Albert Einstein’in genel görelilik kuramı nedir? Uzay zaman kavramları , kütleçekimi ve genel göreliliğin açıklaması, özeti.
Genel Görelilik
Kütleçekimi özel görelilik kuramına dahil eden Einstein genel görelilik kuramıyla uzay ve zamana bakışımızı kökten değiştirmiştir. Newton’ın yasalarının ötesine geçerek kara deliklerin, solucan deliklerinin ve kütle-çekim merceklerinin olduğu yepyeni bir evrenin kapılarını açmıştır.
Yüksek bir binadan ya da uçaktan atlayan bir adam düşünün; yerçekimi nedeniyle yere doğru hızla düşer. Albert Einstein böyle bir serbest düşme durumunda düşen kişinin kütleçekimi hissetmeyeceğini fark etti. Yani düşen kişi ağırlıksızlaşıyor olmalıydı. Günümüzde astronot eğitimi alanlar için uzayın bu sıfır kütleçekim koşulu, içi boşaltılmış bir yolcu uçağının (“kusma kuyrukluyıldızı” gibi çekici bir adı da vardır) bir eğlence treninin ilerleyişini taklit eden uçuşu sırasında oluşturulur. Uçak yükselirken içindekiler yerçekimi kuvvetini daha ağır hisseder ve koltuklarına yapışırlar. Ama uçak baş aşağı uçmaya başladığında yerçekiminin etkisinden kurtulurlar ve uçağın içinde havada uçmaya başlarlar.
İvme
Einstein bu ivmenin yerçekimi ivmesine eşit olduğunu fark etti. Yani tıpkı özel göreliliğin birbirlerine göre sabit hızlarla ilerleyen referans (yani eylemsizlik) çerçevelerinde ne olduğunu tanımlaması gibi kütleçekim de iv-melenen bir referans çerçevesinde olmanın bir sonucuydu. Einstein bunun, yaşamında kendisini en mutlu eden düşünce olduğunu söyler.
İzleyen birkaç yıl içinde Einstein bunun sonuçları üzerine düşündü. Yakın çalışma arkadaşlarıyla fikirlerini paylaştı ve son matematiksel yaklaşımları, onları özetleyecek biçimde kullanarak genel görelilik adını verdiği tam bir kütleçekim kuramı oluşturdu. Kuramını yayımladığı 1915’te Einstein çok meşguldü ve çok kısa sürede kuramını birkaç kez gözden geçirip yeniledi. Diğer fizikçiler onun gösterdiği ilerleme karşısında şaşkınlığa düştüler. Kuramın sınanabilir öngörüleri bile tuhaftı. Bunlar arasında kütleçekim alanının ışığı bükebileceği ve Merkür’ün elips şeklindeki yörüngesinin Güneş’in kütleçekimi nedeniyle daha yavaş döndüğü de vardı.
Uzay-zaman
Genel görelilik kuramında üç uzay boyutu ile bir zaman boyutu birleşip dört boyutlu bir uzay-zaman ızgarası yani metriği oluşturur. Işığın hızı sabittir ve aşılması imkânsızdır. İlerlerken ve ivmelenirken ışık hızının sabitliğini korumak adına bu uzay-zaman metriği deforme olur.
Genel göreliliği akılda canlandırmanın en iyi yolu uzay-zamanı ortası boş bir masaya gerilmiş bir kauçuk örtü olarak düşünmektir. Kütlesi olan nesneler bu örtünün üzerine konan toplar gibidir. Çevrelerindeki uzay-zamanı bükerler. Kauçuk örtünün üzerine Dünyayı temsilen bir top koyduğunuzu düşünün. Top kauçuk örtüde bir çöküntü oluşturur. Sonra bir kuyrukluyıldızı temsilen küçük bir bilye fırlatırsanız, kıvrılarak Dünya’ya doğru gidecektir. Bu onun kütleçekimi nasıl deneyimlediğini gösterir. Eğer bilye yeterince hızlı fırlatılırsa ve Dünya’nın oluşturduğu çukur da yeterince derinse, gözü pek bir bisikletçinin aşırı eğimli bir pistte bisiklet sürmesi gibi bilye de Ay’ınkine benzer dairesel bir yörüngede döner. Bütün Evren’i böyle bir kauçuk örtü olarak düşünebilirsiniz. Gezegenlerin, yıldızların ve galaksilerin hepsi benzer çukurlar oluşturur ve yakınlarından geçen küçük nesneleri, tıpkı topların golf sahasının yüzey şeklini izleyerek ilerlemesinde olduğu gibi, etkileyip yollarını değiştirirler.
Einstein, uzay-zamanın böyle bükülebiliyor olmasından dolayı ışığın büyük kütleli bir nesnenin, örneğin Güneş’in, yakınından geçerken yönünü değiştireceğini fark etti. Güneş’in arkasında kalan bir yıldızın gözlemlenen konumunun, ondan gelen ışık bükülmüş olacağından biraz kaymış olacağı öngörüsünde bulundu. 29 Mayıs 1919’da gökbilimciler Einstein’ın öngörüsünü sınayacak bir Güneş tutulması gözlemi yapmak için toplandılar. Bazıları tarafından çılgınca görülen kuramın gerçeğe çok yakın olduğunun ortaya çıktığı an Einstein için en önemli anlardan biriydi.
Einstein halkası
Eğrilikler ve delikler
Işığın Evren’de yol alırken büküldüğü kanıtlanmış oldu. Çok uzaklardaki galaksilerden gelen ışık ışınları büyük bir galaksi ya da bir galaksi kümesi gibi büyük kütlelerin bulunduğu bir bölgeden geçerken açıkça bükülür. Arkada kalan noktasal ışık kaynakları sanki bir yay oluşturuyormuş gibi görünür. Bu olguya, mercek etkisine benzediği için “kütleçekimsel merceklerine” denir. Eğer galaksi aradaki nesnenin tam arkasında kalıyorsa, o zaman ondan gelen ışık tam bir çember oluşturacak şekilde yayılır; buna da Einstein halkası denir. Hubble Uzay Teleskopu’yla bu görüntünün birçok fotoğrafı çekilmiştir.
Einstein’ın genel görelilik kuramı günümüzde bütün Evren’i modellemede yaygın olarak kullanılıyor. Uzay-zaman; tepeleri, vadileri ve çukurları olan bir manzara gibi düşünülebilir. Genel görelilik yapılan bütün gözlemsel testlerden başarıyla çıkmıştır. Kuramın sınandığı bölgeler genellikle kütle-çekimin olağanüstü güçlü ya da çok zayıf olduğu bölgelerdir.
Kara delikler uzay-zaman örtüsündeki olağanüstü derin kuyulardır. Öyle derin ve diktirler ki onlara belli bir mesafenin ötesinde yaklaşan her şey, ışık bile, içlerine düşer. Kara delikler uzay-zaman içindeki delikler yani tekilliklerdir. Uzay-zaman bükülerek solucan delikleri yani tüneller de oluşturabilir ama şimdiye kadar kimse böyle bir şey gözlemlememiştir.
Ölçeğin öbür ucunda yani kütleçekimin çok zayıf olduğu durumda kütle-çekimin en sonunda çok minik kuantumlara (ışığın yapıtaşı fotonlar gibi) parçalanması beklenebilir. Ama kütleçekimde henüz kimse böyle bir taneli yapı gözlemiş değildir. Kütleçekimin kuantum teorileri üretiliyor ama destekleyici kanıtlar henüz bulunamadı. Kuantum kuramı ile kütleçekimi birleştirmek pek de kolay değil. Einstein kariyerinin geri kalanını hep bunu gerçekleştirmeye çalışarak geçirdi. Ama o bile başaramadı. Bu zor iş olduğu gibi duruyor.
