Tekrar uzaydaki yerçekimsiz ortamda halatından çekilen asansörümüze dönelim: Hatırlanacağı gibi kalemimizi asansörün duvarına doğru ittiğimizde bir parabol çizerek zemine düşecek demiştik. Kalem yerine asansörün dışından, bir silahtan atılan mermiyi düşünelim. Bu mermi asansörün zeminine paralel gelsin,duvarından girsin, içinden geçsin ve karşı duvarından çıksın. Merminin girişi ile çıkışı arasında geçen zaman zarfında asansörümüz yukarıya doğru hareket halinde olduğundan, giriş ve çıkış noktaları arasında zemine göre yükseklik farkı olacak, çıktığı nokta girdiği noktanın altında kalacaktır. Bir başka ifadeyle mermi asansörün içinden geçerken bize göre kalemimiz gibi eğri bir yol izleyecektir. Doğal olarak biz bu sapmayı yerçekimi etkisine yoracaktık. Zira yeryüzünde bir silahtan atılan mermi de aynı şekilde hareket eder. Şimdi, mermi yerine asansörümüzün duvarından geçebilen bir ışık ışını hayal edelim. Kolayca takdir edilebilir ki hareketimiz yeteri kadar hızlı olsaydı, aynı akıl yürütmeye göre mermimiz gibi ışık ışınının da, asansörü bir duvardan öbürüne katederken girdiği ve çıktığı noktalar arasında kod farkı olacak, yani o da eğri bir yol izliyor gibi görünecekti.  Genel İzafiyet Teorisine göre buradaki yeteri kadar hız tabiri, bir anlamda yeteri kadar güçlü yerçekimine, ama artık daha doğru bir ifadeyle dört boyutlu uzay – zaman dokusunun yeteri kadar eğrilmesine denk düşmektedir. Madem ki düşen ya da çekilen asansör ortamıyla çekim alanı arasında bire bir eşdeğerlilik vardır o halde hayali asansörümüzün içinde yolundan sapan ışık, uzayda büyük kütlelerin yanından geçerken de yolundan sapmalıdır. Einstein tarafından varılan bu sonucun doğruluğu, 29. Mayıs.1919 tarihinde meydana gelen tam güneş tutulması sırasında yapılan bir deneyle tahkik edilmiştir. Bilindiği gibi tam güneş tutulması esnasında, kısa bir süre için yıldızlar görülebilmektedir.*

Söz konusu olay sırasında tutulmanın fotoğrafı çekilmiş, birkaç ay sonra aynı bölgenin gece çekilen fotoğrafıyla bu fotoğraf karşılaştırıldığında, tutulma safhasında Güneş’e yakın yıldızların konumlarının, ışığın Güneş’in yanından geçerken eğrilmesinden dolayı, Einstein’ın öngördüğü miktarda yer değiştirmiş olduğu tespit edilmiştir. Bu sonuç da Einstein’ın teorilerinin doğruluğuna önemli bir kanıt teşkil etmektedir.

Evrende, yakınlarındaki güneşleri bile yutan öylesine büyük kütlesel yoğunlaşma noktaları vardır ki buralarda uzay-zaman dokusu kendi üzerine kapanır ve ışığın dahi içeriden dışarıya kaçmasına imkan vermez. Bu nedenle görülemedikleri için karadelikler denilen bu cisimler, çok büyük kütleli yıldızların yaşlanıp patlamaları sonucunda oluşurlar. Karadelikler, genellikle, uzay – zaman dokusunun azami miktarda eğrildiği galaksi merkezlerinde de yer alırlar. Bizim Samanyolu galaksisinin merkezinde de böyle dev bir karadeliğin bulunduğuna dair güçlü işaretler vardır.

Einstein’a göre yıldızlar gibi büyük kütleler evrenin dört boyutlu yapısında eğrilikler oluştururlarken, bu kütlelerin hızlı hareketleri de bu yapıda, dalga boyları olağanüstü küçük olan titreşimler yaratırlar. Diğer titreşim türlerinden farklı olarak, evreni sallayan ve yine ışık hızıyla yayılan bu titreşimlere gravitasyon dalgaları denilmektedir. Teoriye göre; patlayan yıldızlarla, birbirlerinin çevresinde dönmekte olan karadelikler ve nötron yıldızları* gibi çok yoğun gökcisimleri böyle titreşim kaynaklarıdır. Yine teoriye göre bu kaynaklar uzay - zaman dokusunu titreştirirken kütleleri de bir miktar azalır. Teorinin doğruluğu, öngörülen bu kütle kaybı nedeniyle bunların yörüngelerinde hasıl olan değişikliklerin tespiti suretiyle tahkik edilmektedir. Gravitasyon dalgalarının cihazlarla kaydedilmesi ise henüz mümkün olamamıştır.

Halen, Avrupa’da, Amerika Birleşik Devletleri’nde ve Japonya’da bu titreşimlerin kaydedilmesi amacıyla yoğun bilimsel çalışmalar yapılmaktadır.

***********************************

Aslında, Newton’un  büyük mesafelerden etkili olan çekimgücü kavramı gibi, dört boyutlu “dolu” bir evren kavramı da böyle bir olguyu gözümüzde canlandırmak bakımından ciddi sıkıntıları beraberinde getirmektedir. Bir karadeliğin etrafındaki uzay-zaman dokusunda yarattığı bozulmanın bu sayfalarda yer alan temsili resmi  gerçeği ifade etmekten oldukça uzak kalmaktadır. Uzay-zaman dokusunun resmi herhalde yapılamaz, özellikleri sadece matematik olarak tarif edilebilir. Benzeri sıkıntılar anladığım kadarıyla, parçacık fiziği meseleleri için de varittir ki bu da başlı başına ayrı bir konudur. Eylül sayısındaki yazının dipnotu bölümünde bahsedilen dalga – parçacık ikilemi buna örnektir: Atomik parçacıklara refakat eden dalgalardan bahsedildiğinde herhalde, bu parçacıkların mesafeler kat ederlerken lunaparklardaki atlı karıncalar gibi hareket ettiklerini düşünmemek lazımdır.

Bir müddetten beri, doğayı daha yakından, daha hassas aletlerle  izledikçe ortaya çıkan yeni bulguların ışığında, fiziğin alanına giren bazı meselelerde, gözlemlere dayalı matematik modeller kullanılarak varılan sonuçlara bakmak ve  zaman zaman sağduyumuzla çelişmekte olsalar bile bu sonuçların olaylara intibak edip etmediğini gözlemlemek suretiyle gerçekleri bulmak zarureti ortaya çıkmıştır. Zira, yüz binlerce yıllık tecrübelerimizin muhassalası olan sağduyumuz yalnızca,  yeryüzünde hayatta kalabilmemiz için bizi çeviren doğayı tanımamızı sağlayan bir olgudur. Ancak, bu şekilde, dar bir çevreden edindiğimiz algılama alışkanlıklarının yeni yeni tanımaya başladığımız evrene ait bazı meselelerin bilimsel açıdan kavranmasında artık yeterli olamayacağı anlaşılmaktadır.

Yazıyı noktalamadan önce bu konuya da biraz açıklık getirelim: Diyelim ki bir akşam vakti, şehirlerarası yolda araç kullanıyoruz. Hepimiz biliriz ki aracımızı ne kadar hızlı sürersek, karşıdan gelen başka bir araçla çarpışmamız halinde, muhtemel zararımız o kadar daha fazla olur. Zira bizim aracımızın hızı örneğin saatte 100 Km. ise ve biraz sonra çarpışacağımız araç da bize doğru yine saatte100 Km. hızla geliyorsa, çarpışma anında her iki araç birbirlerine saatte 200 Km. hızla vururlar. Gerçekten de aracımızda  trafik kontrollerinde kullanılan türden  bir radar cihazı olsaydı karşıdan gelen aracın hızını bize göre saatte 200 Km. olarak ölçecektik. Fizikte buna hızların eklenmesi prensibi adı verilir ve bu sonuç ayrıca, sağduyumuza da uygundur. Ancak, şimdi hayalimizi biraz zorlayalım:

Bu sefer de diyelim ki aracımızda, karşıdan gelen aracın farlarından çıkan ışığın da hızını ölçebilen süper bir cihazımız var ve biz de biliyoruz ki sabit bir kaynaktan yayılan ışığın hızı saniyede 300.000 Km.dir. Gelmekte olan aracın bize göre hızı saatte 200 Km. olduğuna göre, farlarından bize ulaşan ışığının hızını ölçtüğümüzde bulacağımız değer, yine hızların eklenmesi prensibine göre,  300.000 Km./saniye + 200 Km./ saat olmalıdır. Saatte 200 Km. hız, saniyede ( 200.000 metre / 60 x 60 ) yaklaşık  55 metreye denk düştüğünden sonuçta, gelen aracın ışığının hızını saniyede 300.000,055 Km. olarak ölçmemiz gerekir. Böyle bir sonuç sağduyumuza da uygundur. Ama burada durun ! Araçlar, değil saatte 100 Km., saniyede 100.000 Km. hızlarla da birbirlerine doğru gelse,  bu ölçme işlemiyle,  ışığın hızı için bulacağımız değer yine saniyede 300.000 Km. olacaktır. Bu netice sağduyumuza yüzde yüz aykırıdır ama bilimadamlarınca da defalarca, çeşitli şekillerde yapılan deneyler, bunun böyle olduğunu göstermektedir. Bu deneylerin ilki, Dünya’nın uzayda hangi hızla hareket etmekte olduğunu tespit amacıyla 1881 yılında,

A. Michelson ve W. Morley isimli iki bilimadamı tarafından aynalar kullanılarak hazırlanan bir düzenek yardımıyla yapılmış ve hangi yönden gelirse gelsin, ışığın hızı hep saniyede 300.000 Km. olarak bulunmuştur. Halbuki deneyi yapan bilimadamları, Dünya’nın hareketi doğrultusunda yapılan ölçmelerinin sonucunda, karşıdan gelen ışığın hızını saniyede  ( 300.000 Km. + X ) gibi bir değer olarak bulmayı beklemekteydiler. X,  burada Dünya’nın bulmayı istediğimiz hızıdır.

Fizik aleminde Michelson – Morley tecrübesi olarak tanınan bu deneyin hiç beklenmeyen bu sonucu,  bilimadamları  arasında büyük yankı yaratmıştır. Bu sonucu izah amacıyla çeşitli öneriler gündeme gelmiştir. Kimi bilimadamı, yüksek hızlarda, hız doğrultusunda maddenin, dolayısıyla ölçme techizatının boyunun, bulunması beklenen hız farkını elimine edecek miktarda kısaldığını, kimisi de Dünya’nın,  o devirlerde ışığın yayılmasını sağladığına inanılan ve esir denilen evrensel ortamın, kendisini çevreleyen bölümünü de beraberinde sürüklediğini, bu nedenle yine hızların eklenmesi prensibine göre, beklenen farkın bulunamamasının normal olduğunu ileri sürmüştür.

Sözü uzatıp daha fazla derinlere dalmadan bu sonucun  Einstein’a hangi fikirleri ilham ettiğine kısaca bakalım : Her şeyden önce görülmektedir ki klasik fizik yasalarının formülleri ışık hızına yakın hızlar söz konusu olduğunda doğru çözümler vermemektedir.

Deneyler göstermektedir ki; evrende ne türden hareket halinde olurlarsa olsunlar bütün gözlemciler için ışık hızı sabittir. Sağduyumuza ters de gelse bir kere bu gerçek olduğu gibi tartışmasız kabul edilmelidir. Zira, bunu böylece kabul ettiğimiz takdirde, evren daha kolay anlaşılır olmaktadır. Öte yandan ışık hızı evrende ulaşılabilecek en büyük  hızdır ve hiçbir şey ışıktan daha hızlı hareket edemez.

Işık hızında hareket eden maddi cisimlerin kütlesi sonsuz, dışarıdan bakan bir gözlemciye göre boyutları da sıfır olur. Ancak, sonsuz kütleyi sürmek için sonsuz enerjiye ihtiyaç olduğundan maddi cisimler zaten ışık hızında uçamazlar. Bu hıza yakınlaşıldıkça zamanının akış hızı yavaşlar, ışık hızında zaman da durur.

Yapılan çeşitli deneyler ışık hızına yakın hızlarda gerçekten de kütlenin arttığını, zaman akış hızının da yavaşladığını göstermektedir. Bu gerçekler özellikle, içlerinde atomik parçacıkların çok büyük hızlarla hareket etmekte oldukları  akseleratörlerin

yani, nükleer fizik araştırmalarında kullanılan parçacık ivmelendiricilerinin  projelendirilmesinde çok büyük önemi haizdirler. Bu olgular dikkate alınmadan böyle cihazlar yapılamazlar.

*****************************************************

Olabildiğince özetlemek suretiyle üç sayıdan beri yerçekimi konusunu işledik. Bunu yaparken sık sık hayali deneylere katıldık. Belki bu nedenden ötürü, ilk iki yazıyı okumak zahmetine katlanan bazı arkadaşlar bu yazıları fazla bilimsel bulduklarını ifade ettiler ki bence değildi. Böyle bir yazıyı hakkıyla bilimsel olarak yazmak herşeyden önce benim kaabiliyetlerimin ötesinde bir konudur. Yazılabilirse de hacmi herhalde  bu sayfalara sığmaz. Burada ben, yalnızca doğayı anlamaya meraklı biri sıfatıyla, bu güne kadar bu konularda okuyup öğrendiklerimi sizlerle paylaşmaya çalıştım ve kanaatimce de, bir az zaman ayrılarak dikkatle okunduğunda kolayca anlaşılabilecek, muarrefin efratını cami, ağyarını mani, iyi bir yazı ortaya çıktı!

( Bitti.)

Düzeltme notu: Geçen sayıda yer alan Yerçekimi ( 2 ) yazısında, ivmenin tanımı yapılırken, ivme biriminin;  m. / sn.² ( yani, metre bölü saniye kare ) şeklinde olması gerekirken baskıdan kaynaklanan bir hata sonucu  m. / sn. olarak çıkmıştır.

* Hatırlanacağı gibi 11. Ağustos.1999 tarihinde Orta Anadolu’dan da gözlenebilen tam güneş tutulması olayı yaşamıştık. O tarihte bu olayı izlemek için Kastamonu’ya gitmiştim. Tutulma sırasında bir, iki dakika için gün ortasında yıldızları gördük. Hiçbir zaman unutulmayacak, harika bir tecrübeydi. Ülkemizde bundan sonraki tam güneş tutulması 19. Mart.2006, Pazar günü Antalya ve civarından  izlenebilecektir. 

* Evren, gaz ve toz bulutlarıyla doludur. Büyük miktarlarda hidrojen gazı ihtiva eden bu devasa bulutların içindeki girdap hareketleri, zaman zaman ve yer yer maddenin yoğunlaştığı merkezlerin ortaya çıkmasına neden olurlar. Civardaki madde,

uzay – zaman dokusunun eğrilmeye başladığı bu noktalarda toplanmaya ve sıkışıp topaklanmaya başlar. Madde yığılmasına paralel olarak artan sıkışma sonucu topağın merkezindeki sıcaklık da artar ve bu sırada topak doğa kanunları gereği, kendi etrafında dönmeye başlar. Giderek büyüyen topağın merkezindeki sıcaklık milyonlarca dereceye ulaştığında füzyon ( kaynaşma ) dediğimiz türden nükleer reaksiyonlar başlar.Yani iki hidrojen atomu çekirdeği ısı etkisiyle kaynaşarak bir helyum atomu çekirdeği oluştururlar ve bu esnada bir miktar da enerji açığa çıkar. Açığa çıkan bu enerji sayesinde artık topak, ışıldayan bir yıldız ( güneş ) haline gelmiştir. Bir yandan merkezinden yayılan enerjiyle şişmeye,  öte yandan uzay – zaman dokusunda kendi yarattığı bozulmanın gereği olarak kendi üzerine çökmeye çalışmaktadır. Bu şekilde oluşan denge halinde milyarlarca yıl ışıdıktan sonra merkezindeki nükleer yakıt azalır, bu denge bozulur ve  denge bozulunca da yıldız çöker ve patlar. Bu patlamanın şok dalgaları civarındaki gaz ve toz bulutlarını karıştırır, buralarda girdaplar oluşturur ve bu karışıklıkta yeni madde topaklanmaları, dolayısıyla giderek yeni yıldızlar meydana gelirler. Yani bir yıldız ölürken  başka yeni yıldızların doğmasına sebep olur.

Patlayan yıldızın maddesi bir yandan uzaya dağılırken patlamanın sonucu oluşan şok dalgaları  merkezinde kalan maddenin de olağan üstü sıkışmasına yol açar. Yıldızın kütlesi ne kadar büyük ise patlama o denli şiddetli, merkeze yönelik basınçlar da o denli fazla olacaktır. Bu işin sonunda yıldızın kütlesinin büyüklüğüne  bağlı olarak merkezde ya bir beyaz cüce, ya bir nötron yıldızı, ya da bir karadelik oluşacaktır. Beyaz cüceler santimetre küpü tonlarca ağırlıkta olan ve ışıyan minik yıldızlardır. Bir iki ay sonra akşam saatlerinde güney yönünde görmeye başlayacağımız, bize 9 ışık yılı uzaklıktaki parlak Sirius yıldızının hemen yanında Sirius B adıyla anılan böyle bir beyaz cüce vardır, ancak güçlü teleskoplarla görülebilir. Muhtemelen beş ile altı milyar yıl sonra,  orta büyüklükte bir yıldız olan Güneş’imiz de patladığında bir beyaz cüce haline gelecektir. Karadeliklerden yukarıda kısaca bahsetmiştik. Nötron yıldızları ise, tümüyle nötronlardan oluşan ve kendi çevrelerinde inanılmaz şekilde büyük hızlarla dönen, bu esnada manyetik kutup eksenleri doğrultusunda oluşan elektron akımlarının yarattığı radyo dalgaları sayesinde tespit edilebilen, çok küçük çaplı ve olağanüstü yoğun gökcisimleridirler. Çapları yirmi ile otuz kilometre mertebelerindeyken, santimetreküp ağırlıkları yüz milyon ton mertebelerine ulaşmaktadır. Böyle bir cisim kutup ekseni etrafında dönerken, bu eksenle belli bir açı yapan manyetik ekseninin  Dünya’mız doğrultusuna her denk gelişinde bir radyo sinyali alınmaktadır. Bu sinyal sayısı bazı nötron yıldızlar için saniyede yüzler mertebesine çıkabilmektedir. Bir başka ifadeyle böyle cisimler kutup eksenleri etrafında saniyede yüzlerce defa dönmektedirler. Yaydıkları radyo dalgalarının, tıpkı deniz fenerlerinin ışığı gibi, Dünya’dan belli periyodlarla algılanması nedeniyle bu gökcisimlerine;  pulse star – pulsar / nabız gibi atan yıldız,  ataryıldız veya atarca da denilmektedir.