Göreliliği anlamak-6: Newton’un içine sinmeyen cevap

Bir elma dalından kopar ve yere düşer. Hikâyenin bu kadarını herkes bilir. Kimsenin anlatmadığı kısım ise şudur: Newton'un dehası elmanın düştüğünü fark etmek değil, Ay'ın da düşüyor olduğunu fark etmekti.

Ay, Dünya'nın etrafında dönerken aslında sürekli bize doğru düşmektedir. Hoppala ne demek istiyorsun, bize hiç böyle anlatmamışlardı diyeceksiniz. Ama aynı anda yanlamasına da hızla ilerlediği için, düştükçe Dünya'nın kavisi altından kayar ve bir türlü yere çakılamaz. Yörünge dediğimiz şey, hiç varamayan bir düşüştür.

Newton bunu tek bir yasaya bağladı: iki kütle birbirini, kütlelerinin çarpımıyla doğru, aralarındaki mesafenin karesiyle ters orantılı bir kuvvetle çeker. Bu yasa gezegenleri, gelgitleri, kuyruklu yıldızları, topların menzilini açıkladı. İki yüz yıl boyunca hiçbir gözlem onu yenemedi.

Ama Newton'un kendisi bu yasadan memnun değildi. "Hiçbir aklıselim insan buna inanamaz" diyordu. Newton'un rahatsızlığı şuydu: yasası, çekimin ne kadar olduğunu söylüyordu; ama nasıl olduğunu söylemiyordu.

Güneş ile Dünya arasında 150 milyon kilometrelik bir boşluk vardır. Ne bir ip vardır, ne bir çubuk, ne bir kanca. Peki Güneş bizi neyle tutuyor? Boşluktan geçen, hiçbir aracı kullanmayan, üstelik anında etki eden bir kuvvet... Bu, büyüye benziyordu.

Newton, 1693'te ilahiyatçı Richard Bentley'e yazdığı mektupta bunu itiraf etti: bir cismin, boşluğun ötesinden, aracısız biçimde başka bir cisme etki etmesi fikri ona öyle büyük bir saçmalık geliyordu ki, felsefe meselelerinde yetkin hiç kimsenin buna düşebileceğine inanmıyordu.

Kendi yasasının temelini saçma buluyordu. Ama elinde daha iyisi yoktu. "Ben hipotez uydurmam" dedi ve mekanizmayı geleceğe bıraktı.

Gelecek iki yüz on yıl sonra, Bern'deki patent dairesinde geldi.

Hayatının en mutlu düşüncesi

1907 yılında, özel göreliliği yayımlayalı iki yıl olmuştu ve Einstein'ın canını sıkan bir şey vardı: kurduğu kuram, - yani özel görelilik: önceki 5 yazıda açıklamaya çalıştığımız- yalnızca sabit hızla giden gözlemciler için geçerliydi. Oysa evrende hiçbir şey sabit hızla gitmiyordu; her şey çekiyor, çekiliyor, hızlanıyordu. Üstelik Newton'un anlık etkisi, "hiçbir şey ışıktan hızlı olamaz" ilkesiyle açıkça çelişiyordu.

Masasında otururken aklına gelen fikri, sonradan "hayatımın en mutlu düşüncesi" diye anacaktı. Şuydu: serbest düşen bir insan, kendi ağırlığını hissetmez. Basit görünüyor. Sonuçları değil.

Penceresiz bir asansörde uyandığınızı düşünün. Ayaklarınız yere basıyor, elinizdeki anahtarı bıraksanız yere düşüyor. Kendinize sorun: Dünya'da mıyım, yoksa uzayda, bir roketin arkama takılıp beni sürekli hızlandırdığı bir kabinde miyim?

Yapabileceğiniz hiçbir deney yoktur ki bunu ayırt etsin. Anahtar iki durumda da aynı biçimde düşer.

Şimdi tersi. Asansör boşlukta serbest düşüyor. Siz havada süzülüyorsunuz, anahtar yanınızda asılı duruyor. Uzayda, hiçbir kütlenin yanında olmayan bir kabinde de tam olarak bunu yaşardınız. Yine ayırt edemezsiniz.

Einstein'ın eşdeğerlik ilkesi budur: yerçekimi ile ivme, yerel olarak birbirinden ayırt edilemez. Aynı şeydir.

Uzay istasyonundaki astronotların havada süzülmesinin sebebi de budur — orada yerçekimi yok değildir; 400 kilometre yükseklikte Dünya'nın çekimi hâlâ yerdekinin yaklaşık yüzde 90'ıdır. Astronotlar sadece istasyonla birlikte sürekli düşmektedir.

Ve ışık bükülür

Bu ilkeden, Einstein'ın hemen çıkardığı bir sonuç var. Çok dikkatli okuyun; genel göreliliğin kapısı burasıdır.

Hızlanan roket kabinine geri dönelim. Kabinin bir duvarında küçük bir delikten içeri bir ışık huzmesi giriyor ve karşı duvara doğru ilerliyor. Işık o mesafeyi kat ederken kabin hızlanmıştır, yani yukarı doğru ilerlemiştir. Sonuç: huzme karşı duvara, girdiği yükseklikten biraz aşağıda çarpar. Kabindeki insan ışığın kavis çizdiğini görür.

Ama eşdeğerlik ilkesine göre bu kabin ile yerçekimi alanı arasında hiçbir fark yoktur. O hâlde: Yerçekimi ışığı büker.

Bu cümle Newton'un evreninde tam bir skandaldır. Newton'un yerçekimi kütleleri çeker; ışığın ise kütlesi yoktur. Çekilecek bir şey yoktur ortada.

Einstein'ın vardığı sonuç şu oldu: belki de yerçekimi bir kuvvet değildir. Belki ışık bükülmüyordur; bükülen, ışığın içinden geçtiği mekânın kendisidir.

Newton'un iki yüz yıl önce "saçma" dediği o uzaktan etkiye gerek kalmayacaktı. Güneş bizi bir iple çekmiyordu. Güneş, çevresindeki zemini eğiyordu; biz de o eğik zeminde yuvarlanıyorduk.

Bu fikri matematiğe dökmek Einstein'ın sekiz yılını aldı. Kendi deyimiyle, özel görelilik yanında çocuk oyuncağı kalıyordu; yeni bir geometriyi, matematikçi dostu Marcel Grossmann'ın yardımıyla baştan öğrenmesi gerekti.

Ve o sekiz yılın sonunda ortaya, insan zihninin ürettiği en güzel denklem takımlarından biri çıktı.

Yarın, bükülen uzay-zamanı konuşacağız: Dünya niçin Güneş'in etrafında dönüyor, gerilmiş çarşaf benzetmesi nerede yanıltıyor, ve 1919'da bir İngiliz astronomun Afrika'da çektiği fotoğraf niçin Einstein'ı bir gecede dünyanın en ünlü insanı yaptı.