Genel
Görelilik Kuramı
|
Genel görelilik (izâfiyet) kuramı, 1916
yılında Albert Einstein tarafından yayımlanan kütle çekimin geometrik kuramı ve
bugün modern fizikte kütle çekimi tanımladığı düşünülen kuramdır. Genel
görelilik kuramı, özel görelilik ve Newton'ın evrensel kütle çekim yasasını (FM1M2 = G x M1M2/r2)
genelleştirerek kütle çekimin uzay ve zaman ya da uzay-zamanda tanımlanmasını
sağlar.
Genel görelilik, gravitenin bir kuvvet (force)
olmadığını, uzay-zamanın bir bükülmesi olduğunu gösterir
Uzay-zamanın eğriliği, madde ve ışının
enerji ve momentumu ile doğrudan bağlantılıdır. Genel göreliliğin zamanın
akışı, uzayın geometrisi, serbest düşme yapan cisimlerin hareketi, ışığın
yayılımı gibi konulardaki öngörüleri, klasik fiziğin önermeleri ile belirgin
farklılıklar gösterir. Kütle çekimsel zaman genişlemesi, kütle çekimsel
merceklenme, ışığın kütle çekimsel kızıla kayması, kütle çekimsel zaman
gecikmesi bu farklılıkların tipik örnekleridir.
Genel göreliliğin bugüne kadarki tüm
önermeleri deney ve gözlemler ile doğrulanmıştır. Her ne kadar genel görelilik
kütle çekimin tek göreli kuramı olmasa da, deneysel verilerle uyum sağlayan en
basit teoridir. Buna rağmen, teorinin hala cevaplayamadığı sorular varlığını
sürdürmektedir. Bunlara örnek olarak pioneer uydusunun hareketi, galaksilerin
dönüş eğrisi, genel görelilik ile kuantum mekaniğinin yasalarının hangi şekilde
bağdaştırılarak tamamlanmış kendi içinde tutarlı bir kuantum alan kuramı
yaratılabileceği gibi konular gösterilebilir.
Einstein'in teorisinin astrofiziğe kayda
değer etkileri vardır. Örneğin, büyük bir yıldızın ömrünün sonuna yaklaştığı
bir zamanda içine çökerek karadelik oluşturduğuna işaret eder. Bazı astronomik
cisimlerin yaydığı yoğun ışına (radyasyona) karadeliklerin sebep olduğuna dair
yeterli kanıt mevcuttur. Örneğin mikrokuasarlar yıldızsal karadeliklerin, aktif
galaktik çekirdekler süpermasif karadeliklerin varlıklarının bir sonucu olarak
oluşurlar.
Işığın kütle çekim nedeniyle bükülmesi,
uzaktaki bir astronomik cismin gökyüzünde aynı anda birden fazla yerde
görüntüsünün belirmesine sebep olan, kütle çekimsel merceklenme olarak
adlandırılan bir duruma neden olur. Genel görelilik aynı zamanda, bugüne kadar
ancak dolaylı olarak gözlenmiş olan, kütle çekim dalgalarının varlığını da öngörmektedir.
Tüm bunlara ek olarak genel görelilik, evrenin durmaksızın genişleyen modelinin
bugünkü kozmolojik modelinin temelidir.
Klasik Mekanikten
Genel Göreliliğe
Genel göreliliği iyi anlamanın yolu klasik mekanik ile
benzerliklerini ve farklılıklarını gözden geçirmektir. Öncelikle klasik
mekaniğin ve Newton'un kütle çekim yasasının geometrik bir şekilde
tanımlanabileceği bilinmelidir. Bu tanım özel göreliliğin yasaları ile
birleştirilerek, genel göreliliğin yasaları türetilebilir.
Klasik mekaniğin özünde, bir cismin hareketide serbest (ya
da ivmeli) hareketinin ve bu serbest hareketten sapmaların bileşimi yatar. Bu
sapmalar cisme etkiyen dış kuvvetlerin varlığından kaynaklanır; kuvvetin tanımı
Newton'un ikinci yasası ile verilmiştir.
İkinci yasa bir cisme etkiyen net kuvvetin cismin eylemsiz
kütlesi ve ivmesinin çarpımı kadar olacağını söyler. Cismin tercih edeceği
eylemsiz hareket, uzay ve zamanın geometrisine bağlıdır.
Standart olarak klasik mekaniğin referans çerçevelerinde
serbest hareket yapan cisimler düz çizgiler boyunca sabit hızla hareket
ederler. Günümüz terminolojisinde, cisimlerin eğri uzay-zamandaki bu yollarına
jeodezik denilmektedir. Aksine bir zaman koordinatının yanı sıra, gözlemleyerek
ve dış kuvvetleri (elektromagnetizma ve sürtünme gibi) tolerans ederek
tanımlanan eylemsiz hareketlerin uzayın geometrisini belirlemek için
kullanılması beklenilebilir. Fakat yerçekimi devreye girer girmez bir belirsizlik
oluşur.
Newton'un evrensel kütle çekim yasası, Eötvös deneyi ve onun
ardıllarına göre, serbest düşüşün bir evrenselliği vardır. (ayrıca eylemsiz ve
pasif yerçekimsel kütlenin evrensel eşitliği ya da zayıf eşitlik ilkesi olarak
da bilinir): Serbest düşüş halindeki test cisminin yörüngesi sadece pozisyonuna
ve ilk hızına bağlıdır fakat malzemenin özelliklerine bağlı değildir.
26 Temmuz 2019
GERİ
(yasalar)
GERİ
(gravitasyon ve görelilik)
