Etkisini hissettiğimiz halde neden bazı kuvvetleri yokmuş gibi kabul ederiz?

Bu sorunun cevabını anlamak için eylemsiz referans gözlemci'yi anlamak gerekiyor:

1. Göreli olmayan fizikte (Newton fiziği gibi), X'e göre ivmeli hareket etmeyen gözlemciler
2. Özel görelilikte, ışığın her yönde sonsuza kadar doğrusal gittiğini gören gözlemciler
3. Genel görelilikte, ışığın her yönde biraz da olsa doğrusal gittiğini gören gözlemciler

3. durumdaki biraz da olsa'nın ne kadar az olduğunu gözlemcinin bulunduğu uzayın bükümlülüğü belirliyor; yeteri kadar az bükümlü bir uzayda zaten 3. durum 2. duruma yakınsayacak. Her iki durumda da ışığa bakmamız tesadüf değil; özel görelilik'te bunu ışık hızının gözlemciden bağımsızlığı olarak yorumlayabiliriz, genel görelilikte'yse ışığın uzayın geodesic'leri üzerinden gitmesi olarak (geodesic'in ne olduğunu bilmiyorsanız dert değil). Peki 1. durumdaki X ne? Konsept olarak mutlak uzay (absolute space) deniyor, fakat aslında ne olduğunun pek de bir cevabı yok. Zaman zaman bir çok fizikçi bu mutlak uzaya ilahi ya da felsefi anlamlar yüklemiş, Newton fiziğinde pratik olarak uzak yıldızları alıyoruz.

Şimdi soruya dönelim. Üniversite'de fizik eğitimi almamış bir insanın görelilikte bir hesap yapmış olması pek olası değil (hobi olarak fizikle uğraşmıyorsa), bu yüzden ben Newton fiziğine odaklanacağım (ki bütün mühendislikler de hemen hemen sadece bunu kullanıyor). Bu fizikte 3 kanunumuz var (Newton kanunları), bunlardan 2. kanun der ki eylemsiz bir gözlemciye göre net kuvvet=kütle*ivme'dir, yani meşhur F=m*a. Fakat yukarıda 1. maddede belirttiğimiz gibi, eylemsiz gözlemci X'e göre ivmeli hareket etmeyen bir gözlemciydi (X'i uzak yıldızlar alalım). Ama örneğin Dünya'nın üzerindeki herkes uzak yıldızlara göre aslında ivmeli hareket ediyor (en basitinden Dünya dönüyor), demek ki 'yı Dünya'da kullanamayız.

Oturup hesaplayacak olursak ivmeli gözlemciler için de geçerli denklemi bulabiliriz, örneğin Dünya için denklem şu hale geliyor: . Burada E, C, ve M sırasıyla Euler, Coriolis ve Merkezkaç etkileri. Bu denklemi bu şekilde kullanabiliriz ve hiç bir sıkıntı yok. Fakat kafa karışıklığı olmasın diye (ki belki de daha fazla kafa karışıklığına sebep oluyor, bu soruda olduğu gibi) biz bu denklemi şöyle yazıyoruz ve diyoruz ki , yani Merkezkaç etkisini ve diğerlerini sanki kuvvetmiş gibi alıp fiziksel kuvvetlerden çıkarıyoruz. Bu yüzden aslında bunlar hayali kuvvetler, biz yı kullanmaya devam edebilelim diye bunlara kuvvet muamelesi yapıyoruz.

Bir örnekle durumu açıklayayım. Bir arabada gidiyorsunuz ve araba viraja giriyor. Uzak yıldızlardan size bakan uzaylılar sizin ivmeli hareket yaptığınızı görüp üzerinizdeki net kuvvetin sıfır olmaması gerektiğini hesaplıyor, yani . Bu sıfır olmayan kuvvet aslında arabanın sizi itmesi, gerçekten de virajı sert alıyorsanız ve cama yapıştıysanız bu kuvveti net bir şekilde hissedersiniz (virajı yavaş alıyorsanız oturduğunuz koltuk üzerinden araba size bu kuvveti uygular, pek hissetmemeniz normal). Fakat yan koltukta bir arkadaşınız oturuyor olsun, bu arkadaşınız (adı Soner olsun) size baktığında sizin sabit durduğunuzu görüyor, yani ona göre ivmesizsiniz. Soner bu sebeple sizin üzerinizde kuvvet yok diyecek, yani . Bu iki durumun da tutarlı olmasının sebebi şu; Soner'in hesabında sadece sizi iten arabanın uyguladığı kuvvet yok, bir de merkezkaç kuvveti var. Hatta bu merkezkaç kuvveti tam olarak da uzaylının gözlemlediği kuvvet, ama ters yönde: . Özet olarak uzaylının gözlemlediği gerçek bir kuvvet, araba sizi resmen itiyor (fiziksel bir kuvvet bu, modern fizikte bunu arabadaki elektronlar vücudunuzdaki elektronlarla etkileşiyor diye açıklayabiliriz). Fakat merkezkaç dediğimiz gerçek bir kuvvet değil, bizim uydurduğumuz bir şey. Doğada var olan nesnelerin böyle bir etkileşimleri yok yani.