Kütle çekim kuvveti denince genellikle aklımıza gelen ilk şey ‘Bizi yerde tutan, aynı zamanda gezegenleri yıldızlara bağlayan kuvvettir.’ şeklindedir. Bu fikrin sahibi bundan yaklaşık 400 yıl öne yaşamış bir bilim adamına aitti. Newton bir elmayı yere düşüren kuvvetle aynı zamanda dünyamızı güneşe bağlayan kuvvetin aynı olduğunu söyleyen ilk kişidir.
Aynı zamanda bunu matematikle de temellendiren Newton iki cisim arasındaki kütleçekim kuvvetinin büyük kütleli cisimler arasında büyük küçük kütleli cisimler arasında küçük olacağını, aynı zamanda aralarındaki uzaklık arttıkça kütleçekim kuvveti azalacağını yakınlaştıkça da artacağını söyler. Buraya kadar sıkıntı yok, hatta günümüzde Newton’un kütleçekim yasası hala kullanılmaktadır. Fakat özel göreliliğin keşfiyle beraber Newton’un kütle çekimi büyük bir çıkmaza girer. Şöyle ki bahsettiğimiz üzere Newton’un kütleçekim kuvveti yalnızca incelediğimiz iki cismin kütleleri ve aralarındaki mesafeyle alakalıdır. Yani güneşte bir patlama olsa ve yörüngeden çıksa biz bunun etkisini anlık hissederiz ve sorunda buradan çıkar. Çünkü Einstein’ın özel göreliliği ışıktan hızlı hiçbir şeyin gidemeyeceğini söyler. Bir bilgiyi ışıktan hızlı yollayamayacağımıza göre Newton burada yanılıyor demektir. İki deha arasındaki bu çetin çatışma Einstein’ın genel göreliliği keşfiyle son bulur tabi.
Einstein’in yeni kütleçekim tanımı Newton’un tam olarak tanımlayamadığı göreliliği daha kesin tanımlar. Newton kütlesi olan cisimler arasında bir kuvvetin olduğunu söylemiş ve matematiksel olarak bu kuvveti göstermiştir. Fakat bu kuvvetin ne olduğunu tam olarak anlayamamış ve açıklayamamıştır. Kütleçekimi yeniden tanımlama işine giren Einstein uzun ve yorucu çalışmalarından sonra yeni kütleçekimini sonunda bulmuştur.
Biz bu kütle çekimi tam olarak ifade etmese de bir örnekle somutlaştırmaya çalışacağız. Tam olarak ifade etmiyor çünkü 2 boyutlu uzayı kullanacağız. Bu uzayı düz bir branda olarak hayal edelim. Şimdi bu brandanın üzerine bir küre yerleştirelim ve olacakları düşünelim. Elbette brandada bir bükülme meydana gelecek. Yani brandayı yamultacak. Aslında Einstein’in dediği de tam olarak budur. Kütleye sahip her cisim uzayda bir bükülme meydana getirecek resimde olduğu gibi. Bizi, ayı dünyaya bağlayan, dünyayı güneşe bağlayan şeydir bu işte. Kütleye sahip her cisim diğer cisimlere kütleçekim kuvveti uygular. Güneş gibi büyük bir cisim de uzayda büyük bir bükülmeye yol açacağından kütleçekimi da o kadar büyük olacaktır. Bu sayede dünyayı ve diğer gezegenleri bu bükülmeyle kendine bağlayacaktır.
Şimdi sorumuza dönecek olursak Newton’un kütle çekiminin sorunları genel görelilikle nasıl çözülüyor? Güneşin patladığını ve konumunun değiştiğini düşünelim. Einstein böyle bir durum olması halinde dünyanın bu durumdan tam olarak ne zaman etkileneceğini matematiksel olarak hesapladığında ışık hızıyla eş zamanlı olarak bulmuştur. Yani uzay dokusundaki değişiklik ışık hızında yayılıyor. Güneşteki bir patlamada biz ışık ışınlarının 8 dakikada dünyaya ulaşmasından dolayı bu patlamayı 8 dakika sonra nasıl görüyorsak, kütleçekimde ki bu değişikliği de yine 8 dakika sonra hissederiz.
NOT: Kütle sadece uzayı değil zamanı da büker (zamanı yavaşlatır). Bunun sebepleri temelde ivmeli hareketten kaynaklanan bir durumdur fakat bunu açıklamak oldukça uzun olduğu için kısaca özet geçtik. Özel görelilik ve genel göreliliği çok daha geniş ve ayrıntılı anlatan aynı zamanda bu yazıyı yazarken de yararlandığım Brian Greene’nin Evrenin Zarafeti isimli Tübitak yayınlarına ait kitapta bu konular oldukça güzel şekilde açıklanmıştır. Merak eden arkadaşlar buradan daha ayrıntılı şekilde öğrenebilirler
Bir önceki yazı, belirsizlik ilkesi nedir göz atınız.