Kütle uzay-zamanı büküyorsa, kütle ortadan kalktığında uzay-zaman nasıl düze dönebilir?
Madde zaman ve uzaya nasıl büküleceğini söyler ve eğimli zaman ve uzay maddeyi nasıl hareket ettireceğini söyler. Yerçekimi fenomeni ile ilk kez uzay-zaman ve görelilik fenomeni arasında bağlantı kuran Einstein'ın genel görelilik teorisinin arkasındaki temel prensip budur. Evrenin herhangi bir yerine bir kitle cismi yerleştirin ve etrafındaki uzay-zaman bükülecektir. Fakat bu kütle cismi götürülürse, kavisli uzay-zamanın hızla orijinal eğilmemiş durumuna geri dönmesine neden olan nedir? Neden zaman ve uzay eğri kalmıyor?
Einstein'dan yüzlerce yıl önce, Newton'un evrensel çekim yasası en iyi çekim teorisiydi. Newton'un yerçekimi teorisine göre, evrendeki herhangi iki kütle, nerede olurlarsa olsunlar veya ne kadar uzakta olurlarsa olsunlar, anında birbirlerini yerçekimi ile çekecektir. Kütle ne kadar büyükse, yerçekimi o kadar büyüktür; mesafe ne kadar uzaksa, kuvvet o kadar küçük olur. Bu, evrendeki tüm gök cisimleri için geçerli olacak ve Newton'un yerçekimi tanımı, o zamanki astronomik gözlemlerle tamamen uyumlu.
düşük evrensel çekim
Ancak Newton'un yerçekimi teorisi, birçok fizikçi için kabul edilemez olan bir bakış açısı, yani belirli bir mesafeden eylem getirdi. Kozmik mesafenin yarısı kadar ayrılan iki nesne birdenbire birbirlerine nasıl kuvvet uygulayabilir? Descartes bunu kabul edemedi, ancak başka bir kavram tasarladı, yani yerçekiminin içinden geçtiği bir ortam var. Uzayın bir maddeyle dolu olduğuna ve içinden bir kitle cismi geçtiğinde, o maddenin yerini alarak bir girdap yarattığına inanıyor.Bu, eterin erken versiyonu.
Elbette Descartes'in fikri yanlıştı. Genel görelilik ortaya çıktığında, evren anlayışımızı değiştirdi: Örneğin, (1) uzay ve zaman her yerde tam olarak aynı değildir ve farklı hızlarda ve farklı çekim alanlarında gözlemcilerden farklıdır; (2) Yerçekimi anlık değildir, ışık hızında hareket eder; (3) Yerçekimi doğrudan kütle ve mesafe ile değil, uzayın eğriliği ile belirlenir.Uzayın kendisi, tüm evrenin maddesinden ve enerjisinden oluşur.
Yerçekiminin genel göreliliğin tanımına göre, güneş evrenden aniden kaybolursa, hemen bilemeyeceğiz. Dünya hemen teğet yönde uçmayacak, 8,3 dakika boyunca güneşin yörüngesinde dönmeye devam edecek. Çünkü yerçekimini belirleyen kütle değil, uzaydaki tüm madde ve enerjinin toplamı ile belirlenen uzayın eğriliği.
Dünya, güneşin etrafında kıvrımlı uzay-zaman boyunca hareket eder
Güneşi kaldırırsanız, uzay kıvrımlıdan düze değişecektir, ancak bu geçiş anında gerçekleşmez. Uzay-zaman bir yapı olduğu için, bu geçişin bir tür ani harekete sahip olması gerekir, bu çok büyük dalgalanmalar-yerçekimi dalgaları üretecek, bu da evrende seyahat edecek ve bir havuzdaki dalgalar gibi dışarıya doğru gidecek.
Bu dalgacıkların hızı, görelilik teorisindeki herhangi bir nesnenin hızı ile aynıdır ve enerjileri ve kütleleri tarafından belirlenir. Yerçekimi dalgalarının kütlesi yoktur, ancak sınırlı bir enerjiye sahiptir, bu nedenle ışık hızında hareket etmeleri gerekir. Bu, dünyanın doğrudan güneşin mevcut uzaydaki konumundan değil, 8,3 dakika önce güneşin olduğu yer tarafından çekildiği anlamına gelir.
Bu garip ve bir problem olabilir. Newton'un yerçekimi teorisine göre, 8.3 dakika önce güneşin konumu dünya tarafından çekiliyorsa, o zaman dünyanın yörüngesi gözlem sonuçlarına uymuyor. Bununla birlikte, genel görelilik teorisi farklı bir açıklama getiriyor: Burada dünyanın güneş etrafındaki yörünge hızını da dikkate almamız gerekiyor.
Örneğin, dünya da hareket ettiğinden, uzayda bir dalgalanma sürmek, bir yerden yükselip farklı bir yere inmek gibidir. Genel görelilikte, bu teoriyi Newton'dan tamamen farklı kılan iki yeni etki vardır: (1) her nesnenin hızı hissettiği yerçekimi kuvvetini etkiler; (2) ve yerçekimi alanında meydana gelen değişiklikler.
Yerçekimi dalgaları
Uzay-zamanın herhangi bir noktasındaki eğriliğini hesaplamak istiyorsanız, genel göreliliği kullanabilirsiniz, ancak onun konumunu, boyutunu ve evrendeki tüm kütle dağılımını bilmeniz gerekir. Ayrıca şunları bilmeniz gerekir: (1) Bu kitleler nasıl hareket eder ve zaman içinde nasıl hareket ederler? (2) Tüm enerji türleri nasıl dağıtılır? (3) Gözlenen / ölçülen nesne değişen bir yerçekimi alanında nasıl hareket eder? (4) Uzayın eğriliği zamanla nasıl değişir?
Bu ek bilgi ile belirli bir konumun uzayının zaman ve uzayda nasıl büküldüğünü hesaplamak mümkündür.
Ancak bu bükülme ve bükülmeme kaybı vardır, küçük olmasına rağmen test edilebilir. Newton'un yerçekimi teorisi, dünyanın güneş etrafındaki yörüngesinin kapalı bir eliptik yörünge olduğuna inanır, ancak genel görelilik, bu eliptik yörüngenin zamanla hareket etmesi ve yörüngenin yavaşça bozulması gerektiğini öngörür. Sadece bu etki çok zayıftır ve aldığı zaman evrenin yaşından çok daha uzun olabilir.
2016'da yerçekimi dalgalarının doğrudan tespit edilmesinden önce, gökbilimcilerin yerçekimi hızını ölçmek için kullandıkları ana yöntem buydu. Bununla birlikte, dünya tarafından ölçülmez, yörünge değişikliklerinin kolayca gözlemlendiği uç bir sistem, yani en az bir nötron yıldızı içeren yakın bir yörünge sistemi.
Çift nötron yıldız sistemi
Hızla değişen devasa bir gök cismi, sürekli değişen güçlü bir yerçekimi alanından geçtiğinde, en önemli etki ortaya çıkacaktır. Bu, ikili nötron yıldız sistemi tarafından sergilenen fenomendir.Bu nötron yıldızlarından biri veya ikisi yörüngede döndüğünde, pulslar üretecekler ve nötron yıldızının kutbu görüş alanımızdan her geçtiğinde pulslar görülecektir. Einstein'ın yerçekimi teorisinin öngörüsü ışık hızına çok duyarlıdır. 1980'lerde keşfedilen ilk atarca ikili sisteminde yerçekimi hızının ışık hızına yakın olduğu ölçülmüştür ve ölçüm hatası sadece% 0,2'dir.
Buna dayanarak, genel görelilik iyi doğrulanabilir ve Newton'un yerçekimi teorisi ve diğer yerçekimi teorileri hariç tutulabilir. Ancak bir kütle kaldırıldığında uzayın neden kavisli olmadığını açıklamak için bir mekanizmaya gerek yoktur, çünkü açıklamanın kendisi genel göreliliğin kendisidir. Sürekli değişen bir yerçekimi alanında hızlanan bir kütle, enerjiyi yayar ve yayılan enerji, uzayın yapısı, yani yerçekimi dalgaları boyunca bir dalgalanmadır. Madde veya enerji yoksa uzayın eğriliğini koruyacak hiçbir şey yoktur. Uzayın bükülmemiş bir duruma geri getirilmesi doğal olarak gerçekleşir ve bu sırada yerçekimi dalgaları yayılır.
