Göreliliği anlamak-8: Bir yüzyıl boyunca denenen kuram

Bir kuramın kıymeti, ne kadar zarif olduğuyla değil, kendini ne kadar tehlikeye attığıyla ölçülür. İyi bir kuram, "şunu ölçün, şu rakamı bulacaksınız; bulamazsanız beni çöpe atın" der.

Einstein'ın genel göreliliği, yüz yıl boyunca bu meydan okumayı arka arkaya yaptı ve bir kez olsun şaşmadı.

29 Mayıs 1919: Afrika'da çekilen fotoğraf

Einstein şunu söylemişti: Güneş'in hemen kenarından geçen yıldız ışığı bükülecek, dolayısıyla o yıldızlar gökyüzünde gerçek konumlarından kaymış görünecek. Kayma miktarı da 1,75 yay saniyesi olacak — Newton fiziğiyle hesaplanabilecek değerin tam iki katı.

Bu rakamın iki katı olması hayatî önemdeydi. Çünkü "ışık bükülüyor" demek yetmiyordu; iki kuram farklı sayılar veriyordu ve ölçüm hangisinin haklı olduğunu söyleyecekti.

Sorun şuydu: Güneş'in yanındaki yıldızlar gündüz görülmez. Ancak bir tam güneş tutulmasında.

İngiliz astronom Arthur Eddington, 1919'daki tutulma için iki ekip gönderdi: biri Batı Afrika açıklarındaki Príncipe adasına, biri Brezilya'nın Sobral kasabasına. Príncipe'de o gün yağmur yağdı, bulutlar son anda açıldı. Plakalar çekildi, aylarca ölçüldü.

6 Kasım 1919'da Londra'da Royal Society'nin ortak toplantısında sonuç açıklandı: yıldızlar kaymıştı, Einstein'ın öngördüğü kadar.

Ertesi gün gazeteler "gökyüzünde ışıklar eğik" diye çıktı. Üç yüz yıl boyunca sarsılmamış Newton fiziği tahtını devretmişti — üstelik savaşta birbirini kırmış iki ülkenin bilim insanları eliyle: bir Alman'ın kuramı, bir İngiliz tarafından doğrulanmıştı. Einstein bir gecede dünyanın en ünlü insanı oldu.

O günün heyecan verici bulgusu, bugün astronomların rutin aleti hâline geldi.

Uzak bir galaksinin ışığı, bize gelirken önündeki dev bir kütlenin yanından geçerse büküler. Sonuç: o galaksiyi gökyüzünde tek bir yerde değil, birkaç ayrı kopya hâlinde, ya da bir yay, bazen de tam bir halka biçiminde görürüz.

Buna kütle çekimsel mercekleme deniyor ve artık bir sorun değil, bir imkân. Çünkü doğanın kurduğu bu mercekler uzaktaki nesneleri büyütüyor. Bugün evrenin en uzak, en sönük galaksilerini görebiliyorsak, bunun sebebi teleskoplarımızın gücü değil; araya giren kütlelerin ışığı bize doğru toplamasıdır.

Dahası, mercekteki bükülmenin şiddetine bakarak aradaki kütleyi tartabiliyoruz. Karanlık madde denen meselenin izi de büyük ölçüde böyle sürülüyor.

14 Eylül 2015: Evrenin sesi

Einstein 1916'da, denklemlerinden bir sonuç daha çıkarmıştı: iki devasa kütle birbirinin etrafında dönerken uzay-zamanda dalgalar oluşmalıydı. Bir havuza atılan taşın halkaları gibi, ama dalgalanan şey su değil, dokunun kendisi.

Kendisi bunların asla ölçülemeyeceğini düşünüyordu. Haklı sayılırdı: etkinin ne kadar küçük olduğunu görmek gerekiyor.

14 Eylül 2015 sabahı, ABD'de birbirinden 3 bin kilometre uzaktaki iki LIGO dedektörü, milisaniyeler arayla aynı titreşimi kaydetti. Kaynak, 1,3 milyar yıl önce çarpışmış iki kara delikti; dalgaları bunca zamandır yolculuk ediyordu.

Dalganın dedektörün dört kilometrelik kollarında yaptığı esneme, bir protonun çapının on binde biri kadardı. İnsanlık, böyle bir şeyi ölçebilecek bir alet yapmıştı.

O tarihten beri yüzlerce olay yakalandı; çarpışan kara delikler, birleşen nötron yıldızları. Gökyüzünü artık sadece görmüyoruz, bir anlamda duyuyoruz da.

10 Nisan 2019: Kara deliğin fotoğrafı

Kara delik fikri, genel göreliliğin en uç sonucudur. Yeterince yoğun bir kütle, uzay-zamanı öyle büker ki bir sınırın içinden ışık bile çıkamaz. Buna olay ufku denir.

Uzun süre bunun matematiksel bir tuhaflık olduğu, doğada karşılığı olmadığı düşünüldü. Einstein'ın kendisi de kara deliklerin gerçekte oluşamayacağı kanaatindeydi.

10 Nisan 2019'da, dünyanın dört bir yanındaki radyo teleskoplarını tek bir dev gözlemevi gibi birleştiren Event Horizon Telescope ekibi, M87 galaksisinin merkezindeki dev kara deliğin görüntüsünü yayımladı. Karanlık bir daire ve etrafında, bükülen ışığın oluşturduğu parlak bir halka.

Halkanın biçimi ve boyutu, denklemlerin onlarca yıl önce söylediğiyle örtüşüyordu. 2022'de aynı yöntemle kendi galaksimizin merkezindeki kara delik de görüntülendi.

Ve gündelik hayat

Bütün bunlar uzak ve devasa şeyler. Oysa kuramın en sık sınandığı yer, cebinizdir.

GPS sisteminin çalışması, hem özel hem genel göreliliğin düzeltmelerine bağlıdır. Bu düzeltmeler her gün, her saniye, milyarlarca cihaz için yapılır ve tutar. Bir kuramın bundan daha sıkı sınanması zordur: yüz yıl önce bir adamın kâğıt üstünde yazdığı denklem, bugün yanlış olsaydı, kimse taksi çağıramazdı.

Newton'un "saçma" bulduğu, açıklamaktan kaçındığı o mekanizma sonunda ortaya çıktı. Aradaki boşlukta bir ip yoktu. Boşluğun kendisi vardı — ve o boşluk esniyordu.

Yarın son bölümde, bu eğriliğin en çarpıcı sonucuna geliyoruz: kütle zamanı yavaşlatır. Ve oradan, bu diziye başlamama sebep olan soruya döneceğiz.