İçeriğe geçmek için "Enter"a basın

Genel Görelilik

Görelilik kuramı iki temel hipoteze dayanmaktadır. Bunlar genel görelilik ve özel görelilik olarak ikiye ayrılır:

  1. Her hareket görelidir. Mutlak hareket diye bir şey yoktur.
  2. Tek istisna, ışıktır.

Genel görelilik, uzay ve zamanın birbirine bağlı yani uzayzaman adında tek bir şey olduğunu söyler. Birbirlerinden bağımsız var olamazlar. Gezegenler ve yıldızlar gibi maddeler uzayzamanın dokusunu bozarlar ve bir kütleçekimi (yerçekimi) aldanması yaratırlar. Çünkü kütleçekimi bir kuvvet değil, uzayzamanın bir özelliğidir. Dünya üzerinde bir kütle çekimi hissederiz ama bu, Dünya bizi merkezine çektiği için değil, uzay bizi dünyaya ittiği içindir.

Kütlesi çok ağır nesnelerin yanında uzayzaman o kadar bükülür ki zaman yavaşlamaya başlar. Yani ister bir gezegen, ister bir yıldızı çalışın, onun kütlesi etrafındaki uzayzamanın bükümü, kütleçekimini verir. Einstein’ın denklemi karadeliğin merkezinde hacim sıfıra yaklaşırken sınırsız kütleçekiminin oluşmasını öngörüyor. Fizikte bunun adı ‘tekillik’tir. Tekillik durumunda tüm fizik kuralları birbirlerinden ayırt edilemez bir hale gelir ve uzayzaman birbirine bağlı şeyler olmaktan çıkıp ayırt edilemeyecek şekilde birleşirler. Böylece uzayzaman anlamını yitirir.

Uzayzamanla ilgili ilginç şeylerden biri de hızınız arttıkça ağırlığınızın da artmasıdır. Fizikte kütle enerjinin içine hapsolmuştur. Buna eylemsizlik kütlesi denir. Temel olarak bu eylemsizlik kütlesi, bir nesnenin hareketindeki herhangi bir değişikliğe karşı olan direncinin miktarıdır. Kütlenin bir enerji olduğunu düşündüğümüzde bunun neden böyle olması gerektiğini de anlamaya başlayabiliriz. Bir nesne hızlanıyorsa, sahip olduğu enerjinin de hızlanması gerekir. Ağırlığının artması olarak bahsettiğimiz şey budur. Bunun eylemsizlik kütlesi olduğunu unutmayın.

Kütle ve enerjiyi bu şekilde anladığınızda neden asla ışık hızına ulaşamayacağımızı da anlarız. Işık hızına yaklaşan bir parçacığın enerjisi sonsuzluğa doğru artar. Bir parçacığa asla sınırsız enerji sağlayamayacağımız için ışık hızına da asla ulaşamayız. Bir nesne ışık hızına yaklaştığında sınırsız kinetik enerjisi olacağından, sınırsız bir kütlesinin de olması gerekir.

Uzayzamanda ışık hızına yaklaşırken göz önünde bulundurmanız gereken şeylerden biri de zamanın neredeyse durma noktasına ulaşması. Diğer gözlemcilere kendileri normal hareket ederken siz çok yavaş hareket ediyor oluyorsunuz. Bu da görelilik kuramının ikinci maddesinin yani özel göreliliğin konusu.

Genel Görelilik Yolunda Albert Einstein

Albert Einstein
Albert Einstein

Einstein‘ın Genel Görelilik Kuramı adındaki bilimsel devrimi yüz yılı geride bıraktı. Bu kuramda açıkladığı üzere kütleçekimi (yerçekimi) aslında uzayzamanın yapısında meydana gelen bozukluklardan kaynaklanıyordu. Bu bozukluklaraysa gezegenler ve güneşler gibi devasa cisimler neden oluyordu. Bu fikirler Einstein‘ı o zamanlar bir ünlü haline getirdi. Şu andaysa bu bilgiler evreni algılayışımızın temelini oluşturuyorlar.

1. Her şey bir pusulayla başladı.
Albert Einstein‘ın babası, daha beş yaşındaki oğluna bir pusula hediye etmişti. Einstein daha o yaşta pusulanın nasıl hep kuzeyi gösterdiğini merak etmeye başladı. Kişiliği üzerinde epey etkisi olan bu pusulayla görülenin ardında çok daha fazlası olduğunu düşünmeye başladı.

2. Saatler de onun ilhamı oldu. 
20. yüzyılda uzak mesafelerdeki saatlerin birbiriyle uyumlu olması gittikçe daha da birbirine bağlı hale gelen dünya için önem kazanıyordu. Muhtelemen Einstein da patent ofisinde çalışırken bu soruna çözüm bulmaya çalışan birçok fikri gözden geçirdi. Einstein‘ın çözümü ise çok hızlı olduğundan ışığı kullanarak saatleri kolaylıkla eşzamanlanabilirdi. Kısa sürede farklı hızlarda hareket eden saatlerin asla tam olarak eşzamanlanamayacağını keşfetti ve bu da sonraki kuramlarının dayanak noktası oldu.

3. Işık hızının sabit olduğunu keşfetmek de oldukça önemli dönüm noktasıydı. 
Saatler farklı hızlarda ilerleyebiliyorken, ışık bunu yapamıyordu. Özel görelilik teorisinde açıkladığı şekliyle ışığın sabit bir hızı vardı. Şu an bu bizim için sıradan bir gerçek olsa da o zamanlar için radikal bir fikirdi. James Maxwell’in denklemleriyle desteklenen bu fikir Newton’un evren fikrini rafa kaldıracaktı. Einstein bu fikirle birlikte genel göreliliğe bir adım daha yaklaştı. Artık tek yapması gereken kütleçekimini de bu işe dahil etmekti.

4. Tuhaf şeyler Einstein’ı eğlendiriyordu. 
Özel göreliliği yayınladıktan iki yıl sonra Einstein ‘hayatının en mutlu fikriyle’ karşılaştı. Bu fikir bir binadan düşen bir adamla ilgiliydi. Eğer bu adamın yanında bir top düşüyor olsa kütleçekimi adamı etkilediği şekilde topu etkilemezdi. Yani her şey göreliydi.

5. Genel görelilik notlarını kaydettiği bir defteri bulundu. 
Einstein, 1955’te vefat ettiğinde çalışmalarının arasında kahverengi küçük bir defter bulundu. Prag’tan Zürih’e taşındığı sırada üzerinde çalıştığı genel görelilik notlarını bu deftere kaydetmişti. Bu defterinde bir sürü hatanın ve çıkmaz noktanın da kaydı vardı. Evet, Einstein da hata yapabiliyor. Ama bu hatalar onu mükemmeliğe götüren yolun taşlarıydı.

6. Arkadaşları teorisini iyileştirmesine yardım etti. 
Marcel Grossmann ve Albert Einstein okuldayken tanıştılar ve hayatları boyunca da arkadaş olarak kaldılar. Grossmann, Einstein‘ın patent ofisindeki işi almasına yardımcı olmuştu. Grossmann, İsviçre Üniversitesi’nde matematik profesörüydü. Einstein 1912’de onu ziyaret ettiğinde kütleçekimiyle ilgili radikal fikirlerinin matematiği konusunda ondan yardım aldı. Çalışması yayınlandığı zaman da Einstein arkadaşına teşekkür etti.

7. Birisi de Einstein’ı hırsızlıkla suçluyordu. 
David Hilbert da bir biliminsanı ve Einstein arkadaşıydı, ta ki genel görelilik teorisi yayınlanana kadar. Hilbert da bir genel görelilik teorisi geliştirmişti ve hatta bu, Einstein‘ınkinden 5 gün önce basılmıştı. Bu yüzden eski arkadaşı Einstein‘ı intihalle suçladı. Tarihçiler konuyu incelediğinde Hilbert’ın teorisinin işe yaraması için gereken bazı noktalardan yoksun olduğu sonucuna vardılar. Çünkü Hilbert’ın kanıtları eksikti.

8. Teorinin yayınlanması olay oldu. 
Einstein 1915 Kasım’ın bugün Einstein alan denklemleri olarak bildiğimiz genel görelilik çalışmasını Prusya Bilimler Akademisi’ne sundu ve çalışma bir yıl sonra basıldı. Einstein o zaman zaten tanınan biri olduğundan konseptleri ses getirdi. Ama dünyaca ünlü biri olması tahminlerinin kanıtlanmasıyla oldu. Einstein için çok önemli bir zamandı. 10 yıldan beri üstünde çalıştığı fikirlerinden bir sentez yaratmıştı. Şimdi dünyaya haklı olduğunu gösterme zamanıydı.

9. Güneş, Einstein’ı haklı çıkardı. 
Her biliminsanının bildiği gibi kanıtlanmamış bir teori, bilim değil felsefedir. Einstein‘ın denklemleri gökcisimleriyle ilgili kesin tahminlerde bulunuyordu. Bunlardan biri kütleçekimsel bir alandan geçen ışığın büküleceği yönündeydi. Bunu test etmek içinse bir Güneş tutulmasına ihtiyaç vardı. 29 Mayıs 1919’da biliminsanları bu anın görüntülerini yakalarak bir hesaplama yaptılar ve tam da Einstein‘ın söylediği gibi ışığın büküldüğünü gördüler. New York Times gazetesi de 10 Kasım 1919’da bunu manşetine taşıyınca Einstein artık uluslararası bir yıldız olmuştu.

10. Genel Görelilik Merkür’ün tuhaf davranışını da açıklıyor. 
Merkür’ün Güneş‘e en yakın noktayken yörünge merkezinde meydana gelen değişikliği de genel görelilik açıklayabiliyordu. Güneş’e yaklaştıkça Merkür, Newton fiziğinin öngördüğü gibi hareket etmiyordu. Bu da biliminsanlarını uzunca bir süredir meşgul eden bir konuydu. Genel görelilikteki kütleçekimse bu uyuşmazlığı çözüyordu. Kütlenin uzayı bükmesi fikriyle gökteki komşumuzun 200 yıllık sırrını çözmüştü.

Bence keşfi Einstein’ın bilimsel yaşamındaki, belki de tüm hayatındaki en duygusal anlardan biriydi. Sanki doğa onunla konuşmuştu. – Abraham Pais

11. Bilimsel çalışmaları gazete manşeti oluyordu. 
Genel görelilik fikrinin kanıtları gelmeye başlayınca Einstein‘ın ünü bugün bile hayal edemeyeceğimiz şekilde zirveye çıktı. Çalışmaları bütün olarak Herald Tribune gibi gazetelerde yayınlandı. Hatta çalışmaları müşterilerin okuyabilmesi için büyük mağazaların duvarlarına asılıyordu.

12. Keşfi birçok şeyi mümkün kıldı. 
Bugün bile genel göreliliğin yankısı hala sürüyor. GPS cihazlarımızı bile ona borçluyuyuz. Sayesinde kara delikler, karanlık madde, Büyük Patlama ve evrenimizin genişlemesi gibi fikirlerin önü açıldı. Burada da bitmiyor. Uzayzamanın yapısındaki bir çeşit doku olan kütleçekimsel dalga gibi şeyleri görebilmek için hala bekliyoruz. Belki de en büyük etkisi, varoluşumuzdan beri bulmaya çalıştığımız Her Şeyin Teorisi’ne katkı sağlamasıdır. Einstein‘ın küçük adımı insanlık için o kadar büyüktü ki belki hepsini görebilmemiz için bir yüzyıl daha gerekiyor.

Kaynak 1

Kaynak 2

Kaynak 3