Dunyaca unlu fizikci Albert Einstein (1879-1955) tarafından 20. Yuzyılın başlarında ortaya atılan İzafiyet (Gorelilik) Teorisi, zamanımızın en buyuk bilimsel gelişmelerinden biri olarak kabul edilmektedir. İzafiyet Teorisi Einstein ’a ait olan iki farklı teoriden oluşmaktadır: 1905 yılında “Hareket Eden Cisimlerin Elektrodinamiği” (The Electrodynamics of Moving Bodies) adlı makale ile tanıtılan Ozel İzafiyet teorisi ve 1916 yılında Genel İzafiyet Teorisi ’nin Temelleri (The Foundation of the General Theory of Relativity) adlı makale ile tanıtılan Genel İzafiyet Teorisi. Einstein inşa ettiği teori ile Newton fiziğinin acıklamakta başarısız olabileceği bazı olguları acıklığa kavuşturmayı amaclamış, boylece insanlığın zaman, mekÂn ve yercekimine yonelik algılarını değiştirmiştir. Kuantum Teorisi ile birlikte İzafiyet, modern fiziğin uzerine inşa edildiği iki temel dayanaktan birisi olarak kabul edilir.
[h=4]Işık Hızı ve Gorelilik İlkesi[/h]Mantıksal olarak duşunulduğunde insan, evrendeki hayal edilebilecek en yuksek kozmik hızın, var olan bir limit olmadan “sonsuzluk” olmasını bekleyebilir. Fakat ışığın hızı olan saniyede 300.000 km evrende ulaşabilmesi mumkun olan maksimum hız olarak kabul edilir ve pratikte hicbir şey ışık huzmesinin hızına yetişemez. 19 Yuzyıl ’ın sonlarında ilk kez henuz 16 yaşında olan Albert Einstein bunun neden boyle olduğu uzerine duşunmuştur.
1887 yılında yapılan unlu Michelson-Morley deneyleri beklenmedik bir şekilde uzay vakumunda hareket eden ışığın dunyanın hareket yonune bakılmaksızın hep aynı hızda gittiğini gostermiştir. Yani ışık, kaynağının gozlemciye yaklaşmasından ya da uzaklaşmasından bağımsız olarak hep aynı hızda (300.000 km/s) hareket etmektedir ki, bu klasik fiziğe ve sağduyuya aykırı gorunmektedir. Işığın değişmez bir hızda hareket ediyor olması Einstein ’ın inşa edeceği Ozel İzafiyet (Gorelilik) Teorisinin ilk dayanağı olacaktır. İkinci dayanak ise ilk kez İtalyan Fizikci Galilei Galileo tarafından 1632 ’de ortaya atılan Değişmezlik Kanunu olarak da bilinen Gorelilik İlkesidir. (Dikkat – Gorelilik Teorisi ile karıştırılmamalıdır!) Bu ilkeye gore fiziğin mekanik yasaları her eylemsiz gozlemci icin aynıdır yani sadece mekanik bir gozlemin sonucuna bakarak hareket halini, durağanlık halinden ayırmak mumkun değildir. Bu ilkeyi bizzat Galileo ’nun verdiği bir ornekle acıklamak istersek. Sabit bir hızda, sakin bir denizde sallanmadan giden bir geminin icinde, alt guvertede karanlık bir odada deney yapan bir insan, geminin hareket halinde olup olmadığını anlayamaz. Daha modern bir ornek ise saatte 800 km hızla giden bir ucağın icinde ileriye doğru fırlattığınız bir topla, yerde hareketsiz duran bir ucağın icinde fırlattığınız top aynı yolu izleyecektir ve birbirinden ayırt edilemeyecektir. Einstein ışığın sabit hızı ve Galileo ’nun gorelilik ilkesini birleştirerek, ışığın gozlemcisinden ve kaynağından bağımsız olarak, her ikisi de hangi hızda hareket ediyor olursa olsun, aynı hızda gideceği sonucuna varmıştır.
[h=3]Ozel İzafiyet Teorisi[/h]Einstein 1905 yılında (Bu yıla “Einstein ’ın Mucizevi” yılı da denir.) ışığın belli bir zamanda gittiği yol hesaplanıp cevap her seferinde 300.000 km/s cıktığında sahip olduğumuz uzay ve zaman nosyonlarının bunu nasıl acıklayabileceğini sormuştur. Farz edelim ki ışığın yarı hızında ilerleyen bir uzay gemisi bir hedefe lazer kullanarak ateş ediyor. Gemiden ayrılan ışık huzmesi beklenen şekilde geminin hızını da kendisine ekleyerek ışığın bir bucuk katında değil, yine ışık hızında hareket edecektir. Fakat gemideki bir gozlemci (kendi hareket ettiği hıza rağmen) lazerin kendisinden ışık hızında uzaklaştığını gozlemleyecektir. Einstein bu durumda ya aradaki mesafenin daha kısa olacağı ya da surenin daha uzun olacağını fark etmiştir. Yani ya zaman yavaşlamak ya da uzay daralmak zorundadır. Bu mekandaki hareketin bir kısmının zamandaki harekete aktarılması gibi yorumlanabilir. Bu zaman ve mekÂn “boyutlarının” birbirlerinin etkiledikleri anlamına gelir, yani iki kavramda gorecelidir. Bu devrimsel fikir, uzun zamandır doğru olduğu kabul edilen Eşanlılık (Bir kişi icin aynı anda olan iki olay evrendeki herkes icin aynı anda gercekleşir.) nosyonuna karşıdır.
Ozel izafiyet teorisi hakkında unutulmaması gereken bir nokta, anlatılan durumun (tıpkı isimde anlatılmaya calışıldığı gibi) ozel olmasıdır. Teori duz bir rotada, sabit bir hızda hareket ederken gecerlidir. Hızlandığınızda, rotanızı değiştirdiğinizde veya hareketin doğasını değiştiren herhangi bir şey yaptığınızda Ozel İzafiyet gecerliliğini kaybeder. Einstein ’ın Genel İzafiyet Teorisi ise burada devreye girmektedir ve izafiyetin daha genel bir şeklini bize gostermektedir: Yer cekimi.
[h=4]Genel İzafiyet Teorisi[/h]Genel İzafiyet Teorisi, Einstein ’ın Ozel izafiyet Teorisi ve Sir Isaac Newton ’un Evrensel Kutle Cekimi Yasasını geliştirmesidir.
İki nesne arasındaki cekme kuvvetine yercekimi adı verilir. Bu cekim kuvveti her bir nesnenin buyukluğu ve bu nesneler arasındaki mesafeye bağlıdır. Dunyanın merkezi sizi cekerken, sizin kutle merkeziniz de Dunya ’yı cekmektedir. Fakat buyuk olan kutle bu cekimden neredeyse hic etkilenmezken, daha kucuk kutle cekime karşı koyamaz. Newton ’un yasaları bu cekim gucunu doğal kabul ederek olcumunu yapmış fakat sebebini acıklayamamıştır.
Albert Einstein, Ozel İzafiyet ile Zaman ve MekÂnın birbiri icine gecmiş bir butun olduğunu keşfetmişti (Uzay-Zaman). Genel izafiyet uzerine yaptığı calışmalar sırasında ise devasa nesnelerin Uzay-Zaman ’ı buktuğunu fark etti. Cok buyuk bir objeyi bir trambolinin (sıcrama tahtası) merkezine yerleştirdiğinizi duşunun. Kutle kumaşın cokmesine neden olacak ve bir “cukur” oluşacaktır. Trambolinin kenarından bırakılan bir bilye, tıpkı bir gezegenin daha kucuk bir objeyi cektiğindekine benzer bir şekilde, daha buyuk kutleye doğru hareket edecektir. Yani yer “cekiminin” sebebi, buyuk kutlelerin uzay-zamanı bukmesidir.
[h=4]Deneysel Kanıtlar[/h]Yer Cekimsel Kırılma: Galaksi ve karadelik gibi devasa kutlelere sahip varlıkların cevresindeki ışık bukulmektedir. Boylece bu devasa kutleler ışığı kırarak arkalarında kalan uzay nesneleri icin adete bir mercek gorevi gorur. Dunya ’dan sekiz milyar ışık yılı uzaktaki Einstein Hacı adlı quasar (yıldızsı gokcismi) buna mukemmel bir ornektir. Bu quasar bir galaksinin dort yuz milyon ışık yılı arkasında kalır, galaksi quasardan gelen ışığı kırdığı icin, etrafında quasarın dort farklı yansıması gozlemlenmiştir.
Merkur ’un Yorungesinde Değişiklik: Merkur ’un yorungesi Guneşin cekimi le bukulen uzay-zaman sebebi ile yavaş yavaş değişmektedir. Hatta bundan birkac milyar yıl sonra Merkur ve Dunya ’nın carpışması olası gorunmektedir.
Yercekimi Dalgaları: İki karadeliğin carpışması gibi devasa olayların uzay-zaman uzerinde dalgalar yarattığı duşunulmektedir. 2014 yılında bilim adamları Antarktika ’da ki BICEP2 adlı teleskop ile Big Bang ’den kalan dalgaları bulduklarını iddia ettiler. Fakat daha sonraki araştırmalar elde edilen verinin, goruş alanındaki toz sebebi ile bozulmuş olduğunu gosterdi. 2016 yılında ise LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory ) adlı gozlem evi dalgaların kanıtını bulduğunu ilan etti. LIGO gunumuze kadar iki karadeliğin carpışmasında doğan yercekimi dalgalarına ait iki sinyal keşfetmiştir ve gelecekte daha fazlasının keşfedilmesi beklenmektedir.
Keşfedilişinden yaklaşık bir asır sonra İzafiyet Teorisi hala modern fiziğin en etkili teorisi olmaya devam etmektedir. Fiziğin geleceği de yine bu teori uzerine inşa edilecek gibi gorunmektedir. Dunya genelinde bilim insanları Kuantum Teorisi ve İzafiyet Teorisini birleştirerek Fiziği bir sonraki aşamaya taşıyacak ve Evrene dair anlayışımızı geliştirecek yeni bir model (“Her şeyin Teorisi”) kurmaya calışmaktadır. Kuantum cekim dongusu ve Sicim Teorisi, cozulmesi gereken buyuk problemlere sahip olmakla beraber, buna adaydır.