Yerçekimi her gün deneyimlediğimiz bir kuvvettir, ancak yine de bir miktar gizemini korumaktadır. Yeryüzünde sabit kalmamızın ve nesnelerin düşürüldüğünde düşmesinin nedeni budur. Yerçekimini açıklamaya çalışan birkaç teori olmasına rağmen, bilim insanları hala onu tam olarak anlamış değiller.

Bu makalede, Newton ve Einstein'ın yerçekimi teorilerini inceleyerek, daha yeni görüşleri tartışarak ve yerçekiminin güneş sistemimizdeki ve günlük yaşamdaki rolüne değinerek "Yerçekimi nedir?" sorusuna cevap vereceğiz.

Newton'un Yerçekimi

1600'lerde Isaac Newton adında bir İngiliz fizikçi ve matematikçi bir elma ağacının altında oturuyordu - ya da efsane bize öyle söylüyor. Görünüşe göre, kafasına bir elma düştü ve elmanın neden ilk etapta yere doğru çekildiğini merak etmeye başladı.

Newton, Evrensel Çekim Teorisini 1680'lerde kamuoyuna duyurdu. Bu teori temel olarak yerçekiminin evrendeki tüm maddelere etki eden öngörülebilir bir kuvvet olduğu ve hem kütlenin hem de mesafenin bir fonksiyonu olduğu fikrini ortaya koymuştur. Teori, maddenin her bir parçacığının diğer tüm parçacıkları (örneğin, "Dünya" parçacıkları ve "siz" parçacıkları) kütlelerinin çarpımıyla doğru orantılı ve aralarındaki mesafenin karesiyle ters orantılı bir kuvvetle çektiğini belirtir.

Yani parçacıklar birbirinden ne kadar uzaksa ve/veya parçacıkların kütlesi ne kadar azsa, çekim kuvveti de o kadar az olur.

Kütle çekim yasasının standart formülü şöyledir [kaynak: UT]:

Yerçekimi kuvveti = (G x m1 x m2) / (d2)

Burada G yerçekimi sabiti, m1 ve m2 kuvveti hesapladığınız iki nesnenin kütleleri ve d iki kütlenin ağırlık merkezleri arasındaki mesafedir.

G, 6,67 x 10-8 dyne * cm2/gm2 değerine sahiptir. Yani 1 gramlık iki nesneyi birbirinden 1 santimetre uzağa koyarsanız, birbirlerini 6,67 x 10-8 dyne kuvvetiyle çekeceklerdir. Bir dyne yaklaşık 0,001 gram ağırlığa eşittir, yani bir dyne kuvvetiniz varsa, Dünya'nın yerçekimi alanında 0,001 gram kaldırabilir. Yani 6.67 x 10-8 dyne minicik bir kuvvettir.

Ancak kütlesi 6 x 1024 kilogram olan Dünya gibi devasa cisimler söz konusu olduğunda (bkz. Dünya gezegeninin ağırlığı ne kadardır?), bu oldukça güçlü bir yerçekimi kuvveti anlamına gelir. İşte bu yüzden şu anda uzayda süzülmüyorsunuz.

Bir nesneye etki eden yerçekimi kuvveti aynı zamanda o nesnenin ağırlığıdır. Bir tartıya çıktığınızda, tartı vücudunuza ne kadar yerçekiminin etki ettiğini okur. Ağırlığı belirlemek için kullanılan formül [kaynak: Kurtus]:

ağırlık = m x g

Burada m bir nesnenin kütlesi, g ise yerçekimine bağlı ivmedir. Dünya'da yerçekimine bağlı ivme 9,8 m/s²'dir - bir nesnenin kütlesi ne olursa olsun asla değişmez. Bu nedenle bir çakıl taşını, bir kitabı ve bir kanepeyi çatıdan aşağı bırakacak olsanız, hepsi aynı anda yere düşer (çatı çok yüksek değilse, bu durumda son hız devreye girer).

Yüzlerce yıl boyunca Newton'un yerçekimi teorisi bilim dünyasında neredeyse tek başına kaldı. Bu durum 1900'lerin başında değişti.

Einstein's Gravity

1921'de Nobel Fizik Ödülü'nü kazanan Albert Einstein, 1900'lerin başında alternatif bir yerçekimi teorisine katkıda bulundu. Bu onun ünlü Genel Görelilik Teorisi'nin bir parçasıydı ve Newton'un Evrensel Çekim Yasası'ndan çok farklı bir açıklama sunuyordu.

Einstein yerçekiminin bir kuvvet olduğuna inanmıyordu; onun "dördüncü boyut" olarak da bilinen uzay-zaman şeklindeki bir bozulma olduğunu söylüyordu (uzay-zaman hakkında bilgi edinmek için Özel Görelilik Nasıl Çalışır bölümüne bakınız).

Temel fizik, eğer herhangi bir dış kuvvet söz konusu değilse, bir nesnenin her zaman mümkün olan en düz çizgide hareket edeceğini belirtir. Buna göre, harici bir kuvvet olmadan, paralel yollarda seyahat eden iki nesne her zaman paralel kalacaktır. Asla karşılaşmazlar.

Ama gerçek şu ki, karşılaşırlar. Paralel yollarda ilerlemeye başlayan parçacıklar bazen çarpışırlar. Newton'un teorisine göre bunun nedeni, bu nesneleri birbirlerine ya da tek bir üçüncü nesneye çeken bir kuvvet olan kütle çekimidir. Einstein da bunun yerçekimi nedeniyle meydana geldiğini söyler - ancak onun teorisinde yerçekimi bir kuvvet değildir. Uzay-zamanda bir eğridir.

Einstein'a göre, bu nesneler hala mümkün olan en düz çizgi boyunca hareket etmektedir, ancak uzay-zamandaki bir bozulma nedeniyle, mümkün olan en düz çizgi artık küresel bir yol boyunca ilerlemektedir. Yani düz bir düzlem boyunca hareket eden iki nesne şimdi küresel bir düzlem boyunca hareket etmektedir. Ve bu küre boyunca iki düz yol tek bir noktada son bulur.

Kütleçekim Dalgaları ve Diğer Teoriler
Daha yeni yerçekimi teorileri bu olguyu parçacıklar ve dalgalar açısından ifade etmektedir. Bir görüş, graviton adı verilen parçacıkların nesnelerin birbirini çekmesine neden olduğunu öne sürüyor. Ancak gravitonlar hiçbir zaman gözlemlenmemiştir.

Bir başka teori ise, bir nesne dış bir kuvvet tarafından hızlandırıldığında ortaya çıkan yerçekimi dalgalarını veya yerçekimi radyasyonunu içerir. Kütleçekim dalgaları doğrudan gözlemlenmemiş olsa da, varlıkları dolaylı kanıtlarla doğrulanmıştır.

Güneş Sistemimizde Yerçekimi
Yerçekimi, güneş sistemimizin oluşumunda ve istikrarında çok önemli bir rol oynar. Evrenin oluşumuna yardımcı olur, Ay'ı Dünya'nın yörüngesinde tutar ve Dünya'nın Güneş'e doğru savrulmasını önler.

Güneş'in çekim kuvveti tüm gezegenleri yörüngelerinde tutar ve gezegenler ile uyduları arasındaki çekim kuvveti uyduları yörüngede tutar.

Yerçekimi: Biliyor muydunuz?
Yerçekimi Dünya Yüzeyinde Değişir
Yerçekimi kuvveti Dünya'nın her yerinde aynı değildir. Dünya'nın dönüşünden kaynaklanan merkezkaç kuvveti ve Dünya'nın mükemmel bir küre değil, basık bir sferoid olması nedeniyle ekvatorda biraz daha zayıftır. Yerçekimi kutuplarda daha güçlü, yüksek rakımlarda ise daha zayıftır. Dünya yüzeyinde bir yerden başka bir yere seyahat ettiğinizde ağırlığınızın biraz değişmesinin nedeni de bu farklılıktır.

Yerçekimi ve Kara Delikler
Bir kara delik, yerçekiminin ışığın bile kaçamayacağı kadar güçlü olduğu bir uzay bölgesidir. Bir kara deliğin etrafındaki dönüşü olmayan nokta olay ufku olarak bilinir. Bir nesne bu sınırı geçtiğinde, kaçınılmaz olarak kara deliğin içine çekilir. Bir kara deliğin tüm kütlesinin yoğunlaştığı merkezine tekillik denir.

Yerçekimi Sabiti
Yerçekimi sabiti (G), fizikte iki nesne arasındaki yerçekimi kuvvetinin gücünü tanımlayan temel bir sabittir. Yaklaşık olarak 6,67430(15) x 10-11 Newton (m2/kg2) değerine sahiptir.

Yerçekimi ve Gündelik Nesneler
Bir kitap ve bir kalem gibi günlük nesneler arasındaki yerçekimi inanılmaz derecede zayıftır çünkü kütleleri çok küçüktür. Bununla birlikte, Dünya'nın yerçekiminin kümülatif etkisi her şeyi yere sabitleyen şeydir.

Temel Kuvvetler
Kütleçekimi, elektromanyetik kuvvetler, güçlü nükleer kuvvetler ve zayıf nükleer kuvvetlerle birlikte doğanın dört temel kuvvetinden biridir. Dört kuvvet arasında en zayıf olanıdır, ancak sonsuz bir menzile sahiptir ve evrenin büyük ölçekli yapısından sorumludur.

Gizemi Çözmek
Yerçekimini anlama konusunda önemli ilerlemeler kaydetmiş olsak da, yerçekimi büyüleyici ve biraz da gizemli bir olgu olmaya devam ediyor. İster bizi yerde tutan güç, ister gezegenlerin güneşin etrafında dönmesinin nedeni, ister çığır açan bilimsel teorilerin konusu olsun, yerçekimi evrenimizi ve günlük hayatımızı şekillendiren temel bir güçtür.

-------------------------------------------------------

Referanslar 

1. Newton's Gravity:

   • Newton, I. (1687). "Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica" (Mathematical Principles of Natural Philosophy). Link to text

2. Einstein's Gravity:

   • Einstein, A. (1915). "Die Feldgleichungen der Gravitation" (The Field Equations of Gravitation). Link to paper

3. Gravitational Waves and Other Theories:

   • Abbott, B. P., et al. (2016). "Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger." Physical Review Letters, 116(6), 061102. DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.061102

   • Weinberg, S. (1972). "Gravitation and Cosmology: Principles and Applications of the General Theory of Relativity." John Wiley & Sons.

4. Gravity in Our Solar System:

   • Carroll, B. W., & Ostlie, D. A. (2006). "An Introduction to Modern Astrophysics." Pearson Education.

   • Murray, C. D., & Dermott, S. F. (1999). "Solar System Dynamics." Cambridge University Press.

5. Additional Information:

   • National Aeronautics and Space Administration (NASA). (n.d.). "Gravity and Newton's Laws of Motion." Link to NASA resource

   • The Physics Classroom. (n.d.). "Newton's Law of Universal Gravitation." Link to resource