GENEL GÖRELİLİK
1905 yılında Einstein’ın yayımladığı özel görelilik kuramını bir önceki yazıda açıklamıştım. Şimdi ise bu kuramın devamı niteliğinde olan, genel göreliliği ana hatlarıyla açıklamaya çalışacağım.
Geçelim.
Özel göreliliği anlatırken referans sistemlerinden bahsetmiştik. Referans sistemlerinin ivmeli (eylemli) , ivmesiz (eylemsiz) referans sistemleri olarak ikiye ayrıldığını ve özel göreliliğin sadece ivmesiz referans sistemlerini açıklayabildiğini söylemiştik. Bu durum Einstein’ın ivmeli durumları da açıklayabilmek için 1915 yılında Genel Görelilik İlkesini yayınlamasına neden olmuştur.
Genel göreliliği anlayabilmek için ilk önce uzay – zaman kavramını anlamak gerekir.
Uzay – zaman kavramı ilk olarak 1907 yılında ortaya atılmıştır. Uzay – zaman, üçü uzaysal boyut ve biri zaman boyutu olmak üzere bir koordinat sistemidir. Genel görelilik teorisindeki tüm olaylar bu koordinat sistemi içerisinde ivme kavramıyla birleşerek gerçekleşir.
Einstein bu teoride büyük kütleli cisimlerin yoğun kütle çekiminden dolayı uzay – zamanda bükülmelere neden olacağını saptamıştır.
Peki bu saptamaya neden olan olan kütle çekim kuvveti nedir? Açıklayalım.
Belirli bir kütlesi olan herhangi bir cismin diğer cisimlere uyguladığı kuvvete kütle çekim kuvveti denir. İki cismi birbirine çeken bu kuvvet, cisimler arasındaki uzaklığa ve kütlelerine bağlıdır. Dünya ile aramızdaki yer çekimi kuvveti bu kanunla açıklanabilir. Dünya’nın bize uyguladığı yer çekimi kuvvetinin yanı sıra, bizim de Dünya’ya uyguladığımız bir kütle çekim vardır. Ancak bizim kütlemiz Dünya’ya göre çok küçük olduğu için Dünya’ya bağlı kalırız.
İşte uzay – zamandaki bükülmelere neden olan kütle çekim bu şekilde açıklanabilir.
Şimdi de bu bükülmelerin nasıl gerçekleştiğini açıklayalım.
Bu bükülmeleri üzerine büyük bir ağırlık konulan tramboline benzetebiliriz. Trambolin üzerine konulan ağırlık, kumaşın aşağı doğru baskı yaparak esnemesine neden olacaktır. Bu, kumaşın bükülmesi olayıdır.
Tramboline bir de bilye bırakırsak, bilye büyük ağırlıklı nesnenin oluşturduğu çukurun sınırını geçtikten sonra sarmallar çizerek nesneye doğru iner. Bu tıpkı bir gezegenin çekim kuvveti alanına giren bir göktaşının durumuna benzer.
TEORİNİN DENEYSEL KANITI
Uzay – zaman kavramını eldeki aygıt ve imkanlarımızla göremesek ve ölçemesek de uzay – zaman bükülmeleri ile ilgili birkaç olay deneysel olarak doğrulanmıştır.
1- Kütle çekimsel Merceklenme:
Karadelik gibi büyük kütleli cisimlerin çevresinde ışık bükülmeye uğrar ve arkasında bulunan nesneler için bir mercek (büyüteç) gibi davranır. Astronomlar, büyük kütleli cisimlerin arkasındaki yıldızları incelemek için bu yöntemden faydalanırlar. Örneğin NASA, Kepler Teleskopuyla yaptığı bir gözlem sırasında ölü bir yıldız saptadı. ‘Beyaz Cüce’ olarak bilinen bu yıldız, kırmızı bir devin yörüngesindeki ikili bir sistemdeydi. Beyaz Cüce’ nin kütlesi daha büyük olmasına rağmen, ikili sistem eşinden daha küçük yarıçaplı bir yörünge izliyordu. Bu olayı Kaliforniya Teknoloji Entitüsü’ nden Avi Shoporer, “Bu teknik neredeyse Los Angeles ile New York arası kadar bir mesafeden (yaklaşık 483 km) bir ampulün üzerindeki sineği seçebilmeye eş değer.” ifadeleriyle açıklamıştır.
2- Merkür’ün Yörüngesindeki Değişimler:
Güneş’ in oluşturduğu uzay – zaman bükülmesinden dolayı Merkür’ ün yörüngesi yavaş yavaş sapmaktadır.
Birkaç milyar yıl sonra Dünya ile çarpışması olasıdır.
3- Dönen Cisimlerin Etrafındaki Uzay – Zaman Çevresinin Sürüklenmesi (Frame – Dragging):
Dünya gibi büyük kütleli cisimler kendi etrafındaki dönüşleri sonucunda uzay – zamanda bükülmelere yol açar. NASA 2004 yılında gönderdiği Garvity Probe B (GP-B) ardındaki bir araç tarafından bu etki doğrulanmıştır.
GP-B ekibinden Francis Everitt şöyle diyor: ” Dünya’ yı bir balın içine batırdığınızı düşünün. Gezegen dönerken etrafındaki bal tıpkı uzay – zama gibi eğirilir. GP-B Einstein’ ın en derin iki öngörüsünü doğruladı.”
4- Kütleçekimsel Kırmızıya Kayma:
Bu durum Doppler Etkisi ile açıklanabilir. Bir acil durum aracından çıkan siren sesi; araç gözlemciye yaklaştıkça araçtan çıkan ses dalgaları sıkışıp, uzaklaştığında ise ses dalgaları genleşmeye başlar. Elektromanyetik dalgalar için bu terime ‘Kırmızıya Kayma’ denir.
5- Kütleçekimsel Dalgalar:
İki karadeliğin çarpışması gibi şiddetli olayların uzay – zamanda kütleçekimsel dalgalanmalar oluşturduğu düşünülmektedir. Lazer Enterdrometre (Girişim Ölçer) Kütleçekimsel Dalga Gözlemi bu düşüncenin ilk işaretlerini araştırmaktadır.
