji kaybedecek ve çekirdeğe düşecek, güneş sistemine benzeyen klasik model çökecekti.

Geçiçi bir çözüm Niels Bohr'dan geldi. Elektronlar belli kuantizasyon kurallarınca, belli yörüngelerde hareket ediyorlar, enerjileri belli bir değere ulaşmadıkça ışıma

yapamıyorlar bu sayede sistem dengede durabiliyordu. Bu geçici çözüm küçük atomlarda işe yaradıysa da daha büyük kütlelerde işe yaramıyordu. Bohr atom modeline, modeli deneylere

uydurulmak için birçok yama yapıldı. Ne var ki Bohr'un "yamalı bohça"sı 1920'lere gelindiğinde artık iş görmüyordu, tayf çizgilerinin gözlenen yoğunluğunu yanlış veriyor, çok

elektronlu atomlarda salınım ve emilim dalgaboylarını tahmin etmede başarısız oluyor, atomik sistemlerin zamana bağlı hareket denklemini vermedeki başarısızlığı gibi birkaç

konuda daha gerçekleri gösteremiyordu.

Kuantum mekaniğini Planck doğurduysa, bebekliğinin sonu da De Broglie ile gelmiştir. Louis de Broglie; birçok elçi, bakan ve Dük yetiştirmiş, aristokrat bir Fransız ailesinin

çocuğuydu. Tarih eğitimi gördükten sonra fiziğe geçmiş ve 1923'te verdiği doktora tezinde, ışığın hem dalga hem de parçacık karakteri olmasından esinlenerek, aslında bütün madde

çeşitlerinin aynı özelliği gösterebileceğini önerdi. Ortaya koyduğu fikir, Bohr'un "gizemli" yörüngelerini açıklamada başarılı oluyordu.

Işığın girişim ve kırınım yaptığı, yani dalga özelliği gösterdiği, Thomas Young'in yaptığı çift yarık deneyi ile gösterilmişti. Ancak tüm madde parçacıklarının, su dalgaları ile

aynı matematiksel özellikleri gösterebileceği beklenmiyordu.

Max Planck 1900 yılında kara cisim ışınımı problemini (  morötesi facia diye de anılır), çözmek için

    E = h f {\displaystyle E=hf\,} {\displaystyle E=hf\,}

denklemini kullanmıştı. Bu denklem, foton kavramının başlangıcı oldu; çünkü f frekansındaki elektron salınımından oluşan ışığın, klasik mekanikle uyuşmayan bir şekilde, h*f nun

sadece tamsayı katlarında kesikli enerjiler (  E) taşıyabileceğini varsaymıştı (  'h', günümüzde Planck sabiti adıyla anılır). Fotonlar dalga özelliği gösteriyorsa, madde de bu

dualiteyi (  ikiligi) gösterebilir analojisi çok kuvvetli bir fikir idi. Bunun yanında önemli bir ipucu da Einstein'in birkaç yıl önce özel görelilik ispatında kullandığı Lorentz

Dönüşümleri idi.

Buna göre, serbest bir parçacık, yönü k, konumu x, frekansi f ve zaman bağlılığı t olan bir dalga ile ifade edilirse, 2*π*(  k*x - f*t) , ve bu faz Lorentz dönüşümlerinde sabit

kalacaksa, k vektörü ve f frekansı, x vektorü ve t zamanı gibi dönüşmelilerdi. Diğer bir deyişle, p ve E gibi. Bunun mümkün olabilmesi için, k ve f, p ve E ile aynı bağımlılığa

sahip olmalılardı, bu yüzden de onlarla doğru orantılı olmalılardı.

Bu şekilde, fotonlar için E=h*f olduğundan, madde için de,

    E = h f  v e  k = p / h {\displaystyle E=hf\ ve\ k=p/h} {\displaystyle E=hf\ ve\ k=p/h}

varsayımlarını yapmak 'doğal' gözükmüştür.

Bu varsayıma ek olarak, de Broglie, herhangi bir kapalı yörüngenin 1/|k| nın tam katı olması varsayımını da kullanarak, deneysel olarak gözlenen, ve Sommerfeld ve Bohr

tarafindan "kuantize olma şartları" olarak anılan şartları, matematiksel olarak kolayca türetti. Bu türetme gayet gizemli bir şekilde doğru sonuçlar verince (  Davisson ve Germer,

1927 yılında Bell Laboratuvarlarında gerçekleştirdikleri deneyle, elektronların da aynı ışık gibi girişim yaptığını ortaya koydular. Deney 1924'te de Brogli tarafından

önerilmişti) insanlar deneysel olarak başka şeyleri tahmin etmesini de beklediler.

Elbette yanıldılar çünkü bu şartlar serbest ışık parçaları için oluşturulan varsayımların, çekirdeğe bağlı elektronlar için uyarlanmasıydı ve çok ileri götürülmemesi

gerekiyordu.

Ama dalga mekaniği için doğru çıkış noktası idi.

Enteresan bir şekilde, 1925-1926 yılları arasında Werner Heisenberg, Max Born, Wolfgang Pauli ve Pascual Jordan, matris mekanigi ile kuantum mekaniğinin formal tanımını

yaptılar. Ama formalizmlerinde dalga mekaniğine yer vermediler. Benimsedikleri felsefe ise, tamamen pozitivist idi. Yani sedece deneysel olarak gözlenebilen değerleri gözönüne

alan bir yaklaşım kullandılar.

1926 yılında Erwin Schrödinger bir dizi denklemle dalga mekaniğini yeniden canlandırdı. Sonunda kendi dalga mekaniğinden Heisenberg'in matriks mekaniğini de türetip iki

formalizmin matematiksel olarak denk olduğunu da gösterdi (  son makalelerinden birinde Schrödinger, relativistik bir dalga denklemi de sunar).

Dirac'a göre ise tarih biraz daha farklı işlemiştir. Ona göre, Schrödinger önce relativistik dalga denklemini geliştirdi, sonra bunu kullanarak hidrojenin spektrumunu hesapladı

ve deneylere uymadığını gördü. Ancak bu denklemin, düşük hızlarda geçerli olan versiyonu aslında çalışıyordu, ve bildigimiz Schrodinger dalga denklemine ulaşılıyordu.

Daha sonra relativistik dalga denklemi Oskar Klein ve Walter Gordon tarafından yayınladı ve hâlâ Klein-Gordon denklemi olarak anılır.

Bu noktadan sonra Dirac; teoriye çeki düzen vermiş, özel görelilikle uyumlu hale getirmiş ve bazı deneylerin sonuçlarını teorik olarak üretmiştir. Örneğin pozitron'un varlığının

tahmini[kaynak belirtilmeli]. 1930'lara gelindiğinde ergenlikten çıkmış bir teori halini almıştır kuantum teorisi. Daha sonra 1940'larda Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger ve

Richard P. Feynman, Kuantum Elektrodinamiği (  Q.E.D.) konusunda önemli çalışmalara imza atmış, 1950'li ve 60'lı yıllar Kuantum renk dinamiğinin gelişimine tanık olmuştur.

Gelişmeler


    1897: Pieter Zeeman, ışığın bir atom içindeki yüklü parçacıkların hareketi sonucu yayımlandığını buldu; J.J. Thomson da, elektronu keşfetti.
    1900: Max Planck, kara cisim ışımasını kuantumlanmış enerji yayımı ile açıkladı, kuantum kuramı böylece doğmuş oldu.
    1905: Albert Einstein dalga özellikleri olan ışığın aynı zamanda, daha sonra foton diye adlandırılacak olan, belirli büyüklükte enerji paketlerinden oluştuğu düşüncesini

ortaya attı.
    1911-1913: Ernest Rutherford, atomun çekirdek modelini oluşturdu. Bohr ise atomu bir gezegen sistemi gibi betimledi.
    1923: Arthur Compton, X - ışınlarının elektronlarla etkileşimlerinde minyatür bilardo topları gibi davrandıklarını gözlemledi. Böylece ışığın parçacık davranışı hakkında

yeni kanıtlar ortaya koydu.
    1923: Louis de Broglie, dalga-parçacık ikiliğini genelleştirdi.
    1924: Satyendra Nath Bose-Albert Einstein, kuantum parçacıklarını saymak için, Bose-Einstein istatistiği diye adlandırılan yeni bir yöntem buldular.


Klasik mekanik, kuantum mekaniği ve kuantum mekaniği'nin matematiği

Klasik mekanik, nesnelerin konum ve momentumları bilgilerini kullanarak, çeşitli kuvvet alanları altında nasıl hareket etmeleri gerektiğini bulmaya çalışır. Kökleri çok eskiye

dayansa da başlangıcının Newton'un Principia'sı olduğunu kabul etmek yanlış olmaz. Daha sonra Euler, Lagrange, Jacobi, Hamilton, Poisson, Maxwell, Boltzman (  İstatiksel mekanik

ve klasik elektromanyetik teori de klasik mekaniğe katılabilir) gibi birçok ad tarafından çok çeşitli bakış açıları geliştirilmiş ve birçok alanda başarılı bir şekilde

uygulanmıştır. Klasik mekaniğin tamamlanmasının Einstein'ın görelilik kuramları ile gerçekleştiğini söylemek yanlış olur. Klasik mekanik çok başarılı olmasına karşın, 1800'lü

yılların sonlarına doğru, siyah cisim ışıması, tayf çizgileri, fotoelelektrik etki gibi bir takım olayları açıklama da yetersiz kalmıştır. Açıklamaların yanlışlığı bilim

adamlarının yetersizliğinden değil aksine klasik mekaniğin yetersizliğinden kaynaklanıyordu. Klasik mekanikteki sorunun ne olduğunu anlatmak aşırı teknik kaçacaktır, ancak en

yalın halde klasik mekanik evreni sürekli olarak modeller ve bu yaklaşım kendi içinde tutarlı degildir. Bunu gormek için termodinamikteki eş-dağılım prensibine (  "equipartition

theorem") bakmalıyız. Üç konum (  x, y, z) ve üç momentumla (  px, py, pz) tanımlanan parçacıklar, sonsuz sayıda parametreyle tanımlanmanan alanlarla biraradadır. Eş-dağılım

kuramınca sistemin enerjisinin, denge durumunda, sistemin tüm bileşenlerine eşit biçimde dağılması gerekir. Alanlar sonsuz bileşene sahip olduğundan bütün enerji alanlara

dağılmalıdır. (  Daha teknik bir ifade ile, denge durumundaki sistemde enerji, bütün özgürlük derecelerine eş olarak dağılır; alanlar sonsuz özgürülük derecesine sahip olduğu için

bütün enerji alanlara akmalıdır.) Evren dengede varsayılırsa, deneysel olarak böyle bir gözlemin olmaması, klasik mekaniğin "süreklilik" paradigmasında bir soruna işaret eder.

Kuantum kuramı ise olayı bambaşka bir şekilde ele alır. Parçacıklar artık doğrudan 3 konum ve 3 momentumla tanımlanmak yerine bir "dalga fonksiyonu" ile tanımlanırlar. Bu dalga

fonksiyonu parçacığın bütün bilgisini içinde barındırır ve dalga fonksiyonuna uygun "sorular" sorularak gerekli bilgi alınır. Örneğin konum bilgisi için dalga fonksiyonuna

"parçacık nerede?" sorusunu sorarsınız, o ise size parçacığın soruyu sorduğunuz anda nerede olabileceğini söyler. Buradaki kritik nokta olabilirliktir. Bu, dalga fonksiyonunun

bir de "olasılık fonksiyonu" olarak anılmasina neden olmaktadir. Daha sonra, bu olasılıksal durumu bilincli olup olmama durumuna baglayan Kopenhag Yorumu ortaya atılmıştır.

(  Matematik altyapısı yetersiz olanlar denklemleri görmezden gelebilirler.) Matematiksel olarak olayı şöyle tanımlayabiliriz:

Ψ (  x , t ) {\displaystyle \Psi (  x,t)} {\displaystyle \Psi (  x,t)} parçacığı tanımlayan dalga fonksiyonumuz olsun,
⟨ x ⟩ = ∫ Ψ ∗ (  x , t ) x Ψ (  x , t ) d x {\displaystyle \langle x\rangle =\int \Psi ^{*}(  x,t)x\Psi (  x,t)dx} {\displaystyle \langle x\rangle =\int \Psi ^{*}(  x,t)x\Psi (  x,t)dx}
integrali bize x'in beklenen değerini verir. Yukarıda bahsedilen soru sorma işlemi tam olarak böyle yapılır. Benzer şekilde momentumun beklenen değeri için;
⟨ p ⟩ = ∫ Ψ ∗ (  x , t ) ℏ i d d x Ψ (  x , t ) d x {\displaystyle \langle p\rangle =\int \Psi ^{*}(  x,t){\frac {\hbar }{i}}{\frac {d}{dx}}\Psi (  x,t)dx} {\displaystyle \langle p

\rangle =\int \Psi ^{*}(  x,t){\frac {\hbar }{i}}{\frac {d}{dx}}\Psi (  x,t)dx}
şeklinde soruyu sorarız. Ψ ∗ (  x , t ) {\displaystyle \Psi ^{*}(  x,t)} {\displaystyle \Psi ^{*}(  x,t)} dalga fonksiyonumuzun karmaşık eşleniğidir. Karmaşık eşlenik ve dalga

fonksiyonu arasında kalan ifadeler gözlemlenebilirlerimizin, yani konum ve momentumun, konum uzayındaki operatörleridir. Operatörler sorunun ta kendisidir.

Konum ve momentum dışında daha birçok gözlemlenebilir ile işlem yapılabilir. Ancak konum ve momentum operatörleri kullanılarak diğer birçok operatörü elde etmek mümkündür. İşin

ilginç yanı bu operatörle elde etmek için klasik formüller kullanılır. Örneğin kinetik enerji klasik mekanikte;
T = p 2 2 m {\displaystyle T={\frac {p^{2}}{2m}}} {\displaystyle T={\frac {p^{2}}{2m}}}
şeklinde tanımlanırken kuantum fiziğinde kinetik enerji operatörü yine aynı ifadeyle yazılır. Tek fark "p" artık bir sayı değil bir operatördür. Bu bize Ehrenfest teorimince

sağlanır ve bütün operatörleri klasik yasaları kullanarak türetebiliriz. Bu noktada "Peki, dalga fonksiyonu nedir?" sorusuna dönmeliyiz. Dalga fonksiyonu bize Schrödinger

denklemi tarafından verilen, bir bakıma parçacığın kimlik kartıdır.Bir boyutta Schrödinger denklemi;
i ℏ d d t Ψ = − ℏ 2 2 m d 2 d x 2 Ψ + V (  x , t ) Ψ {\displaystyle i\hbar {\frac {d}{dt}}\Psi =-{\frac {\hbar ^{2}}{2m}}{\frac {d^{2}}{dx^{2}}}\Psi +V(  x,t)\Psi } {\displaystyle

i\hbar {\frac {d}{dt}}\Psi =-{\frac {\hbar ^{2}}{2m}}{\frac {d^{2}}{dx^{2}}}\Psi +V(  x,t)\Psi }
şeklinde yazılabilir. İfade bir bakıma enerji denklemidir ve bahsi geçen "kimlik" kartını sistemin enerjisine göre verir. (  Burada kimlikten kasıt, parçacığın elektron mu yoksa

nötron mu olduğu değil, momentumu, konumu, kinetik enerjisi gibi gözlemlenebilirleridir.) Bu denklem çözüldüğünde parçacığımızın dalga fonksiyonunu elde etmiş oluruz. En basit

atom olan hidrojen atomunun zamandan bağımsız analitik olarak çözülmesi bile zordur, neyse ki belli formalizmlerle, daha karmaşik sistemleri yaklaşımlar yaparak çözmek mümkün

oluyor.

Kuantum mekaniği temelinde bir olasılık teorisidir. Dalga fonksiyonu içinde sistemin bütün olası durumlarını barındırır. Siz soruyu sorduğunuzda size en olası cevabı verir,

ancak soru sorma işlemi dalga fonksiyonunu "dağıtır" ve siz bir daha sorduğunuz zaman artık başka bir cevap alırsınız. Bunun yanı sıra kuantum mekaniği yapısı ötürü

belirsizlikler barındırır. Bu belirsizlikler bazı gözlemlenebiliri ne kadar iyi bilirseniz diğer bazıları hakkında o kadar az şey bileceğinizi söyler. Örneğin konum ve momentum

böyle bir çift oluşturur. Birini ne kadar iyi bilirseniz diğeri hakkında o kadar az bilginiz olur. Bu Heisenberg belirsizlik ilkesi olarak bilinir. Konum ve momentum için

Heisenberg belirsizlik ilkesi şöyle gösterilir:

σ x σ p ⩾ ℏ 2 {\displaystyle \sigma _{x}\sigma _{p}\geqslant {\frac {\hbar }{2}}} {\displaystyle \sigma _{x}\sigma _{p}\geqslant {\frac {\hbar }{2}}}
Bu ifade de σ x {\displaystyle \sigma _{x}} {\displaystyle \sigma _{x}} ve σ p {\displaystyle \sigma _{p}} {\displaystyle \sigma _{p}} ile verilenler sırasıylayla konum ve

momentumdaki belirsizliklerdir.

Yukarıda ele alınan kuantum mekaniği, öklidyen bir uzayda çalışılmış kuantum mekaniğidir, diğer bir deyişle göreceli değildir. Einstein'ın özel görelilik kuramına uyan bir

kuantum mekaniği türetmek mümkündür. Hatta ilk bakışta kolay bir uğraştır. Kuantum fikrine ve özel göreliliğe biraz aşina olan biri bile çözüme kolayca ulaşır. Yukarıda

değinilen Schrödinger denklemini daha sade bir formda şöyle ele alabiliriz:

i ℏ ∂ ∂ t Ψ = H Ψ {\displaystyle i\hbar {\frac {\partial }{\partial t}}\Psi =H\Psi } {\displaystyle i\hbar {\frac {\partial }{\partial t}}\Psi =H\Psi }

Burada H olarak verilen Hamiltonian operatörüdür. (  Toplam enerji olarak düşünülebilir.) Relativistik olmayan serbest parçacık (  potansiyel enerji sıfır) için Hamiltonian:

H = p 2 2 m {\displaystyle H={\frac {p^{2}}{2m}}} {\displaystyle H={\frac {p^{2}}{2m}}}

olarak verilir. Relativistik serbest parçacık içinse Hamiltonian:

H = m 2 c 4 + p 2 c 2 {\displaystyle H={\sqrt {m^{2}c^{4}+p^{2}c^{2}}}} {\displaystyle H={\sqrt {m^{2}c^{4}+p^{2}c^{2}}}}

şeklinde yazılabilir. İfade pek yabancı değil, değil mi? Hayır, olaya klâsik mekanik açısından bakarsanız, parçacığın durduğunu kabul edersek, momentum sıfır olacak ve ünlü E =

m c 2 {\displaystyle E=mc^{2}} {\displaystyle E=mc^{2}} 'yi elde etmiş olacaksınız. Şimdi relativistik Hamiltonianla Schrödinger denklemini yeniden yazalım:

(  − i ℏ ∇ ) 2 c 2 + m 2 c 4 ψ = i ℏ ∂ ∂ t ψ . {\displaystyle {\sqrt {(  -i\hbar \mathbf {\nabla } )^{2}c^{2}+m^{2}c^{4}}}\psi =i\hbar {\frac {\partial }{\partial t}}\psi .}

{\displaystyle {\sqrt {(  -i\hbar \mathbf {\nabla } )^{2}c^{2}+m^{2}c^{4}}}\psi =i\hbar {\frac {\partial }{\partial t}}\psi .}

Karesi alınırsa

    ∇ 2 ψ − 1 c 2 ∂ 2 ∂ t 2 ψ = m 2 c 2 ℏ 2 ψ {\displaystyle \mathbf {\nabla } ^{2}\psi -{\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}}{\partial t^{2}}}\psi ={\frac {m^{2}c^{2}}{\hbar

^{2}}}\psi } {\displaystyle \mathbf {\nabla } ^{2}\psi -{\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}}{\partial t^{2}}}\psi ={\frac {m^{2}c^{2}}{\hbar ^{2}}}\psi }

elde edilir. Bu denklem Klein-Gordon denklemi olarak bilinir. Ancak denklem bir takım teknik nedenden ötürü sorunludur. Daha geçerli relativistik çözüm Dirac tarafından

keşfedilmiştir ve kendi adıyla anılan denklemle verilir. Ultramikroskobik boyutlarda (  Planck Uzunluğu) uzayın küçük dalga boylarında bir kaos olduğu düşünülür. Evrenin milyarda

birinin milyarda birinin milyonda biri boyutlarda gözleyecek olursunuz Evren bir kaos olarak görünür.

Kuantum mekaniği tarihi gelişimi boyunca birçok sınavdan alnının akıyla çıkmayı başarmıştır. Olguları büyük bir doğrulukla açıklaması, yeni olgulara ışık tutması bir teoriden

beklenen özelliklerdir ve kuantum mekaniği bu işi gerçekten oldukça iyi başarmıştır. Kuantum fikirleri üzerine gelişen kuantum elektrodinamiği (  QED) ve kuantum renk dinamiği

(  QCD) bu güne kadarki hiçbir teorinin ulaşamadığı hassasiyetlerde sonuçlar vermişlerdir. Ne varki geçtiğimiz yüzyılın çok büyük iki teorik açılımı bir biriyle uyuşmamaktadır.

Doğada bilinen 4 kuvvetten 3'ü, elektromanyetizma, zayıf ve güçlü kuvvetler,kuantum kuramlarıyla ele alınabilirken kütle çekimin henüz tutarlı bir kuantum kuramı bulunamamıştır.

Her ne kadar sicim kuramları kuantum kütle çekime aday gibi görünsede çözülmesi gereken çok büyük sorunlar halen daha bulunmaktadır. Günümüzde yaygın kanı kuantum ve kütle

çekimin üstünde, doğrusal olmayan daha genel bir kuramın yer aldığıdır.

Kuantum Mekaniği'nin Uygulamaları

Kimyasal ve fizik bilimlerinin temelleri şu temel araştırma alanları üstüne kuruludur:

    Akışkanlar Mekaniği
    Elektromanyetik
    İstatistiksel Mekanik
    Kimyasal Kinetik
    Klâsik Mekanik
    Kuantum Mekaniği
    Optik
    Termodinamik

Diğer tüm fizik ve kimya dalları, bu temel düzeneklerin uygulamalarıdır. O halde bunlara "saf", diğerlerine "uygulamalı" fizik ve kimya gözü ile bakılabilir. Kuantum mekaniğinin

mikro sistemlere uygulanması ile şu uygulamalı fizik ve kimya dalları türetilmiştir:

    Anorganik Kimya, Organik Kimya, Biyokimya: Bunlar da temel uygulama dalı olan Kuantum Kimyası'nın özel olarak -sırasıyla- anorganik, organik ve biyomoleküllere olan

uygulamasıdır.
    Katı Hal Kimyası (  Fiziği): Katı halin kuantum mekaniği
    Kuantum Kimyası: Atom ve moleküllerin kuantum mekaniği (  Fizik'te genelde Atom ve Molekül Fiziği ismi tercih edilir)
    Nükleer Kimya (  Fizik): Çekirdeğin kuantum mekaniği
    Parçacık Kimyası (  Fiziği): Atomaltı parçacıkların kuantum mekaniği
    Plazma Kimyası (  Fiziği): Plazmanın kuantum mekaniği
    Sıvı Hal Kimyası (  Fiziği): Sıvı halin kuantum mekaniği

Fotokimya ve fotofizik, yüzey kimyası, vb. pek çok dal da kuantum mekaniğinden uygulamalar içermektedir.

Kuantum mekaniği her ne kadar çok küçüklerin dünyasını modelleyen bir kuram olsa da uygulama alanları gerek dolaysız gerek dolaylı yollarla çok geniştir. Kuantum mekaniği

biyoloji, malzeme bilimi, elektronik gibi birçok alanın günümüzdeki anlamına kavuşmasını sağlamıştır.

Laser, maser, yarı iletkenler gibi günümüzün olmazsa olmazlarının icatları, kuantum mekaniği sayesinde mümkün olmuştur. Ayrıca elektron mikroskobu, atomik kuvvet mikroskobu,

taramalı tünellemeli mikroskop gibi biyoloji ve nanoteknolojik uygulamaların olmazsa olmazları; PET-Scan (  Positron Emmission Tomography), MRI (  Magnetic Resonance Imaging),

Tomografi gibi tıbbi görüntüleme cihazları yine kuantum mekaniğinin bize gösterdiği belli doğa olgularını kullanarak çalışırlar. Yine tıp, nanoteknoloji, elektronik gibi birçok

alanda sayısız kullanımı olan fiberler kuantum mekaniğinin doğrudan uygulamasına örnektir. Modern kimya, kuantum fikirleri üzerine inşa edilmiş ve çok karmaşık moleküllerin

yapıları bu sayede anlaşılmıştır.
Kuantum mekaniği felsefesi

Yazının önceki bölümlerinde kuantum mekaniğinin bugüne kadar girdiği birçok sınavdan başarıyla çıktığını söyledik. Peki, nasıl olur da bu denli başarılı bir teorinin kritik bir

felsefesinden söz edilebilir? Dahası teorinin önemli felsefî sorunlar yarattığını ileri sürebiliriz?

Kuantum mekaniği çok sağlam matematik temelleri üzerine kurulmuştur. Sistemlerin doğası bu matematikle modellenir. Ancak başlı başına bu modelleme kuantum mekaniğinin temel

kavramlarının çözümlenmesinde yetersizdir. Örnek verecek olursak, Ψ (  x , t ) {\displaystyle \Psi (  x,t)} {\displaystyle \Psi (  x,t)} bir dalga fonksiyonudur. Bu dalga

fonksiyonunun mutlak karesinin olasılık genliği olduğu ise bir yorumdur. Eğer bu yorumu araştırır ve genel bir çerçeveye oturtmak istersek, o zaman, kuantum mekaniği felsefesi

yapmış oluruz.
Kuantum mekaniği tamamlanmış bir teori midir?

Kuantum mekaniğinin temelleri Heisenberg belirsizlik ilkesinin formüle edildiği 1927 yılından bu zamana dek hiçbir değişikliğe uğramamıştır. Kuantum mekaniğinin uzantısı olarak

ortaya çıkan teorilerde ortaya çıkan kavramlar da, bildiğimiz kadarıyla bu temel ilkelerde değişiklik yapılmasını gerektirmezler. Kuantum mekaniği doğduğu andan itibaren temel

ilkelerin anlaşılması bakımından büyük tartışmalara yol açmıştır. Bu tartışmalardan biri A. Einstein, B. Podolsky ve N. Rosen'in 1935 yılında "Doğanın Kuantum Mekaniksel Tasviri

Tamamlanmış Kabul Edilebilir mi?" başlığıyla yayınladıkları ve yazarlarının adlarının başharfleriyle "EPR Paradoksu" olarak adlandırılan makalesiyle başlamış olup, hâlen de

önemini korumaktadır. EPR makalesi bir fizik teorisinin tamamlanmış kabul edilebilmesi için iki temel koşulu yerine getirmesi gerektiğini söyler. Bunlar;

    Teorinin doğruluğu
    Teorinin tamamlanmışlığı

EPR makalesine göre teorinin doğru olarak nitlendirilebilmesi için teorinin deney sonuçlarıyla uyumluluğu göz önüne alınmalıdır. Bu bakımdan kuantum mekaniği deneylerle büyük

bir uyum gösterdiği için doğru kabul edilir. Teorinin başarısı için gerekli olan diğer koşul olan tamamlanmışlık için ise makalede şu koşul verilmiştir: "Bir fizik kuramında,

her fiziksel gerçekliğe karşılık olan bir öge bulunmalıdır."

Makalede fiziksel gerçeklik şu şekilde tanımlanmıştır: "Bir fiziksel niceliğin değerini, dinamik sistemi herhangi bir biçimde bozmaksızın kesinlikle tahmin edebiliyorsak, o

zaman, fiziksel gerçekliğin, bu fiziksel niceliğe karşılık olan bir ögesi vardır."

Fiziksel niceliğin kesin bir değerini, dinamik sistemi bozmadan teoride elde edebiliyorsak, o zaman, teoriden hesap ile elde edilen bu kesin değer fiziksel gerçekliğin bir

ögesine karşılık gelecektir. Ancak fiziksel gerçekliğin bütün ögelerinin fizik teorisinde karşılıklarının bulunması gerektiğine dair bir koşul ileri sürülmemiştir. Bu nedenle,

EPR'ye göre, doğru olan teorinin aynı zamanda tamamlanmış olması gerekmez.

Fiziksel gerçeklik ölçütünün kuantum mekaniği çerçevesinde nasıl kullanıldığı makalede şu örnekle açıklanmıştır. Elimizdeki parçacık Φ (  p ) {\displaystyle \Phi (  p)}

{\displaystyle \Phi (  p)} fonksiyonu ile gösterilsin. Fonksiyonu;

Φ (  p ) = ∑ j a j ϕ j (  p ) {\displaystyle \Phi (  p)=\sum _{j}a_{j}\phi _{j}(  p)} {\displaystyle \Phi (  p)=\sum _{j}a_{j}\phi _{j}(  p)}

şeklinde gösterelim. Bu parçacığın momentumu ölçülmeden önce şu önerme ileri sürülebilir: Parçacığın momentumunun ölçümden sonra p i {\displaystyle p_{i}} {\displaystyle p_{i}}

değerini alma olasılığı | a i | 2 {\displaystyle |a_{i}|^{2}} {\displaystyle |a_{i}|^{2}} dir. Ayrıca;

∑ j | a j | 2 = 1 {\displaystyle \sum _{j}|a_{j}|^{2}=1} {\displaystyle \sum _{j}|a_{j}|^{2}=1}

olduğunu kabul edelim. Eğer alınabilecek birden çok momentum değeri mevcutsa | a i | 2 {\displaystyle |a_{i}|^{2}} {\displaystyle |a_{i}|^{2}} 1'e eşit değildir. Bu sebepten

ötürü fiziksel gerçeklik ölçütü bu durumda kullanılamaz.
Literatür
Ders kitapları

    J. J. Sakurai, J. Napolitano, Modern Kuantum Mekaniği, Palme Yayıncılık 2012 (  ISBN 9780805382914).
    T. Dereli, Kuantum Mekaniği I, ODTÜ Yayıncılık (  ISBN 9789757064091).
    E. Aygün, M. Zengin, Kuantum Fiziği, Ankara Üniversitesi Yayınları, 2. baskı, 1992.
    J. J. Sakurai, Advanced Quantum Mechanics, Addison-Wesley, 1967(  ISBN 9780201067101).

Fiziğin diğer alanları hakkında yazılan ilgili ders kitapları

    B. H. Bransden, C. J. Joachain, Atom ve Molekül Fiziği, On Dokuz Mayıs Üniversitesi Yayınları.
    T. N. Durlu, Katı Hal Fiziğine Giriş, Ankara Üniversitesi Yayınları, 2. baskı, 1992.
    E. Aygün, M. Zengin, Atom ve Molekül Fiziği, Ankara Üniversitesi Yayınları, 1992.
    D. Halliday, R. Resnick, Fiziğin Temelleri 2, Palme Yayıncılık.
    A. Beiser, Çağdaş Fiziğin Kavramları, Dicle Üniversitesi Yayınları, 2. baskı,1989.
    C. Önem, Fizikte Matematik Metotlar, Birsen Yayıncılık, 3. baskı.


---------------------


Kuantum Fiziği Nedir?
Yüzyılımızın başında ortaya atılan iki teori, fizik ve felsefe dünyamızı çok derinden etkiledi. Bunlar kuantum ve rölativite teorileriydi. Rölativite, tek başına kendi yolunda

yürüyen bir adamın ürünüyken, kuantum teorisi birçok kişinin katkılarıyla oluşmuştu: Planck, Einstein, Bohr, De Broglie, Schroedinger, Heisenberg, Dirac ve Paui gibi... Ve her

birine bu katkılarından dolayı Nobel ödülü verilmişti.

Otuz yıl kadar süren bir arayışın sonunda da kuantum mekaniği denilen yeni bir bilim felsefesi doğdu. Kısaca tanımlamak gerekirse, atom altı parçacıklarının fiziksel yapılarını

(  Konum, momentum,...gibi), matematiksel bazı denklemlerle açıklama sistematiğidir.Burada araya girerek yazıda geçecek ve okuyucuların yabancı olduğu bazı fiziksel tabirlere

kısa bir açıklama getirelim:

Dalga boyu; belli bir anda, bir dalga tepesinden en yakın dalga tepesine olan mesafedir. Elektromanyetik Spektrumu oluşturan gama, X, mor ötesi, görünen ışık ve kızıl ötesi

ışınlarıyla, mikro dalgalar, radyo, radar ve televizyon dalgalarının farklı özellikler göstermesi, sadece aralarındaki dalga boyu farkı nedeniyledir. Bu ise, elektromanyetik

dalgaları taşıyan foton adını verdiğimiz parçacıkların ihtiva ettiği enerji miktarına bağlıdır. Fotonun enerjisi ne kadar fazla ise, dalga boyu (  iki dalga tepeciği arasındaki

mesafe ) o kadar kısa, frekansı ise (  Bir saniyede belli bir yerden geçen dalga sayısı ) o kadar fazladır.

Her şey Max Planck (  1858-1947)'in 1900'de Kara Cisim radyasyonu üzerine çalışırken ışığın "kuantum" dediği enerji paketçiklerinden oluştuğunu bulmasıyla başladı. Bulduğu formül,

ışık enerjisinin dalga paketleri halinde aktarıldığını ifade ediyordu.

Planck'ın yetkin örnek olarak aldığı Kara Cisim üzerindeki kuramsal çalışması 1900'de yayımlandı. Çalışmanın dayandığı temel düşünce şuydu : Madde, çeşitli frekansları paketler

halinde bulunduran ve bu frekansları yayan bir kaynaktı. Gerçi bu düşüncenin yürürlükteki kurama ters düşen yanı yoktu : Ne var ki, Planck aynı zamanda madde dediğimiz kaynaktan

çıkan frekansların sürekli değil de paketçikler şeklinde salındığı görüşünü ileri sürdü. Klasik fizik ise, enerjinin paketler şeklinde değil de sürekli bir akıntı (  su dalgası

gibi) olduğunu düşünüyordu.

____________ klasik fizik
_ _ _ _ _ _ _ _ Kuantum fiziği

Radyasyonun tanecik görünümünün daha basit bir örneği foto elektrik olayıdır. Einstein 1905 yılında yayımladığı makalelerinden birinde bu konuyu açıklıyordu. Fotoelektrik

olayını basit olarak şöyle izah edebiliriz: Metal bir yüzeye düşürülen ışık, yüzeyden elektron koparır. Koparılan elektron, devrede bir akım meydana getirir. Fizikçiler, bu

elektronun hızının şiddetinden bağımsız olmasını anlayamıyorlardı. Kopan elektronun hızı, ışığın rengine yani dalga boyuna bağlı olmalıydı.

Einstein, ışığın aslında dalga olmayıp fotonlardan, yani kuantum paketçiklerinden oluştuğunu öne sürerek sonuca açıklama getirdi. Buna göre metal yüzeyden kopan elektronun hızı,

kuantum paketçiğinin enerjisine veya frekansına bağlıdır. Işığın şiddetini artırmak, sadece kuantum paketçiklerini artırmak anlamına geliyordu. Dolayısıyla, ışığın şiddetini

artırmak, yüzeyden koparılan elektron miktarını çoğaltır fakat, elektronun yüzeyden ayrılma hızına etki edemezdi.

Böylece Einstein, ışığın bir dalga olmayıp, parçacıklar (  fotonlar) topluluğu olması gerektiğini öne sürdü.Işığın parçacık gibi davranabileceğinin kesin delili, 1922'de Compton

tarafından bulundu. Compton, yaptığı deneyde, fotonun momentumu varmış gibi parçacık hareketi yaptığını gözlemledi.Newton zamanından beri girişim ve kırınım deneyleri, ışığın

dalga karakterinde olması gerektiğini söylüyordu.Işığın, parçacık yapısında yani enerji paketçikleri (  kuantumlar) cinsinden olaylar henüz açıklanamamıştı. Görünürdeki bu

çelişki, dalga-parçacık ikilemi olarak bilinir. Modern yoruma göre her iki karakter de doğrudur: Işık bazı olaylarda dalga, bazı olaylarda da parçacık gibi davranır. Ama iki

karakteri de aynı anda gösteremez.Bu gelişmelerden sonra sıra, klasik fiziğin açıklamada yetersiz kaldığı atom yapısına gelmişti. Danimarkalı bilim adamı Niels Bohr (  1885-1963)

1913'te atom yapısına ilişkin günümüzde de kabul edilen bir teori oluşturdu. Bu teori, Planck'ın orijinal kuantum teorisi, Einstein'in ışığın foton kuramı ve Rutherford'un atom

modellerinin fikirlerinin bir birleşimidir.

Bohr teorisinin varsayımları şunlardır:

    Elektron, protonun etrafında Coulomb (  + yükün – yükü çekmesi) çekim kuvvetinin etkisi altında, dairesel bir yörüngede hareket eder.
    Elektron atom etrafında belirli yörüngelerde bulunur. Bu yörüngeler çeşitli enerji seviyelerdir. Bir üst yörüngeye geçmek için enerjiye ihtiyaç duyulur, alt seviyeye geçmek

için de dışarıya enerji verilir.
    Elektron ancak, enerjisi E1 olan kararlı bir durumdan, daha düşük enerjili bir E2 durumuna geçiş yaptığında enerji farkıyla orantılı bir enerji yayınlar.

Bohr'un teorisi, hidrojen atomunda ve hidrojene benzeyen bir kez iyonlaşmış iyon ile iki kez iyonlaşmış lityum gibi iyonlarda başarıyla uygulandı. Bununla birlikte, teori daha

karmaşık atomların ve iyonların spektrumlarını doğru olarak tanımlayamazdı.Atomik sistemlerin yeni mekaniğine doğru ilk cesur adım, 1923 yılında Louis Victor De Broglie

tarafından atıldı. De Broglie, doktora tezinde, fotonların dalga ve tanecik özelliklerine sahip olmalarından dolayı, belki bütün madde biçimlerinin tanecik özellikleri olduğu

kadar, dalga özelliklerine de sahip olacakları tezini ileri sürdü. O zaman için hiçbir deneysel doğrulanması olmayan bu öneri, oldukça büyük, devrimci bir düşünce idi. De

Broglie'ye göre elektronlar, hem tanecik hem dalga olarak ikili bir doğaya sahiptirler. Her elektrona, ona uzayda yol gösteren veya "yörünge çizen" bir dalga eşlik ediyordu. De

Broglie bu savı ile 1929 yılında Nobel ödülü aldı.

Schrödinger, 1926 yılında "Schrödinger Dalga Denklemi" olarak izah ettiği elektron dalgalarını eski fizikçilerin aşina olduğu su ve ses dalgalarının denklemleri gibi

matematiksel bir denklemle ifade etti. Bu nedenle Schrödinger'in dalga mekaniği, Max Planck ve de Broglie gibi fizikçiler tarafından hüsn-ü kabul gördü. Schrödinger, Kuantumun

dışladığı neden-sonuç bağını dalga denklemi yardımıyla ortadan güya kaldırıyordu. Ona göre elektronların bir durumdan bir başka duruma ani değişimlerinin sebebini. Elektron

geçişlerini bir keman telinin titreşimleri gibi, bir notadan diğerine geçiş olarak yorumladı.Paul Adrian Maurica Dirac (  1902-1984),1926' da özel rölativite kavramlarından

yararlanarak. Schröndinger dalga denklemini değişik biçimde ortaya koydu. Dirac'ın fiziğe ikinci önemli katkısı, 1928'de özel rölativite teorisini kuantum mekaniği ile

uyuşturması olmuştur.

1927'de , Werner Heisenberg (  1901-1976) ilk kez bir parçacığın konumunu ve momentumunu aynı anda son derece doğrulukla belirlemenin olanaksız olacağını öne sürdü. Bu demektir

ki, bir parçacığın tam konumunu ve tam momentumunu aynı anda ölçmek fiziksel olarak olanaksızdır.

Örneğin elektronu ele alalım. Çekirdek etrafında hızı en az, 10^10 cm/sn içinde tanımlanmalıdır. Aksi halde, atomun çekiminden kurtulup dışarıya fırlayacaktır. Bu, elektronun

konumunda yaklaşık 10^-8cm.lik bir belirsizliğe denk gelir. Bu ise atomun toplam boyutudur. Elektron, atom etrafında o derece yayılmıştır ki, yörüngenin kalınlığı atomun yarı

çapına eşit olur. Yani, elektron aynı anda çekirdeğin her tarafında bulunabilir. (  Dünyanın, Güneşin hemen dibinden şimdiki yörüngesine kadar bütün alanlarda bulunma ihtimali

gibi) Bu durum, "fiziksel olarak şu cisim çoğunlukla burada,ama kısmen orada, ara sıra da uzakta..." gibi ifadelerin kullanılmasını gerektirir. Neticede, Kuantum fiziği tek ve

kesin bir sonu değil, birtakım olası sonuçlar öngörür ve her birinin ne kadar mümkün olduğunu söyler.

Fizikçi Nick Herbert, dünyayı "sadece baktığımız zaman madde görüntüsü veren, aslında durmaksızın akan bir dalga çorbası" olarak ifade etmektedir. Midas'ın dokunduğu her şeyi

altın yapan elleri gibi...

John Wheler "Bizler sadece gözlemci değiliz, olanları anlatma hakkımız olduğu gibi, oluşturan da yine bizleriz." der. Ve "Olanlarla olacakları bizler gözlem aletlerimizle

belirlemekteyiz" diyen Bohr'a hak verir.

Hilbert Uzaylarının bazılarında zaman yoktur, bazılarında zaman teğettir. Bir diğerinde zaman ileri akarken, başkasında geriye doğru akmaktadır. Zaman alternatif akım gibi bir

ileri bir geri osilasyonik çalışır. Örneğin, orada insan yaşlı doğar sonra gittikçe gençleşir. Şu sırada belli bir toleransa ihtiyacım var. Çünkü, ele aldığım konunun ana teması

"Belirsizlik ilkesi"dir. Eski bir devlet adamı için beceriksizliğini ifade eden bir söz vardır; "iki işi bir arada yapamazdı" derler. Örneğin, hem çiklet çiğneyip hem

yürüyemezdi. Gerçi bu kadar beceriksizliğin mübalağa edilmiş şeklidir. Bir yandan konuşur bir yandan da otomobil kullanabiliriz. Ama bir kitaptan not alırken aynı anda mektup

yazamayız, iki ayrı dili konuşan iki kişi arasında tercümanlık yapan biri aynı anda şarkı söyleyemez. Örnekler pek çoktur, en akıllı yaratık "insan"dan söz ediyoruz. Fakat aşağı

doğru inildiğinde, atomlara gelince durum değişmektedir. Atomik ve subatomik partiküller aynı anda pek çok şeyi yapabilecek evrensel Zeka ya sahiptirler.

Kuantum mikrofiziğinden önce, Klasik Fizik zamanında, Comogenesis yani evrenin kökeni ve gelişimi ile ilgili teoriler, günümüzdeki kadar gelişmemişti. Bugün ise Kuantumcular

artık gözlenemez evrenlerin içinde adeta evlerindeymiş gibi davranmaktadırlar.

KUANTUM kelimesi Latincede "Nicelik", kuantum olaylarında ise "parçacık" anlamındadır.

Alman Fizikçi Max Planck 1900 yılında bir teori ortaya koydu. KUANTUM TEORİSİ. Buna göre enerji, düz ve sürekli değil; kesik, kopuk, ardışık, noktasal paketçiler halinde

yayılıyordu. Planck bu düşünceyi bir sabitle "Planck sabiti", "h" ile fiziğe kazandırdı.

Newton'a göre ışık, 'Corppuscule' denilen madde akımıydı. Tanecikli bir yapıya sahipti. Maxwell ise ışığın dalga davranışı gösterdiğini savunmaktaydı, Kuantum teorisi, fiziğin

bu en büyük tartışmasını uzlaştırmış bulunmaktadır.

Kuantum olaylarında ışık, hem madde hem de dalga özelliği taşımaktaydı. Foton denilen maddeciğe, uzayda bir de dalgacık eşlik etmekteydi. Yani ışık, uzayda yol alırken bir dalga

gibi, önüne engel çıkınca da aktif bir parçacık gibi davranmaktaydı. Aslında madde ile enerji farklı şeyler değildi. Madde yoğun, enerji ise seyrek madde idi ve birbirine

dönüşebilirlerdi.

Einstein'in ünlü denklemi E=m.c2 bunu anlatır, 'enerji, maddenin kütlesi ile ışık hızının karesinin çarpımına eşittir.'

Einstein, Lenard ve Comten, ışığın tanecik yapısını soruştururken, Louis De Bruglie de dalgacıkların yapısını araştırmaya başladı. Broglie, atomaltı parçacıkların aynı zamanda

dalga boyu olduğunu keşfetti. Elektron, Proton gibi parçacıklara bir dalga boyu eşlik etmekteydi. Hareket halindeki bu parçacıklar dalga davranışında bulunuyorlardı, yani

titreşiyorlardı.

Riemann Tansörü (  Big Bang Öncesi Hareketlilik). Birinci derecede hacim koruyan "Gel-Git" şekil değiştirmelerini belirten kuram.

Kuantum Mekaniği, fiziği bu özel alanı "Bilgi teorisi" olarak da tanımlanmaktadır. Ancak bu düşünce, bu konudaki teknik ilerlemelerden kaynaklanmaktadır.

Kuantum Teorisi ile ortaya çıkan ilkelerden biri de 'Hilbert Uzayı' teorisidir, belli bir operatöre bağlantı olarak Kuantum Teorisinin matematiksel çerçevesini ve dilini ifade

eder. Diğer bir ilke ise Kuantum Dinamiği ilkesidir, Erwin Schrodinger bu denklemin kurucusudur.

Fizik tarihinde bazen bir fikri ortaya atanların, sonraki gelişmelerden memnun olmadığı da görülmüştür. Örneğin Newton'un Girişim Halkaları deneyi, Faraday'ın kısmen kendi

deneyimlerinden kaynaklanan "Maxwell Denklemleri"ni fazla matematiksel bulması gibi. Kuantum Mekaniğine temel katkıları olan birçok fizikçi sonradan bu önemli teoriye cephe

almışlardır.

1900'de "Enerji Kuantumu" fikrini ortaya atan Max Planck'ın bu girişimini çok beğenen Einstein işi biraz daha ileri götürerek Fotonları deklare etti. Fakat Planck, Eintein'in bu

fikrini 1913'te hala kabul etmemişti.

Aslında, Einstein foton kavramını ortaya attıktan sonra Kuantum Teorisi şekil almaya başlamıştır.

Luis de Broglie "parçacık-Dalgacık" dualitesi fikrini ortaya koyduktan sonra Max Planck da teorinin "İhtimaller" cinsinden yorumunu yaptı. Niels Bohr "Objektif Gerçeklik"

felsefesi görüşü ile teoriyi tanımladı ve Einstein, Podolsky, Rosen'in (  EPR) makalesi yayınlandı. Bu makale, Kuantum serisinin şaşırtıcı yanlarını sergilemesi bakımından yararlı

oldu. Buna rağmen; Louis De Broglie meşhur E= h.r (  Parçacık eşittir Planck sabiti kare dalga frekansı) denklemiyle yeni bir yorum getirdi. Bu, Dalgalar Kuantumu teorisi,

Kopenhag yorumunda yer aldığı Louis De Broglie bu teoriye yeni bir yorum ileri sürdü. "Pilot Dalga" teorisi. Bu yorum Wolfgang Pauli tarafından şiddetle eleştirildi. Daha sonra

David Behrn 1950'lerde Pilot Dalga kavramını içeren ve yerel olmayan etkileşimleri ortaya koyan yeni bir teori geliştirdiyse de bu teori fazla ilgi görmedi.

Kopenhag ekolu fizikçilerinden Erwin Schrodinger, özellikle birden fazla parçacık içeren problemlerin savunulmalarının imkansız olduğunu söyledi. Zira, iki parçacıklı

problemlerde altı boyutlu bir uzay ortamı çıkıyordu, ve "YÜK" gibi gerçek bir fiziksel dağılımın böyle bir uzayda anlamı kalmıyordu.

Kuantum ile ilgili ilkeleri şöyle sıralayabiliriz;

    Her parçacık aynı zamanda Dalgacıktır: Kuantum Teorileri evrende her şeyi parçacık olarak görür.
    Kuantum Durumu: Evrene (  Kuantum Durumu) ya da (  Kuantum Davranışı) olarak bakabiliriz.
    Belirsizlik İlkesi: Kuantum düzeyinde "ışık hızı" yasağı nedeniyle sistemlerin durumları belirlenemediğinden "Belirsizlik İlkesi" hakimdir.
    Üst üste gelme İlkesi: Bir sistemdeki durumlar üst üste geldiğinde, başka yeni olasılıklar meydana gelir. Gizli değişkenler gibi.
    Nesnel Olasılık: Yani her şey rastlantıdır.
    Correlation: Tıpatıp davranış olgusu.
    Gecikmeli Seçim: Bu, beş boyutlu uzay-zaman kavramı kapsamındadır. Yalnız fotonlar değil, her parçacık (  nötronlar, elektronlar, protonlar) tünel aracılığı ile (  Parçacık-

Dalgacık) özelliklerinden birini seçip kullanabilirler.
    Süper İletken Halka: Kuantlar arasındaki bir tünel ucu, parçacığın varlığını belirtir.

Kuantum teorisinin matematiksel değerlerini - "Kuantum Mekaniği" - kuranlar, teorik fizikçi Paul Dirac ve Warner Heisenberg'tir. Ernest Rutherford'un öğrencisi olan Niels Bohr,

modern fizikte kuantum durumlarının tutarlı ve kuramsal görünmelerini geliştirmiştir. Böylece, James Clark Maxvell'in ışığın elektromanyetik dalga olduğunu ileri sürüşünden bu

yana, ışık ile madde etkileşmesinin kuantsal kuramı sonunda, "Kuantum Elektrodinamiği" gibi ilginç bir adla 1920'de geliştirildi.

Planck sabitinin altında bir mini uzay bulunmaktadır. "Hilbert Uzayı". Uzay ne kadar küçülürse enerji o kadar çoğalır. Fakat zaman etkisi de o derece azalır. Mini uzaylarda

mesafe küçüldükçe enerji (  Rezonans) sonsuz güce ulaşır. Bu güce Evrenimizin tohumudur denebilir.

Hilbert Uzayı, David Hilbert'in adına izafeten adlandırılmıştır. Soyut bir mekandır. Hiçlikten varlığa geçişte "t=e", ısının -10 43 derece ile - 10 32 derece arasında ortaya

çıkmıştır. Bu aralıkta olup bitenleri bizlere Hilbert Uzayı açıklar. Teorik fizikçiler bu zaman aralığına "Kuantum Gravite" adını vermişlerdi.

Hilbert Uzayı, Evrenin en küçük aralığıdır. Beşinci boyutun yer aldığı, soyut matematik uzay modellerinden en önde gelenidir. Bu uzay da, zaman ve bilinç gibi soyut boyutlar

oluşur. Teorik Hilbert Uzayı asla Kuantlaşmaz. Oraya evrenimizi teşkil eden Tradyonların(  madde parçacıklarının) negatifi olan Takyonlar hakimdir.

Hilbert Uzayı, aslında sayısız Hilbert Uzayları dizisidir. Henüz keşfedilmemiş, bilinmeyen varlıkların mekanı olduğu kabul edilir.

Bir Hilbert Uzayında zaman boyutu teğet olabilir. İçine girilemezken bir diğerinde ise zaman uzunluk boyutu gibi yer alır.

Hilbert Uzayında zaman tersine akar. Orada geçmiş yaşanır. Çünkü matematiksel bir mekan olan Hilbert Uzayında negatif olasılıklar da yer alır.

Hilbert Uzaylarının bazılarında zaman yoktur, bazılarında zaman teğettir. Bir diğerinde zaman ileri akarken, başkasında geriye doğru akmaktadır. Zaman alternatif akım gibi bir

ileri bir geri osilasyonik çalışır. Örneğin, orada insan yaşlı doğar sonra gittikçe gençleşir.

Hilbert Uzayının daha altında Süper Uzay bulunmaktadır. Sıfırdan küçük, tek boyut, tekillik bölgesidir. Süper Uzay, en büyükle en küçüğü birleştirebilir. Hilbert Uzayından başka

en uzak ile en yakını birleştiren Kara Delik Uzayını da anlatır. Burada her şey hem gerçek hem sanaldır. Dün bugün yarın yoktur. Hepsi iç içedir. Işık hızı çok gerilerde kaldığı

için burada zaman da yoktur.

Süper Uzayın kurgusu "geometro-dinamik"tir. İki tip ortak yasadan meydana gelmiştir. Kıpır kıpır kaynadığı için dinamiktir. Hiçbir şekilde biçimlenmediği için topolojiktir. Yani

kaostur. Bu bir kuantum vakumunun topolojik durumunu ifade eder.

Evrenimiz, yaradılış patlaması sırasında, iki tip içerik ve tutarlılığa dönüşmüştür. Birincisi, maddi cisimler, ikincisi göremediğimiz kuvvet alanlarıdır. Büyük patlamada açığa

çıkan toplam enerji de varlıklar ve alanlar olarak ikiye ayrılmıştır. İkincisi, yani alanlar, sanal evreni (  soyut evreni) yapılandırmıştır. Bu durumda (  parçacık-kuvvet)

düalitesi sanal evrenlerde de mevcuttur.
Süper Uzay Conandromu

Evrenimizin dört temel kuvveti "big bang" sırasında bitişik ve tek kuvveti. Buna Aknokta adı verilmektedir. Bu tek parçacık, soğudukça ufalandı, süper simetrik parçacıklara

ayrıldı ve Süper uzay meydana geldi. Süper Uzay, aslında madde ile enerjiden oluşmuştur. Fakat Elektromanyetik olmadığı için ışımayan bir karanlık evrendir.

1933'lerde Fritz Zwicky galaksileri gözlerken, galaksilerin göründüğünden on kat daha kütleli ve ona eş değerde hızla seyrettiğini keşfetti. Galaksiler görüldüklerinin on katı

kadar görünmeyen (  karanlık maddeyi o kayıp kütleyi içlerinde barındırmaktaydı. Buna, daha bilinmedik, saptanamayan, sayılamayan diğer kayıp kütleler dahil değildi.

Big Bang sırasında yaratılan bu Karanlık Madde çok garip bir karakter arz ediyordu. Fotino ve Aksiyom adı verilen parçacıklardan meydana gelmiş olan karanlık madde, çok yavaş

hareket ediyordu. Bu yüzden de yakın zamanlara kadar fark edilmemiştir. Elektromanyetik özelliği olmayan, Süper Uzay imalatı bu karanlık maddeye Conandrom denmektedir.

Evren genişlerken karanlık madde birbiriyle etkileşmeye girişti ve kütlesini kazanmaya kenarlardan açılarak yeniden bağlanarak anafor hareketleri yapmaya başladı. Bu olaya

"Süper Uzay Topolojisi" denilmektedir.

Fermion ve Bozonların dualitesi sonucu ortaya çıkan tek yapı çekim alanları ki bu Süper Simetridir, burada Kuantlar noktalar halinde değil sonsuza dek uzayıp giden iplikçikler

halindedir. Buna "Süper Sicim" durumu denmektedir. Bu görüşler sınanamaz, denenemez, çünkü evrenimizin dışındadır, yarı soyuttur. Bu yarı soyut mekan "O" vektörüdür ve aynı

zamanda da Hilbert Uzayının merkezidir.

Karadeliğin çekim alanının ardında Süper Uzay vardır. Oradan Takyon Evrenine ulaşılır. Takyon Evreni "Öz Enerji" evrenidir. Orada parçacık namına hiçbir şey yoktur. Bir ucuna

dokunulabilinse, aynı anda her tarafına dokunulmuş olur. Takyon Evreninin bir milimetre küpünün bir bucuk trilyonda biri değerindeki parçacık, evrenimizi meydana getirmiştir.

Mutlak soğuğun bir derece ötesi, takyonun en sıcak derecesidir. Bu durumda kütle sonsuzdur. Maddeyi enerjiye çevirerek kütlesini sonsuzdan sıfıra dönüştürür. Nötron yıldızının

karadeliğe dönüşmesinin nedeni budur.

Takyonlar garip yaratıklardır. Gittikçe yavaşlayan, hız enerjisi aldıkça hareketsizleşen bir yapıdadır. Soyut bir takyon kayası düşünelim. Onu ittiğimizde hızlanmayacak, aksine

gittikçe yavaşlayacaktır. Sonsuz bir güçle itilse bile yavaşlayıp duracaktır. Bu duruma kuantumda "ivmesizlik" denir.

Takyon Evreninde neler vardır?

Orada düş vardır, sevgi vardır, ilham vardır. Orada su da vardır. Anti hidrojen ve anti oksijenden kurulu su. Fakat bu suyu içtiğimizde oh demeye vakit bulamayız, çünkü hidrojen

bombası gibi patlarız. Yasalar bu yöndedir.

Takyon evreninin parçacıklardan kurulu çok küçük sahalar olarak algılanması yanlıştır. Tam tersi orası engin ve sonsuzdur. Özgün ve özgürdür. Maddenin boyut değiştirdiği

tekillik sahalarıdır.

Takyon Evreninde zaman yoktur. Orada sonsuzluk yaşanır.

Kuantum Teorisinde bir parçacığın çeşitli durumları vardır. Örneğin bir elektron birbirine benzeyen ama farklı rotalar çizer.

Zaman içinde geri gidebilseydik alternatif geçmişler bulabilir paralel evrenlerde dolaşabilirdik. Bir kimsenin geçmişini değiştirme imkanına sahip olabilirdik. Örneğin:

Kennedy'i suikasttan kurtarabilirdik. Fakat bizim geçmişimizdeki Kennedy hala ölüdür.

Ailesi olmayan adam paradoksu çok ilginçtir. Zaman içinde geriye giden birisi annesini ve babasını, kendisi doğmadan önce öldürürse ne olacaktır? Öldürürse nasıl doğacaktır?

1963'te Yeni Zelandalı matematikçi Roy Kerr, Einstein'in denklemini bir karadelikle bütünleştirdi. Zaman akışı karadeliklerle dolu idi. Orada bükülerek girdaplaşıyor yani

dönmeye başlıyordu. Halkanın "Olay Ufkunun" hızı arttıkça da Schrodinger'in, "Santrifuj Gücü" teorisine göre zaman, çekim alanının gittikçe artan gücü sonunda eziliyordu.Tam bu

noktada uzay/zaman -bir iç uzay tüneli oluştururcasına- bükülerek girdaplaşıyordu. Meydana gelen tünelin içine girebilen birisi olmuyor, fakat başka bir alternatif evrene

geçebiliyordu. Buna "Tırtıl Deliği" dendi. Daha sonraları Einstein'in denklemlerini çözmeye yönelik yüzlerce "Tırtıl Deliği" denklemi geliştirildi.

Tırtıl Delikleri, uzayın iki bölgesi arasında ilişki kurduğu gibi, iki zaman arasında da ilişkiyi sağlıyordu.

Tırtıl Delikleri, "Süper Sicim" durumu yani Süper Simetri çekim alanlarındaki kuantların iplikler halinde uzayda sonsuza dek uzamasının bir aksiyonu idi. Ve uzay-zaman

bükülmelerinin tek sorumlusuydu.

Tırtıl Deliğine girebilen bir kişi, başka evrene ya da kendi evreninin çok uzak bir köşesine anında ulaşabilme imkanına sahip olabilir.

Süper Uzayın yaratıkları olan takyonlar işte böylesine birçok işi birden yapabilmekteler.

Solucan deliği teorisini göz önüne alırsak bu teoriyle galaksinin merkezinde olduğu varsayılan bir karadelik tekilliğinden geçerek galaksinin en dış spiralinde yer alan bir

yıldız sistemine çok kısa zamanda geçilebileceğimiz düşüncesi ifade edilmektedir. Bu karadelik astronomik ölçekte bir solucan deliği tüneli olarak işlev görür.

------------
Kuantum Düşünce Tekniği Nedir?

Kuantum Düşünce üst nitelikli bir düşünme biçimidir. Sıradan düşünce biçimleri kendisini tekrar eden, etkisiz ve sınırlı enerjilerdir. Değiştirme ve oluşturma güçleri yoktur.

Daha çok vehim, kuruntu, başıboş hayaller biçiminde akar. Oysa Kuantum Düşünce derin düzeyde, atom altı alanda etkili olabilecek tarzda bir yaratıcı düşünme biçimidir.
Özel bir bilinç düzeyine girerek, özel olarak kurgulanmış sözel ve imgesel oluşumları içerir.
Bu düzeyde insan, kendi hayatının efendisi durumuna geçer.

Kuantum Düşünce daha da ilerisi ortak zeka alanında işlem yapar. Bütün evreni tekamül ettiren enerjiyle işbirliğine girildiğinde siz bir "kişi" olmanın sınırlı olanaklarını

aşar, "bütün" ün gücüne ulaşırsınız.
O zaman da gücünüz tabii ki bütünün gücüne eşit olacaktır.

Bu Teknik Pratik Olarak Hayatımıza Ne Gibi Yararlar Sağlar?

Bizim gelişmemiz için gereken bütün araçlar: uygun iş, eş, yaşam alanı,ev, bedenimizin sağlığı bu yüksek frekanslı enerjiden nasibini alır.
Siz, sınırlayıcı, engelleyici düşünce kalıplarınızı fark edip bunların yerine güçlendirici inançlarınızı koyduğunuzda hayatınız bu yeni inançlarınız doğrultusunda değişmeye

başlayacaktır. Sizin için en uygun kişi, en uygun imkan,en uygun zamanda karşınıza çıkacaktır. Yapmanız gereken şey uzanıp onu almaktır.
Doğuştan doğal olarak hakkınız olan mutluluğu, bereketi, bolluğu ve sevinci yaşamanıza imkan tanımış olursunuz.

Kuantum Düşünce, sağlıklı ve güçlü bir beden için de uygun bir zemin hazırlar. Bizim düşünce ve kabullenişlerimiz direkt olarak bedene etki yapar. Bedenimiz aslında bir enerji

okyanusundan başka bir şey değildir. Korku,kaygı,öfke, suçluluk duyguları bütün hücrelerimizin beslendiği enerjide azalmalar yol açar.

Kuantum Düşünce Tekniği; kendimizi tanımaya, başkalarını anlamaya, evrensel sistemin işleyişini fark etmekten doğan bilgeliğe ulaştırarak beden enerjimizi de düzene sokar.

Kişiler daha güçlü canlı ve güzel olurlar. Hayat misyonumuzu fark etmek ve ona adım adım ulaşmak yönündeki çabalarımızı destekler. Kendi içsel kodlamanızdaki yapmanız gereken

işinizle ilgili ipuçlarını yakaladıkça adımlarınız hızlanır.

Kuantum Düşünce kişiler arası iletişimin enderin boyutunu sunar bize. Ortak İnsanlık alanında gerçekleşen bu iletişim, derin ve etkili bir uzlaşma sağlar. Beden dili ve sözel

iletişimden daha da öte Kuantum sal İletişimle düşüncelerimizin direkt muhataba ulaştığı bir yöntem geliştiririz.

Kuantum Düşünce hayatımıza daha çok bolluk ve bereket çekmemizi de sağlar. Kendimizle ilgili derin içsel vizyonumuzu değiştirdikçe daha çok bolluk hayatımıza akmaya başlar.

Genel anlamda zenginlik; sahip olduğumuz şeylerle ruhsal varlığımıza kattığımız değerler arasındaki dengeyi anlatır. Çok paraya sahip olmak tek başına zenginlik işareti

olmayabilir. Önemli olan bu parayla ne yaptığınızdır. Daha çok kahkaha, daha çok dostluk, daha çok sevgi,
daha çok deneyim ve daha çok hayır üretebiliyorsanız o zaman zenginsiniz demektir.
Özetle Kuantum Düşünce Tekniği, yaşamın temel amacı olan sevinç duygusunu yüreğimizde hissetmemiz için bize imkanlar sunar.

Kuantum Fiziğiyle Bu Düşünme Tekniğinin Bağlantısı Nedir?

Kuantum fiziği, klasik anlamdaki fiziksel maddenin enerjiye dönüştüğü bir alana sokar bizi. O alanda artık atom altı parçacıklar, hızla hareket eden enerji parçacıklarından

başka bir şey değildir.

Daha da ötesi bu parçacıklar insan düşüncesinin yaydığı enerjiye yanıt verirler. Bu alanı gözlemleyen kişi ile gözlemlediği parçanın birbirinden bağımsız, kopuk şeyler olmadığı

çıkar meydana. Düşünceyle enerji, gözlemleyenle gözlenen, iç ile dış, burası ve ötesi arasındaki ayırımlar kalkar.

Heisenberg’ in belirsizlik alanı dediği bu alanı, gönderdiğimiz düşünce paketçikleri varlık katar. Belli hale getirir. Kuantum alanının bir noktasına yaptığımız etki bütünü

etkiler aynı zamanda. Siz bir şey düşündüğünüzde bundan tüm alan etkilenir. Kuantum Fiziği, fizikle fizikötesinin birbirine karıştığı bir noktanın adıdır.

Bu Teknikten Yararlanarak Hayatlarında Değişiklikler Yaratan Kişilerden Örnekler Verebilir Misiniz?

Tabii ! Pek çok var. Çünkü kural hiç şaşmaz: Düşünceler hayatımızı oluşturur.

En yakın bir örnek bir mimar hanımla ilgili. İşinde hiç memnun olmadığını söylemişti. Ona nasıl bir işte çalışırsa mutlu olacağını sordum, anlatmaya başladı. Bunları bir bir

yazdık. Ciddi bir firmanın araştırma ve geliştirme departmanında çalışmak istiyordu. İmgesel olarak bilinçaltına kodladık. Ertesi hafta telefonla müjdeyi verdi. Tam da istediği

bölümde iyi bir şirkette hafta başında işe başlıyordu.

Buna benzer yüzlerce örnek var. Burada sorun sistemle ilgili değil. Kendilerine yüzde yüz yararlı olacak bu sistemi uygulamak için katılımcıları ikna etmekle ilgili. Belki de bu

işe keyifli bir ikna çalışması diyebiliriz. Bir başka çarpıcı örnek de bir öğrenciyle ilgili. Üniversiteye hazırlık yapan bu gencin sınavla ilgili korku dolu düşünceleri vardı.

Onunla bir çalışma yaptık. Binlerce kişi arasında o bir yıldız gibi parlıyordu. O kalabalık arasında fark edilmemesi mümkün değildi. Hayalinde sınavı kazanmış hatta üniversite

diplomasını alıyor görmesini sağladık. Bu sınavın hayatının bir çok önemli günlerinden sadece biri olduğunu ama tek belirleyici olay olmadığını tespit ettik. Bütün bunlar zihin

özel bir algılama düzeyindeyken gerçekleştirildi. Bu genç üçüncü kez sınava giriyordu ve artık dördüncü bir şansı yok gibi gözüküyordu. Tabii ki daha sonra onun sınavı

kazandığına dair telefon aldım.

Yine başka ilginç örnek tıp fakültesinde okuyan bir öğrenciyle ilgili. Arkadaşlarının ve rektörünün okulda yaptığı klüp çalışmalarını yeteri kadar desteklemediğinden şikayet

etmişti yana yakıla. Ona göre okul rektörü tuhaf biriydi. Bir konuda görüş almak için odasına girdiğinde onun hiç yüzüne bakmıyor, tersliyor ve isteklerini görmezden geliyordu.

Sonra bu gençle bir seminer programında özel bir çalışma yaptık. Bir hafta geçmeden yüzünde güller açarak beni ziyarete geldi. Kız arkadaşıyla sinemaya gitmişlerdi oradan

geliyorlardı. Tuhaf şeyler olmuştu doğrusu. Rektör birden huy değiştirmişti. Karşılıklı oturup konuşmuşlar ve çok sıcak bir iletişim kurmuşlardı. Daha önce bir türlü yerine

getirilmeyen okulun bilgisayar kulübüyle ilgili bir isteği daha o söylemeden rektör tarafından karşılanmıştı.

Bu süreç nasıl işliyor?Yani nasıl oluyor da sizin yaptığınız bu çalışmadan Rektörün ve kız arkadaşın haberi oluyor?

Güzel bir soru. Bizim bilinçaltı düzeyde oluşturduğumuz yeni bir program Birleşik Alanında bir etki yapar. Bu düzeyde zaman ve mekan farklı bir biçimde işler. Bu alanda her şey

Şimdi ve Burada durumunu yansıtır. O yüzden düşünceler mucizevi sonuçlar doğurur. Alan bir tür bilgi okyanusu gibidir. Okyanusun bir damlasındaki değişim diğer tüm damlaları

uyarır.

Seminerler katılımcılarda kalıcı bir etki yaratıyor mu?

Bu biraz da kişilerin konuya verdikleri önemle ilgili bir şey. Ama alışkanlık haline gelmiş, içselleştirilmiş bir davranış tabii ki kalıcı oluyor. Kuantum düşünce öğrenmeden çok

yapmaya, bilmeden de ileri olmaya yönelik bir çalışmadır. İçsel olarak yaratılmış değişimler kalıcı olacaktır kuşkusuz. Kişi düşünceleri ve seçimleri ile hayatı arasındaki

ilişkiyi gördükçe farkındalığını artırır. Böylece bilerek yaşamaya başlar. Böylece kendi hayatının efendisi olur.


--------------

Kaynaklar :
---------------
Halk Ansiklopedisi Wikipedia
  nedir . com
    https://physics.about.com/od/quantumphys...hysics.htm
    https://whatis.techtarget.com/definition/quantum-theory
    fizikmakaleleri . com
    gizliilimler . tr . gg
    sufizmveinsan