Michelson-Morley Deneyi: Işık Hızını Ölçmek

Modern fiziğin ilk basamağını oluşturan Michelson-Morley deneyi fizik tarihinin en önemli ve ünlü deneylerinden biri olarak görülür. Bu deneyin daha iyi anlaşılabilmesi için öncelikle eter:uzayın maddesi başlıklı yazımın okunmasını tavsiye ederim.

Başlıkta her ne kadar ışık hızını ölçmek yazmış olsam da aslında bu deney ışığın eter vasıtasıyla yayıldığını ispatlamak amacıyla yapılmıştı. 19. yüzyılda eter fikri varsayımsal olmasına rağmen bilim dünyası tarafından kesinliği kabul edilmiş durumdaydı. Eter fikrine inanan iki bilim insanı Albert Michelson ve Edward Morley 1887 yılında eterin varlığını ispatlamak amacıyla bir deney gerçekleştirdi fakat elde edilen veriler beklediklerinin tam tersiydi.

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

deney

Deney Düzeneği

Düzenekte ortada yarı geçirgen bir ayna bulunur. Bu ayna ışığı hem geçirir hem de yansıtır. Buraya gelen ışık yukarı yönde yansırken, aynı zamanda içinden geçerek doğruca yoluna devam eder. Yani, pratik biçimde ışın iki parçaya bölünmüş olur.
Sonra tamamen yansıtıcı aynalardan yansıyarak geriye, ortadaki yarı geçirgen aynaya tekrar gelir. Yukarıdan gelen ışık yarı geçirgen aynanın içerisinden geçerken, sağdan gelen ışık da yansıyarak beraber bir şekilde alıcıya düşer. Eğer Dünya eter içerisinde hareket ediyorsa, ışık düz ve dik olarak giderken ışık demetlerinden birisi geri kalmalıdır. Yani ışığın geliş açısını değiştirip, aradaki farkı ölçmek amaçlanmıştır.

Önerilen Yazı  Ön Yargı: Cehaletin Çocuğu

Bu aynalardan yansıyan ışık demeti bir araya geldiğinde karanlık ve parlak bir görüntüden oluşan bir girişim deseni ortaya çıkarır. Eğer bu düzeneği 90 derece döndürürsek, girişim deseni az ama ölçülebilir bir miktarda kaymalıdır. Fakat ölçümler sonucunda hiçbir kayma gözlenememiştir. Michelson ve Morley deneyi bir çok farklı çevre koşullarında tekrarlamış fakat hep aynı verilere ulaşmışlardır.
Deneyin sonuçları neticesinde eterin varlığı konusunda ısrarcı olan bilim insanları için iki seçenek vardı:
-Dünya hareket etmiyor.
-Eter, Dünya ile birlikte hareket etmektedir.
Her iki seçenekte eterden vazgeçilmesi gerektiğini gösteriyordu fakat Michelson ve diğer bilim insanları eterin varlığını kanıtlama konusundaki çalışmalarına yıllarca devam ettiler. Eter konusunda son sözü Albert Einstein özel göreliliğin ikinci postulatı olan “Birbirlerine göre hareketi nasıl olursa olsun tüm gözlemciler için ışığın hızı aynıdır” sözleriyle söylemiş oldu.

deney

Sonuç

Michelson – Morley deneyi yapıldığı dönemde anlaşılmamış olsa da ışığın yapısıyla ilgili önemli gerçekler fısıldıyordu. Einstein özel görelilik kuramını bu fısıltıları duyması sayesinde geliştirebildi. Görelilik kuramıyla beraber eter fikri ‘gereksiz’ görülerek terk edilmiştir. Bugün ses dalgalarında olduğu gibi bir ortam gereksiniminin ışığın hareketi için söz konusu olmadığını biliyoruz.

Kaynaklar:

  1. Zamanın Kısa Tarihi-Stephan Hawking
  2. Öklid’in Penceresi-Leonard Mlodinow
Bilgiyi Yay!