Genel Görelilik  Kuramı                                                                                                     

"Yirminci yüzyılda evren görüşümüzün tamamen değiştiğini biliyorsunuz. Evrenin tüm olarak davranışı, artık, bilimin bir araştırma konusu, gözlem konusu haline getirmiştir. Evrenin, böyle bir global, toplu davranışı olduğunun temel örneklerinden bir tanesi,uzak yıldız gruplarının uzak galaksilerin ortak bir hareket içinde olmaları,ortak bir kaçış göstermeleri."

M. Ali Alpar (TÜBA Asli Üyesi)

"İnsanları çoğu kez düşündüren bir sorun var. Evrendeki uzak galaksiler bizden uzaklaşıyorsa, bunun anlamı, bizim çok özel merkezi bir yerde duruyor olmamız mıdır? hayır, değil. Evrenin neresinde konumlanmış olursak olalım galaksiler yine aynı uzaklaşma eğiliminde olacaklardı. Genleşme, büyük ölçüde düzgündür ve uzayda hiçbir özel konum, öteki bir konuma yeğlenmez."

Roger Penrose

Einstein'ın genel görelilik kuramının altındaki yönlendirici ilke,mutlak boş uzayın fiziksel bir olay olarak anlamsızlığına olan inancıdır. Zaman zaman dediği gibi "Uzay,bir şey değildir".Uzay ve zaman yalnızca cetveller ve saatlerle anlamlıdır.

Jeremy Bernstein

Genel göreliliğin bir çok vargıları,bilimsel deney ve gözlemlerle parlak bir şekilde doğrulanmaktadır .

M.Vasilyev&K.Stanyukoviç

 

Genel görelilik yanlışlanmadı. Tam tersine onu destekleyen kanıtlar birikti ve gökbilimcilerin ona olan ilgisi de arttı. Ben sizin de ilginizi çekebilmek için "genel görelilik yanlışlandı mı?"diye sordum. Aşağıdaki sorular ilginizin boşa olmadığını size gösterecek,bundan eminim.

Genel Görelilik, neden 1960'lara dek pek ilgi görmedi? Albert Einstein(1879-1955) ,genel göreliliği öne sürerken herhangi bir gözlemsel veriye dayandı mı? Genel görelilik,yalnız makrokozmosa ilişkin bir kuram mıdır?  Einstein,genel görelilik denklemlerini bulduktan sonra,kuramının sınanması için hangi testleri önerdi?  Bu testler doğru çıkmış mıdır? Genel görelilik, kuantum kuramının belirsizlik ilkesini kapsar mı? Genel görelilik ile kuantum kuramlarını uzlaştırma çabaları sonuçlandı mı? Einstein, Bohr'la yaptığı tartışmalardan birinde" Siz, zar atan bir tanrıya, bense gerçek nesneler olarak var olan şeyler dünyasındaki yetkin yasalara inanıyorum " derken ne anlatmak istiyordu? Hangi dahi, "Tanrı zar atar,o uslanmaz bir kumarbazdır" dedi?  Evrenimiz genişliyor,bunu nasıl açıklayacağız?

Leopold Infeld, Einstein'le birlikte çalışmış ve Fiziğin Evrimi (Onur yayınları) adlı kitabı yine onunla birlikte yazmış bilimcilerden biridir. Bir gün Enstein'a şöyle der:"  Sanıyorum ki, siz çıkıp ortaya atmasaydınız bile özel görelilik kuramı çok geçmeden bulunacaktı. Zaman olgunlaşmıştı onun için." Bu görüşe Einstein'ın yanıtı şöyle olur: "Evet,dediğinize katılıyorum;ama bu,genel görelilik için doğru değildir". Bu yanıt Einstein'ın ikinci devriminin rolünü çok açık göstermektedir. Özel göreliliği belki bir başka bilimci bulabilirdi;ama genel görelilik ancak Einstein gibi bir deha sahibinin ürünü olabilirdi. Çok kere bilimsel buluşlar için "o bulmasaydı,bir başkası bulacaktı" denmesi,işi biraz hafife almaktır.  Genel görelilik bir dahi vuruşuydu! Genel görelilik denklemlerinin ve öngörülerinin yaşıyor olması bile bunun başlıbaşına kanıtıdır. Einstein, kahramanların tarihteki rolüne iyi bir örnek oluşturuyor!

Bilindiği gibi özel görelilik, hiçbir işaretin, hiçbir fiziksel etkinin ışıktan daha hızlı yayılamayacağı ilkesi üzerine kuruludur. Işık, Dünya’dan Ay’a gitmek için 1 saniye, Güneş’ten Dünya’ya gelmek için 8 dakika, bir galaksiden bir diğerine gitmek için milyonlarca yıl harcar. Böyle olunca Newton’un kullandığı ve uzaklığa bağlı olmayan yerçekimi kuvveti nedir? Dünya’nın Ay üzerinde yaptığı etki, olabildiği kadar hızlı, yani ışık kadar hızlı yol alabiliyorsa, kuvveti belirleyen uzaklık, etkinin çıkış anında Dünya'yı Ay’dan ayıran uzaklık mıdır, yoksa etkinin Ay’a varış anındaki uzaklık mıdır? Her şey bir yana bu etki nedir?

Albert Einstein  kütle ve enerjinin,uzay-zamanı,belirlenmesi gereken bir şekilde bükeceğini düşünüyordu. Newton'un başına düşen elma veya gezgen gibi nesneler,uzay-zamanı boyunca düz doğrular boyunca ilerlemeye çalışacak;ancak uzay-zaman eğri olduğu için,yolları bir çekim alanı tarafından bükülmüş gibi görünecekti.

Einstein,arkadaşı Marcel Grossmann'ın yardımıyla,daha önce Georg Friedrich Riemann tarafından geliştirilen bükülmüş uzay ve yüzeyler kuramı üzerinde çalıştı. Riemann sadece uzayın eğri olduğu düşünüyordu. Einstein ise eğri olanın,uzay-zaman olduğunu kavradı. Einstein ve Grossmann 1913'te,kütle çekim kuvvetlerinin,uzay-zaman eğriliğinin sadece bir ifadesi olduğunu ileri süren ortak bir makale yazdılar.

Ne var ki Einstein'ın yaptığı bir hata yüzünden(ki o da insandır ve yanılabilir) uzay-zaman eğriliği ile kütle ve onun içerisindeki enerji arasında ilişki kuran eşitlikleri bulamadılar. Einstein,nihayet Kasım 1915'te,doğru eşitlikleri buluncaya kadar,ev hayatı ile ilgili konulardan ve savaştan büyük ölçüde etkilenmeksizin,Berlin'de bu problem üzerinde çalışmayı sürdürdü. 1915 yazında Göttingen Üniversitesi'ne yaptığı bir ziyaret sırasında,düşüncelerini matematikçi David Hilbert ile tartıştı ve aynı eşitlikleri bağımsız olarak Einstein'dan birkaç gün önce buldu. Yine de Hilbert'in kabul ettiği gibi,bu yeni kuramın şerefi Einstein'a aitti. Kütle çekimini uzay-zaman bükülmesi ile ilişkilendirmek onun fikriydi. Savaş döneminde bile,bu tür bilimsel tartışma ve fikir alışverişlerinin aksamadan sürmesi,o dönemin uygar Almanya'sı için bir övünç kaynağıdır. Bu durum, yirmi yıl sonraki Nazi dönemi ile büyük bir çelişkiydi. Kütle çekimini kapsamayan özel görelilik kuramından ayırt edilmesi için bükülmüş uzay-zamanla ilgili yeni kurama "genel görelilik" adı verildi.

Genel görelilik kuramı, bütün başvuru sistemleri(koordinat sistemleri) için geçerli fiziksel yasalar formülleştirme kuramıdır. Kuramın başlıca problemi, gravitasyon yani kütle çekimidir. Einstein, gravitasyon sorununu çözümlemekle işe başlamadı; ama dinamiğin ilkelerini daha da derinleştirdi. Anımsanacaktır ki özel görelilik kurulurken, ışığın hızının, birbirlerine göre düzgün bir hareketle yer değiştiren bir gözlemciler takımı için aynı olduğu kabul edilmişti. Gözlemcinin hareketindeki herhangi bir ivme, önsel olarak, onun evreni tanıma ve anlama biçimine etki yapabilir. Bu ivme, acaba nasıl işe karışacaktır? Bu soruyu yanıtlamak için, yalnızca mantığa dayanmak gerekir. Çünkü bu türlü etkileri deneysel biçimde açığa çıkarmak çok güçtür. Burada da Einstein, soruna, en yalın ve en kestirme yönünden girişti. Sonsuz sayıda olanaklar içinde bir ivmenin etkisinin ne olabileceğini araştıracak yerde o, asıl ivme yokluğunun nasıl belirtilebileceğini aramaya yöneldi.

Genel Göreliliğin Ayağa Kalkışı

Genel görelilik,1960-1980 arasında bir yeniden doğuş (rönesans) yaşadı. Bu yıllara kadar fiziğin asıl akışından ayrı, steril, formal bir konu oldu. Genel göreliliğin denenmesinin çok zor olduğu düşünüldü,öğrenilmesinin ve anlaşılmasının çok zor olduğuna inanıldı.1962'de Thomas Kuhn,Bilimsel Devrimlerin Yapısı adlı eserinde genel görelilikle ilgili bakın ne yazıyor: "Bugün bile Einstein'in genel kuramı insanları başlıca estetik ilkeler sayesinde kendine çekebilmektedir ve öyle sanıyoruz ki bu, matematikçiler dışında çok az kişinin algılayabildiği bir çekiciliktir."

Thomas Kuhn,bu düşüncelerini yazdığı sırada(1962'de),belki saptaması doğruydu;ama bu düşünceler 1990'lardan sonra değişmiştir. Çünkü genel görelilik,bilimin çeşitli dallarınca ayağa kaldırılmıştır. Bu kuram artık çok çekici konumlara yükselmiştir. Birden hem astrofizikçilerin hem de parçacık fizikçilerinin ilgi alanına girmiştir.

Prof.Clifford M. Vill (Washington Üniversitesi, Mc Donnell Uzay Bilimleri merkezi-Serway, Fizik) genel göreliliğin bu yeniden doğuşunun (rönesansının) en dikkate değer ve önemli görünümlerinden birinin "deney ve gözlemin kuramsal ilerlemeleri motive etmesi ve tamamlaması" olduğunu belirtiyor. Gerçekten 1960'lara dek biriken denel olgular, kuramın birden canlanmasını sağladı. Bunları aşağıda açıklayacağım. Ama şunu belirtmek gerek Einsten, 1915 yılı sonlarında genel görelilik denklemlerini türetirken herhangi bir gözlem sonucuna dayanmıyordu. Yani kendisini motive eden bir denel destek söz konusu değildi. Onun amacı, özel görelilik kuramını eşdeğerlik ilkesiyle birleştiren şık bir çekim kuramı oluşturmaktı. İşte bu özelliğiyle Einstein, bilim tarihinde gerçek bir devrim yarattı.

Einstein, "evrenin en anlaşılmaz özelliği, anlaşılabilir olmasıdır" demişti. Bununla birlikte, meslekten olmayanlar için, evreni onun kadar hiç kimse zorlaştırmadı. Anladım dediğiniz bir anda yeni bir anlama sorusu bizi bekliyordu. Zaman genişler, uzunluklar kısalır, evrenin maddesi patlar ve kaybolur. Deneyime ve sağduyuya hepten güven kalmaz. Evren, matematikçinin evreni olmaya yüz tutar. Ama bu büyük dehanın her öngörüsü,deneylerin sınavından başarıyla geçmiş bulunuyor. Einstein, aslında 1905 yılından bu yana başımızı döndürüyor. Kimimiz farkında belki;ama büyük çoğunluğumuz farkında bile değil! "İşte orada" diyordu Einstein ve ekliyordu:

" Bu muazzam alem vardı ve karşımızda bizim varlığımıza tabi olmaksızın büyük ve ebedi bir bilmece gibi duruyordu. Bu alemin temaşası, bana bir kurtuluş yolu gibi görünüyordu. "

 Einstein'in Eşdeğerlik İlkesi

Genel göreliliğin temelleri, Galile ve Newton'un eşdeğerlik ilkesine kadar geri gider. Newton'un görüşüne göre eşdeğerlik ilkesi şöyle anlatılabilir:" Tüm cisimler,kütleleri ve bileşimleri ne olursa olsun,bir kütle çekim alanında aynı oranda ivmelenir."  Bu eşdeğerlik, yaklaşık 100 yıl önce Macar fizikçi Baron Lorand von Eötvös tarafından yapılan klasik deneylerle ve Princeton ve Moskova Devlet Üniversiteleri'nde yapılan deneylerle yıllar boyunca tekrar tekrar doğrulandı. Bu testlerin doğruluğu yüz milyarda birden daha iyidir. Albert Einstein, serbest düşen bir laboratuvarın içindeki bir gözlemciye göre,bu eşdeğerliğin bir sonucu olarak,yalnızca cisimlerin sanki kütle çekimi yokmuş gibi yüzmeleri gerektiğini değil,aynı zamanda elektromanyetizma ve kuantum mekaniği gibi gravitasyonal olmayan olayların tüm yasalarının da sanki kütle çekimi gerçekten yokmuş gibi davranmaları gerektiğini kabul etti. Bu düşünce şimdi Einstein'in eşdeğerlik ilkesi olarak bilinir ve değişim içerdiği için bir anahtar  adımdır:  yeryüzündeki bir laboratuvar gibi kütle çekiminin bulunmadığı bir referans çerçevesinde,kütle çekiminin fizik yasalarına etkisi,yasaları serbest düşen bir çerçeveden laboratuvar çerçevesine basitçe, matematiksel olarak dönüştürmekle elde edilebilir. Diferansiyel geometri olarak bilinen matematik dalına göre bu, uzay-zamanın kavisli olduğunu söylemekle aynı şeydir. Böylece, kütle çekiminin etkisi,kavisli uzay-zamanda bulunmasının etkisinden ayırt edilemez.

Özel görelilik kuramını açıklamak için kullandığımız tren yerine Dünya'dan uzakta bir uzay gemisinde olduğumuzu varsayalım. Roket motorları çalıştırıldığı zaman, uzay gemisi hareket etmeye başlar,önce yavaş sonra daha hızlı ve daha hızlı hareket eder. Hız artmakta olduğu için, bu bir ivmeli harekettir. Yani uzay gemisinin hareketi düzgün doğrusal hareket değildir.    Uzay gemisi içinde bu hızlanma olayını bir kuvvetin bizi tabana doğru çekişi şeklinde hissederiz. Roket motoru gemiyi hızlandırdığı sürece bu kuvveti hissetmeye devam ederiz.

 Uzay gemisinin hızlanışı nedeniyle oluştuğunu bildiğimiz bu kuvvetin kütlesel çekimden ayırt edilemeyeceğine dikkat edilmelidir. Hızlanmakta olan uzay gemisi içinde farklı kütlede taşlar düşürürsek, bunlar tabana aynı hızla düşecektir- tıpkı bu işi Dünya'da yaptığımız zaman olacağı gibi. Taşları bıraktığımız anda, uzay gemisi tarafından hızlandırılmaları durumu sona erer-serbest düşme durumundadırlar- ve biz onlarla temas kurmakta acele eden şeyin uzay gemisinin tabanı olduğunu düşünebiliriz.

Bu olay genel görelilik kuramının ilk ana fikrini-ivmeli bir hareketle kütlesel çekim etkisini ayırt etmenin mümkün olmadığını- açıklar. Yıldızlar ve gezegenler arası boşlukta, bir uzay gemisi içinde yolculuk yaptığımızı bilmezsek, hissettiğimiz “kütlesel çekim” etkisinin tüm geminin hızlanan hareketinden ileri geldiğini belirleyemeyiz. Hızlanma gibi ivmeli bir hareketi, kütlesel çekimden fiziksel olarak ayırt edemeyişimiz gerçeği fiziksel eşdeğerlilik -tek biçimli olmayan hareket ile kütlesel çekimin eşdeğerliliği-olarak bilinir.

Genişleyen Evren
Einstein, genel görelilik kuramını evrenin bütününe uygulayarak sonlu ve sınırsız bir evren modeli kurdu ve bununu matematiksel yapısını geliştirdi. Ama 1929'da ABD’li astronom Edwin Powell Hubble gerçekleştirdiği gözlemlerle uzak gökadalarının ışığının kırmızıya kaydığını, buradan kalkarak da bunların Dünya’dan uzaklaştığını ortaya koydu. Böylece, genişleyen evren modeli Einsitein’in durağan modelini geçersiz kıldı.

-Standart Evren Modeli

-Büyükpatlama Kuramı

-İlk kozmik yapılar -Evrenin Yapısı-

 Einstein tüm bunların uyum içinde olduğunu gördüğü zaman, yaratıcı anı ‘yaşamımın en mutlu düşüncesi’ dediği şeyi kaydetti:
[“1907 yılında Radyoaktivite ve Elektronik yıllığı için özel görecelik kuramı üzerinde çalışırken, Newton’un kütlesel çekim kuramını özel görecelik kuramına uyacak şekilde değiştirmeye çalıştım. Bu doğrultudaki girişimler bu işi yapma olasılığını gösteriyordu, fakat, fiziksel bir temel olmadan önermeyle desteklenmeleri gerektiği için, beni tatmin etmiyorlardı. O noktada bende, aşağıdaki şekilde, yaşamımın en mutlu düşüncesi uyandı:tıpkı bir elektromanyetik indüksiyonda bir elektrik alanının üretilişi gibi kütlesel çekim alanı da benzer bir göreceli varlığa sahiptir. Böylece bir evin çatısından serbest düşme durumunda bir gözlemci için, düşüşü sırasında hiçbir kütlesel çekim alanı- en azından hemen yakınında-yoktur... Eğer gözlemci bazı nesneleri bırakırsa, bu nesneler, kimyasal veya fiziksel yapılarından bağımsız olarak, kendine göre, hareketsiz veya tek biçimli bir hareket durumunda kalacaktır.(Bu değerlendirmede, havanın direnci ihmal edilmelidir.) Bu nedenle gözlemci, kendi konumunu ‘hareketsizlik’ olarak nitelemede haklı olacaktır.


Aynı yerçekimi alanında tüm nesnelerin aynı hızlandırma ile düşeceklerini belirten son derece ilginç deneysel yasa, bu değerlendirmenin ardından derin bir fiziksel anlam kazandı. Çünkü bir kütlesel çekim alanında diğerlerinden farklı şekilde düşen bir nesne bile olsa,gözlemci o nesne kanalıyla,onun içine düşmekte olduğunu ayırt edecektir. Fakat böyle bir şey mevcut değilse- deneyimin büyük bir kesinlikle doğruladığı gibi- gözlemci, kendinin bir kütlesel çekim alanı içinde düşmekte olduğunu düşünme konusunda herhangi bir nesnel nedene sahip olmayacaktır. Tersine, kendi durumunu, hareketsizlik ve çevresinin durumunu,alansız olarak (kütlesel çekime göre) düşünmekte haklı olacaktır. Bu nedenle,  deneyimden bilinen, serbest düşmedeki hızlanmanın maddeden bağımsız olduğu gerçeği,görecelik önermesinin birbirine göre tek biçimli olmayan şekilde hareket etmekte olan koordinat sistemlerine uzatılması gerektiği konusunda güçlü bir nedendir.”]
Einstein kütlesel çekim etkisinin tek biçimli olmayan bir harekete eşdeğer olduğunu anladı. Yeryüzünde durarak,yerçekiminin bizi toprağa çektiğini hissederiz. Bir taşı düşürürsek düşer. Şimdi, çatıdan düşüşümüz sırasında bir taş düşürürsek, taş bizim önümüzde yüzer. Bu durum hızlanmakta olmayan bir uzay gemisinde bulunmaya benzer-serbest düşme durumunda oluruz, kütlesel çekim yoktur. Roket motorları kapatılıp hızlanma durduğu zaman, astronotlar kütlesel çekimi olmayan bir ortamda olduklarını hissederler.


Hızlanan uzay gemisi içinde odamızda, bir taş düşürürsek, yukarıya doğru hızlanan şeyin taban olduğunu fark edebiliriz. Yeryüzünde, yaşadığımız yer çekimi etkisinin zeminin yukarı doğru hızlanmasına eşdeğer olduğu açık değildir. Fakat eşdeğerdir-yer çekimi kesin olarak tek biçimli olmayan harekete eşdeğerdir.
Genel görelilik kuramında,Einstein, tek biçimli olmayan şekilde hareket etmekte olan iki gözlemci (örneğin bir gözlemci hızlanan bir uzay gemisinde, diğeri yer çekimi olmayan uzayda yüzer durumda) tarafından yapılan uzay ve zaman ölçümleriyle ilgili yasaları bulmuştur. Bu yasaların değerlendirilmesi Enistein’ı, eğri uzayın geometrisi olan matematiksel Riemann Geometrisi disiplinine-eğri uzayın geometrisine- götürdü.


Burada Einstein, matematikçi bir dostu ve eski sınıf arkadaşı olan Marcel Grosmasman ’ın yardımını istedi. Ancak Einstein,görelilik ilkesini genellemek için bu matematik araştırmaları yapmadan önce bile sonucu sezmişti. O, “Riemann’ın eserini ilk olarak, genel görelilik kuramının temel ilkesinin açıkça kavranmış olduğu bir zamanda öğrendim” diyordu. Genel göreliliğin yaratılışı bir fizikçinin, sezgilerini ifade etmek için doğru dili bulmak üzere mevcut bir matematik disiplinine dönüşünün bir örneğini sunmaktadır.


 Bilim adamı deneyim ve deneylerin dünyası ile işine başlar. Fiziksel sezgiden başka bir şey olmayan bir temelde, deneyimden bir mutlak önermenin soyutlamasına geçer-tıpkı Einstein’ın eşdeğerlilik ilkesinin, kütlesel çekimin geometri olduğu anlamına geldiğini kavraması gibi. Einstein bu kavramsal sıçramayı, herhangi bir deneyin onu kontrol edebileceği yerin çok ötesinde ve herhangi bir destekleyici kanıta sahip olmadan önce yapmıştı. Böyle bir kanıt nasıl olabilirdi? Hiçbir fizikçi kütlesel çekimin geometriyle ilişkisini hiç düşünmemişti bile. Bir sonraki adım, önermeyi, deneysel olarak kontrol edilebilen özel kuramsal sonuçlar çıkarmak üzere kullanmaktı. Genel görecelik kuramı açısından bu sonuçlar, Merkür’ün yörüngesindeki kayma gibi kestirimlerdir. Herhangi bir deney, kuramsal sonuçların yanlış olduğunu gösterirse, bu aynı zamanda, bu sonuçların dayandığı önermenin de yıkılışını getirir. Mutlak önermenin, sonucun yanlışlığının bulunmasından zarar görebilmesi, pozitivist yöntemin bir parçasıdır.


Fakat, Einstein’ın yönteminde merkezi durumda olan kuvvetli bir antipozitivist unsur, ilk yere mutlak önermeyi koyan deneyimden sezgisel bir sıçramadır. Teorisyen, mutlak önermeyi rasyonel olarak deneyimden çıkaramaz; çünkü o deneyimi aşar. Yalnızca sezgi, ilham olarak gelen bir tahmin önermeyi icat edebilir. Bu Einstein’ın “Bir teorinin yaratılışı için, yalnızca kaydedilmiş fenomenler topluluğu hiçbir zaman yeterli değildir-her zaman maddenin kalbine hücum eden, insan zihninin özgür bir buluşu eklenmiş olmalıdır” derken kastettiği şeydir. Fizikte çok miktarda yaratıcı çalışma, sezgiyi ilk adım olarak alan bu yöntemle ilerler, bu bilimsel yaratıcılığın rasyonel olmayan ama doğrulabilir bir yönüdür.


Birinci Dünya Savaşını izleyen yıllarda, Einstein’ın ünü arttı ve dünya çapında ünlü oldu. Düşünebildiğim kadarıyla, böyle dikkat çeken başka bir tek kişi vardı, o da ahlaki bir önder olarak ilgi toplayan, ünlü bir kişi oluşunu Hindistan’ın sömürgecilikten kurtulmasına önderlik etme aracı olarak kullanan Gandhi idi.  Gandi için şöyle diyor: "Hiçbir dış yönetim tarafından desteklenmemiş bir halk lideri: Başarısı kabiliyete ve teknik aletlerin gücüne dayanmayan,sadece kişiliğinin ikna etme gücünden doğan bir politikacı;kuvvet kullanımını her zaman küçümsemiş olan zafer dolu bir savaşçı;amaç ve şaşmaz kararlılık ile donanmış bilge ve alçak gönüllü bir insan: Bütün gücünü halkının yücelmesine ve geleceklerinin güzelleşmesine adamış bir kişi; sadece insan olarak Avrupa'nın eziyetlerine karşı gelmiş ve her zaman zafer kazanmış bir insan.Gelecek nesiller böyle bir kişinin yaşayıp,bu dünya üzerinden geçtiğine belki de inanmayacaklar"

 Einstein hiçbir zaman ünlü bir kişi olmak istemedi-yine de öyle olunca, ününü inandığı şeyleri geliştirmek için kullandı. Bu Einstein olayı nasıl açıklanabilir?
Burada etki olan çeşitli faktörler vardır: İlki okur yazarlığın artışıyla bağlantılı olarak radyo ve kitlesel dolaşımı olan gazetelerin çıkışıydı. İkinci olarak, Avrupa savaş nedeniyle yorgun ve harap düşmüştü, özellikle Almanya’nın yenilgiden bir şeyler kurtarması gerekiyordu. Halkın ilgisi politik dünyadan çok uzak görünen ve Almanlara kendi büyük bilimsel kültürlerini hatırlatan Einstein’a ve başarılarına döndü. Savaş sırasında, Einstein, her zamanki gibi kendi yolundan gitti. Bu tavrın hıyanete eş sayıldığı bir zamanda o bir barışseverdi (pasifistti). Pek çok Alman Yahudisi kendi kimliklerini gizleyip assimile olurken, O Yahudi olmakla övünüyordu. Bunlar popüler olmayan özeliklerdi; ama Einstein’ın ilkeli adamların nadir bulunduğu bir zamanda kamuoyunda ilkeli adam olarak tanınmasını sağladı.

 

Son olarak Avrupa'da o yıllar ideolojik tartışma ve çelişki yılları idi. Rusya’da 1917 devriminin sonucu olan bir iç savaş vardı. Her yerde faşizm yükselmekteydi. Sosyal ve dini filozoflar, doğanın açığa çıkışında bir sonraki adım olduğu açık hale gelmiş olan Einstein’ın yeni teorilerinde kendi görüşleri için destek aradılar. V. Fock ’un önderlik ettiği Sovyet fizikçileri, göreceliği, idealizmin saldırılarına karşı savunmayı ve onun, Sovyet devletinin ideolojik temeli olan Lenin’in materyalizmi ile sıkı bir uyum içinde olduğunu belirtmeyi gerekli gördüler. İngiltere ve Amerika'da bazı bilim adamları, Einstein’in görelilik kuramının, insanın ahlaki değerlerinin sosyal ve kültürel ortamlarına göre, göreli olarak değiştiğini savunan bir felsefe olan, ahlaki veya kültürel görelilik ile hiçbir ilişkisi bulunmadığında ısrar ettiler. O zamanlar bu felsefe üniversitelerde popüler idi ve geleneksel dinleri tehdit ediyordu. Kendisi bir kveykır (bir mezhep) olan Arthur Eddington, dindar insanları evrende Tanrı ve Ruh için hala bir yer bulunduğu konusunda temin ediyordu. Bu gelişmeler karşısında, Einstein kendisi, on yirmi yaş arası yıllarında formüle edilmiş olan kozmik felsefesini, evrenin insanoğlu ve onun problemlerine karşı kayıtsız (Kozmik Kod 1 s:53) olduğunu yineledi. Fakat ahlaki sorunların insanın varlığı için son derece önemli olduğunu ve insanlığın kendi kurtuluşu için bir ahlaki düzen yaratması gerektiğini belirtti.


Einstein’in ünü büyürken ve evren konusundaki görüşü kamu oyunun bildiği bir şey haline gelirken bile, fiziğin kendisi büyük adımlarla ilerliyordu. 1920'lerde, atomik fenomenlerin kuantum kuramı yaratıldı. Einstein bunun, yanlış olduğu için değil( deneyler konusunda aynı görüşte idi), onun fiziksel gerçeklik konusunda tam olmayan bir tanım verdiğini hissettiği ve dünyanın nesnelliği ve determinizmini reddettiği için, reddetti. Niels Bohr ile büyük tartışmaları başladı(Bu konu, Einstein ve Kuantum Kuramı başlıklı dosyamızda bulunmaktadır). 1920'lerin sonlarında ve 1930'larda, yen kuantum kuramını kabul eden ve büyük başarıyla uygulayan yeni bir fizikçiler nesli ortaya çıktı. Kimyasal bağlar kuramı keşfedildi, yeni kuantum kuramı kimyanın temellerini açıkladı. Yeni kuantum kuramından katı halli maddeler, metaller, elektriksel iletkenlik ve manyetizma kuramları geliştirildi. Nükleer fizik başladı. Einstein’in bu gelişmelerle çok az ilgisi oldu. 1926'dan sonra fizik yan işi oldu. Aslında Einstein, yeni kuantum kuramının yeterince radikal olmadığını düşünüyordu. Einstein, kuantum kuramının bir birleşik alan kuramının-elektriksel, manyetik ve kütlesel çekim alanlarını birleştiren ve genel göreliliğin ötesine geçen bir kuram- sonucu olabileceğini düşünüyordu.1938'de Einstein “şimdi yirmi yıldan fazla bir süre, bu temel elektrik sorunu ile mücadele etmiş bulunuyorum ve onu bırakamamakla birlikte cesaretim oldukça kırıldı” dedi. Elektrik ve kütlesel çekimi birleştirmeyi başaramamışsa da doğadaki tüm kuvvetleri birleştirmeye çalışmanın önemini vurgulayan ilk fizikçilerden biriydi. Bu konu, fiziğin ancak son yıllarda üzerinde büyük ilerleme sağlamış olduğu amaçlardan biri idi. Tüm çalışması içinde, genel görecelik dışında, yaptığı her şeyin onsuz keşfedilmiş olabileceğini düşünüyordu. Bu onun yaratıcılığının ve bir bilim olarak klasik fiziğin tacı idi. Fakat, en azından gelecek yarım yüzyıl için, fizikte ilerlemeye giden yol, başka bir yerde buluyordu.

  Albert Einstein çalışmalarının asıl ağırlığını, görelilik kuramını daha genel bir çerçeveye yerleştirme çabası üzerinde yoğunlaştırmıştı. Bu amaca yönelik olarak, gözlemcilerin birbirlerine göre sabit değil, değişen hızlarda yani ivmeli olarak hareket ettikleri durumda ortaya çıkan olayları araştırmaya girişti ve elde ettiği kuramsal bulguları 1916'da Annalen der Physik ’te Genel Görelilik Kuramının Temelleri başlıklı makalesinde yayımladı. Bu kurama göre uzaydaki herhangi bir noktada kütle çekimi ile hızlanma hareketinin etkileri eşdeğerdir ve birbirinden ayırt edilmez. Bu hipotez, kütle çekiminin bir kuvvet değil, uzay-zaman sürecinde, bir kütlenin etkisiyle oluşan eğrilmiş bir alan olduğunu öngörür. Bu nedenle, büyük kütlelerin yakınından geçen kuantumlu ışık ışınlarının doğrultusunda bir sapmaya ortaya çıkar. Genel görelilik kuramı yalnızca Newton fiziğinden değil Öklitçi geometriden de kopuşu simgeliyordu ve dört boyutlu uzay-zaman yerine “eğri” bir zay zaman tanımını getiriyordu. Genel görelilik, özel görelilikten daha devrimci bir kuramdı. Çünkü herhangi bir kuramsal geçmişi bulunmuyordu. Genel görelilik kuramının en önemli yanı, kütlesel çekim kavramının, bir kuvvet kavramı olmaktan çıkarılmasıydı. Einstein, gerçekte kütlesel çekim kuvveti diye bir şey olmadığını söyledi. kütlesel çekim olarak düşündüğümüz kuvvetin yerine evrenin geometrisi (Riemann’ın geliştirdiği eğri geometri) sorumluydu artık. Einstein eğri uzayı, bir uzay-zaman süreklisi olarak adlandırdı. Uzay-zaman süreklisi bir ölçüde trampoline benziyordu. Trampolin (üzerinde akrobosi hareteleri yapılan gergin bez ya da ağ) üzerine bir gülle koyarsanız sonuçta büyük bir çukur oluşur. Bir portakal ise daha küçük bir çukur yaratacak ve daha derin çukura doğru yuvarlanma eğiliminde olacaktır. Yıldızlar ve gezgenler de uzayda, topların trampolin üzerinde gösterdiği etkiyi yaratır. Gökcisimleri gerçekte çevrelerinde çukurlar oluşturarak uzayın geometrisin belirlerler. Bu çukurlu eğri uzayda, büyük nesneler tıpkı trampolin üzerindeki gülle örneğinde olduğu gibi daha az kütleli nesneleri kendilerine doğru çekme eğilimi gösterir.

Kurama Duyulan Güven

 1914 yılında başlayan Birinci Dünya Savaşı, modern fizikteki atılımı birden kesintiye uğrattı. Savaş, bazı bilim adamlarını kendi hizmetine aldı; ama bunlar, çoğunluk değildi. Bunların savaşa hizmet etmediği yerlerde bile, tarafsız ülkelerin dışında, hareketleri sınırlanmış deneyci bilim adamlarının saf bilimsel araştırmaları geri bıraktırıldı. Ama kuramsal bilim adamları, çoğunlukla çalışmalarını sürdürdüler ve insanoğlunun düşünce tarihinin en büyük aşamalarından biri bu dönemde gerçekleştirildi: Einstein’in 1915 yılında genel görelilik kuramını tamamlaması.

Güneş Tutulmasından Gelen Destek

Bir sonraki test,ışığın Güneş tarafından saptırılmasıydı. Kuramın bu doğal olayla denenmesi daha zordu. Einstein’in denklemleri, uzak bir yıldızdan gelen ışığın, tıpkı uzay gemisi asansöründeki ışık demeti gibi,Güneş çevresindeki kütlesel çekim alanının etkisiyle bir miktar eğileceğini gösteriyordu.  Denklemlere göre sapmanın tam olarak 1.75 saniyelik bir yay olması gerekiyordu. Bu düşüncenin sınanması için uygun tek zaman Güneş’in tam tutulması anıydı. Tam Güneş tutulması, genel göreliliğin yayımlanmasından yaklaşık üç yıl sonra, 29 Mayıs 1919'da Güney yarımküresinde gözlenecekti. İngiliz Kraliyet Derneği, Afrika’nın batı kıyıları açığındaki bir adaya bir araştırma ekibi gönderdi.

Yıl 1919. İngiltereli astronom Arthur Eddington, Einstein' in kuramını duymuştu. 29 Mayıs 1919'da Einstein'i doğrulayan Güneş tutulması sonuçlarını Royal Society kuruluşuna sundu. Bu konudaki haberler ilk olarak tarafsız bir ülke olan Hollanda'daki fizikçi Hendrik Lorentz' e geldi. Lorentz, o sıra Berlin' de bulunan Einstein' e bir telgraf çekti. Telgraf, Einstein' in eline geçtiğinde odada bir öğrencisi de vardı. Telgrafı öğrencisine uzatarak " Bu seni ilgilendirebilir" dedi. Öğrenci telgrafı açtı ve kuramının doğrulandığını bildiren satırları okuduktan dan sonra bir sevinç çığlığı attı. Einstein ise kim bilir hangi beyinsel ve ruhsal fırtınaların içinde yüzüyor ki heyecanlanmadı ve

" Kuramın doğru olduğunu biliyordum, sen şüphe mi ediyordun ?"dedi.

Öğrenci şaşkınca sordu:

" Peki ya deney, genel görelilik kuramını doğrulamasaydı ne diyecektin ?"

Einstein kuramından emindi, ama Tanrı için endişeliydi:

"O zaman, sevgili Tanrı için üzülecektim. Kuram doğrudur."

İşte bu Einstein'a yaraşan bir dahi özgüvenidir.

Jean Bernal Bilimler Tarihi'nde şöyle der:"Görelilik, aslında, 20. yüzyılın biliminden çok 19. yüzyılın biline aittir. 20. yüzyıl biliminin esası süreksizlik ve atomizmdi; öte yandan görelilik, hâlâ, bir süreklilik ve alan kuramıdır. Yalnız görelilik alanları, Maxwell’in elektromanyetik alanlarından çok daha genelleştirilmiştir. Bunlar, yeni “uzay-zaman” kavramlarıdır. Einstein’in 1905 yılında ortaya koyduğu özel görelilik kuramı, yalnızca, göreli hareket gözlenebileceğinden, gözlemcinin hareketine bağlı olarak, uzay ve zamanın bir dereceye kadar birbirleriyle değiştirilebilir karakterde olduklarını göstermişti. On yıl sonra Einstein, o zamana kadar keyfi ve muammalı bir durumda kalmış çekim kuvvetini genel bir mekan-zaman çerçevesine oturtmayı başardı; ama bunu yaparken de hem Newton mekaniğinden ve hem de Öklit’in temelleri hala çok güçlü olan geometrisinden ayrılması gerekiyordu."

Zaman mutlak değilse, uzayla zamanı birbirinden ayırma olanağı da yoktur. Gerçekten de hareket, uzayda zamanın akışıyla yakalanan bir yer değiştirmedir; ama zamanın akışının kendisi de hareketin hızına, yani uzayda aşılan uzaklığa bağlıdır. Artık dört boyutlu bir uzaydan söz etmeliyiz.

Merkürünü Yaramazlığı

Einstein, iki doğal olayın, eğri uzayın gerçekliğini kanıtlayacağından emindi. Bunlardan birincisi Merkür yörüngesindeki sapmaydı. Merkür’ün izlediği yörünge,Newton fiziğince tanımlanmış olan eliptik yörüngeye uymuyor ve çizdiği elipsin ekseni yüzyılda 43 yay-saniyelik bir öteleme gösteriyordu. Küçük ama 19. yy teknolojisiyle ölçülebilen bu farkı hiç kimse açıklayamadı. Einstein’in alan denklemleri, Merkür’ün yörengesi için uygulandığında kesinlikle 43 saniyelik bir fark öngörüyordu. Einstein’in yeni denklemleriyle, Merkür gezegeninin günberi noktasında ortaya çıkan şaşırtıcı düzensizlikleri ve daha güçlü kütle çekim alanlarında bulunan yıldızların, tayfın kırmızı ucuna daha yakın ışık yaymalarının nedenini açıklamak olanaklı duruma geldi.

Merkür gezegeni, eliptik yörüngesinde öbür gezegenlerin düzenliliği ile dönmez. Her yıl küçük   ölçüde yörüngesinden sapar. Merkür' ün bu yaramazlığı uzun süre çözülemedi. Newton mekaniği de sorunu açıklayamamıştı. Einstein' in genel görecelilik kuramı olayı aydınlattı. Merkür, Güneş' e  en yakın gezegendir. Küçüktür ve büyük bir hızla döner. Newton yasalarına göre bu etkenler sapmayı açıklayamaz.; hareketin öbür gezegenlerle aynı olması gerekir. Einstein yasalarına göre ise Güneşini yer çekim alanının şiddeti ve Merkür’ün büyük hızı bir değişiklik yapar.  Merkür' ün yörünge elipsi, Güneş çevresinde 3 milyon yılda tamamlanır. Güneş' in kütle çekim alanının şiddeti ve Merkür' ün büyük hızı eliptik yörüngede sapmaya yol açar. Eistein' in bulmayı başardığı çok başka bir sorun da kütle çekiminin ışık üzerine etikisini önceden öngörmesidir.   Şimdi bu konuyu inceleyeceğiz.

Gravitasyonal Kırmızıya Kayma

Einstein'in eşdeğerlik ilkesinin hemen görülen bir sonucu,gravitasyonal kırmızıya kayma etkisidir. Bu, Einstein öyle olduğuna inandığı halde,yalnızca genel göreliliğin bir sonucu değildir. Bir tür kırmızıya kayma deneyimde, bir kütle çekim alanında,farklı yüksekliklerde bulunan durgun,iki özdeş saat (yani iyi tanımlanmış,kararlı frekansta sinyal üreten herhangi bir aygıt) arasındaki frekans kayması ölçülür. Eşdeğerlik ilkesinden frekans kaymasını çıkarmak için,saatin sinyalini yaydığı anda, bu saate göre durgun olan,serbest düşen bir çerçeve düşünülür. Bu çerçevede özel görelilik geçerli olduğu için,sinyalin frekansı bir saatten ikinci saate yaklaşırken çerçeve, serbest düşen gravitasyon alanında olduğundan, aşağı doğru bir hızla pike yapar ve bu nedenle düşen çerçeveden bakıldığında ikinci saat yukarı doğru hareket etmektedir.

Böylece ikinci saatten görülen frekansın, Doppler etkisiyle standart değerinden kaydığı görülecektir.

İlk ve en ünlü yüksek duyarlıklı kırmızıya kayma ölçümü, Pound-Rebka'nın 1960'taki deneyinde gerçekleştirildi. Bu deneyde, Harvard Üniversitesinde Jefferson fizik laboratuvarının kulesine çıkarken ya da inerken demir-57'nin bozunmasının çıkan gamma ışını fotonlarının frekans kayması ölçüldü. Bugüne kadar başarılmış en doğru gravitasyonel kırmızıya kayma deneyi 1976 Haziran'ında yapılan bir roket deneyi idi. Bir "hidrojen maseri" olan atom saati bir Scout D roketinde 10 000 km'lik bir yüksekliğe çıkarılmış ve bunun frekansı,yerdeki benzer bir saatinkiyle radyo sinyalleri aracılığıyla karşılaştırılmıştı. Roketin hareketinin etkisi dikkate alındıktan sonra,gözlemler yüzde 0.02'lik bir gravitasyonel kırmızıya kayma olduğunu doğruladılar.

Bu tür deneyler nedeniyle,şimdi fizikçiler uzay-zamanın eğrilmiş olduğundan ve doğru bir kütleçekim kuramının eğrilmiş uzay-zamana dayandırılması gerektiğinden emindirler. Gerçekten Güneş ya da bir yıldız uzay-zamanı eğer. En büyük eğrilik yıldızın yüzeyinin hemen üzerinde olur. Yıldızlardan çok uzakta,kütle çekiminin zayıf olduğu yerde,uzay-zaman hemen hemen mükemmel olarak düzdür. Bununla birlikte,bu konudaki tek kuram bu olmadığı için,genel göreliliği otomatik olarak içermez. Uzay-zaman eğriliğinin miktarı ve doğası hakkında genel göreliliğe özgü öngörüleri sınamak için başka deneyler gereklidir. Bu deneylerden ilki, Einstein'in adını her gün kullanılan bir sözcük yapan bir sınama idi:ışığın sapması.

 Doppler Olayı ve Genel Görelilik.

Gözlerimizi kapadığımızda çevreden bize yaklaşan veya bizden uzaklaşan araçların seslerini tanıyabiliyorsak, neyin yaklaşıp, neyin uzaklaştığını anlayabiliyorsak bunun açıklamasını, Doppler’e borçluyuz. Doppler Olayı,hareket eden cisimlerin yönlerini ve hızlarını bulmamıza yarar. Bir demir yolu peronunda beklediğinizde size yaklaşan ve sizden uzaklaşan tren düdüklerindeki seslerin nasıl değiştiğini anımsıyor musunuz? Yaklaşan tren düdüğünün sesi tizleşir; uzaklaşanınki pesleşir. Tren size yaklaşırken ses üreten dalga merkezleri de size yaklaşmakta ve sesin dalga boyu giderek küçülmektedir. Dalga boyunun küçülmesi demek, frekansın (birim zamandaki titreşim sayısının) artması demektir. Tren düdüğünün perdesindeki değişim oranının ölçülmesi, trenin istasyona yaklaşma hızının ölçülmesine olanak sağlar. Yıldızların ve galaksilerin hızlarını ölçmek için de aynı ilke kullanılır.

Rus bilimci A. A. Friedman, genel göreliliğin temel denklemlerinin bir çözümüyle "evrenin genişlediği"ni bildirdi(1922). Buna göre evrendeki madde yoğunluğu düzenli dolarak azalıyor ve galaksiler arası uzaklıklar artıyor olmalıydı. Uzaklaşan galaksiler, genleşen evren. Gökbilimciler, genel göreliliğin bu varsayımını doğrulamak için Doppler olayını kullandılar.

Kütlesel çekim alanı, ışığın yalnız doğrultusunu değil, dalga boyunu (dolaysıyla frekansını) da değiştirir. Kütle çekimi altında cisme doğru gelen ışık demetinin dalga boyu azalır (frekansı artar), ışık, mavi görünür. Kütle çekiminden uzaklaşarak gelen bir ışık demetinde ise dalga boyu artar (frekans küçülür), ışık, kırmızı görünür. Bir çok galaksinin hızı ölçüldü  ve Tayf çizgilerinin, tayfın kırmızı ucuna doğru kaydıkları görüldü. Kırmızıya kayma denen bu olay, galaksilerin bizden uzaklaştığını gösteriyordu. Bilim adamları, daha uzak galaksilerin hızlarının daha büyük gözüktüğünü buldular. Kırmızıya kayma, gözlenebilen en uzak galaksilerinki saniyede 60 bin kilometre ve daha büyük hızlarda olmak üzere, galaksilerin gerçekten birbirinden uzaklaşmakta olduğunu kanıtladı.

Uzaydaki Asansör

Yine çekim alanı dışında sabit bir ivme ile boş uzaya tırmanan asansörle başlıyoruz. Asansörün içinde bir fizikçi bulunuyor. Yıldızlar arası uzayda dolaşan aylak avcı asansöre bir mermi atıyor. Merak etmeyin fizikçimize hiçbir şey olmayacak!Mermi asansörün duvarını deliyor, içerden geçiyor ve birinci duvarı deldiği noktanın biraz altından olmak üzere öbür duvarı da delip geçiyor. Avcı olayı nasıl açıklıyor: Newton' un eylemsizlik yasasına göre mermi aslında düzgün bir çizgi üzerinde yol alıyor; ancak asansör "yukarı" doğru gittiği için ikinci duvardaki delik biraz "aşağıda" kalıyor. Durumu bir de asansörün içinde yaralanmadan kalan fizikçimize soralım. O, evrende nerede bulunduğunu bilmiyor. Ama Dünya'daki kütle çekimini biliyor. Dünya üzerinde atılan bir mermi kütle çekimi etkisiyle parabolik bir yay çizer. Fizikçimiz de merminin yolunu kütle çekimine bağlıyor. Asansör, boş uzaydaki tırmanışını sürdürürken mermi deliğinden bir ışık düşüyor. Işığın hızı çok büyük olduğu için asansör duvarları arasındaki küçük uzaklığı saniyenin çok küçük bir kesrinde kat eder. Ama bu sürede asansörümüz de yukarı doğru belli bir yol alır. Böylece ışık karşı duvarda, birinci duvardan girdiği noktanın biraz altına düşer. Fizikçimiz bu olayı nasıl açıklayacak? Asansörün hareketinden habersizdir ve bir kütle çekim alanı içinde bulunduğunu sanmaktadır. Kütle çekimi,kütlenin çevresindeki uzayı bükmesi anlamına geliyor. Böylece ışığın yolunun eğri bir uzayın varlığı sonucunda büküldüğünü düşünür. Einstein de böyle düşünmüştü. Bu öngörü doğruysa uzak yıldızlardan gelen ışın Güneş çevresinden geçerken kütle çekim alanının etkisiyle eğrilmelidir. Yıldızlar gündüz görülmediğinden, Güneş' in ve diğer yıldızların birlikte görülebileceği yalnız bir durum vardı: Güneş tutulması. Einstein, bir tutulma sırasında Güneş' in karanlık yüzünü çevreleyen yıldızların fotoğraflarının çekilmesini ve aynı yıldızların başka zamanlarda çekilmiş fotoğraflarıyla karşılaştırılmasını önerdi. Güneş'i geçen yıldız ışığının eğrilmesi sonucu, biz Dünyalılar, yıldızları oldukları yerlerden farklı yerlerde, Güneş' ten uzaklaşmış gibi görürüz. Einstein görülecek sapmayı hesapladı. 29 Mayıs 1919' daki Güneş tutulmasının gözlemleri Einstein' in doğru düşündüğünü ve hesapladığını gösterdi.

Eğri Uzay

 Genel Görelilik Test Edildi mi?

Einstein, gezegenlerin yıldızların çevresindeki uzayı kütleleri oranında bükmesinin geometrisini-kütlesel çekime eşdeğer olan bu geometriyi- belirleyen bir dizi denklem türetti. Genel göreliliği sınamak için üç test önerdi:

1. Güneş' in çekim alanında ışığın hafif bükülmesi

2. Merkür gezegeninin yörüngesinden sapması

3. Bir kütlesel çekim alanında saatlerin daha yavaş çalışması gerektiği

 Genel görelilik kuramının ilk testi ışığın Güneş’in kenarında bükülmesidir. Bugün bilim adamları bu testi belli galaksiler ve yıldızlar gibi radyo kaynaklarının Güneş’in arkasından geçerken pozisyonlarını tam olarak ölçebilen cihazlar olan radyo interferometreleri kullanarak yapıyorlar. Fakat Einstein bu deneyi 1916 yılında önerdiği zaman hiçbir radyoteleskop yoktu. Araya Birinci Dünya Savaşı(1914-1918)girmişti. İngiltereli bir astronom ve Royal Society üyesi olan Arthur Eddington, Einstein’in yeni teorisini duydu ve 29 Mayıs 1919'da güney yarıkürede gerçekleşmesi beklenen bir tam güneş tutulmasını izleyerek onu test etmek istedi. Birinci Dünya Savaşı(1914-1918) ortamında, Royal Society’nin bir güneş seferini karşılayacak fonlar bulması ümidi yoktu. Eddington bir barışseverdi , hükümetine karşı utangaç davrandı ve muhtemelen kendisini İngiltere dışına götürecek 5000 Sterlin aldı. Güneş tutulması Sobral, Brezilya ve Batı Afrika kıyılarında bir ada olan Principe Adalarında izlendi.

Bir tam Güneş tutulması sırasında tutulmuş olan Güneş’in çok yakınındaki yıldızların alanı karanlıkta görülebilir hale gelir ve fotoğrafları da çekilebilir. Güneş’in arkasındaki uzak yıldızlardan gelen ışıklar, Güneş'in kenarına çok yakın bir yol üzerindedir ve bu nedenle, Einstein’a göre, Güneş etrafındaki eğri alanda bükülmeleri gerekir. Bu bükülme durumu, altı ay sonra, güneş yıldızların ışık yolunun yakınında değilken, bu yıldızların gece çekilecek ikinci bir fotoğrafı ile kıyaslanırsa açığa çıkarılabilir. Bu kıyaslama, iki fotoğrafta yıldızların göreceli konumları arasında Güneş etrafındaki eğri uzay-zamanda ışığın bükülmesi nedeniyle oluşan bir kaymayı gösterir.  1919 yılında, Royal Society, hem Sobral hem de Principe ’de Güneş tutulmaları sırasında görülen yıldızların konumlarının Einstein’in kestirimleri ile uyum halinde olduğunu ilan etti. Böylece,İki yüz yıl sonra, Newton’un kütlesel çekim yasası yıkılmış ve Einstein’in  ününün yayılması dönemi başlamıştı.

Göreliliğin klasik testi çok önce yapılmıştı. Fakat ancak son on yılda, genel göreliliği çok kesin olarak test eden bazı yeni testler yapılmıştır. Basitçe, on yıl önce bu teknoloji yoktu. Irwın Shapiro ve MIT’teki arkadaşları genel görelilik için güzel bir test geliştirdiler. Güçlü bir radar ışını ve bilgisayar sinyal işlemcileri kullanarak, Merkür veya Venüs gibi bir gezegenden, Güneş'in arkasından geçerek tutulmalarından hemen hemen önce önce radar ışınları gönderdiler. Gezegen tutulduğu zaman hiç radar ışını geri dönmemektedir, fakat tutulmadan hemen önce, radar sinyalinin (ışık ışını ile aynıdır) dünyayı terk etmesi, uzak gezegenden yansıması ve dünyaya dönmesi için gereken süreyi ölçmek mümkündür. Genel görelilik kuramına göre, uzay eğriliği nedeniyle bir ışık ışını, Güneş’in çok yakınından geçerken biraz bükülmek zorundadır. Bu durum, ışık ışınının tur süresini, Güneş’in kenarından geçmeseydi gerekli olacak süreye göre arttırır. Yeryüzünden görüldüğü şekliyle gezegen, Güneşin kenarına yaklaşırken, radar sinyalinin geri dönmesi için gerekli süre artar ve genel görecelik kuramında bu gecikme konusunda kesin bir kestirim vardır. Küçük deneysel hatalar sınırı içinde bu kestirim doğrulanmıştır.

Uydu teknolojisinin gelişimi ve insansız uzay araçlarıyla Güneş sisteminin keşfi genel görecelik kuramının testi konusunda yeni yollar açmıştır. Şimdi Mars’ın etrafında yeryüzüne sinyaller gönderen bir uydu vardır. Bu uydu ve Mars, dünyanın bakış açısıyla, Güneşin arkasından geçmek üzere iken, Güneş yakınındaki uzay eğriliği nedeniyle, sinyallerin Dünya’ya ulaşması gittikçe daha fazla zaman alır. Bilim adamları, etkili sinyal gecikmelerini kesin olarak ölçebilir ve bunlar da Einstein’in kuramını doğrulamaktadır.

Işığın bükülmesinin belki de en dramatik doğrulanışı, 1979 yılında bir kütlesel çekim merceğinin keşfedilmesi oldu. Kütle yakınında uzay bükülmesine yol açtığı için, ışık yolları, büyük bir kütlenin yanında, sıradan bir cam mercekteki odaklaşma veya saptırma etkisini yol açtığı gibi bükülürler. Çift kuasar görüntüsünün,bizimle kuasar arasındaki görüş hattı boyunca yer alan bir galaksinin ya da galaksi grubunun gravitasyonel mercek etkisi nedeniyle bir tek kuasarın çok katlı görüntüsü olduğu bulundu. Böyle daha bir çok mercek bulundu. Einstein kütlesel çekim merceği etkisi konusunda 1937'de kestirimde bulunmuştu. Einstein bir mercek gibi davranan bir büyük kütle bizimle daha da uzaktaki bir ışık kaynağı arasındaki görüş çizgisi üzerinde yer alırsa, o zaman uzaktaki kaynağın çift imajını göreceğimizi gösterdi. Dennis Walsh, Robert Carswell ve Ray J. Weynman 1979'da bir kuasarın-son derece uzak bir radyo ve ışık sinyalleri kaynağı- güçlü bir teleskop ile gözlendiği zaman, gerçekten iki görüntülü göründüğünü fark ettiler.

Kuasarın bu çift görüntüsünün en iyi açıklaması, bizimle kuasar arasında yer alan tüm galaksinin kütlesel çekim mercekleri ürettiğidir. Işığın sapmasıyla yakından ilişkili olan "Shapiro zaman gecikmesi",Güneş'in yakınından geçen ışık sinyallerinin bir gecikmesidir. Örneğin, dünyadan superior bağlamdaki Mars'a (Mars,Güneş'in öte tarafında iken) bir gidiş-dönüş yolunda Güneş'i sıyırarak gelen bir sinyal için,gidiş dönüş için gerekli süre,Newton kuramının verdiği yaklaşık 250 µs'nin üzerine çıkacak şekilde artar. Sinyalin Güneş'e olan uzaklığı arttıkça bu etki azalır. Radyo-astronom Irwin Shapiro'nun 1964'te bu etkiyi keşfini izleyen iki onyılda,radarın gezegenlere ve uzay aracına ayarlanması tekniğini kullanarak yüksek duyarlıkta birçok ölçüm yapıldı. Üç çeşit hedef kullanıldı: Merkür ve Venüs gibi gezgenler,Mariner-6 ve 7 gibi serbest uçan uzay araçları ve Mars yörüngesindeki Mariner-9 ve 1976'da Mars'a konan ve yörüngesine giren Viking gibi "demir atan uzay araçları" olarak bilinen uzay araçları ile gezegenlerin bir kombinasyonu. Viking deneyleri,genel göreliliğin öngörüsüyle binde bire kadar uyuşan çarpıcı sonuçlar verdi. Bu Dünya-Mars uzaklığında 30 metrelik bir uzaklığa karşılık gelir.  

Einstein, yaşamının sonuna değin, elektromanyetik alan ile kütle çekimi alanını bir tek denklemler kümesinde birleştirerek bir birleşik alan kuramı geliştirmeye çalıştı; ama bunda başarılı olamadı.
 1925'e dek kuantum mekaniğinin en yaratıcı sonuçlarını ortaya çıkaran kendisi olduğu halde,özellikle W.Heisenberg’in belirsizlik ilkesini öne sürmesinden sonra bu alandaki gelişmeleri karşıt bir tutum içine girdi. Schrödinger’in dalga denkleminin neyi temsil ettiği üzerine Bohr, Heisenberg, Born gibi bilginlerle yaptığı tartışmalar bir uzlaşmayla sonuçlanmadı ve Albert Einstein, çalışmalarını, yeni akımın dışında, yalnız olarak yürüttü. Bu tartışmalardan birinde şöyle yazmıştı:

“Bilimden beklediklerimiz açısından birbirimize karşıt kutuplarda toplandık. Siz (Bohr), zar atan bir tanrıya, bense gerçek nesneler olarak var olan şeyler dünyasındaki yetkin yasalara inanıyorum

Kaynakça

1.Barrow,John D.,Evrenin Kökeni(1994),Çev: Sinem Gül,Varlık/Bilim Yay(1998

2.Barrow,John D., Olanaksızlık: Bilimin Sınırları ve Sınırların Bilimi(1997),Çeviren: Nermin Arık,Sabancı Üniversitesi yayınları(2002)

3.Einstein,Albert; İzafiyet Teorisi,Çeviren: Nihat Fındıklı,Deniz Kitaplar Yayınevi(1976)

4.Einstein, Albert;Fikirler ve Tercihler,Çev:Z.Elif Çakmak,Arion yay-1999)

5.Gamow,George; Güneş Diye Bir Yıldız(1963),Çeviren Gülen Aktaş,Say yayınları(1991)

6.Hawking, Stephen; Ceviz Kabuğundaki Evren (Mayıs 2001), Alfa y(Haziran 2002),Çeviren: Kemal Çömlekçi

7.Infeld, leopold; Albert Einstein,Çeviren: Cemal Yıldırım,Bilgi yayınevi(1999)

8.Kuhn, Thomas, Bilimsel Devrimlerin Yapısı(1962),Alan Y,Çeviren :Nilüfer Kuyaş(1982)

9. Landau,Lev- Roumer,Yuri; Görelilik Kuramı(İzafiyet Teorisi nedir?) Çev: S.Gemici,Say ya (1996)

10. M.Will,Clifford; Serway,Fen ve Mühendislik İçin Fizik(1992),Çeviri Editörü: Kemal Çolakoğlu, Palme Yayıncılık,Ankara(1996)

11.Pagels,Heinz R.; Kozmik Kod:Doğanın Dili/Kuantum Fiziği (1981), Çeviren: Nezihe Bahar, Sarmal Yay( Ekim 1993)

12.Serway,Raymond A.;Fen ve Mühendislik İçin Fizik(1992),Çeviri Editörü: Kemal Çolakoğlu, Palme Yayıncılık,Ankara(1996)

13.Vasilyev,M.-Stanyukoviç, Madde ve İnsan,Çeviren Ferit Pehlivan, Onur yayınları (İkinci baskı,1989)

 

 Alıntı: sayfayı hazırlayan:Ramazan Karakale

Hiçbir yazı/ resim  izinsiz olarak kullanılamaz!!  Telif hakları uyarınca bu bir suçtur..! Tüm hakları Çetin BAL' a aittir. Kaynak gösterilmek şartıyla  siteden alıntı yapılabilir.

 © 1998 Cetin BAL - GSM:+90  05366063183 - Turkiye / Denizli 

Ana Sayfa /Index /Roket bilimi / E-Mail /Astronomy/  

Time Travel Technology /UFO Galerisi  /UFO Technology/

Kuantum Teleportation /Kuantum Fizigi /Uçaklar(Aeroplane)

New World Order(Macro Philosophy)  /