Genel Görelelik Nedir ?
Genel Görelilik Teorisi (veya kısaca Genel Görelilik), Albert Einstein tarafından 1915 yılında geliştirilen geometrik bir kütleçekimi teorisidir ve modern fizik çerçevesinde kütleçekiminin nasıl çalıştığını açıkladığı kabul edilen teoridir. Bu hâliyle, okullardan aşina olunan Newton’un Kütleçekim Teorisi’nin gücünü ve kapsamını geliştirerek, bu eski teorinin yerini aldığı söylenebilir.
Genel Görelilik Teorisi, daha önceden izah ettiğimiz Özel Görelilik Teorisi’nin detaylarını genelleştirdiği için bu isme sahiptir. Teorinin özünde gösterdiği şey, uzay-zaman dokusunun kıvrımlarının, Evren’i oluşturan bu dokunun herhangi bir bölgesinde bulunan kütle ve enerji miktarıyla doğrudan ilişkili olduğudur. Bu ilişki, bir grup kısmî diferansiyel denklemden oluşan Einstein’ın Alan Denklemleri ile tarif edilir.
Genel göreliliğin özellikle de zamanın akışı, uzayın geometrisi, serbest düşme hâlindeki cisimlerin hareketi ve ışığın yayılımı ile ilişkili öngörüleri, kendisinden önce gelen klasik fiziğin öngörülerinden köklü bir şekilde farklıdır. Örneğin Genel Görelilik Teorisi; büyük kütleli cisimler etrafında zamanın daha yavaş aktığını (kütleçekimsel zaman genişlemesi), büyük kütleli cisimler etrafında ışığın rota değiştirebildiğini (kütleçekimsel lensleme), ışığın kütleçekimine bağlı olarak kırmızıya kayabildiğini, uzay-zaman dokusundaki büyük kütleli cisimler arası etkileşimlerin kütleçekim dalgaları yaratabildiğini ve uzay-zaman dokusunda “kara delik” adını verdiğimiz tekilliklerin var olduğunu öngörmektedir – ve bu öngörülerin her biri (ve çok daha fazlası), deneysel ve gözlemsel olarak tekrar tekrar doğrulanmıştır.
Genel Görelilik Teorisi’nin tam olarak neyi konu edindiğini ve öngörülerine nasıl ulaştığını anlayabilmek için, kütleçekiminin ne olduğunu hatırlayarak başlamamız gerekiyor.
Kütleçekim Nedir?
Günlük hayatta kütleçekiminin var olduğunu cisimlerin yere düşmesinden biliriz ve bunu genelde “yer çekimi” olarak adlandırırız. Son derece sezgisel ve normal olan bu olgu, bizi Dünya’nın merkezinde bir kuvvetin var olduğunu ve ayırt etmeksizin bütün cisimleri çektiğini düşünmeye iter.
Einstein ve Newton’a geçmeden önce, eskiden insanların yerçekimi ile ilgili düşüncelerine bir göz atalım: Aristoteles gibi Antik Çağ düşünürleri, cisimlerin her zaman “ait olmaları gereken yere” doğru hareket etme eğiliminde olduğunu iddia etmiştir. Örneğin ateş yakıldığı zaman yukarı doğru yükselmesinin nedeni, ateşin doğal konumunun aslında “yukarı” olması gerektiği düşüncesiyle açıklanırdı. Ağır cisimlerin yere düşmesinin nedeni ise, onların ait oldukları yerin Evren’in merkezi olduğu şeklinde ifade edilirdi. O zamanki inanca göre Dünya, Evren’in merkezinde olduğu için, hâliyle cisimler de Dünya’ya, yani Evren’in merkezine doğru hareket etmekteydi.
Aristoteles’e göre, sabit hızla hareket eden bir cismin hareketini sürdürebilmesi için bir kuvvete gereksinim vardı. Kuvvet olmadan cisimler önünde sonunda duracaktı. Fakat Galileo, bunun böyle olmadığını, cisimlerin hareketine devam etmesi için bir kuvvete gerek duyulmadığını kanıtladı. Newton, klasik mekaniğini dayandırdığı 3 hareket yasasından birincisi olan Eylemsizlik Yasası’nda bunu açıklamayı başardı ve Galileo’ya atıfta bulundu. Yine Aristoteles, cisimlerin kütlesine bağlı olarak yere farklı hızlarda ve bu nedenle farklı sürelerde düşmesi gerektiğine inanıyordu. Örneğin ağır bir cisimle daha hafif olan bir cisim aynı anda yere bırakıldığı zaman ağır cisim önce düşmeliydi. Fakat bu görüş de İtalyan astronom Galileo Galilei tarafından geçersiz kılındı. Kimi kaynağa göre gerçekten yaptığı, kimisine göre de yapıp yapmadığı şüpheli olan ünlü Pisa Kulesi Deneyi’nde, Galileo’nun Pisa Kulesi’ne çıkıp 2 farklı kütleye sahip cismi bırakarak düşüşünü gözlemlediği rivayet edilir. Deneyin sonunda 2 cisim de yere aynı anda çarpmıştır. Daha sonradan bu deney, NASA astronotu David Scott tarafından Ay üzerinde tekrar edilmiş ve hava sürtünmesi olmayan ortamda çekiç ve tüyün aynı anda düştüğü gösterilmiştir:
Her ne kadar deneyin gerçekten yapılıp yapılmadığı tartışmaya açık olsa da Galileo, aynı hizadan bırakılan cisimlerin, kütleleri ne olursa olsun yere aynı anda düşeceğini biliyordu. Hatta cisimlerin ivmelenme hızlarını da hesaplamayı başararak kısaca şöyle formüle etmişti:
“Yere düşen cisimlerin kat ettiği mesafeler, geçen zamanın karesine eşit oranda artar.”
Cisimlerin ivmelenme hızını çok iyi bir şekilde formüle eden İtalyan astronom, ivmelenmeye yahut cisimlerin yere düşmesine neden olan bir “yer çekiminin” varlığını kabul ediyordu fakat bu olguya sebep olanın aslında ne olduğu hakkında bir fikre sahip değildi.
Yazının devamına BURADAN ulaşabilirsiniz.
