Evreni Bir Arada Tutan Güç: Yerçekimi

Richard Feynman’ın Fizik Yasalarına Giriş kitabına başlangıcı şeklinde bende yazılarıma yerçekimi yasasını açıklayarak başlamak istiyorum. Yerçekimi yasası insanlığın geliştirdiği, ortaya koyduğu ilk yasalardan biridir. Aslında bu yasa bize şunu göstermiştir ki Richard Feynman’ın da değindiği gibi doğa ona dikkate alacak kadar akıllıdır. 17.Yüzyılda Sir Isaac Newton tarafından ortaya koyulan yerçekimi yasası iki kütlenin birbirlerine, aralarındaki mesafenin karesi ile ters orantılı ve kütleleri çarpımı ile doğru orantılı olarak kuvvet uyguladıklarını söyler. Newton bu yasayı geliştirerek gökcisimlerinin yörüngesel hareketlerini, Dünya’nın, Güneş’in hareketlerini, Dünya’daki cisimlerin düşüşünü açıklayabilmiştir. Bu durum adım adım ve uzun bir süreç halinde gerçekleşmiştir. Bu süreç yanıtlanması gereken birçok soru ile başlar.

Kepler Yasalarının Doğuşu

Gezegenlerin Dünya ile birlikte Güneş çevresinde döndüğü Copernicus tarafından bağımsız olarak keşfedildi. Bu keşif birçok soruyu da beraberinde getirdi. Bu sorulardan birisi de Dünya’nın merkez olup olamayacağı ile alakalıydı. Bunun için Tycho Brahe (danimarkalı astronom) tarafından bir fikir önerildi. Kopenhag yakınlarındaki adasına pirinçten büyük daireler yaptı ve her bir daireyi bir gözlemevi olarak kullandı. Geceler boyunca gezegenlerin konumlarını kaydetti. Topladığı bütün bilgileri Kepler’e (Brahe’nin asistanlığını yapan ünlü Alman astronom ve matematikçi) verdi. Deneme yanılma yöntemini kullanarak incelemeye koyuldu. Bu incelemeler sonucunda sadece bir gezegenin Mars’ın sekiz dakikalık bir yay kadar sapma yaptığını gözlemledi. Ayrıca elde ettiği bilgiler ışığında günümüzde halen sıralarda öğrendiğimiz Kepler Yasalarını keşfetti.

Gelişmelerden Bazıları

Gezegenlerin Güneş’in etrafında eliptik bir yörüngede hareket ettiği bazı gelişmelerle sorgulanmaya başlanmıştı. Araştırmalar Uranüs’ün diğer gezegenlerin aksine tuhaf davrandığını gösteriyordu. Newton yasalarının hatalı olduklarını göstermek isteyen kişiler için bir fırsat daha doğmuş olsa da birbirinden habersiz olan Adam ve Leverrier çalışmaları sonucunda Uranüs’ün hareketlerinin aslında görünmeyen bir gezegenden etkilendiğini gösterir şekildeydi. Başlarda gözlemevleri onların “Teleksobunuzu şu tarafa çevirin. Başka bir gezegen daha göreceksiniz.” gibi sözlerine tepki göstermişlerdi. Daha sonrasında is Neptün bulundu. Yapılan tüm bu gözlemler ise yasanın kapsam alanının genişliğinin sorgulanmasına sebep olmuştu. Galaksiyi bir arada tutan yıldızların arasındaki çekim kuvveti gibi ve dahası… Tabi ki bu kadar büyük boyutlar söz konusu edildiğinde ters kare kuralının geçerliliği ölçülememektedir. Ancak evrenin büyüklüğünün onda biri ve yüzde biri kadar uzaklıklarda çekim kuvvetinin doğrudan varlığını kanıtlanmıştır. Dünyadaki yerçekiminin ise kesin bir sonu yoktur. Buna ek olarak yıldızların birbirlerini çekimi ile oluşan galaksiler de birbirlerini çekerek galaksi kümeleri oluştururlar. Aslında bu sebepten Dünya’nın çekim alanı hiçbir zaman bitmez ancak giderek azalarak belki de evrenin sınırlarına kadar gider.

Bir şeylerin atipik özelliğe sahip olmaması zaten de kaçınılmazdır. Yerçekimi yasası da atipiktir. Feynman’a göre bilinmesi pratikte az fayda sağlamaktadır.

Bunların devamında çekim yasasının yeni yıldızların oluşumunda önemli etkisinden de bahsedilmiştir. Burada evreni oluşturan her şeyin aslında gaz olduğundan bahsedip devam edeceğim. Gaz halindeki bir nebula ^[1]; gazın sıkıştırılmış veya kendi içine doğru çekilmiş olduğu yerdir. Bu büyük gaz yığınlarının içe düşerken; düşmenin açığa çıkardığı ısı ile yanması yıldız haline dönüşmesine sebep olmuştur.

Cavendish’in Deneyi (Dünya’nın Tartımı)

En önemli sorularımızdan birinin evrendeki her şey birbirini çekiyor mu? İki cisim gerçekten birbirini çeker mi? Bunu kanıtlayabilir miyiz? Cavendish (İngiliz kimyager ve fizikçi) tüm bu soruları cevaplamak için bir deney yapmıştır. İki ucuna top şeklinde kütleler koyduğu bir çubuğu çok çok ince olan bir kuvars telinin ucuna asmıştır. Sonrasında kütlelerin yakınına iki büyük kurşun top koymuştur. Toplar arası çekim, telde bükülmeye sebep olacaktır. Normal cisimler arası çekim kuvveti çok az olmasına rağmen, iki top arasındaki kuvveti ölçmek mümkün olacaktır. Peki neden gerçekleştirilen bu deneye Cavendish Dünya’nın Tartımı adını vermiştir. Bulduğu neydi? Cavendish yaptığı deney ile iki kütle arası mesafeyi, kuvveti ve iki kütleyi ölçmeyi başardı bunun beraberinde de yerçekimi sabiti olan G’yi bulmuştu. Yapılan bu deney üzerinde bulunduğumuz topun ne kadar ağır ve büyük olduğunun ilk saptaması olmuştur.