Paylaşım Yap
Tüm Reklamları Kapat
Sorulara Dön
17

Fotonlar kütlesiz olduğu halde neden kütle çekiminden etkileniyor?

Karadeliklerin kutle cekimine kapılıp içine nasıl duşüyorlar?
2,546 görüntülenme
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
  • Dış Sitelerde Paylaş
  • Soruyu Takip Et
  • Raporla
  • Mantık Hatası Bildir
Tüm Reklamları Kapat
9 Cevap

Sorunun cevabı aslında çok basit: Kütleçekimi aslen "iki cismin birbirini çekmesi" demek değil. Klasik Fizik ya da Newton Fiziği'ne göre bu böyle tanımlanır, evet. Bu yüzden okullarda hep bu basit versiyonu öğretilir. Ancak günümüzde Newton'un Kütleçekim Teorisi'ni büyük oranda ekarte etmiş ve bu teorinin kullanımını, sadece günlük yaşantımızdaki sıradan nesnelerle sınırlandırmış olan Einstein'ın Genel Görelilik Teorisi sayesinde biliyoruz ki, kütleçekimi "cisimlerin birbirine kuvvet uygulaması" olayı değil. Kütleçekimi dediğimiz olay, uzay-zaman dokusunun kütleli cisimlerin etrafında bükülmesiyle ilgili. 

Özellikle büyük kütleli cisimler, içerisinde bulundukları uzay-zaman dokusunu, tıpkı gergin bir çarşaf üzerine bırakılan ağır bir top gibi bükerler:

Uzay-zaman dokusu 2 boyutta değil, 3 boyutta birden bükülür (hatta teknik olarak zaman da dahil 4 boyutta birden bükülür ama bu ayrı bir konu).
Uzay-zaman dokusu 2 boyutta değil, 3 boyutta birden bükülür (hatta teknik olarak zaman da dahil 4 boyutta birden bükülür ama bu ayrı bir konu).

Yukarıdaki 3 boyutlu bükülmeyi anlamak zor olduğundan, şu şekilde 2 boyutta gösterimler yaygın:

Tüm Reklamları Kapat

Bu bükümün etki edebildiği bölgeden geçen her cisim, uzay-zamanın dokusundaki bu bozulmadan etkilenir. Buna kütleli-kütlesiz her cisim dahildir. Örneğin Ay'ın Dünya'nın yörüngesinde dönmesinin nedeni, aralarında bulunan çizgisel bir çekim kuvveti değildir. Dünya'nın uzay-zaman dokusunu bükmesinden ötürü oluşan çukur içerisinde Ay'ın dönüp durmasıdır.

Aynı şekilde, bu bükülmeden ışık da etkilenmektedir. Eğer ki ışığın geçtiği yolda büyük kütleli bir cisim varsa (bir karadelik gibi), bu cismin uzay-zaman dokusunu bükmesi, ışığın yolunu değiştirmek zorunda kalmasına neden olur. Çünkü ışık, kütlesinin var olup olmamasından bağımsız olarak uzay-zaman dokusu içerisinde ilerlemek zorundadır. Eğer ki bu doku bükülmüşse, ışık da onu takip etmek zorundadır:[1]

Dolayısıyla ışık, kütleçekiminden rahatlıkla etkilenebilir. Tabii kütlesiz bir cismin nasıl olup da enerjisinin olabildiği ayrı bir konu.

227 görüntülenme

Kaynaklar

  1. Ç. M. Bakırcı. Fotonlar Kütlesizse, Kütleçekiminden Neden Ve Nasıl Etkileniyorlar?. (2 Temmuz 2021). Alındığı Yer: Evrim Ağacı | Arşiv Bağlantısı
Bu cevap, soru sahibi tarafından en iyi cevap seçilmiştir. Ancak bu, cevabın doğru olduğunu garanti etmez.
25
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
  • Dış Sitelerde Paylaş
  • Raporla
  • Mantık Hatası Bildir
Ömer Berke Öztürk
Kozmoloji okuyucusu
Orijinal Soru: Fotonun kütlesi yok ise karadelikler fotonu nasıl yutabiliyor?

Bunu anlamak için, kütlesiz sözcüğünün anlamını biraz daha yakından irdelememiz gerekmektedir. Fizikte, cisimlerin kütlesini iki durumda tanımlayabiliriz: Durgun kütle ve göreli kütle. Bir cisme "kütlesiz" dediğimizde kastettiğimiz, durgun kütlesinin sıfır olmasıdır. Durgun ve göreli kütle arasındaki farkın detayları için buraya göz atabilirsiniz.

Kütlenin Sıfır Olması

Her ne kadar fizikte bir cismin kütlesi ve enerjisi ön planda olsa da momentumu da diğer ikisi kadar önemli olan bir özelliğidir. Momentum (p), bir cismin kütlesi (m) ile hızının (v) çarpımıyla bulunur ve kütle ile enerji gibi momentum da daima korunur: p=mv

Kütlesiz veya hareketsiz bir cismin momentumu olmamasını bekleriz. Ancak durum bu değil. Yani "Kütlesiz bir cisim kütleçekiminden nasıl etkilenir?" sorusu, "Kütlesiz bir cismin nasıl enerjisi veya momentumu olabilir?" diye de sorulabilir. Bunlardan herhangi birinin cevabını vermek, diğer hepsinin cevabını verecektir.

Tüm Reklamları Kapat

Einstein'ın meşhur denkleminin genişletilmiş versiyonuyla başlayalım: Momentumu olmayan sistemler için enerji, E=mc2 olarak ifade edilir. Bu denkleme momentum eklenirse formül şu hali alacaktır:

E2=(pc)2+(m0​c2)2

Dolayısıyla kütlesiz bir cismin bile enerjisi vardır, çünkü kütlesiz bir parçacık için yukarıdaki denklemde m=0 olmaktadır; ancak bu, denklemin sağ tarafını sıfır yapmaya yetmemektedir: E=pc olacak şekilde sadeleşmektedir ve kütlesiz cismin enerjisi, momentumu ile ışık hızının çarpımına eşit olmaktadır.

Peki, kütlesiz bir cismin neden momentumu vardır? Eğer p=mv ise ve fotonlar kütlesiz ise, elde ettiğimiz son denklemdeki p nasıl sıfırdan başka bir sayı olabilmektedir? Burada dalga-parçacık ikiliği devreye girmektedir. Kuantum Teorisi çerçevesinde de Broglie'nin ortaya koyduğu üzere, bir dalganın momentumu, Planck sabiti ve dalga boyu ile şu şekilde ilişkilidir: p=h/λ

Tüm Reklamları Kapat

Yani belli bir dalga boyu olan her madde, bu dalga özelliğinden ötürü de bir momentuma sahip olacaktır. Bu momentum, cismin kütlesinden veya hızından bağımsızdır. Aslında tüm maddelerin belli bir dalga boyu vardır, ancak hhh o kadar küçük bir sabit ve makro boyuttaki cisimlerin dalga boyu (λ) o kadar büyük bir sayıdır ki bu tür bir momentumun etkisi ihmal edilebilir ve doğrudan p=mv ile hesaplanabilir. Elbette ışığın momentumu çok çok küçük bir değerdir (10−28kgm/s). Zaten öyle olmasaydı, fotonların çarptığı nesneler masadan düşerdi. kritik nokta, ışığın momentumunun çok çok küçük olmasına rağmen sıfır olmadığı gerçeğidir.

Işığın Kütlesi

Işığın göreli kütlesi yok denecek kadar azdır: mışık​=m1​=3.15 × 10−36kg

Bu ufacık kütle üzerine anlamlı bir kütleçekimi etki edebilmesi için, ikinci kütlenin devasa büyüklükte olması gerekmektedir. Bu nedenle ışık, günlük hayatta karşılaştığımız nesnelerin ufak kütlesinden pek etkilenmez; ancak kara delikler, nötron yıldızları ve yıldızların kütlesinden etkilenir. Örneğin Güneş'ten 500 kat büyük kütleye sahip bir kara deliğin ığışa etkisi epey büyük olacaktır: mkaradelik = m2 = 9.94 × 1032kgm [1]

Toparlayacak olursak; Işık ışınları, uzayda iki nokta arasında hareket ederken her zaman aradaki en kısa yolu takip eder ve bu en kısa yol uzayın şekline bağlıdır. Uzayın eğriliği kütle tarafından belirlendiği için ışık ışınları da kütleçekiminden etkilenir.[2] Karadeliğin kütleçekimi o kadar büyüktür ki fotonlar bükülmekle kalmaz, o çekimden kaçamazlar bile

296 görüntülenme

Kaynaklar

  1. Çağrı Mert Bakırcı. Fotonlar Kütlesizse, Kütleçekiminden Neden Ve Nasıl Etkileniyorlar?. (2 Temmuz 2022). Alındığı Tarih: 24 Şubat 2022. Alındığı Yer: Evrim Ağacı | Arşiv Bağlantısı
  2. Dr. Mahir E. Ocak. Işık Kütlesizse Neden Kütleçekiminden Etkileniyor?. Alındığı Tarih: 24 Şubat 2022. Alındığı Yer: Tübitak bilim genç | Arşiv Bağlantısı
Bu cevap, soru sahibi tarafından en iyi cevap seçilmiştir. Ancak bu, cevabın doğru olduğunu garanti etmez.
5
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
  • Dış Sitelerde Paylaş
  • Raporla
  • Mantık Hatası Bildir
Ögetay Kayalı
Astrofizikçi

Geçtiğimiz günlerde bu sorunun aynısını, Michigan Tech'te hocamın lisanslara verdiği tartışma sorusuydu aynı zamanda. Orada da çok farklı bir konsepte kadar gelmişti konu. Fotonların kütle çekimden etkilenmesinin nedeni, aslında tüm cisimlerin, bükülen uzay-zamandaki jeodeziklerde hareket ediyor olması. Bunu tıpkı bir arabanın kıvrımlı bir yoldaki hareketi gibi düşünebilirsiniz. Araç daima o yolun eğriliğini takip etmek durumundadır, kenarlardan çıkıp başka bir yere gidemez. Dolayısıyla bu olay fotonlar için değil her şey için geçerli.

Bir diğer gözden kaçan durum da gravitation kelimesini "kütle çekim" diye çevirmemizden kaynaklanıyor. Aslında uzay-zamanı büken şey stress-energy tensörüdür ve buraya basınç, elektromanyetizma gibi ifadeler de eklenebilir. Fakat bu durumda etkiler biraz daha farklıdır. Demem o ki aslında kütlesiz fotonlar da uzay-zamanı bükebilirler. Hatta öyle ekstrem koşullar olabilir ki, iki foton birbiri etrafında bir yörüngeye de oturabilir. Burada mesele tensörün adından da anlaşılacağı üzere enerjidir, kütle değil. Bu nedenle evrenin erken dönemlerinde (radyasyon dönemi), gravitasyon çoğunlukla fotonlar tarafından sağlanıyordu, çünkü enerjileri çok yüksekti.

Tüm Reklamları Kapat

262 görüntülenme
16
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
  • Dış Sitelerde Paylaş
  • Raporla
  • Mantık Hatası Bildir
Volkan Merih
Bilgisayar Mühendisi, bilim ve felsefe okuru
Orijinal Soru: Işığın bir kütlesi yoksa neden karadeliğin kütle çekimine kapılıyor?

Herhangi bir "enerji" aynı zamanda relativistik bir kütle gibi davranır.

Işığın "maddesel" bir kütlesi olmamasına rağmen enerjisi vardır ve gravitasyondan kütle gibi etkilenir.

Hatta pratikte çok mümkün olmasa da, dar bir hacimde yeterince yoğunlaşmış enerjinin kendisi de uzay-zamanı bükerek kütle çekim etkisi oluşturur.

Tüm Reklamları Kapat

7
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
  • Dış Sitelerde Paylaş
  • Raporla
  • Mantık Hatası Bildir
Özgür Aras
Özgür Aras
33K UP
Fizikçi, Yazılımcı ve Felsefeci
Orijinal Soru: Işığın bir kütlesi yoksa neden karadeliğin kütle çekimine kapılıyor?

Kütle çekim yasaları Einstein tarafından geliştirilen Genel Görelelik kuramına uygun hareket eder.

Kütle çekimi uzay zamanı kendisine doğru büker. Işığın hızının ne olduğunun bir önemi yoktur. Tren yolunda giden trenin hızı ne olursa olsun rayları kendinize çekerseniz tren size doğru gelecektir. Olay başka bir şey değildir.

Sizin dediğiniz şeyin olabilmesi için bir kuantum kütleçekim kuramına ihtiyacımız var. Yani parçacıkların kütle çekimindeki etkilerini tanımlayan bir sistem gerekiyor fakat şu an elle tutulur bir kuantum kütle çekim kuramımız yok.

Tüm Reklamları Kapat

Kütle çekim de dahil evrendeki tüm hızlar ışık hızı ile sınırlıdır.

Karadelikler sadece kendi çekim alanlarında olan ışığı yutarlar. Bu alan olay ufku olarak adlandırılır. Olay ufku kenarından kaçan ışık karadelik tarafından yakalanamaz. Olay ufku içerisinde ise uzay-zaman aşırı eğrildiği için ve ışık da uzay-zaman dokusunu takip ettiğinden mecburen karadeliğe düşer. Yani karadelik ışığı çekmez. Uzay-zamanı, yani ışığın izleyeceği yolu büker.

272 görüntülenme
7
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
  • Dış Sitelerde Paylaş
  • Raporla
  • Mantık Hatası Bildir
Daha Fazla Cevap Göster
Cevap Ver
Evrim Ağacı Soru & Cevap Platformu, Türkiye'deki bilimseverler tarafından kolektif ve öz denetime dayalı bir şekilde sürdürülen, özgür bir ortamdır. Evrim Ağacı tarafından yayınlanan makalelerin aksine, bu platforma girilen soru ve cevapların içeriği veya gerçek/doğru olup olmadıkları Evrim Ağacı yönetimi tarafından denetlenmemektedir. Evrim Ağacı, bu platformda yayınlanan cevapları herhangi bir şekilde desteklememekte veya doğruluğunu garanti etmemektedir. Doğru olmadığını düşündüğünüz cevapları, size sunulan denetim araçlarıyla işaretleyebilir, daha doğru olan cevapları kaynaklarıyla girebilir ve oylama araçlarıyla platformun daha güvenilir bir ortama evrimleşmesine katkı sağlayabilirsiniz.
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
Evrim Ağacı'na Destek Ol

Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katın.

Evrim Ağacı'nı Takip Et!
Aklımdan Geçen
Komünite Seç
Aklımdan Geçen
Fark Ettim ki...
Bugün Öğrendim ki...
İşe Yarar İpucu
Bilim Haberleri
Hikaye Fikri
Video Konu Önerisi
Başlık
Gündem
Kafana takılan neler var?
Bağlantı
Kurallar
Komünite Kuralları
Bu komünite, aklınızdan geçen düşünceleri Evrim Ağacı ailesiyle paylaşabilmeniz içindir. Yapacağınız paylaşımlar Evrim Ağacı'nın kurallarına tabidir. Ayrıca bu komünitenin ek kurallarına da uymanız gerekmektedir.
1
Bilim kimliğinizi önceleyin.
Evrim Ağacı bir bilim platformudur. Dolayısıyla aklınızdan geçen her şeyden ziyade, bilim veya yaşamla ilgili olabilecek düşüncelerinizle ilgileniyoruz.
2
Propaganda ve baskı amaçlı kullanmayın.
Herkesin aklından her şey geçebilir; fakat bu platformun amacı, insanların belli ideolojiler için propaganda yapmaları veya başkaları üzerinde baskı kurma amacıyla geliştirilmemiştir. Paylaştığınız fikirlerin değer kattığından emin olun.
3
Gerilim yaratmayın.
Gerilim, tersleme, tahrik, taciz, alay, dedikodu, trollük, vurdumduymazlık, duyarsızlık, ırkçılık, bağnazlık, nefret söylemi, azınlıklara saldırı, fanatizm, holiganlık, sloganlar yasaktır.
4
Değer katın; hassas konulardan ve öznel yoruma açık alanlardan uzak durun.
Bu komünitenin amacı okurlara hayatla ilgili keyifli farkındalıklar yaşatabilmektir. Din, politika, spor, aktüel konular gibi anlık tepkilere neden olabilecek konulardaki tespitlerden kaçının. Ayrıca aklınızdan geçenlerin Türkiye’deki bilim komünitesine değer katması beklenmektedir.
5
Cevap hakkı doğurmayın.
Bu platformda cevap veya yorum sistemi bulunmamaktadır. Dolayısıyla aklınızdan geçenlerin, tespit edilebilir kişilere cevap hakkı doğurmadığından emin olun.
Ekle
Soru Sor
ve seni takip ediyor

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close