GENEL GÖRELİLİK KURAMI

GENEL GÖRELİLİK KURAMI

Einstein genel görelilik teorisini 1916'da yayınlamıştır. Özel görelilik teorisi ivmesiz olmak şartıyla ışık hızına yakın sistemlerle ilgilenir. Genel görelilik teorisi ise ivmenin ve güçlü kütleçekim (gravitasyonel) kuvvetinin var olduğu sistemlerle ilgilenir. Ayrıca gravitasyon, bu teoride dört boyutlu uzay-zaman bükülmesi olarak açıklanır.







Denklik İlkesi

Genel görelilik, denklik ilkesi üzerinde temellenir. Bu ilkenin iki ifadesi mantık olarak birbirine eşittir ve her birisi diğerini ispatlamada kullanılır.
Birinci ifade, kütle kavramıyla alakalıdır. Newton'un İkinci Kanunu'na göre bir cismin ivmesi uygulanan kuvvetle doğru orantılı, sahip olduğu kütleyle ters orantılı olmalıdır. Bu kütleye cismin hızındaki değişime direnen eylemsizlik kütlesi denir. Kütle aynı zamanda Newton'un Kütle Çekim Kanunu'na da bağlıdır. İki cisim arasında oluşan gravitasyonel kuvvet cisimlerin kütleleriyle orantılıdır. Bu kütleye de gravitasyonel kütle denir.
Newton eylemsizlik kütlesi ile gravitasyonel kütlenin aynı şeyler olduğunu varsaymıştır. Denklik ilkesine göre de bu ikisi denktir.
Bu birinci ifadeyi kullanarak şu ikinci ifadeyi ispatlayabiliriz: Eylemsizlik kuvvetleri gravitasyonel kuvvetlerden ayırt edilemez.
Eylemsizlik kuvveti ivmelenen bir referans sisteminde açıkça hissedilen bir kuvvettir. Bir araba hızlandığında yolcular koltuğa doğru itildiğini hisseder. Gerçek bir kuvvet tarafından itilmemesine rağmen referans sistemleri ivmelenmekte olduğundan dolayı üzerlerinde koltuğa doğru iten bir eylemsizlik kuvveti hissederler.
Denklik ilkesi eylemsizlik kuvvetiyle gravitasyonel kuvvetin birbirinden ayrı tutulmasının imkansız olduğunu belirtir.



Gravitasyon ve Işık

Denklik ilkesini kullanarak Einstein, ışığın gravitasyonel kuvvetten etkilendiğini gösterdi. Bunu anlamak için iki oda düşünelim. Birisi dünyanın yüzeyinde olsun, diğeri ise uzay boşluğunda bulunup herhangi gravitasyonel kuvvetten etkilenmesin fakat cisimlerin dünya üstünde serbest düşme ivmesine denk ve yukarıya doğru bir ivmeye sahip olsun. Dünyanın gravitasyon kuvveti cisimlerin ağırlık kazanmasına ve odada bırakılan cisimlerin düşmesine sebep olur. İvmeli odanın hız değişiminden dolayı da cisimler düşme yaşayacak ve görünürde ağırlık kazanacaklardır. İvmeli bir referans sistemi olduğu için odadaki cisimler eylemsizlik kuvveti hissedecekler. Denklik ilkesinden dolayı dünyadaki odada cisimlere etkiyen gravitasyonel kuvvet ile uzaydaki odada bulunan cisimlerin eylemsizlik kuvvetini birbirinden ayırt edemeyiz.
Bir ışık ışınının ivmeli olan bu odada bir duvardan diğer duvara gönderildiğini düşünelim. Odanın yukarıya doğru olan ivmesinden dolayı ışık ışını karşı duvarın daha alçak bir noktasına çarpacaktır. Çünkü eylemsizlik kuvveti ışık ışınına etki eder. Gravitasyonel kuvvetten ayırt edilemediği için de ışık ışını dünyadaki odada kullanılsa aynı etkiyi yaşar.

Gravitasyonun Geometrik Doğası

Işık kütlesiz olduğundan Newtonyen Gravitasyon ışığın gravitasyondan etkilenmeyeceğini öngörür. Fakat Einstein ışığın gravitasyondan etkilendiğini ortaya koymuş ve yeni bir gravitasyon teorisi üretmiştir.
Einstein gravitasyonun bükülmüş uzay-zaman (üç uzay boyutu bir de zaman boyutu) olduğunu öne sürmüştür. Çoğumuz uzay-zamanın bu bükülmesini gözümüzde canlandıramayız. İki boyutlu A4 kağıdı şeklinde kauçuk bir yaprak düşünelim. Bu yaprağa bir kütle koyduğumuzda, kütle etkisiyle aşağıya doğru bir eğrilme/bükülme yaşar. Böyle kauçuk bir yaprakta kütle hareket ettikçe bulunduğu zemini büker. Güneş, gezegenler ve yıldızlar da bu şekilde uzay-zaman bükülmesi yaratır.
Einstein'ın genel görelilik teorisi 20. yy.'ın en büyük zihinsel başarısıdır ve şimdiye kadar yapılan bütün deneysel testleri büyük bir tutarlılıkla geçmiştir.

KAYNAK

http://www.fizikmakaleleri.com/2013/08/izafiyet-teorisi-nedir.html