Kütleçekimi Kuramının Yıkılışı-2

174

Yamulmalar, Eğriler ve Kütleçekimi

Einstein özel görelilikle, her gözlemcinin uzay-zamanı, za­manda ardışık olarak birbirini izleyen anlarda uzayın tümü ola­rak kabul ettikleri paralel dilimlere böldüğünü gösterdi. Ama burada beklenmedik bir değişiklik vardı: Birbirlerine göre sabit hızla hareket eden gözlemciler uzay-zamanı farklı açılarla kese­ceklerdi. Eğer böyle gözlemcilerden biri ivmelenmeye başlarsa, hızındaki ve/veya hareket yönündeki anlık değişmelerin, kesti­ği dilimlerin açılarının ve yönelişlerinin değişmesiyle sonuçlana­cağını tahmin edebilirsiniz. Olan, kabaca budur. Carl Friedrich Gauss’un, Bernhard Riemann’ın ve diğeron dokuzuncu yüzyıl matematikçilerinin öne sürdüğü görüşlerden yararlanan Einste­in, uzay-zaman somununun farklı açılarda kesilmiş dilimlerinin, git gide eğri dilimlere dönüştüğünü ama bunların, şekil 3.8’de şematik olarak gösterildiği biçimde, tıpkı iç içe geçmiş kaşıklar gibi birbirlerine tam olarak uyduğunu gösterdi. Yani ivmelenen bir gözlemcinin keseceği uzay dilimleri yamulmuş olacaktı.

sekil-3-8

Einstein, bu kavrayışla, eşdeğerlik ilkesinden çok etkili bir bi­çimde faydalanmış oluyordu. Kütleçekimi ve ivme eşdeğerli ol­duklarından, Einstein kütleçekiminin uzay-zamanın dokusun­daki yamulmalardan ve eğrilmelerden başka bir şey olamayaca­ğını anladı. Şimdi bunun ne anlama geldiğini görelim.

Eğer düzgün bir ahşap yüzey üzerinde bir bilye yuvarlarsa­nız, bilye doğru bir çizgi üzerinde yol alır. Ama eğer odayı bir süre önce su basmış ve zemin kururken bazı yerleri yamulmuş ve eğrilmişse bilye artık aynı yolu izlemeyecektir. Yüzeydeki yamulmaları ve eğrilmeleri izleyerek farklı yönlere gidecektir. Einstein işte bu basit fikri evrenin dokusuna uyguladı. Madde ve enerjinin olmadığı bir durumda -yani Güneş’in, Dünya’nın ve yıldızların olmadığı durumda- uzay-zamanda yamulmalar ve eğ­riler (nasıl düzgün bir ahşap yüzeyde de yoksa) yoktur. O ko­şulda uzay-zaman düzdür. Bu durum uzayın bir dilimi üzeri­ne odaklandığımız Şekil 3.9a’da şematik olarak gösterilmiştir. Elbette uzay aslında üç boyutludur, dolayısıyla Şekil 3.9b’deki gösterim daha doğrudur, ama iki boyutlu çizimleri anlamak da­ha kolay olduğundan bunları kullanmayı sürdüreceğiz.

uzay-iki-uc-boyutlu

Einste­in madde ve enerjinin uzayda, su basmasının ahşap zemin üze­rinde yarattığı etkiye benzer bir etki yarattığını düşündü. Mad­de ve enerji, örneğin Güneş, Şekilde gösterildi­ği gibi uzayın (ve uzay-zamanın) yamulmasına ve eğrilmesine neden olur. Einstein, yamulmuş ahşap yüzeyde eğri bir yol iz­leyerek yuvarlanan bilye gibi, yamulmuş uzayda hareket eden bütün cisimlerin -örneğin Güneş’in yakınlarında hareket eden Dünya’nın gösterildiği gibi eğri bir yol izleyeceğini gösterdi.

kutle-cekimi-yok

Sanki madde ve enerji, uzay-zamanın dokusunun görünmez eliyle, cisimleri yönlendirdiği, kanallardan ve vadilerden oluşan bir ağ oluşturuyor gibidir. Einstein’a göre, kütleçekimi etkisini işte böyle göstermektedir. Aynı şey yakın çevremizde de olur: Şu anda vücudunuz, Dünya’nın uzay-zamanın dokusunda ne­den olduğu bir girintiye doğru kaymak istiyor. Ama hareketi­niz, üzerinde durduğunuz ya da oturduğunuz yüzey tarafından engelleniyor. Yaşamınızın her anında hissettiğiniz o yukarı doğ­ru itme -yürürken olsun, odanızda dururken olsun, koltuğunuzda oturur ya da yatağınızda yatarken olsun- uzay-zamandaki bir vadiden kaymanızı engellemeye yarıyor. Bir tramplenden atladı­ğınızda, vücudunuzun uzay-zamandaki kanallardan biri boyun­ca serbestçe hareket etmesine izin vererek kütleçekimine teslim oluyorsunuz demektir.

Einstein’ın zaferle sonuçlanan on yıllık mücadelesi  yaptığı çalışmaların büyük bir kısmı, belli mik­tardaki madde ve enerjinin neden olacağı yamulmanın biçimi­ni ve büyüklüğünü tam olarak belirlemeye yönelikti. Gördüğü­nüz şekillerin temelinde Einstein’ın bulduğu matematiksel sonuç yatmaktadır ve bu matematiksel sonuç Einstein Alan Denklem­leri adı verilen denklemlerde somutlaşır. Bu addan da anlaşıldığı gibi, Einstein uzay-zamanın yamulmasına bir kütleçekimi ala­nının kanıtı -yani geometrik olarak somutlaşması- olarak bakı­yordu. Einstein problemi geometrik olarak tanımlayarak, Max­well denklemlerinin elektromanyetizma için yaptığını kütleçeki­mi için yapan denklemler bulmayı başarmıştı.

Bu addan da anlaşıldığı gibi, Einstein uzay-zamanın yamulmasına bir kütleçekimi ala­nının kanıtı -yani geometrik olarak somutlaşması- olarak bakı­yordu. Einstein problemi geometrik olarak tanımlayarak, Max­well denklemlerinin elektromanyetizma için yaptığını kütleçeki­mi için yapan denklemler bulmayı başarmıştı.

Einstein ve başkaları bu denklemleri kullanarak, şu ya da bu gezegenin, hatta uzak bir yıldızdan yayılan ışığın eğrilmiş uzay- zamanda hareket ederken izleyeceği yol hakkında öngörülerde bulunabildiler. Bu öngörüler büyük bir kesinlikle doğrulanmakla kalmadı, Newton’un kuramının öngörüleriyle karşılaştırıldı­ğında Einstein’ın kuramının özellikle detaylarda gerçeğe tutarlı bir biçimde uyduğu anlaşıldı.

Kütleçekiminin etkisini hangi mekanizmayla gösterdiğini ay­rıntılı olarak betimlediği için, genel göreliliğin kütleçekiminin etkisini ne kadar hızlı ilettiğini belirlemek üzere bir çerçeve oluşturması da aynı derecede önemlidir.

Kütleçekiminin iletilmesinin hızı, uzayın şeklinin zaman için­de ne kadar hızlı değişebileceği sorusuna gelip dayanır. Yani, yamulmalar ve dalgacıklar -durgun bir havuza atılan bir çakıl taşının yarattığı dalgacıklara benzer- uzayda bir yerden bir ye­re ne kadar hızlı yayılabilir? Einstein bunu hesaplamayı başar­dı, ulaştığı sonuç son derece sevindiriciydi. Einstein, yamulmanın ve dalgacıkların -yani kütleçekiminin- Newton’un kütleçe­kimi hesaplarında olduğu gibi bir yerden bir yere anında yayılmadığını buldu. Bu yamulmalar ve dalgacıklar tam olarak ışık hızıyla yayılır. Ne biraz daha az, ne biraz daha fazla; tam ola­rak özel göreliliğin koyduğu hız sınırına uyan bir hızda yayılır­lar. Eğer dünya dışı yaratıklar Ay’ı yörüngesinden çıkarsaydı, sular bir buçuk saniye sonra çekilmeye başlayacaktı, tam da bi­zim Ay’ın kaybolduğunu göreceğimiz anda. Newton’un kura­mının başarısız olduğu yerde Einstein’ın genel göreliliği üstün geliyordu.

Kaynak : Evrenin Dokusu-Brian -Greene

Öncesi için tıklayınız

Yüzüklerin Efendisi romanında yer alan en önemli karakterlerin hangi mitolojilerden alındığını karşılaştırmalı ve detaylı olarak anlatan inceleme-araştırma çalışması "Orta Dünyanın Analizi" çıktı.Yazarından adınıza imzalı satın almak için Tıklayın Kitap ile ilgili ropörtajı okumak için aşağıdaki bağlantıya tıklayabilirsiniz. Tıklayın
PAYLAŞ
Önceki İçerikKütleçekimi Kuramının Yıkılışı-1
Sonraki İçerikÇağların Buluşması

36 yaşındayım. Yıldız Teknik Harita Mühendisliği mezunuyum. Taşınmaz değerlemesi yapıyorum. Bilim,uzay, tarih,arkeoloji konularına ilgi duyuyorum. Ön Türk Tarihini araştırmaktan keyif alıyorum.

HENÜZ YORUM YOK

CEVAP VER