Deneysel Kanıtlarıyla Einstein’ın Genel Görelilik Teorisi

1905 yılında Albert Einstein fizik yasalarının tüm ivmesiz gözlemcilere göre aynı olduğunu ve vakum içindeki ışık hızının gözlemcilerin hareketinden(hızından) bağımsız olduğu olduğunu belirtmiştir. Bu teori Albert Einstein’ın “Özel Görelilik Teorisi”dir. Bu teori tüm fiziğe yeni bir yapı kazandırmış, uzay ve zaman kavramlarını bir arada öne sürmüştür.

10 yıl aradan sonra Einstein teorisine ivme (g) kavramını da eklemiş ve 1915’te “Genel Görelilik Teorisi”ni yayınlamıştır. Einstein bu teoride dev kütleli cisimlerin yoğun kütle çekiminden dolayı uzay-zamanda bükülmelere neden olacağını saptamıştır.

İki nesne birbirine çekim kuvveti uygulamaktadır. Buna kütle çekimi denmektedir. Dünya size merkezine doğru çektiği gibi –ki bu sizin yer zemininde uçmadan kalmanızı sağlar- sizin de kütle merkeziniz Dünya’ya çekim kuvveti uygulamaktadır, fakat daha az bir kuvvetle. Isaac Newton cisimler arasındaki çekim kuvvetini üç hareket yasasıyla açıklamıştır. Fakat Newton’un yasaları kütle çekimini bir nesnenin belirli bir mesafeden etki ettiği doğal bir kuvvet olarak açıklamaktadır.

Albert Einstein “Özel Görelilik Teorisi’nde fizik yasalarının tüm gözlemciler için aynı olduğunu, vakum içindeki ışık hızının gözlemcilerin hızı ne olursa olsun hiç bir zaman değişmediğini belirtmiştir. Sonuç olarak Einstein uzay ve zamanın birbirinden bağımsız olmayan, iç içe geçmiş uzay-zaman sürekliliği olduğunu bulmuştur. Olayların bir gözlemci için meydana geldiği anın, başka gözlemciler için farklı anlar da meydana gelebileceğini öne sürmektedir bu teori.

Einstein “Genel Görelilik Teorisi” üzerinde çalışırken, dev cisimlerin uzay-zaman dokusunda bozulmalara neden olduğunu fark etmiştir. Bunu üzerine büyük bir ağırlık konulan tramboline benzetebilirsiniz. Trambolin üzerine konulan ağırlık trambolin kumaşına aşağıya doğru baskı yaparak esnemesine neden olacaktır.

Gözlem aletleri uzay-zamanı görüp ölçememesine rağmen, uzay-zaman bükülmeleri ile ilgili birkaç olay deneysel olarak doğrulanmıştır.

Kütleçekimsel merceklenme: Karadelik gibi devasa kütleli bir cismin arkasında bulunan bir ışık kaynağı karadeliğin yoğun kütleçekiminden dolayı bükülür ve bir merceklenme etkisi yaratır. Astronomlar bu metodu yoğun kütleli cisimlerin arkasında bulunan yıldızlar ve galaksiler üzerinde çalışmak için kullanır.

Pegasus (Kanatlı At) takımyıldızında bulunan Einstein’s Cross isimli kuasar kütleçekimsel merceklenmeye çok güzel bir örnektir. Bu kuasar Dünya’dan yaklaşık 8 milyar ışık yılı uzaklıkta ve bir galaksinin 400 milyon ışık yılı ötesinde bulunmaktadır. (Galaksi Dünya ile kuasar arasında) Galaksinin yarattığı kütleçekimsel merceklenmeden dolayı kuasarın ışığını kırmakta ve resimdeki gibi galaksinin etrafında dört nokta görülmesine neden olmaktadır.

Merkür’ün yörüngesindeki değişimler: Güneş’in yarattığı uzay-zaman bükülmesinden dolayı Merkür’ün yörüngesi zamanla değişmektedir. Birkaç milyar yıl içinde Merkür’ün Dünya’yla çarpışması olasıdır.

Dönen cisimlerin etrafındaki uzay-zaman çerçevesinin sürüklenmesi (Frame-dragging):Dünya gibi büyük kütleli cisimler kendi etrafındaki dönüşleri esnasında uzay-zamanda bükülmelere ve bozulmalara neden olmaktadır. NASA’nın 2004’te gönderdiği hassas kalibreli Gravity Probe B adlı uydunun jiroskop ekseninde zamanla sapma meydana gelmiş ve bu da Einstein’ın teorisini doğrulamıştır.

Kütleçekimsel Kırmızıya kayma: Bir cismin elektromanyetik radyasyonu hafifçe kütleçekim alanının içine doğru uzanır. Bir acil durum aracından çıkan siren sesini düşündüğümüzde; araç gözlemciye yaklaştığında araçtan çıkan ses dalgaları sıkışır, uzaklaştığında ise ses dalgaları genleşmeye başlar. (elektromanyetik dalgalar için bu terime kırmızıya kayma denir.) Doppler Etkisi denen bu olay ışık dalgasının tüm frekanslarında meydana gelmektedir. 1959 yılında Robert Pound ve Glen Rebka adındaki iki fizikçi, Harvard Üniversitesindeki bir kuleden radyoaktif demirden gama ışını gönderdiler ve ışının yerçekiminden dolayı doğal frekansından daha az frekanslı olduğunu buldular.

Kütleçekimsel Dalgalar: İki karadeliğin çarpışması gibi şiddetli olayların uzay zamanda kütleçekimsel dalgalanmalar yaratacağı düşünülmektedir. Lazer Enterfrometre (Girişim ölçer) Kütleçekimsel Dalga Gözlemi şimdilerde bu dedikodunun ilk işaretlerini araştırmaktadır.