Yerçekiminin-gerçek-kaynağı-nedir

Yerçekiminin Gerçek Kaynağı Nedir?

Yerçekiminin-gerçek-kaynağı-nedirYerçekimi nedir? Cisimler birbirini mıknatıs gibi çeker mi? Yoksa Dünya’nın yerçekimi alanı evrenin dokusu olan uzay-zamanda 4 boyutlu bir çukur mu açar? Ay Dünya’nın uzaydaki çukuruna düştüğü için mi gezegenimiz çevresinde dönüyor? Sahi kütle boş uzayı kumaş gibi nasıl bükebiliyor? Boş uzayın büküldüğünü hayal etmek sağduyuya aykırı görünüyor. Geleceğimiz önceden belirli yazısında Einstein’ın görelilik teorisinde uzay ve zamanı birbirine nasıl bağladığını gördük ama neden bağladığını görmedik. Bu yazıda yerçekiminin gerçek kaynağını göstereceğiz.

Yerçekiminin nasıl anlaşılması gerekir?

250 yıl boyunca yerçekimini sıradan bir fizik kuvveti gibi düşündük. Newton’ın evrensel yerçekimi yasasına dayalı bu klasik model hem cisimlerin Dünya’ya düşüşünü hem de gezegenlerin Güneş çevresinde dönüşünü açıklıyordu. Adından anlaşıldığı gibi yerçekimi yasası evrenseldi ama 115 yıl önce bunun yanlış olduğunu anladık. Einstein’ın görelilik teorisinde yerçekimi uzay-zamanın bükülmesiyle oluşuyor. Örneğin uydumuz Ay Dünya çevresinde uzayın bükülmesiyle dönmüyor.

Bunun yerine uzay-zamanın bükülmesiyle oluşan 4 boyutlu çukurun içinde dönüyor. Uzay-zamanın bükülmesi zamanın da büküldüğünü gösteriyor. Kütle uzay-zamanı büker ve bükülen uzay-zaman kütleye nasıl yol alacağını gösterir. Birazdan göreceğimiz gibi cisimler hem uzayda hem zamanda hareket eder. Yerinde kımıldamadan duran Ağrı Dağı bile zamanda ışık hızıyla ileri hareket etmektedir.

Zamanın bükülmesini kavramakta zorlanmanızı anlıyorum. Yine de uzayın bükülmesini engebeli arazi veya buruşuk kumaş gibi düşünebilirsiniz değil mi? Her ne kadar 4B yerçekimi kuyularını gözümüzde canlandırmamız imkansız olsa da uzay-zamanın bükülmesini dalgalı bir deniz gibi hayal edebilirsiniz. Yine de zamanın nasıl büküldüğünü anlamak için bir düşünce deneyi yapalım:

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

 

Uzay gökdeleni Analemma

Dünya’nın en prestijli mimarlık bürolarından birinin tasarladığı 600 km yükseklikteki uzay gökdeleni Analemma’yı birkaç yıl önce anlattım ama şimdi daha ileri gidelim. Diyelim ki uzaydan Dünya’ya çekül gibi sarkan bu gökdelenin yüksekliği 300 bin km olsun! 😮 Öyle ki yerden yollayacağımız ışık ışınlarının gökdelenin tavanındaki aynaya ulaşması 1 saniye sürsün. Bunun için uzay asansöründeki mühendislik sınırlamalarını bir yana, her şeyin gerçek dünyadaki gibi olduğunu düşünün.

Şimdi yerden tavana foton ateşlemeye başlayalım. Öyle ki gökdelenin tepesine gönderdiğimiz ışık ışınları tek tek fotonlardan oluşsun. Ne göreceğiz? Fotonlar tepeye ne kadar sürede ulaşacak? Aslında 1 saniyede değil, daha uzun bir süre sonra ulaşacak. Yaklaşık 1,00000000001 saniyelik gecikmeyle, yani bir nanosaniyenin yüzde 1’i kadar; çünkü Dünyamızın kütlesi var uzay zamanı büküyor.

Küçücük bir fark ama bu da gökdelenin tepesindeki saatlerin yeryüzünden biraz daha hızlı çalıştığı ve zamanın daha hızlı aktığını gösteriyor. Görelilikte buna zaman genleşmesi deriz ama ben zaman değişmesi olarak adlandırmayı yeğlerdim. Zaman genleşmesi terimi uzay-zamanın bükülmesinden ve bu ikisinin geometrik olarak uzay gibi çizilip ölçülmesinden kaynaklanıyor. Bu durumda zamanın yavaşlamasını uzayın gerilerek ışığın aldığı yolu uzatması olarak düşünebiliriz.

Yerçekiminin detayları önemli değil

Zamanın bükülmesi derken dikkat etmemiz gereken zamanın farklı yerlerde farklı hızlarda akmasıdır. Örneğin Yeryüzünde zaman daha yavaş akar. Kara deliğin dış sınırı olan (ama yüzeyi olmayan) olay ufkunda zamanın akışı tümüyle donar (dışarıdan bakan size göre). Öyleyse Dünya’yı saran küresel bir zaman kozası var gibidir. Bizim de bunu küresel konumlandırma uydularında hesaba katmamız gerekir. GPS uydularında zaman daha hızlı geçer ve dikkate almazsak Instagram check-in’leriniz günde 11,2 km kayacaktır! İyi de zaman dokunabileceğimiz cismani bir şey değil ki? Öyleyse asıl bükülüyor?

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Yerçekiminin kökeni

Bunu anlamak için görelilik teorisinde zamanın akışının nasıl yavaşladığına dikkat edin. Işık hızına yaklaşan cisimlerin boyu neden kısalır yazısında anlattığım gibi zaman iki türlü yavaşlar: Ya gezegen, yıldız, kara delik gibi kütleli cisimlerin yanında ya da ışık hızına yaklaşan cisimlerde yavaşlar. Oysa her ikisinde de dışarıdan bakan birine göre yavaşlar. Örneğin ışık hızının yüzde 99’uyla giden sarmal motorlu bir yıldız gemisindeki astronotlar Dünya’da zamanın yavaşladığını görür. Dünyadakiler de yıldız gemisinde yavaşladığını görür. Hatta bu ikizler paradoksuna yol açar.

Burada aklınızda tutmanızı istediğin tek şey zamanın yavaşlamasının göreli olmasıdır. Analemma uzay gökdelenine geri dönecek olursak. Yerden bakınca gökdelenin tepesinde zaman daha hızlı akacaktır. Gökdelenin tepesinden bakınca da tersi olacaktır. Uzay-zaman bir bütün olduğu için zamanın bükülmesi uzayın bükülmesine yol açacak ve tersi de geçerli olacaktır. Peki bu ne demektir? Bu uzayın değil, zamanın bükülmesinin yerçekimine yol açması demektir!

İlgili yazı: Gezegenler Güneş Çevresinde Nasıl Dönüyor?

 

Yerçekiminin en sevdiği sincap

Tamam, kafamız daha fazla karışmadan basit bir sincap örneği verelim. 😊 Görelilik teorisi ve yerçekimi hakkında ilkokuldan beri bildiklerinizi unutun. Yerçekiminin olmadığı bir dünya hayal edelim. Bu dünyada havada yüzen bir sincap olsun. Yerçekimi olmadığı için balon gibi olduğu yerde kalıyor, hiç düşmüyor. Newton’ın yerçekimi yasasına göre sincabı etkileyen hiçbir kuvvet yoktur.

Sincap hızlanmayacak, hareket etmeyecek, yön ve yer değiştirmeyecektir. Dışarıdan kuvvet uygulanana dek kımıldamadan duracaktır (şaşkın sincap!). Şimdi dünyada yerçekimi olmadığı halde sincabın kütlesinin olduğunu veya sincabın boş uzayda yüzdüğünü düşünelim. Sincabın kütlesi daha çok gövdesinde toplandığına göre ayaklarında zaman daha yavaş ve başında daha hızlı geçecektir.

Gerçek dünyaya geri döndüğümüzde sincabın yere düştüğünü göreceğiz. Bu kez Dünya’nın yerçekimi yüzünden ayaklarında zaman daha yavaş geçecektir. Sincabın ayaklarında zaman saniyenin katrilyonda birinin yüzde 4’ü kadar yavaş geçer. Uzayın bükülmesi ve zamanın akışı arasındaki ilişkiyi görmeye başladık mı? Biliyorum daha tam anlamadınız ama sorun yok. Son bir grafik ekleyelim:

Resimde Uzay Yolu’ndaki yıldız gemilerinin ne kadar hızlı gittiğini görüyorsunuz. Hızlı gidenler önde ve yavaş olanlar geride… Şimdi Hızlı gemilerle yavaş giden gemileri bir çizgiyle birleştirsek ne görürdük? Düz çizgi değil, eğri bir çizgi görürdük. İşte görelilik teorisinde zamanın bükülmesini böyle hayal etmeniz lazım. Zamanın akışındaki bükülme yerçekiminin uzayı bükmesine karşılık gelir. Yuvarlak Dünyamızın neredeyse küresel yerçekimi alanı uzayı bükerken zamanı da bükmüş olacaktır.

İlgili yazı: Yıldızlar Ne Kadar Yaşar ve Nasıl Ölür?

 

Yerçekiminin sebebi zamanın akışıdır

Buraya dek zamanın bükülmesinin uzayı bükerek yerçekimine nasıl yol açtığını eğri çizgiler mantığıyla gördük. Şimdi de termodinamik enerji akışıyla görelim. Sonuçta kuantum fiziği de görelilik teorisi de zamanda simetriktir. Zaman geçmişten geleceğe de aksa gelecekten geçmişe de aksa aynı şekilde işler. Bu da fizik yasalarının eskiden beri aynı olması anlamında iyidir ama fizik yasalarının zamanın neden ileri aktığını göstermemesi açısından kötüdür.

Aslında zamanın okunun geleceği göstermesini açıklayan bir yasa var: Termodinamik yasası. Isı hep sıcaktan soğuğa akar ve zaman da hep geleceğe akar. Yere düşüp kırılan yumurta kendiliğinden masaya sıçrayıp birleşmez; çünkü bu olasılık 1 trilyon yıl beklesek bile gerçekleşmeyecek kadar düşüktür. Öte yandan ısının sıcaktan soğuğa akması ancak evrende birbirine göre sıcak ve soğuk bölgeler olmasıyla mümkündür. Dünyamız ve sincabın kütlesi olmasaydı birbirini çekmesi de imkansız olacaktı.

Diyebiliriz ki evrenin yaşamı doğurmak, insan türünün evrim geçirmesini sağlamak ve elektrikli sobaları ısıtmak gibi yararlı bir iş yapabilmesi için uzayın farklı bölgelerinde enerji farkı olması gerekiyor. Enerji bir yerden başka yere akarken içinden geçtiği cisimleri de ister insan bünyesi ister nükleer reaktör olsun çalıştırıyor.

Evrende bir cismin yönü ve hızındaki değişiklikler de uzayın farklı bölgelerinde zamanın farklı hızda akmasıyla ortaya çıkıyor. Zamanın akışındaki farklılık hareket etme, devinme, değişme ve dönüşme imkanını doğuruyor. Bu nedenle yerçekimi söz konusu olduğunda temel olan zamandır. Zaman da kütlenin varlığıyla ortaya çıkar. İki boyutlu boş uzaya kütle koyduğunuz anda onu üç boyutlu uzaya dönüştürmüş olursunuz ve zaman akmaya başlar.

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Peki ya fotonlar?

Fotonların kütlesi yoktur ve onlar için zaman akmaz. Uzayda bize göre hareket ederler ve uzak bir yıldızdan gelen ışığın bize ulaşması milyarlarca yıl alabilir fakat fotonlar için zaman geçmez. Onlar evrenin var oluşu ile yok oluşunu bir arada, anında ve yerinden hiç kımıldamadan algılar. Gördüğünüz gibi ışığın hareket etmesi bile kütleli cisimlerin için zamanın akmasına, yani kütlenin uzayı bükmesine bağlıdır. Böylece kütlenin zamanın akışı ve yerçekimine nasıl yol açtığını gördük.

Oysa elimizde kuantum kütleçekim kuramı olmadığı için zamanın akmasının tam olarak ne olduğu ve nasıl gerçekleştiğini bilmiyoruz. Yine de geleceğimiz önceden belirli mi yazısında anlattığım gibi en azından görelilikteki blok evren konseptine göre zamanın ırmak gibi akmadığını biliyoruz. Uzayın da kara deliğin içinde ışıktan hızlı akmadığını, bunun da uzayla zamanın yer değiştirmesine bağlı olduğunu biliyoruz. Kara deliklerin içinde oluşan zamanuzay bize zamanın uzayı nasıl büktüğünü gösteriyor.

Peki kara delikler evremizin içinde ondan bağımsız birer cep evreni olduğu halde kara deliğin içinde evrenimiz kadar büyük, belki de sonsuz büyüklükte bir evren nasıl oluşuyor? Onu da kara deliklerden başka evrenlere geçiş var mı, kara delikler yeni evrenler oluşturur mu ve nötronun ömrü ayna evren yüzünden mi kısa yazılarında görebilirsiniz. Paralel evrenlere göz atarak kuantum çoklu dünyalar yorumu neden doğru olabilir diye sorabilir ve hızını alamayarak paralel evrenlerin neden yanlış olabileceğini de sorgulayabilirsiniz. Güzel gelişmelerle dolu enerjik ve aydınlık bir hafta dilerim. 😊

Yerçekiminin doğası


1Gravitation: from Newton to Einstein
2Gauge Theories of Gravitation
3Gravitation in flat spacetime from entanglement

5 thoughts on “Yerçekiminin Gerçek Kaynağı Nedir?”

  1. Demişsiniz ki;
    “Örneğin ışık hızının yüzde 99’uyla giden sarmal motorlu bir yıldız gemisindeki astronotlar Dünya’da zamanın yavaşladığını görür.

    Burada gemide ki şahısların dünyada ki zamanı hızlanmış görmeleri gerekmez mi?

    Bu Gemide hızdan dolayı zaman yavaşlar yani gemide 1 yıl geçerken atıyorum dünyada 100 yıl yaşanır. Gemidekiler Dünya ya baktıklarında Dünyada ki insanları hızlı çekim video gibi hareketleri hızlanmış görmeleri gerekir bence.

  2. yaratıcı açısından bakarsak, evrenin varolması ve yok olması açısından geçen süre, çok kısa olacakdır, öyleyse bu varoluş ve yok oluşun sonucu, yaratıcı katında bir sonuç oluşturacakdır, bu ne olabilir?

  3. Yasin Kayalar

    Hocam hilmi doğru yazmis. Hizlanan cisim icin zaman yavaslar ama hizlanan cisimden diger cisimler icin zamanin hizli aktigi gorulur. Burada saniyorum bir hata yapilmis. Ayrica zamanin termodinamik okunu kolayca görüyoruz ama zamanin varligini olgusal anlamda evrende goremiyoriz. Bu da zaman diye birseyin olgusal olmadığını kavramsal anlamda bizim değişim sureclerine “zaman” adini verip zamani ölçümledigimizi ve sayisallastirdigimizi gosteriyor. Peki o halde zaman diye birsey olgusal karisligi olarak evrende yoksa bu durumda belki de zaman kavramına yaklasimimiz bastan yanlis bir temele dayaniyor. Zamani belli bir fizik yasasi gibi evrende ariyoruz ama belki de zaman butuncul bir sey. Yani belki de zaman tum sureclerin islemesiyle (yani tum fizik yasalarinin etkilesimiyle) ortaya cikan ama aslinda bizim kullandigimiz kisayol misali bir cati kavramlastirma olabilir. Bu durumda da zamanin okunun tek yonlu olmasi fizik yasalari disinda ve fizik yasalarına da esasen aykiri bir durum olmaz mi. Zaman gecmis ve gelecek acisindan simetrikse ve evrenin genislemesi zamanin termodinamik okunu yaratiyprsa eger, zamanin tek yonlu olmasina dair hareketin tersinemezligi evrendeki diger fizik yasalarinin evrenin heryerinde ayni ve gecerli olmasına dair durumun bir istisnasi olmaz mi. Sonucta by tek yonlu ilerleyis evrenin kendisi acısından dongusel degil ve hep tek yonde bir ilerleyis hareket soz konusu. Bu da diğer fizik yasalarinin genelligine aykiri birdurum olarak gorunmekte. Bu sekilde düşünürsek zamanin okunun evreni bütünsel anlamda canli imis gibi bir duruma donusturdugunu anlıyoruz. Zira zamanin okunun tek yonlu olmasi evrendeki sureclerin edilgen degil etkin bir faaliyet oldugunu dusunduruyor.

    1. Hızlanan icisimde duran cismin zamanı yavaşlar gibi görünür. Duran çisimde hızlanan cismin zamanı yavaşlar gibi görünür. Bu da görünüşte ikizler paradoksuna yol açar.

  4. Ömer Faruk ACAR

    Işık hızı ile, hatta mesafe ile zamanın yakından uzaktan alakası yoktur. Nedenmi? Zaman ölçümlerde olaylarda kullandimiz bir baz noktasıdır.
    İşçi havuz problemlerine dönelim. 1 işçi (ali diyelim) 1 işi tek başına 1 günde yapsın. 1 gün= dünyanın kendi ekseni etrafında dönmesi. Hadi diyelim teknolojiyi kullanıyoruz atom saatini baz alalım. Atom saatindeki saniyede terahertz titresimi, gun hesabina vurdumuzda diyelim 1 petaherz titriyor. Yani bir isci 1 işi 1 petahertz titresimde yapiyor. Dünya güneşe yaklaştı 1 gün yarım güne düştü, hatta diyelimki atoma bi haller oldu hızlı titreşesi geldi. Ali işi kaç günde yapar? Ölctük biçtik 2 gün çıktı. Hoppala Aliye bi haller mi oldu performansımı düştü hayır. Ali aynı tempoyla çalışıyor bizim ölçü aletimiz şaşırmış. Ali için zaman hizlandimi? İş olarak hayır (belki ali bakar güneş erken batıp duruyor biraz daha çalışayım da erken bitireyim diyebilir) Zaman cismin hızına göre ne yavaşlıyor ne hızlanıyor. Cisim ışık hizinda da gitse aynı, durduğu yerde dursada aynı. Karadeligin göbeğine oturup eline teleskop alsan dünyadaki insanlar aynı hizda çalışırlar.
    Evrendeki en yüksek hız ışık hızı değildir. Işık hizi gecilebilirmi elbette evren bunu her 1/terasaniye yapiyor. Aliyi yolladık samanyolu galaksimizin merkezine. Eline teleskop verdik (hemde son teknoloji, optik değil kizilotesi teleskoptan) çapraz galaksinin merkezini izle dedik. Ali ışık hizina yakin dönen bir hızda saat yonunde dönüyor, capraz galakside ne hikmetse ışık hızına yakın bir hızda saat yonunun tersinde dönüyor. Ali goruntuyu yakaladi bir bakti isik hizinda gelmis. Bir dakika ikiside ışık hizinda ters istikamette dondugune gore 2x isik hizi olmasi lazim. Yok ışık inat etmis illa ayni hizda gidecem diyor. İsik hizinda gelen fotonu ona dogru isik hizinda yakaladigimizda dalga boyunu yarıya indirmis oluruz. Işığın hizi artarmi evet artar, biz neden olcemiyoruz? Atomum titremesine göre ölçüm aldigimizdan olcu aletimizi o hiza sabitlemisizde ondan, dalga boyuna bakiyoruz. İbre maksimum 220 yi gosteren bir araba 230 yapinca hizin 10 oldugunu sanar. Gokyuzune baktigimizda neden yildizlardan bazilari bir mavi tonda bir kirmizi tonda yanip sönüyor? Yıldız bir yaklasip bir uzaklasiyormu yada bir gaza bir frene mi basiyor? Hayır kendi ekseni etrafinda dondugunden dalga boyları kayıyor, aslinda dalga boyu aynı kaliyor (dalga boyu patlarsa degisir yada yakitini misal hidrojen degilde helyum yapayim derse) ne degisiyor işığın hızı değişiyor. Tıpkı donen bir tekerin once yavaslayip sonra hizlandigini gordugumuzdeki gibi.
    Diger enterasan bir durumda ne hikmetse ışık hizinda hareket eden elektronlar biz atom saati yapmaya kalkinca dünyanın yercekimine esit seviyede titremeye basliyorlar. Atomlar dunyaya gelince zaman mi yavasliyor yoksa dönmemesi için mesela manyetik kuvvet gibi bi kuvvete mi maruz kalıyor? Ellerinizi havada hızlı cirpinca havada zaman hizlaniyor suya girince daha yavas cirptigimiz icin zaman yavasliyormu?

Yorum bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

Exit mobile version