Yerçekimi’nin Büyüleyici Gücü

YAKLAŞIK 300 yıl önce İsaac Newton, yerçekimi teorisini ortaya koydu. Olağanüstü yüksek bir dağın tepesinden bir cismi fırlatan bir adamı tahayyül etti. Bu cisim, eğer sadece bırakılsaydı, tıpkı ağaçtan kopan elma gibi, yere düşecekti.

Ancak bu cisim ileriye doğru fırlatılsaydı, yere düşerken kavisli bir hat çizecekti. Bunun üzerine Newton şöyle bir muhakeme yürüttü: Eğer bu cisim yeterli hızla fırlatılmış olsaydı, dünyanın etrafında bir yörüngede dönecekti.

Bu teoriyle birlikte, yerçekimi ile ayın ve gezegenlerin hareketleri arasında var olan bağlantı, ona daha açık göründü: Ay, yerçekiminin etkisi ile dünya etrafındaki yörüngesine bağlı kalıyordu ve gezegenleri yörüngelerinde tutan, güneşin çekim kuvveti idi.

EVRENSEL BİR KANUN

Dikkatli bir çalışmanın sonunda Newton, bu evrensel kanunun kesin matematik tanımını ortaya koydu. Basit olarak, Newton’un yer çekimini tanımlayan temel denklemleri, küçük ya da büyük tüm cisimlerin, birbirlerini çektiğini ve bu çekim kuvvetinin de, cisimlerin kütlesiyle aralarındaki uzaklığa bağlı olduğunu göstermektedir.

Newton’un yer çekimini tanımlayan temel formülleri, küçük düzenlemelerle, bilim adamlarınca hâlâ kullanılmaktadır; özellikle de, 1985 yılında Halley kuyrukluyıldızını karşılayan uzay sondaj uydusu gibi, uzay girişimlerinin planlanmasında kullanıldı. Gerçekte, Newton’un meslektaşı olan İngiliz astronomu Edmond Halley, bu kuyrukluyıldızın tekrar hangi yıl görüneceğini, Newton’un teorilerini kullanarak tahmin etti.

Newton’un yerçekimi hakkındaki buluşları, ona evrende görülen düzende, zeka sahibi birinin tasarımıyla ortaya çıkabilen düzenlilikle ilgili bir görüş sağladı. Fakat onun çalışmaları, asla bu konudaki son söz değildi. 20. yüzyılın başlarında bilim adamları, Newton’un teorilerinin bazı yönlerinin yetersiz, hatta tutarsız olduğunu fark etmeye başladılar.

EINSTEIN VE YERÇEKİMİ

1916 yılında Albert Einstein, genel relativite (izafiyet, görecilik) teorisini ortaya koydu. Einstein’ın şaşılacak buluşuna göre, yerçekimi, evreni şekillendirmekle kalmayıp, aynı zamanda evreni görme ve ölçme tarzımızı da yönetmektedir. Aslında yerçekimi, zamanı ölçme şeklini dahi etkilemektedir!

Şöyle bir benzetme, durumun açıklanmasına yardımcı olacaktır. Uzayı sonsuz genişlikte bir lastik tabakası olarak tahayyül edin. Şimdi bu esnek paspasın üzerine bir cisim koyduğunuzda bir çukur veya çöküntü oluşacaktır. Einstein’ın tasvirine göre, dünya, güneş ve yıldızların tümü, bu esnek paspas üzerindeki cisimler gibi, uzayda kavisli çukurlar oluşturmaktadır. Bu lastik tabaka üzerinde başka bir cisim yuvarlarsanız, bu cisim, ilk cismin oluşturduğu çukur alanın etkisi ile kavisli bir yol izleyecektir.

Benzer şekilde, dünya, gezegenler ve yıldızlar, uzaydaki bu doğal “çöküntüler”in etkisi ile kavisli yollar izler. Evrende büyük bir kütlenin yakınından geçen, bir ışık demeti dahi, sapmaya uğramaktadır. Ayrıca, Einstein’ın denklemleri, yerçekimine karşı hareket eden ışığın, enerjisinin bir kısmını kaybedeceğini göstermektedir; bu durum, ışık tayfının kızıl ucuna doğru hafif bir renk kayması olarak belirecektir. Fizikçiler bu olayı, yerçekimi etkisi ile kızıl ve kırmızıdaki kayma olarak nitelemektedirler.

Böylece Einstein’ın teorisi, sadece Newton’un buluşlarındaki bazı uyumsuzlukları gidermekle kalmamış, evrende yerçekiminin nasıl işlediğine dair yeni sırları da açıklamıştır.

BÜYÜLEYİCİ ETKİLER

Yerçekiminin, ışığın hareket yönünü etkileme gücü, astronomların gözlemlediği bazı şaşırtıcı etkilere neden olmaktadır.

Çölde yolculuk edenler, kumun yüzeyinde titreyen su birikintileri olarak görülen optik yanılmalara, yani serap olayına rastlamaktadırlar. Bugün ise astronomlar kozmik “seraplar”ın resmini çektiler. Bu, nasıl meydana gelmektedir?

Bir galaksinin aktif çekirdeği olarak düşünülen ve quasar (veya quasi-stellar object, yani yıldızımsı cisim) denilen çok uzak bir cisimden gelen ışık, dünyaya ulaşırken, yolda bazı galaksilerin içinden geçer. Bu ışık, galaksilerden geçerken, yerçekimi kuvvetinin etkisi ile eğilir. Işığın bu şekilde eğilmesi, bir quasar’in, iki ya da daha fazla görüntüsünün oluşmasına neden olur. Dünyadaki bir gözlemci ise, ışığın kendisine düz bir çizgi şeklinde geldiğini düşünerek, birden fazla cisim görmekte olduğu sonucuna varır.

Einstein’ın çalışmalarından ortaya çıkan bir başka büyüleyici husus da, kara deliklerle ilgilidir. Kara delikler nedir ve yerçekimi ile bir ilgisi var mıdır? Basit bir deney bu sorulara cevap verebilir.

Yukarıya doğru bir cisim fırlatmayı deneyin. Cisim, belirli bir yüksekliğe çıktıktan sonra, bir an duracak ve sonra aşağıya, yere doğru düşmeye başlayacaktır. Işık için durum farklıdır. Bir ışın demeti, yüksek bir hızla hareket ettiği için, dünyanın yer çekiminden kurtulabilir.

Şimdi, yerçekimi gücünün çok daha kuvvetli, hatta ışığın dahi kaçmasını engelleyecek kadar güçlü olduğu bir durumu düşünün. Böyle bir çekimden hiçbir şey kaçamayacaktır. Hiçbir ışık, çekim etkisinden kurtulup kaçamayacağı ve dışarıdaki bir gözlemcinin gözlerine erişemeyeceği için, cisim, kendisi de görünmez olacak ve kara delik terimi, onun için uygun olacaktır.

Alman astronomi bilgini Karl Schwarzschild, teorik olarak, kara deliklerin mümkün olduğunu gösteren ilk kişidir. Halen evrende kara deliklerin gerçekten varolduğu, şüphe götürmez şekilde ispatlanamamış olmakla birlikte, astronomların, birçok muhtemel kara delik adayı bulunmaktadır. Kara delikler, quasar’ların saklı enerji kaynakları da olabilir.

YERÇEKİMİ DALGALARI

Einstein’ın çalışmalarını esas alarak, yerçekimini aynı zamanda, her şeyi birbirine bağlayan ve evreni bir arada tutan görünmez bir ağ gibi de düşünebiliriz. Bu ağ rahatsız edildiğinde ne olacaktır?

Lastik tabaka benzetmemizi tekrar düşünelim ve bu tabaka üzerinde bir cismin aniden ileri geri oynatıldığını var sayalım. Bu tabakada meydana gelecek titreşimler, yakındaki diğer cisimleri etkileyecektir. Aynı şekilde uzayda da bir yıldız aniden yerinde şiddetle “ileri geri oynatılsa”, uzayda dalgalanmalar, ya da yerçekimi dalgaları meydana gelebilecektir. Yerçekimi dalgasının ilerleme yolu üzerindeki gezegenler, yıldızlar, ya da galaksiler, lastik tabakanın titreşmesine benzer şekilde, uzayın büzülüp genişlediğini hissedecekler.

Yerçekimi dalgaları henüz gözlemlenemediğine göre, Einstein’ın teorisinin doğru olduğuna dair bilim adamlarının ne gibi kanıtları var? Bu konuda en iyi belirtiler, ikili pulsar olarak bilinen bir yıldız sisteminden gelmektedir. Bu sistem, ortak bir merkez etrafındaki yörüngede dönen ve bu dönme periyodu yaklaşık sekiz saat olan iki nötron yıldızından oluşmaktadır.a Bu yıldızlardan biri de ayrıca bir pulsar’dır—bir fener kulesinin döner ışığı gibi, bu yıldız da dönerken, bir radyo dalgası yayınlamaktadır. Pulsar’ın hassas zamanlaması sayesinde astronomlar, bu iki yıldızın yörüngesini çok kesin olarak tespit edebilmektedirler. Onların bulgularına göre, Einstein’ın yerçekimi dalgalarının yayılma teorisi ile uyumlu olarak onun yörünge zamanları yavaş yavaş kısalmaktadır.

Bu dalgaların dünyadaki etkileri son derece azdır. Örneğin: 24 Şubat 1987 tarihinde astronomlar bir süper nova—fevkalade bir değişim geçirmekte olan bir yıldız keşfettiler. Bu yıldız, dış katmanlarını fırlatıp attıkça milyonlarca güneşin vereceği parlaklığa sahip oluyordu. Bu süper nova’nın yaratacağı yerçekimi dalgaları dünyada, sadece, bir hidrojen atomunun çapının milyonda biri kadarlık bir titreme yaratacaktı. Bu değişiklik, neden bu kadar küçük? Çünkü dalgaların enerjisi, dünyaya ulaşana kadar, uzayda son derece geniş bir alana yayılmaktadır.

ŞAŞIRTICI

Edinilen bilgideki büyük ilerlemelere rağmen, yerçekiminin belirli temel yönleri hâlâ bilim adamlarını şaşırtmaya devam etmektedir. Uzunca bir süredir, dört temel kuvvet olduğu kabul edilmektedir. Bu dört kuvvet, elektrik ve manyetizmadan kaynaklanan elektromanyetik kuvvet, atom çekirdeği içinde etkin olan zayıf ve güçlü kuvvetler ve bir de yerçekimi kuvvetidir. Fakat neden dört ayrı kuvvet? Acaba bu dört kuvvet aynı temel kuvvetin farklı tezahürleri olabilir mi?

Son zamanlarda, elektromanyetik kuvvetle çekirdek içi zayıf kuvvetin, karşılıklı elektrozayıf etkileşim denilen temel bir olayın tezahürleri olduğu ispat edildi. Şimdi ise bu iki kuvveti, çekirdek içi güçlü kuvvetle de birleştirmeye çalışılmaktadır. Ancak değişik olan yerçekimi kuvveti, diğer kuvvetlerle birleşmez görülmektedir.

Bilim adamları, yakın geçmişte Grönland adası buz tabakalarında yapılan deneylerden bazı ipuçları elde edilebileceğini ümit etmektedir. Buzda açılan yaklaşık iki kilometrelik bir delikte yapılan ölçümler, yerçekimi kuvvetinin beklenenden biraz farklı sonuçlar verdiğine işaret eder görünmektedir. Daha önce maden kuyuları ve televizyon kulelerinde yapılan deneyler de, benzer şekilde esrarengiz bir şeyin, yerçekiminin Newton tarafından yapılan tanımlamalarındaki tahminlerden sapmalara neden olduğuna işaret etmektedir. Bu arada bazı teori sahipleri de “süper ip teorisi” adı verilen bir matemaktiksel yaklaşım geliştirerek, doğadaki kuvvetleri birleştirmeye çalışmaktadırlar.

YERÇEKİMİ—HAYAT İÇİN GEREKLİDİR

Hem Newton’un, hem de Einstein’ın keşifleri, evrendeki cisimlerin hareketlerinin belirli kanunlarla yönetildiğini ve yerçekiminin de, evreni bir arada tutan bir bağ gibi hareket ettiğini göstermektedir. New Scientist dergisinde yazan bir fizik profesörü, bu kanunlardaki tasarımla ilgili delillere dikkat çekerek şöyle söylemiştir: “Yerçekimi ve elektromanyetik kuvvetlerin oranındaki en küçük bir değişiklik dahi, güneşimiz gibi yıldızları, mavi devlere ya da kırmızı cücelere dönüştürebilecektir. Etrafımızda her yerde, tabiatın her şeyi en uygun oranda ve şekilde yaptığına ilişkin deliller görüyoruz.”

En basit anlatımla, yerçekimi olmadan bizler var olamazdık. Sadece şunları düşünmek dahi yeterlidir: Yerçekimi, güneşimizi bir arada tutmakta, ve ihtiyacımız olan ısı ve ışığı sağlayan nükleer reaksiyonları desteklemektedir. Yerçekimi, kendi etrafında dönen dünyamızı, güneş etrafında bir yörüngede tutarak gündüz, gece ve mevsimleri mümkün kılmakta ve bizleri, hızla dönen bir tekerlekten sıçrayan çamur gibi uzaya fırlatılmaktan korumaktadır. Dünyanın atmosferi, yerçekimi sayesinde yerinde kalabilmekte ve ay ile güneşin çekim etkileri, okyanusların yer değiştirmesini sağlayan gel-git olaylarına neden olmaktadır.

Otolit denilen iç kulaktaki küçücük bir organ sayesinde, yerçekimini hisseder ve çocukluktan itibaren yürürken, koşarken ya da zıplarken yerçekimi etkisini dikkate almayı öğreniriz. Astronotların, uzay uçuşlarında sıfır-yerçekimi şartlarında hareket etmesi ne kadar daha güçtür!

Evet, yerçekimi, dünyadaki hayatımızın normal olmasına katkıda bulunur. Yerçekimi, gerçekten Yaratıcımızın “şaşılacak işleri”nin büyüleyici bir örneğidir.—Eyüb 37:14, 16.

[Dipnotlar]

[Sayfa 20’deki pasaj]

Çocukluktan itibaren kulağımızdaki küçücük bir organ, yerçekimini dikkate almamızı ve dengemizi korumamızı sağlar

[Sayfa 18’deki resim]

Newton’un yerçekimi kanununa göre, boşlukta bir tüy ile bir elma aynı hızla düşecektir

[Sayfa 19’daki resim]

Işık uzayda diğer cisimlerin yerçekimi alanlarından geçerken, eğilmektedir