Kütle çekimi hakkında bilgi

Konusu 'Bilgi bankası' forumundadır ve Ayaz tarafından 14 Eylül 2013 başlatılmıştır.

  1. Kütle çekimi nedir

    Kütle çekimi, gravitasyon ya da yerçekİm! olarak da bilinir, klasik mekanikte, bütün cisimleri etkileyen evrensel çekim kuvvetidir. Dört temel fiziksel kuvvetin en zayıfıdır; ama Yer’in ya da gök cisimlerinin yakınlarında bulünan alışılmış boyutlardaki cisimlere etkiyen kuvvetlerin en büyüğü kütleçekimi kuvvetidir. Yüksekten bırakılan cisimlerin Yer’in yüzeyine düşmesi ve yeryüzünde ya da Yer’e yakın bir konumda bulunan bir cismin ağırlığı, kütleçekiminin en alışılmış belirtileridir; ama Yer’in Güneş çevresindeki, Güneş’in Samanyolu Gökadası’nın merkezi çevresindeki dolanımları ile bütün evrenin geometrik yapısı da kütleçekimi kuvvetinin sonucudur.

    Kütle çekiminin ilk nicel kuramını, Galilei ve Kepler’in çalışmalarından yararlanarak, Nevvton ortaya koydu; bu kuram Newton’un Philosophiae naturalis principia mathematica (Doğa Felsefesinin Matematik İlkeleri) adlı yapıtında 1687′de- yayımlandı. Buna göre, evrendeki her cisim öteki bütün cisimleri bu iki kütlenin çarpımıyla doğru orantılı, aralarındaki uzaklığın karesiyle ters orantılı bir kuvvetle çeker.

    Newton, Kepler’in deneysel yolla bulduğu gezegenlerin devinimine ilişkin üç yasanın, kendisinin ortaya koyduğu üç genel hareket yasası ile kütle çekimi yasasının sonucu olduğunu gösterdi. Kütle çekimi yasasının olguları açıklama ve öngörme gücü, birbirlerinden bağımsız olarak çalışan J.C. Adams ile U.-J.-J. Le Verrier’nin Uranüs gezegeninin yörüngesinde gözlenen tedirginliklerden yola çıkarak bunlara neden olduğu varsayılan ve henüz keşfedilmemiş bir gezegenin varlığını ve konumunu belirlemeleriyle kesin bir biçimde kanıtlandı. Bu iki astronomun belirlediği yerin çok yakınında bir yerde 1846′da keşfedilen bu gezegene Neptün adı verildi. (Adams’ın ve Le Verrier’nin hesaplarında geçersiz bazı varsayımlara dayanmış oldukları, bu nedenle Neptün’ün keşfinde şansın önemli rolü bulunduğu sonradan anlaşılmıştır; bu iki astronom tahminlerini 20-30 yıl önce ya da 20-30 yıl sonra yapmış olsalardı yeni gezegenin keşfine’ yönelik araştırmalar belki de sonuçsuz kalacaktı.)

    Evrensel kütle çekimi sabitinin değeri birçok kez ölçülmüştür. İlk güvenilir ölçümü (1798) gerçekleştiren Cavendish, bu amaçla iki büyük kurşun kürenin çekim kuvveti uyguladığı ve bir burulma terazisine bağlanmış iki küçük küreden yararlanmıştır. Ca- vendish’in G için bulduğu değer 6,754 x 10″” Nm2 kg~2 (kilogramkare başına Newtonmetrekare) idi; günümüzde kabul edilen değer 6,670 x 10-” Nm:kg”2‘dir. Bazı kozmoloji kuramları G’nin yılda yaklaşık l/10lu oranında azalmakta olabileceğini ve uzayın değişik bölgelerinde az çok değişik değerler alabileceğini öngörmektedir. Ölçüm sonuçları G’nin değerinin yılda 4/1010‘dan fazla değişmediğini göstermiştir. Ayrıca bak. Cavendish deneyi. Newton’un ortaya koyduğu kütle çekimi kavramı 200 yılı aşkın bir süre geçerliliğini korudu; ama 20. yüzyılın ilk yıllarına gelindiğinde, Newtoncu kütle çekiminin bir gereği olan uzaktan ani etki kavramının özellikle görelilik açısından kabul edilemez niteliği, giderek ağırlık kazanmaya başladı. Einstein geliştirdiği genel görelilik kuramında tümüyle yeni bir kütle çekimi anlayışı ortaya koydu. Buna göre dört boyutlu uzay-zaman süreyi maddenin varlığıyla eğrilir, böylece Eukleides geometrisine değil Riemann geometrisine uyan bir evren ortaya çıkar; böyle bir evrende cisimler, eğrisel jeodezikler (en kısa yol) üzerinde yol alırlar. Nevvton’un bir çekim kuvvetinin etkisiyle açıklamış olduğu eğrisel yörüngeler, bu jeodeziklerdir. Einstein düzgün hızlanan bir cisim ile bir kütle çekimi alanında durağan kalan bir cismi birbirinden ayırmanın, ilkesel olarak olanaksız olduğunu da gösterdi. Göreli kütle çekimi kuramı, Newton kuramına aykırı düşen bazı olgular da öngörüyordu; bu öngörüler, gözlem duyarlığının sınırlan içinde, tümüyle doğrulanmıştır. Bu olgular arasında ışık ışınlarının Güneş gibi kütlesi çok büyük bir cismin yakınından geçerken doğrultu değiştirmesi, kütlesi çok büyük bir cisimden salınan ışığın renginin kırmızıya kayması, Yer’den yüksekte tutulan bir saatin yeryüzündeki saate göre geri kalması sayılabilir. Yeni kuram, eskiden beri bilinen ama Newton kuramıyla çözümlenememiş olan bir olguyu, Merkür’ün yörüngesinin Güneş çevresindeki yalpalamasını da açıklamayı başarmıştır.

    Göreli kütle çekimi kuramının öngördüğü bir başka olgu da kütle çekimi dalgalandır. Bazı deneysel fizikçiler, kuramın bir kütle çekimi alanı içinde devinen cisimlerden yayılacağını öngördüğü bu dalgaların varlığını belirlediklerini öne sürmüşlerse de bu sonuçlar henüz doğrulanmamıştır. Göreli kütle çekimi kuramı, kütle çekimi alanlarının taşıyıcısı olan bir parçacığın varlığını gerektirmektedir; graviton olarak adlandırılan ve kütlesi ile elektrik yükünün sıfır, hızının ise ışık hızına eşit olduğu varsayılan bu parçacıkların varlığı da deneysel olarak henüz saptanamamıştır.