Bir nefeste evren. Colin Stuart

olaydaki sınır çizgisi de ışık hızıdır.

Einstein ve genel görelilik

      Einstein, özel görelilik kuramını dünyaya hediye etmekle yetinememiş olacak ki 1915 yılında da genel görelilik kuramını yayımladı. Bunu yaparak yerçekimi hakkındaki düşüncelerimizi kökten değiştirdi.

      Newton, kütleçekimini devasa cisimler tarafından boşlukta uygulanan çekim olarak düşünmüştü. Ona göre Dünya bu yüzden Güneş’in etrafında dönüyordu. Einstein, Dünya’nın Güneş’in etrafında dönmesinin sebebini, Güneş’in etrafındaki uzayın şeklini değiştirmesi olarak açıkladı. Einstein, üç boyutlu uzay ve bir boyutlu zaman anlayışını uzay-zaman dediği dört boyutlu bir “kumaşa” çevirdi ve devasa cisimlerin bu kumaşı büktüğünü söyledi.

      Bunu zihninizde canlandırmak için, köşelerinden sıkıca gerdiğiniz bir çarşafı uzay-zaman olarak düşünün. Bu çarşafın ortasına Güneş’i temsil eden bir bovling topu yerleştirin, çarşaf bükülecek ve ortada bir çukur oluşacak. Daha sonra Dünya’yı temsilen bir tenis topu alın ve çarşafın çukur oluşan kısmının kenarına bırakın; tenis topu, bovling topuna doğru çekilecektir.

      Einstein, devasa cisimlerin uzay-zaman denen dört boyutlu kumaşı büktüğünü ve bu bükülmenin de uzak yıldızlardan gelen ışığı büktüğünü ileri sürmüştü.

      Astronomlar uzunca bir süredir, Newton’ın çekim yasasının Merkür’ün yörüngesindeki gariplikleri açıklayamadığını biliyorlardı. Einstein, bükümlü uzay-zaman fikrini Merkür’e uyguladığında mükemmel bir uyum oluşmuştu. Ancak emin olmak için deney yapacak farklı bir yola ihtiyaç vardı. Bu yol da Güneş tutulmasının yegâne durumunu kullanmaktı.

ALBERT EINSTEIN (1879-1955)

      Ondan önce veya sonra yaşamış hiçbir bilim insanı, Albert Einstein kadar ünlü olamadı. Yüzü, dünyanın her bir yerinde kıyafetleri, posterleri ve fincanları süslüyor. Çalışmaları bugün bile geçerli. Einstein’ın görelilik kuramlarını yayımlamasının üstünden yüz yıldan fazla bir zaman geçmesine rağmen, fizikçiler hâlâ haklı olduğu konusunda kanıtlar bulmaya devam ediyorlar. Doğru veya yanlış olabilir, ancak kırlaşmış saçları ve kaçık profesör karakteri, dâhi bilim insanı görüntüsünün en bilinen modeli haline geldi.

      Renkli bir hayat sürdüğüne şüphe yok. 1903’de fizik öğrencisi olan çok yakın arkadaşı Mileva Marić’le evlendi, ancak daha sonra kuzeni Elsa’yla bir ilişkisi oldu. Elsa ve Albert 1919 yılında evlendiler ve Elsa’nın öldüğü 1936 yılına kadar beraber kaldılar. Bu olayın Einstein’ın kalbini çok kırdığı söylenir.

      Hem Alman hem de Yahudi olduğundan, Adolf Hitler iktidara gelince Amerika’da kaldı ve 1940 yılında ABD vatandaşı oldu. 1952 yılında İsrail cumhurbaşkanlığı teklif edildi, ama reddetti. 1955 yılında ise damar genişlemesi sebebiyle hayatını kaybetti. Otopsi sırasında beyni, zekâyla ilgili araştırmalarda kullanılmak üzere, izinsiz şekilde alındı.

      Einstein ve Newton, uzak yıldızlardan gelen ışığın, Güneş’in çekimi tarafından büküldüğü konusunda hemfikirlerdi; ancak bu bükülmenin ne kadar olduğu konusunda fikir ayrılıkları vardı. Bu sebeple İngiliz astronom Arthur Eddington, 1919 yılında, bükülmenin ne kadar olduğunu bulmak için küçük bir Afrika adası olan Príncipe’ye yollandı. Normalde gündüz vakti Güneş’e yakın olan yıldızları görmek mümkün değil. Fakat Güneş tutulması sırasında Ay, Güneş’in parıltısını kolayca engelleyebiliyor. Eddington da bu fırsatı, Güneş’in yakınında yer alan yıldızların fotoğraflarını çekmek için kullandı.

      Tabii ki yıldızlar tam da Einstein’ın söylediği yerdeydi; normal pozisyonlarından çıkmışlardı çünkü ışıkları, Güneş’in etrafındaki uzay-zamanı bükmesi sebebiyle oluşan eğimli yolu takip ediyordu (bkz. 53. sayfa). Genel görelilik, çekim kuvveti hakkındaki en geçerli teori olmaya ve bugün bile önüne gelen her sınavı kolayca geçmeye devam ediyor.

      İkinci Bölüm

      Güneş, Dünya ve Ay

GüneşHangi maddeleri içeriyor?

      Sizden 150 milyon kilometre ötede olan bir şeyin hangi maddelerden yapıldığını nasıl anlarsınız? Özellikle de muazzam derecede sıcak ve parlak bir şeyse ve erimeden yanına yaklaşmak mümkün değilse? Astronomideki diğer birçok şey gibi, bu sorunun da cevabı: Bize ulaşan ışık yoluyla.

      Birinci bölümde beyaz ışığı ışık tayfına çevirmek için bir prizmanın nasıl kullanıldığını görmüştük (bkz. 38. sayfa). Alman fizikçi Joseph von Fraunhofer, 1800’lü yılların başlarında, Güneş’ten gelen ışık tayfının kesintisiz olmadığını fark etti. Işık tayfı, 500’den fazla siyah çizgi içeriyordu (bu çizgiler artık Fraunhofer çizgileri olarak biliniyor). 1850’lerde ise Alman bilim insanları Robert Bunsen ve Gustav Kirchhoff, bu çizgilerin neden orada olduğunu açıkladı. Çizgiler, düpedüz kayıp renklerdi; Güneş’in içindeki farklı maddeler, ışığın bu frekanslarını yutuyor ve o renklerin Dünya’ya ulaşmasını engelliyordu.

      Aslına bakılırsa bu çizgiler, ışığın kaynağının neler içerdiğine dair çok önemli bilgilerle kodlanmış kimyasal barkodları andırıyor. Adeta Güneş’in eşsiz parmak izi. Bunsen ve Kirchhoff, laboratuvarlarda farklı elementleri ısıtarak bu “soğurma çizgileri”ni Güneş tayfındaki çizgilerle eşleştirdi (yakıcı aygıtı Bunsen icat ettiği için bu aygıt “Bunsen ocağı” olarak anılıyor). Güneş’in çoğunlukla, evrendeki en hafif element olan hidrojenden meydana geldiğini gördüler.

      Ancak 1868 yılında Güneş, astronomları âdeta ters köşeye yatırdı. O yıl Fransız astronom Pierre Janssen, bir Güneş tutulmasını gözlemledi ve bilinen hiçbir elemente uymayan bir soğurma çizgisi keşfetti. Aynı yıl İngiliz astronom Norman Lockyer da Güneş’i gözlemlerken benzer bir çizgi buldu. Lockyer ve kimyager arkadaşı Edward Frankland, bu elementi helyum olarak adlandırdı (Yunancada “Güneş” anlamına gelen “helios”a ithafen). Helyum, Dünya’da daha sonra keşfedildiğinden, “önce uzayda bulunan” ilk element oldu. Tayf çizgilerini inceleyen ve tayfölçümü olarak adlandırılan bu yöntem sayesinde, Güneş’in %73 hidrojen ve %25 helyum içerdiğini, kalan yüzdelik kısmın da oksijen, karbon ve demir gibi elementlerden oluştuğunu biliyoruz.

Enerjisini sağlayan şey ne?

      Güneş, neredeyse 150 milyon kilometrelik bir uzaklıktan cildimizi yakıyor. Bu kadar muazzam bir “fırın”ın ne ile çalıştığını bulmak 19. yüzyıl sonlarında, fizik dünyasının en önemli meselelerinden biriydi.

      Jeoloji ve biyolojideki gelişmeler (Charles Darwin’in doğal seçilim ve evrim konusundaki çalışmaları da dahil), çok yaşlı bir Dünya’da yaşadığımıza dair ipuçları sunuyordu. Güneş, Dünya’dan çok daha yaşlı olduğu için, gücünü anlamak daha da zahmetli bir iş haline gelmişti. Güneş’i milyonlarca yıl besleyen şeyi bulmak bir şey, Güneş’in milyarlarca yıllık olduğunu ve onu milyarlarca yıl besleyen şeyi bulmaksa bambaşka bir şey.

      Victoria devrinin önde gelen birçok bilim insanı, bu kadar uzun bir zaman dilimine inanmayı doğrudan reddetti. Isı ve enerji konusunda önde gelen bir uzman olan Lord Kelvin, Güneş’in enerji kaynağının çekim gücü olduğunu öne sürdü. Söylediğine göre, Güneş’e ait maddeler Güneş’in çekirdeğinde öğütüldüğünde basınç ve sıcaklık artıyordu. Çekim enerjisinin ısı enerjisine dönüştüğü bu değişim Kelvin’in açıklamasıydı. Fakat Güneş’in bu enerjiyi 30 milyon yıl civarında tüketeceğini hesaplamıştı. Hâlâ