Genel Görelilik Teorisi: Uzayın Geometrisi

       
   Genel Görelilik Teorisi, Özel Göreliliğin genişletilmiş halidir diyebiliriz.  Einstein Özel Görelilikte anlattığı uzay zaman ilişkisini; Genel Görelilikte,  kütle çekiminin uzayın geometrisine yaptığı etkileri harmanlayarak oluşturmuştur. Bu yüzden öncelikle Özel Göreliliği anlattığımız yazımızı okumanızı şiddetle tavsiye ediyoruz.

            Genel Görelilik Teorisi kütle çekim kuvvetinin uzay ve zamana yaptığı etkiyi açıklamaya yarayan bir teoridir. Genel Görelilik bir cismin uzaya ve zamana etkilerini, ışığın yer çekimi ile etkileşimi, uydularımızın nasıl dünyamız çevresinde döndüğünü, kara deliklerin neden ve nasıl oluşup nasıl davrandıklarını açıklamaktadır. Bu teoriye göre kütle çekim kuvveti uzay ve zamanı büker. Hacmi eşit olan iki cisimden kütlesi daha fazla olan cisim uzayı ve zamanı daha fazla bükerken kütlesi aynı olan iki cisimden hacmi küçük olan daha az büker.Bunun sebebi evrenin dokusunu belirleyen doğa yasalarında böyle yazmasıdır.Bu paragrafı iyi anlamanız yazının devamını daha sağlıklı okuyabilmenizi sağlayacaktır. Biz her olayı size örnekli ve anlaşılır şekilde anlatacağız. Broşürümüzü okuyup Bilimsel Boyutlar Turizimi seçtiğinize göre yolculuğumuza başlayabiliriz...

             Einstein; doğa kanunlarının,  yer çekiminin etkilediği cisimler ile uzay boşluğunda belirli bir ivmeyle hareket eden cisimlere benzer şekilde etki ettiğini göstermiştir. Bu olayı resimdeki örnekle daha iyi anlayabilirsiniz. Resimde görüldüğü gibi dünyadayken elimizden bıraktığımız cisim yer çekiminin etkisiyle yere düşerken, belirli bir ivmeyle hızlanarak hareket eden roketin içinde bırakılan cisim de roketinin tabanına düşmektedir.Bu olay da bize belirli bir ivmeyle hareket eden cisimler ile yer çekimine maruz kalan cisimlerde doğa yasalarının benzer şekilde işlemesini anlatmaktadır.Bu cümle teorinin kilit cümlesidir.

            Peki bu teori tam olarak bize neler anlatmaktadır ? 

•              Herhangi bir hızla hareket eden cisme göre zaman, durağan cisimlere göre daha yavaş akmaktadır. Bir başka deyişle bir cismin hızı ışık hızına ne kadar yakınsa zamanın o kadar yavaş akacağını, ışık hızına gelen cisimler için de zamanın duracağını söyleyebiliriz.Bu çıkarımları özel görelilik teorisinden elde etmiştik.Genel görelilik ise bize doğa yasalarının bir ivmeyle hareket eden cisimler ile yer çekimine maruz kalan cisimlerde benzer davranmasından dolayı, uzayda bir ivmeyle hareket eden cisimlerde de yer çekimine maruz kalan cisimlerde de, uzay boşluğunda hareketsiz kalan cisimlerden daha yavaş akacağını söylemektedir
  
  

•            Apartmanda oturan insanlardan aşağı kattakiler yukarı kattakilere göre daha az yaşlanmaktadır. Çünkü aşağı kattakilere yer çekimi daha güçlü etki etmektedir.

•            Kütle çekim kuvveti uzayı tıpkı gerilmiş bir çarşafın üstüne ağır bir bilye koyuyormuş gibi büker. Bu yüzden ışık bir yıldızın ve ya gezegenin etrafından yay çizerek geçer. Bunun sonucunda bir yıldızın arkasında kalan bağzı cisimlerin görüntüsü uzayın içerisinde birden fazla veya farklı bir yerde gözükebilmektedir.

•            Yıldızlar ve gezegenler uzayı bükmesinden dolayı yörüngelerinde cisimler dolaşmaktadır. Bu olayın simulasyonunu yine bir gergin çarşafa büyük bir bilye koymanızın ardından daha küçük bir bilye bırakarak gözlemleyebilirsiniz. Küçük bilye büyük bilyenin etrafında bir süre dönecektir.

•            Eğer çok büyük bir kütle çok küçük bir hacme sığdırılırsa uzay bükülmekle kalmayıp delinecek ve ışığın bile kaçamadığı şiddette bir kütle çekimi oluşacaktır. Yani karadelik...
  

                     Genel Görelilik kara delikleri de açıklamaktadır. İşte işin en heyecanlı kısmı buras. Karadelikler hakkındaki ayrıntılı yazımızı site içerisinde bulabilirsiniz. Biz karadeliklerin şimdilik genel görelilik ile ilişksinden bahsedeceğiz: 

                     Yıldızların kendi enerjilerini üretir ve etrafındaki gezegenlere enerji verir. Yıldızların, istisnalar olsa da, yüzde doksan dokuzu nükleer bir tepkime olan helyum hidrojen döngüsünden sağlamaktadır.Yani güneşimiz devamlı patlayan bir atom bombasıdır. Şimdi işin can alıcı kısımları geldi. Mutlaka ateşin yukarıya doğru yayılma isteğini fark etmişsinizdir. Bunun nedeni ısınan cisimlerin merkezden uzaya doğru yayılma isteğidir. Güneş de çok büyük bir ateş topu olduğuna göre neden merkezden uzaya doğru yayılmamaktadır ? Sebebi yıldızın merkezine doğru etki eden kütle çekim kuvveti ile uzaya doğru genişleme kuvvetinin dengede olmasıdır. Fakat bir gün her yıldızın yakıtı bitecek ve o zaman ne olacak?

• Yakıtı biten yıldızların genişleme kuvvetinin yok olmasından dolayı merkeze doğru olan kütle çekim kuvveti galip gelicek ve büyük bir patlamadan sora yıldız kendi içine çökecektir. O kaskoca yıldız öyle küçük bir hacme sığacaktır ki en büyük yıldızların bile çapı 100 metreyi geçemeyecektir.

• O kadar küçük bir hacime o kadar büyük bir kütle sığacaktır ki kütle çekimi uzayı bükmekle kalmayıp delecektir. Delinen uzayda deliğin bir tarafı evrenin bambaşka bir yüzü veya evrenin geçmişten ya da gelicekten bir başka kısmı olacaktır. Tam merkezinde de zamanın nasıl davranacağı hala daha araştırma konusudur. Işık hızında hareket eden fotonları bile içine çekebilen bu maddenin zamanın işleyişini nasıl değiştirdiği akıllara durgunluk veren bir sorudur. Kara deliklerden ışık bile kaçamadığı için ortaları karanlıktır.
• 

• Kara deliklerin merkezleri ışığı içine çektiği için siyah gözükecektir. Çevresindeki ışıklar da uzayı çok fazla büktüğü için bariz bir şekilde dağılarak bize ulaşacaktır. Zaten bilim adamları kara delikleri siyah bir cisim olarakdan çok etrafındaki ışığı bozuk bir mercek gibi çok güçlü bir şekilde dağıtan maddeler aramaktadır.

• Kara deliklerin kütle çekimi o kadar büyüktür ki her büyüklükteki cismi içine çekebilir ve o cisim hakkında geriye hiç bir kanıt bırakmaz.

İşte Genel Görelilik Teorisi bize bunları açıklamaktadır.Son durağımıza gelmiş bulunmaktayız. Biz bu teoriyi okurken sıkılmayarak zevk alabileceğiniz bir şekilde sizlere anlatmaya çalıştık. Umarız başarılı olmuşuzdur.

 

Devamını oku »

Özel Görelilik Teorisi ve E=mc²: Uzay Ve Zaman Birleşiktir

          Einstein'ın yıldızını parlatan bu teoriyi duymayan yoktur sanırım.Pek çok kişinin karşısına internette sörf yaparken, popüler bilim dergilerini okurken çıkmıştır. Şimdi de beraber bir yolculuğa çıkacağız. Bu yolculukta özel görelilik teorisini zevk alarak eksiksiz bir şekilde anlayacaksınız. Keyifli okumalar...

          Birisi size özel görelilik teorisini en kısa ve eksiksiz bir şekilde tanımlamanızı isteseydi şu cümle en doğrusu olurdu sanırım: Uzay ile zamanın tek olduğunu anlatan teoriye özel görelilik teorisi denir.
           Birbirinde farklı gibi gözüken uzay ve zaman nasıl bir olabilir ? Yazının sonuna kadar sabırlı davranın, verdiğimiz basit örneklerle çok güzel anlayacaksınız ? Şöyle ki:
            Bir araba düşünün, dümdüz bir yolda saniyede 100 kilometre gidiyor olsun. Siz de bu arabanın arkasından saatte 20 kilometre hızla koşuyor olun. Yani bu durumda araba sizden 80 kilometre hızla uzaklaşmaktadır. Şimdi buradan sonrası çok önemli. Siz arabanın arkasından hızla koşarken ben de arkanızdan ışık tutayım. Işık saniyede 300.000 kilometre hızla yol almaktadır.Fakat teoriyi daha kolay anlayabilmemiz için ışığı saatte 300 kilometre gittiğini kabul edelim. Sizin hızınız 20 arabanın 100 ışığın 300. Bu durumda ışık arabadan saate 200 sizden de 280 kilometre uzaklaşmış olması lazım değil mi ? Einstein'dan önce bilim adamları aynen bizim gibi düşünüyordu. Fakat ışık ile yapılan deneylere bir göz atarsak, birazdan yanılacağımızı anlarız. Size ve arabayı kullanan kişiye ışığın hızını ölçebilen bir alet verirsek ışığın hızını ikinizde beklenenin aksine, saate 300 kilometre olarak ölçeceksiniz. Ama beklentimiz sizin 280, arabadaki adamın da  200 ölçmesiydi. Peki ya ışık nasıl ikinizden de aynı hızla uzaklaşabiliyor ? Einstein da bizimkine benzer bir deney yapmış ve bu garipliği görüp nasıl olduğunu şöyle açıklamıştır:

• Bir cisim hızlandıkça zaman, o cisim için yavaşlamaktadır.Bir başka deyişle bir cismin hızı ışık hızına yaklaştıkça cisim için zaman yavaşlamaktadır. Yani sizden hızlı giden o arabanın içindeki adam size göre daha az yaşlanmaktadır. Ama sevinin, o arabanın arkasından koştuğunuz için şu an siz de daha az yaşlanmaktasınız. Bu olayla ilgili ''İkizler'' isimli bir paradoks vardır. İkizlerden birini dünyada bırakıp diğerini ışık hızına yakın hızla giden bir rokete koymamızın 60 sene sonrasında rokete binmiş olanın tekrar dünyaya gelmesiyle aralarında oluşan yaş farkıyla ilgilidir. Bu olayı ''İkizler Paradoksu'' isimli yazımızda anlatacağız.

            Yani zaman bizim için ışık hızına göre sahip olduğumuz hıza göre hızlı veya yavaş akmaktadır. Farkındaysanız ''göre' kelimesini çok kullandım. Bu yüzden bu teorinin ismi Özel Görelilik. Farklı hızlara sahip cisimler için zaman, ışık hızına Göre o cisme Özel akmaktadır.

• Eğer bir cisim ışık hızına ulaşırsa zaman, o cisim için duracaktır.

1.       Eğer ki ışık hızına yakın veya ışık hızında giderseniz zamanın yavaşladığını ya da durduğunu fark edemezsiniz. Size zaman her zamanki gibi gelecektir. 30 sene boyunca ışık hızında seyredip sonrasında dünyaya geri dönerseniz siz hiç zaman geçirmemiş gibi hissederken dünyadakilerin 30 sene ileri gittiğini göreceksiniz.. Size zamanın hiç geçmemiş gibi gelmesinin sebebi 30 sene boyunca ışık hızında yol almanızdır. Işık hızında cisimler için zaman durur. Bir nevi geleceğe yolculuk yapmış olacaksınız..Geçmişe yolculuk yapmak isterseniz ışık hızını aşmanız gerekir. O da bu teoriye göre imkansızdır.

• Işığın sahip olduğu hız evrendeki akan zaman için referans hızdır.Yani ışık hızı temel bir sabittir. Bir başka deyimle evrende zaman ışık hızında akmaktadır. Fakat ışık, neden bu referans hızda gitmektedir sorusu hala araştırma konusudur.
  

• Bir cisim ışık hızına asla ulaşamaz. Bu olayı Einstein E=mc² formülü ile açıklamıştır. Bu formül cismin sahip olduğu enerji eşittir ışık hızının karesi ve kütlesinin çarpımı kadar demektedir. Bir örnekle açıklayalım. Bir cismi ışık hızına kadar hızlandırmaya çalışalım. Cisme devamlı olarak hız yani enerji ekliyoruz. Bu formüle göre cismin enerjisini artırdığımda kütlesinin de artacağı söyleniyor. Yani biz cismi hızlandırdıkça(kinetik enerji yükledikçe) cismin kütlesi artacak ve artmış kütleyi hızlandırmak için daha fazla enerji gerekecek.Daha fazla daha fazla derken bu cismi ışık hızına ulaştırabilmek için sonsuza kadar daha fazla enerji isteyeceğiz.Yani sonsuz bir enerjiye ihtiyacımız olduğu için şimdilik ışık hızına ulaşmak imkansız görülüyor. Fakat bu Einstein'ın düşüncesi. Bilim insanları günümüzde somut verilere sahip olmasalar da ışık hızını geçmiş parçacıkların var olduğunu düşünüyor.

• Bir cisim ışık hızına yaklaştıça, cismin hareket doğrultusunda kısalmaktadır. Fakat aynı hızda, ışık hızına yakın hızlarda seyreden iki cisim birbirini kısalmış bir şekilde görmez. Bir başka değişle doğa yasaları sadece aynı hızda giden cisimlerde aynı işler. Bu olayı açıklayacağımız bir örnek yoktur. Çünkü hayatımızın sıradan akışında ışık hızına yaklaşan hiç bir cisim görememekteyiz. Böyle bir olayın olmasının sebebi doğa kanunlarının işleyişidir.Bu olayın ismi Lorentz Daralmasıdır. Bir başka yazımızda da bu konu hakkında yazıcağız.

İlk verdiğimiz örneğe bu olayları uyarlarsak çok kemik bir cümle çıkıyor ortaya: Arabanın sizden daha hızlı gitmesine rağmen ışığın ikinizden de aynı hızla uzaklaşmasının sebebi; araba ışık hızına daha yakın hızda seyrettiği için zamanın arabada size göre daha yavaş akmasıdır. İşte bu yüzden araba sizden daha hızlı seyretmesine rağmen ışık ikinizden de aynı hızla uzaklaşmaktadır. Kafanızda ''Peki ya neden ?'' sorusu gelmiştir muhakkak. Bu sorunun cevabı evrenin dokusunda saklı. Bilim adamları da hala bu saklı bilgileri ortaya çıkarmaya çalışıyor.

 Belirli bir hızda uzayda yol alıyoruz ve hızımıza göre zaman bize özel akıyor.Bu yüzden bu teori uzay ve zamanın birlikte olduğunu açıklıyor diyoruz. Yolculuğumuz şimdilik son durağına ulaşmış durumda.Bu teorinin genişletilmiş hali olan Genel Görelilik Teorisi hakkındaki yazımızı da okumanızı tavsiye ediyoruz. Umarız okurken sıkılmamışsınızdır. Bir başka yolculukta daha beraber olana kadar hoşçakalın...

Devamını oku »