İçeriğe geçmek için "Enter"a basın

Kütleçekim Kuvveti

Kütleçekim buzda kayıp düşene kadar hakkında en az düşündüğümüz şeylerden biri. Eski düşünürlere göre kütleçekim bir kuvvet bile değildi; sadece nesnelerin Dünya’nın merkezine doğru çökme eğilimleri vardı. Gezegenlerse başka alakasız yasalarla ilgiliydi.

Kütleçekim kuvvetinin bir şeyleri düşürmekten çok daha fazla şeyler yapabileceğini artık biliyoruz. Güneş‘in etrafındaki gezegenleri yönetiyor, galaksileri bir arada tutuyor ve evrenin yapısının kendisini belirliyor. Ayrıca kütleçekim; elektromanyetizma, zayıf ve güçlü kuvvetle birlikte doğadaki dört temel kuvvetten biridir.

Modern kütleçekim kuramı, yani Einstein‘ın genel görelilik kuramı, insanlığın en başarılı kuramlarından biridir. Buna rağmen kütleçekimle ilgili, mesela diğer kuvvetlerle tam olarak nasıl etkileştiği gibi, her şeyi de bilemiyoruz. Ama bildiğimiz 6 ilginç gerçek var.

Temel Kuvvetler

1. Kütleçekim, en zayıf kuvvettir.

Kütleçekim negatifi olmayan bir kuvvettir. Bu kuvvet bazen o kadar kuvvetlidir ki galaksileri bir arada tutar. Bazen de o kadar zayıftır ki bir kitabı masadan kaldırarak ona karşı durabilirsiniz.

Bir karşılaştırma yaparsak bir atomun içindeki elektron ve protonun arasındaki elektrik kuvveti aynı elektron ve protonun arasındaki kütleçekim kuvvetinden aşağı yukarı 1 kentilyon, yani 1’in ardından gelen otuz 0, daha güçlüdür. Aslında kütleçekim o kadar zayıf ki ne kadar zayıf olduğunu tam olarak bilemiyoruz.

Kütleçekim
Kütleçekim

2. Kütleçekim ve Ağırlık Aynı Şey Değiller

Uzay istasyonlarında havada yüzen astronotlar sıfır kütleçekimde olduklarını söylerler; fakat aslında bu doğru değildir. Astronotun üzerindeki kütleçekim kuvveti Dünya’dakinin %90’ı kadardır. Ama hiç ağırlıkları yoktur. Çünkü ağırlık; yerin nesneleri Dünya’ya çeken kuvvetidir.

Size bakan gözlere aldırmaksızın bir banyo tartısını oteldeki asansöre koyup üzerine çıkın. Asansör inip çıkarken kilonuzda dalgalanmalar olur ve asansörün hızlanıp yavaşladığını hissedersiniz. Ama aslında kütleçekim hiç değişmez.

Yörüngedeykense astronotlar uzay istasyonuyla birlikte hareket ederler. Onları uzay istasyonunun bir tarafına iterek ağırlık oluşturabilecek bir şey yoktur. Einstein bu fikri özel görelilik kuramıyla birlikte genel görelilik kuramına çevirdi.

Yörüngeler ve Dalgalar

3. Kütleçekim Işık Hızında İlerleyen Dalgalar Yaratır

Genel görelilik, kütleçekimsel dalgaları öngörür. Birbirlerini yörünge almış iki yıldız veya bir beyaz cüceyle bir kara delik kütleçekimsel dalgalar enerjilerini uzağa taşırken gitgide birbirlerine yaklaşırlar. Aslında Dünya da Güneş’i yörünge alırken kütleçekimsel dalgalar yayar; fakat enerji kaybı göz önünde bulundurmak için çok küçüktür.

Kütleçekimsel dalgalarla ilgili 40 yıldır dolaylı kanıtlarımız vardı. Ama Lazer İnterferometre Kütleçekim Dalga Gözlemevi (LİGO) bu fenomeni ancak 2016’da doğruladı. Algılayıcılar 1 milyar ışık yılı uzaklıktaki iki kara deliğin çarpışmasıyla oluşan kütleçekimsel dalgaları yakalamışlardı.

Göreliliğin öngördüğü şeylerden biri vakum durumunda hiçbir şeyin ışıktan daha hızlı ilerleyemeyeceğidir. Bu, kütleçekim için de geçerlidir. Güneş‘e çok esaslı bir şey olsaydı bunun bize ulaşması Güneş ışıklarıyla aynı sürede olurdu, yani 8 dakika.

Kuantum Kuramı

4. Kütleçekimin Mikroskobik Davranışlarını Ölçmek Biliminsanlarını Bir Döngüye Hapsetti

Temel kuvvetlerin diğer üçü en küçük ölçülerde kuantum kuramı tarafından, özellikle Standart Model’de, açıklanır. Biliminsanları hala deneseler de henüz kütleçekimin kuantum kuramı açıklaması yoktur.

Araştırmaların, uzayzamanın yapısını kuantum parçacıklarla açıklamaya çalışan koluna kuantum çekim döngüsü deniyor. Buna göre tıpkı maddenin parçacıklardan oluşması gibi uzayzaman da en küçük ölçeklerde parçacık-benzeri şeylerden oluşur. Madde bir noktadan diğerine giderken ağ benzeri esnek yapılarla sınırlıdır. Bu da kuantum çekim döngüsü araştırmasının kütleçekimi atom çekirdeğinden daha küçük boyutlarda incelemesini sağlar.

Bundan daha meşhur bir yaklaşımsa sicim kuramıdır. Buna göre, graviton gibi, tüm parçacıklar üzerlerinde araştırmaların yapılabilmesi için çok küçük olan sicimlerin titreşimidir. Ne kuantum çekim döngüsü, ne sicim kuramı, ne de başka bir kuram kütleçekimin mikroskobik boyutlardaki davranışını sınanabilir bir haliyle gösterememiştir.

Kuvvetler

5. Kütleçekim Graviton Adındaki Kütlesiz Parçacıklarla Tanışıyor Olabilir

Standart Model’de parçacıklar diğer parçacıklarla, kuvvet taşıyan parçacıklar aracılığıyla etkileşir. Mesela foton, elektromanyetik kuvvetin taşıyıcı parçacığıdır. Kuantum kütleçekiminin varsayımsal parçacığı da gravitondur. Genel görelilik sayesinde bunların nasıl olabileceğine dair fikirlerimiz var. Tıpkı fotonlar gibi gravitonlar da muhtemelen kütlesizdir. Kütleleri olsaydı deneylerin birinde mutlaka görülürdü.

Planck Uzunluğu

6. Kuantum Külteçekim Olabilecek En Küçük Boyda Olabilir

Kütleçekim çok zayıftır; ancak iki nesne birbirine yaklaştıkça güçlenir. Nihayetinde Planck uzunluğu olarak bilinen çok küçük bir mesafede diğer kuvvetlerin gücüne erişir. Bir Planck uzunluğundan daha kısa yerler arasındaki farkı ölçmek imkansızdır.

İşte burası kuantum kütleçekiminin etkisinin ölçülebileceği yerdir. Ama bu da deneylerin inceleme yapabilmesi için çok küçüktür. Bazı insanlar kuantum kütleçekiminin milimetrik ölçeklerde gözlemlenebileceğini iddia eden kuramlar sundular; fakat hiçbirinin önerilerinin sonucunu henüz göremedik. Diğerleriyse metal bir çubuktaki titreşimleri kullanmak ya da  çok soğuk derecelerde atomları toplamak gibi kuantum kütleçekiminin etkisini büyütebilecek yaratıcı yollar aradılar.

Öyle görünüyor ki en küçük ölçekten en büyük ölçeğe kütleçekim kuvveti biliminsanlarının ilgisini çekiyor. Belki bir dahaki sefer düştüğünüzde bu sizin için bir teselli olur.

Kütleçekiminin Oluşması Zaman Alır Mı?

Kütleçekimi

Güneş sistemimizin ortasında birden sihirli bir şekilde bir yıldız belirseydi kütleçekiminin oluşması zaman alır mıydı yoksa hemen gözlemler miydik? Bu farazi yıldızımız oluştuğunda Güneş‘in kütleçekimini anında hissederdi; fakat Güneş’imizin bu farazi yıldızın kütleçekimini hissetmesi 8 dakika daha alırdı.

Çelişkili bir durum gibi gözükse de kütleçekim aslında uzayın eğriliğidir. Yani uzay hazırda eğridir çünkü Güneş olduğu yerde duruyor. Farazi yıldızımız ise bir anda ortaya çıktığından öncelikle uzayı bükmelidir. Bu bükme de ışık hızında olunca Dünya’mız civarındaki bir farazi yıldızın etkisinin Güneş’e ulaşması 8 dakika sürer.

Kütleçekim ‘Yasa’ Olurken Evrim Neden ‘Teori’ Oluyor?

Bilim terminolojisinde teori ve yasa farklı anlamlara gelir. Birçok insan teorilerin bir süre sonra yasalara dönüşeceği şeklinde bir yanılgıya sahiptir. Bu doğru değil, çünkü:

  • Teori doğadaki şeylerin bir açıklamasıdır.
  • Yasa ise genellikle matematiksel bir sabit ilişkinin ifadesidir.
Yani aslında hem kütleçekim yasası hem de kütleçekim teorileri vardır.
Newton‘ın evrensel kütleçekim yasası evrendeki her parçacığın kütleleriyle orantılı ve merkezlerinin birbirine oranının karesinin zıttı oranında bir güçle diğer parçacıkları etkilediğini söyler.
Bu bir yasadır; çünkü kütle, nesnelerin uzaklığı ve kütleçekim kuvveti arasındaki ilişkiyi matematiksel olarak gösterebilir.
Einstein‘ın görelilik teorisi, kütleçekimini enerjinin ve maddenin etkisiyle uzayzamanın bükülmesi olarak açıklar.
Bu da bir teoridir; çünkü kütleçekiminin neden var olduğunu açıklar.
Evrim yasası diye bir şey yoktur; çünkü evrim matematiksel ilişkiler gibi açıklanamayacak kadar kaotik bir süreçtir. Bu yüzden evrim teorileri vardır ve bunlar da evrimin neden ve nasıl olduğunu açıklarlar.