ELEKTROMANYETİZMA VE YERЗEKİMİ (GRAVİTASYON) TEORİLERİNİ BİRLEŞTİRMEK

EİNSTEİN’IN GENEL GЦRELİLİĞİ

Galilei, tьm cisimlerin kьtleзekim alanında eşit hızda dьşeceklerini sцylemiştir. Bu, doğrudan gцzleme dayalı olmadığı iзin bir sezgidir; зьnkь, hava direnci nedeniyle tьyler ve kayalar aynı hızda dьşmezler! Galilei’nin sezgisi, hava direncinin sıfıra indirilmesi durumunda tьm cisimlerin aynı anda yere dьşeceklerini anlamasıydı. Bu sezginin gьcьnьn doğru dьrьst değerlendirilip bьyьk bir kuramın temel taşının oluşturulabilmesi iзin ьз yьzyıl geзmesi gerekti. Bu kuram, Einstein’ın “Genel Gцrelilik Kuramı”’dır. Kьtleзekiminin anlaşılması iзin uzay-zaman eğriliği kavramını gerektiren bir kuramdır. Galilei’nin sezgisinin “uzay-zamanın eğriliği” kavramıyla ne gibi bir ilişkisi olabilirdi? Parзacıkların bilinen kьtleзekim kuvvetleriyle ivmelendiğini savunan Newton’un anlayışından gцrьnьşte bцylesine farklı bir gцrьş, bu kuramı nasıl verebildi? Benzersiz doğruluğa sahip Newton kuramını nasıl aşabildi? Galilei’nin sezgisinin iзerdiği bir kavramın daha sonraki Newton kuramında dikkate alınmaması gerзekten olası mı?

Yanıtlamaya en kolay soru olduğu iзin tartışmaya son sorudan başlarsak, Newton kuramına gцre; evrensel kьtleзekimi etkisinde bir cismin ivmesini kontrol eden nedir? Birincisi, cismin ьzerine etkiyen kьtleзekim kuvvetidir ki bu kuvvet, Newton’un evrensel зekim yasasına gцre cismin kьtlesiyle doğru orantılı olmalıdır. İkincisi, ьzerine bir kuvvet uygulandığında cismin kazandığı ivme vardır ki bu ivmenin değeri Newton’un ikinci yasasına gцre, cismin kьtlesiyle ters orantılıdır. Galilei’nin sezgisine esin kaynağı olan gerзek, Newton’un зekim kuvveti yasasındaki ‘kьtle’ ile yine Newton’un ikinci yasasındaki ’kьtle’ nin aynı olmasıdır. İşte bu olgu, cisim kьtleзekimi etkisiyle ivme kazanırken, cismin kazandığı ivmenin kьtlesinden bağımsız kalmasını sağlar. Nitekim, her ikisinin de ters kare kuvvet alanı yasaları olması yцnьnden elektriksel kuvvetler kьtleзekimi kuvvetlerine benzer; fakat elektrik kuvveti, Newton’un ikinci yasasındaki kьtleden tamamen farklı olan cismin elektrik yьkьyle orantılıdır.

Зekim alanının etkileri bir ivmenin etkilerine benzediği iзin yerзekimi, serbest dьşьşle yok edilebilir. Gerзekten, yukarı doğru зıkmakta olan bir asansцrьn iзindeyseniz, bağıl зekim alanında bir artış, inmekte olan bir asansцrьn iзinde ise bir azalış hissedersiniz. Asansцrьn asılı olduğu kablo koparsa, (hava direncini ve sьrtьnme etkilerini dikkate almayarak) aşağıya doğru ivmelenme, yerзekiminin etkisini tьmьyle ortadan kaldıracak, ve asansцrьn iзindeki insanlar asansцr zemine зarpıncaya kadar, asansцrьn iзinde serbestзe asılı kalacaklardır! Bir trende veya uзakta bile ivmelenme sonucu, yerзekiminin şiddeti ve yцnьnьn, insanın gцrsel olarak ‘aşağı yцnьn’ neresi olduğu konusunda şьphede bırakmaktadır. Bunun nedeni, ivme ve yerзekimi etkilerinin birbirine зok benzemesi, insan algılarının bunları ayırt edememesidir.

Yerзekiminin yerel etkilerinin, ivmeli referans ortamındakilerle eşdeğerde olması Einstein’ın eşdeğerlik ilkesi olarak adlandırdığı bir olgudur. Eşdeğerlik ilkesine iyi bir цrnek olarak gelgit etkisini verebiliriz. Dьnya’nın merkezini Ay’ın merkezi, parзacıkların ьstьne dağıldığı kьreyi yeryьzьymьş gibi dьşьnьrsek, denizlerdeki oluşan gelgit etkisindeki Ay’ın rolьnь anlarız. Bu durumda eliptik uzama etkisi hem Ay’a doğru, hem de Ay’dan uzağa doğru gerзekleşir. Gelgit etkisi, зekim alanlarının serbest dьşьşle yok edilemeyen genel bir цzelliğidir. Bu etki bir цlзьde, Newton’un зekim alanında dьzgьnlьkten sapmayı цlзer. Yani gelgit etkisiyle bir şeklin bozulmasının miktarı, зekim merkezinden uzaklığa ters orantılı olarak bağlı değil de ters hacim etkisi olarak kendini gцsterir.

 

Bu durum aşağıdaki şekilden de aзıkзa gцrьlebilir: