Deneysel Kanıtlarıyla Einstein'ın Genel Görelilik Teorisi
Einstein’ın genel görelilik teorisi Dünya’nın etrafındaki uzay-zamanın sadece sapmadığı aynı zamanda büküldüğünü de öngörmüştür. Gravity Probe B uydusu bu öngörüyü doğrulamıştır. Kaynak: NASA

1905 yılında Albert Einstein fizik yasalarının tüm ivmesiz gözlemcilere göre aynı olduğunu ve vakum içindeki ışık hızının gözlemcilerin hareketinden(hızından) bağımsız olduğu olduğunu belirtmiştir. Bu teori Albert Einstein’ın “Özel Görelilik Teorisi”dir. Bu teori tüm fiziğe yeni bir yapı kazandırmış, uzay ve zaman kavramlarını bir arada öne sürmüştür.

10 yıl aradan sonra Einstein teorisine ivme (g) kavramını da eklemiş ve 1915’te “Genel Görelilik Teorisi”ni yayınlamıştır. Einstein bu teoride dev kütleli cisimlerin yoğun kütle çekiminden dolayı uzay-zamanda bükülmelere neden olacağını saptamıştır. 

Kütle Çekim Kuvveti 

İki nesne birbirine çekim kuvveti uygulamaktadır. Buna kütle çekimi denmektedir. Dünya size merkezine doğru çektiği gibi –ki bu sizin yer zemininde uçmadan kalmanızı sağlar- sizin de kütle merkeziniz Dünya’ya çekim kuvveti uygulamaktadır, fakat daha az bir kuvvetle. Isaac Newton cisimler arasındaki çekim kuvvetini üç hareket yasasıyla açıklamıştır. Fakat Newton’un yasaları kütle çekimini bir nesnenin belirli bir mesafeden etki ettiği doğal bir kuvvet olarak açıklamaktadır.

Albert Einstein “Özel Görelilik Teorisi’nde fizik yasalarının tüm gözlemciler için aynı olduğunu, vakum içindeki ışık hızının gözlemcilerin hızı ne olursa olsun hiç bir zaman değişmediğini belirtmiştir. Sonuç olarak Einstein uzay ve zamanın birbirinden bağımsız olmayan, iç içe geçmiş uzay-zaman sürekliliği olduğunu bulmuştur. Olayların bir gözlemci için meydana geldiği anın, başka gözlemciler için farklı anlar da meydana gelebileceğini öne sürmektedir bu teori.

Einstein “Genel Görelilik Teorisi” üzerinde çalışırken, dev cisimlerin uzay-zaman dokusunda bozulmalara neden olduğunu fark etmiştir. Bunu üzerine büyük bir ağırlık konulan tramboline benzetebilirsiniz. Trambolin üzerine konulan ağırlık trambolin kumaşına aşağıya doğru baskı yaparak esnemesine neden olacaktır. 

Genel Göreliliğin Deneysel Kanıtları

Gözlem aletleri uzay-zamanı görüp ölçememesine rağmen, uzay-zaman bükülmeleri ile ilgili birkaç olay deneysel olarak doğrulanmıştır.

Kütleçekimsel merceklenme: Karadelik gibi devasa kütleli bir cismin arkasında bulunan bir ışık kaynağı karadeliğin yoğun kütleçekiminden dolayı bükülür ve bir merceklenme etkisi yaratır. Astronomlar bu metodu yoğun kütleli cisimlerin arkasında bulunan yıldızlar ve galaksiler üzerinde çalışmak için kullanır.

Pegasus (Kanatlı At) takımyıldızında bulunan Einstein’s Cross isimli kuasar kütleçekimsel merceklenmeye çok güzel bir örnektir. Bu kuasar Dünya’dan yaklaşık 8 milyar ışık yılı uzaklıkta ve bir galaksinin 400 milyon ışık yılı ötesinde bulunmaktadır. (Galaksi Dünya ile kuasar arasında) Galaksinin yarattığı kütleçekimsel merceklenmeden dolayı kuasarın ışığını kırmakta ve resimdeki gibi galaksinin etrafında dört nokta görülmesine neden olmaktadır.


Karadelik olduğu düşünülen bu görüntüde kütleçekimsel merceklenmeden dolayı karadeliğin arkasındaki galaksi görüntüsünde bükülmeler meydana gelmiştir. Kaynak: Hubble Uzay Teleskobu - NASA

Merkür’ün yörüngesindeki değişimler: Güneş’in yarattığı uzay-zaman bükülmesinden dolayı Merkür’ün yörüngesi zamanla değişmektedir. Birkaç milyar yıl içinde Merkür’ün Dünya’yla çarpışması olasıdır.


Merkür yörüngesindeki değişimler. Kaynak: archive.ncsa.illinois.edu

Dönen cisimlerin etrafındaki uzay-zaman çerçevesinin sürüklenmesi (Frame-dragging): Dünya gibi büyük kütleli cisimler kendi etrafındaki dönüşleri esnasında uzay-zamanda bükülmelere ve bozulmalara neden olmaktadır. NASA’nın 2004’te gönderdiği hassas kalibreli Gravity Probe B adlı uydunun jiroskop ekseninde zamanla sapma meydana gelmiş ve bu da Einstein’ın teorisini doğrulamıştır.

Kütleçekimsel Kırmızıya kayma: Bir cismin elektromanyetik radyasyonu hafifçe kütleçekim alanının içine doğru uzanır. Bir acil durum aracından çıkan siren sesini düşündüğümüzde; araç gözlemciye yaklaştığında araçtan çıkan ses dalgaları sıkışır, uzaklaştığında ise ses dalgaları genleşmeye başlar. (elektromanyetik dalgalar için bu terime kırmızıya kayma denir.) Doppler Etkisi denen bu olay ışık dalgasının tüm frekanslarında meydana gelmektedir. 1959 yılında Robert Pound ve Glen Rebka adındaki iki fizikçi, Harvard Üniversitesindeki bir kuleden radyoaktif demirden gama ışını gönderdiler ve ışının yerçekiminden dolayı doğal frekansından daha az frekanslı olduğunu buldular.

Kütleçekimsel Dalgalar: İki karadeliğin çarpışması gibi şiddetli olayların uzay zamanda kütleçekimsel dalgalanmalar yaratacağı düşünülmektedir. Lazer Enterfrometre (Girişim ölçer) Kütleçekimsel Dalga Gözlemi şimdilerde bu dedikodunun ilk işaretlerini araştırmaktadır.


İki karadeliğin çarpışması sonucu meydana gelen kütleçekim dalgalanmasının simülasyon grafiği.

Kaynakça
Nola Taylor Redd, SPACE.com Contributor (orjinal metninden çevrilmiştir)


5 yorum

  • Turhan Aydın
    Turhan Aydın
    7 yıl önce

    Eğer yanlış anlamadıysam basitçe bir anlatımla uzay zamanın bir çarşaf olduğunu kütlelerin ise ağırlığınca onu büktüğünü bu sebepten bu etkide olan cisimlerin bu büküntü etrafında döndüğünü varsaymakta olan bu teorinin pek akla yatkın olduğunu düşünmüyorum. Sebebine gelince naçizane basit fizik bilgilerimle yapacağım yorumda bir yanlışlık olursa lütfen düzeltiniz. Eğer böyle olsaydı samanyolundaki birçok yıldızın merkezdeki en büyük kütlenin etrafında kütle ağırlıklarına göre belli bir paralellikte izalanmalarını gerektirirdi. Evrendeki gezegenler genelde yıldızlarını ekvatorlarına paralel yörüngeler oluştursada, eminin bundan farklı diğer gezegenlerin yörüngelerine dikey veya yarı dikey yörüngede gezegenler de vardır ki bu durumda o uzay zaman çarşafı teorisi pek akla yatmamaktadır. Ayrıca Galaksi merkezlerine göre yıldızların dağılımının belli bir paralellikte olmaması bu durumda nasıl açıklanabiliniyor?

  • Muammer Kenber
    Muammer Kenber
    7 yıl önce

    Turhan bey uzay-zaman çarşafı denilen yapı 3 boyutlu uzayın 2 boyutlu düzleme aktarılması ile elde edilen yapıdır. Bazı gezegenlerin yörüngelerinin dikey olması durumu 3 boyutlu uzayda gözlemlenen durumdur. Uzay-zaman çarşafı ise kütle çekiminin 2 boyutlu uzay-zaman da daha kolay anlaşılması için geliştirilen metoddur. Gerçekte böyle bir yapıyı doğrudan gözlemlemek imkansızdır. Aslında her cisim her yöne doğru bir uzay-zaman çarşafı yaratmaktadır. Gezegenlerin bir düzlem üzerinde yayılmasının bu konuyla doğrudan bir alakası yok daha çok merkezkaç kuvvetinin sonucu oluşan düzlemlerdir.

  • Furkan Özden
    Furkan Özden
    7 yıl önce

    " sizin de kütle merkeziniz Dünya’ya çekim kuvveti uygulamaktadır, fakat daha az bir kuvvetle." Burada biraz yanılıyorsunuz sanırım......

  • kadir emre askin
    kadir emre askin
    4 yıl önce

    İlginç

  • Zeki
    Zeki
    3 yıl önce

    Muammer beye ve bütün katılımcılara önerim; önermem olan "Kütle-Çekiminin Genel Model”inin incelemenizdir. “Kütle-Çekiminin Genel Modeli” bir alan modeli olup hacimlerle ilgilenmez. Model, Standart modelden (SM) farklı olmayan atomun iç uzayındaki etkileşimindeki mekanizmaya dayanır. Model, 3 temel kabule (ön doğruya) dayanır: 1. Teklik ilkesi: Kütle-çekimi, draje şekeri gibi foton, kuark, Higgs bozonu, karanlık madde, karanlık enerji, anti madde gibi farklı yapı taşlarından (temel maddelerden) meydana gelen parçalı bir yapı (evren) içinde tanımlanamayacağını, ancak tek bir yapıtaşının farklı hallerinden (sicim ve parçacık) meydana gelen bir bütün, bölünemez tek parça, sınırları limitli kapalı bir yapı (küre evren) içinde tanımlanabileceğini bize önermektedir. Özet olarak bu ilke; evren ve evrendeki her şeyin tek bir yapıtaşından (maddeden) meydana gelen sınırları limitli, bir bütün tek parça bir yapı (evren) olduğunu bize önermektedir. 2. Dönüşüm ve Değişimin Sürekliliği İlkesi: Kütle-çekimi, hiç değişmeyen ebedi parçacıklar üzerinde tanımlanamayacağını, ancak tek yöne (pozitif) bir fiziki değişim sürekliliği içinde olan parçacıklar üzerinde tanımlanabileceğini bize önermektedir. Parçacıklar üzerindeki fiziki değişimin sürekliliğini aşağıda inceleyeceğiz. Özet olarak bu ilke; bütün atom altı parçacıkların hayatını (kozmik-zaman sürecini) pozitif (+) yönde bir değişim sürekliliği içinde sürdüreceğini bize önermektedir. 3. Kuvvetlerin Toplamının Değişmezliği İlkesi: "Kütle-Çekiminin Genel Modeli" bize bir parçacığın alanına uyguladığı (F) kuvveti ile (v) hızı arasında ters bir orantının olacağını önerir. Ancak burada parçacığın (v) hızına bağlı alanına uyguladığı (F) kuvveti ne şekilde değişirse değişsin, parçacığın alanına uyguladığı kütle-çekim kuvvetiyle (F) parçacığın üzerine uygulanan net itiş-kuvvetinin (F’=F.t) ya da üzerinde taşıdığı net itiş-kuvvetinin (P=F.t) (momentum) toplamı, parçacığın ilk eylemsiz kütle-çekimi kuvvetine (Ağırlığına=1=F+F’) eşit olacağını bize önermektedir. Özet olarak bu ilke; bir parçacığın kütle-çekim kuvvetiyle üzerinde taşıdığı net itiş-kuvvetinin (veya ivmesinin) toplamının o cismin eylemsiz kütle-çekimine (ağırlığına) eşit olacağını önermektedir. İleri okuma ve kaynak [1] “Büyük Oluşum” Gece kitap