Einstein’in genel görelilik kuramı 100 yaşında – II

Erdal Musoğlu

Genel göreliliğin en önemli çıkarımını Belçikalı papaz, gökbilimci ve fizikçi Georges Lemaitre (1894-1966), 1927 yılında, evrenimizin 13.8 milyar yıl önce büyük bir patlama (Big Bang) sonucu oluştuğunu bularak yapmıştır.

1929’da ise ABD'li gökbilimci Edwin Hubble, evrendeki bir cisim bizden ne kadar uzaksa ışığının o kadar kırmızıya kaydığını (redshift), yani dalga boyunun arttığını (bizden hızla uzaklaşan bir aracın sesinin kalınlaşması gibi) ve bu artışın miktarını bularak evrenimizin büyük patlama sonucu genişlemekte olduğunun kanıtını sunmuştur.

Bu öylesine büyük bir paradigma değişikliği idi ki, felsefi açıdan statik (durağan) bir evrene inanan Einstein bile başlangıçta kabul etmek istememiş, ama Hubble'ın ölçümleri karşısında direnmeyi bırakmıştır.


10-15 metre doğrulukla belirleniyor

Genel görelilik, evrenin pek çok olayını ve cisimlerini, örneğin kara delikleri açıklamakta, en uç bilimsel araştırmalar için kullanılan aygıtlarda ve uygulamalarda özel görelilikle birlikte sürekli kullanılmaktadır.

Günümüzde her iki görelilik kuramının en etkileyici ve yoğun kullanımlarından biri ise, artık hepimizin günlük yaşamının bir parçası olan navigasyon ve yer belirleme uygulamalarında kullandığımız GPS lerdedir.

Bilindiği gibi, GPS, bulunduğumuz konumu, dünyamız etrafındaki uyduların, cebimizdeki alıcı ya da akıllı telefonlara gönderdileri elektromagnetik dalgaların geliş sürelerini çok hassas biçimde ölçüp mesafeye çevirerek belirlemektedir.

Konumumuzu yeterince doğru ve hassas biçimde (10-15 m doğrulukla) belirleyebilmek için ise, söz konusu zamanın saniyenin milyarda biri (nanosaniye) mertebelerinde yaklaşan bir doğrulukla ölçülmesi gerekmektedir!

Bu olağanüstü hassasiyete inildiğinde ise, görelilik kuramları gereği, uydunun bize göre daha hızlı dönmesi ve dünyamıza göre bizden daha yüksekte (uzakta) olması sonucu, uydudaki zaman bizdekinden farklı akmaktadır.

İşte, özel ve genel görelilik yasaları bu zaman farkını hesaplayarak gerekli düzeltmelerin yapılmasını sağlarlar. Eğer bu düzeltmeler yapılamasa idi, GPS yerimizi metrelerce değil kilometrelerce hatalı gösterecek ve hiçbir işe yaramayacaktı!

Kuantum teorisi ile uyum sorunu

Genel görelilik, evrenin devasa boyutlarına ve büyük olaylarına sorunsuz uygulanabilmekle birlikte, mikroskopik ölçekte (atom ve atom altı ölçekte) geçerliliğini yitirmektedir. Bu ölçekteki olayları çok doğru ve hassas biçimde açıklayan kuram ise kuantum kuramıdır (quantum theory, quantum mechanics).

Yazımızın başında sözünü ettiğimiz makalesinde Einstein, kuantum kuramının temellerini atmış olsa bile, daha sonra söz konusu kuramın tüm öngörülerinin olasılıklar biçiminde belirtilmesi, kesinliğin olmayışı, sebep-sonuç ilişkilerinin belirsizleşmesi karşısında çok tepki göstermiş ve bu tepkisini 'Tanrı zar atmaz!' biçiminde dile getirmiştir.

Günümüzde ise genel görelilik ve kuantum kuramlarının birleştirilerek, 'Her şeyin Kuramı' denilebilecek bir evrensel kurama ulaşma çabaları henüz bir sonuç vermemektedir. Bu yöndeki birçok teorik çalışmaya ek olarak genel göreliliğin öngördüğü kütleçekim dalgaları ve bunların mikroskopik ölçekteki yansıması olan ve graviton adı verilen parçacığı arama çabaları da artarak sürmektedir.

Kara madde ve kara enerji

1970’li yıllarda gökadalar (galaksiler) üzerinde yapılan ölçümler, bunların hareketlerini açıklayabilmek için, ağırlıklarının, gözlemlenenin 5 katı kadar olması gerektiğini ortaya çıkardı.

Bunun da iki sonucu vardı, ya evren 'kara madde' adı verilen ve kütlesinin %80’ini oluşturan görünmeyen bir madde ile dolu idi, ya da Genel Görelilik kuramı yanlıştı!

Günümüzde, bilim insanlarının çoğunun varlığına inandığı karanlık madde arayışı, yeni ve daha duyarlı yöntem ve algılayıcılar arayıcılığı ile sürmektedir, ama bir sonuç alınabilmiş değildir.

Bomba etkisi yapan keşif

1998 yılında ise bilim dünyasında bomba etkisi yapan bir keşif yapıldı. Evrenimizin büyük patlama sonrası başlayan genişlemesi, genel göreliliğin öngördüğü kütle çekiminin etkisi ile giderek yavaşlayacağına, tersine, artan biçimde hızlanmakta idi!

O günden bu yana bu gözlem değişik yöntem ve gruplar tarafından defalarca doğrulandı. Buna getirilen açıklama ise, evrende 'kara enerji' adı verilen bizlerin henüz göremediğimiz ve ölçemediğiniz bir itici güç olduğu idi.

Kara madde için olduğu gibi, kara enerjinin varlığı da henüz kanıtlanabilmiş değildir.

Evrenimizin her noktasında itici bir güç oluşturduğu düşünülen kara enerjinin açıklanması için günümüzde en olası görünen varsayım, evrendeki boşluğun, mikroskopik boyutta, enerji ile ve sanal (sürekli olarak, bir var olup, bir yok olan) madde ile dolu olduğudur.

Bu varsayım doğrulanırsa, olasıdır ki, bilim 'yoktan, var olmayı..' açıklayabilecek hatta gerçekleştirebilecek ve kara enerjinin itici gücünü kullanabildiğinde de, istenilen cisimleri ağırlıksız kılabilecek, yani 'kendiliklerinden' göklere yükselmelerini sağlayabilecektir... Bu olasılıkların teolojik ve felsefi çıkarımlarını siz okuyuculara bırakıyoruz!

Genel görelilik değişir veya düzeltilir mi?

Tüm bu bulgular, genel görelilik kuramının, belki de, uyarlanması ya da değişmesi gerektiğini gösteriyor gibi.

Bilimin serüveninde, kuramlar zaten yenileri oluşturulup onların yerini alıncaya kadar geçerlidir; tartışılmaz inançlara, kanıtlanmamış dogmalara yer yoktur.

Görelilik kuramlarının devrimsel sonuçları, kanıtları ve uygulamaları, buluşlarını tek başlarına yapan dev bilim adamlarının sonuncusu olan, büyük dahi Einstein'a olan saygı ve hayranlığımızı daha da arttırıyor.

Isaac Newton'un dediği gibi, büyük keşifler, ancak, insanın kendinden önceki devlerin omuzları üzerinde yükselerek daha ilerisini görmesi ile yapılabilir.

İnsanlık ise, yüz yıldır, Einstein'ın omuzları üzerinde yükselecek birilerini beklemeyi sürdürüyor...

Erdal Musoğlu / [email protected]

Kaynaklar:

  1. Science et Vie, decembre 2015, Einstein&Relativité, Special 100 ans
  2. http://www.princeton.edu/main/news/archive/S44/68/40C57/index.xml?section=featured
  3. http://www.theguardian.com/science/life-and-physics/2015/nov/25/video-100-years-of-einsteins-general-relativity

***

NOT: Yazının ilk bölümü için http://www.herkesebilimteknoloji.com/yazarhp/einsteinin-genel-gorelilik-kurami-100-yasinda


Erdal Musoğlu