Kozmik bir pürüz Einstein'a meydan mı okuyor?

"Kozmik bir ölçeğe ulaştığınızda, şartlar ve koşullar geçerli olur."

Bu James Webb Uzay Teleskobu derin alan görüntüsü, şimdiye kadar görülen en eski ve en uzak galaksilerden bazılarını gösteriyor. (Görselin kaynağı: NASA, ESA, CSA ve STScI)

Albert Einstein'ın 1915 tarihli yerçekimi teorisi olan genel göreliliğin müthiş öngörü gücü yadsınamaz - ancak teorinin uzak mesafeler üzerindeki etkisini hesaplamak söz konusu olduğunda hala tutarsızlıklar var. Ve yeni araştırmalar bu tutarsızlıkların yerçekiminin kendisindeki "kozmik bir pürüzden" kaynaklanabileceğini öne sürüyor.

İlk formüle edilişinden bu yana geçen 109 yılda, genel görelilik galaktik ölçekte yerçekiminin en iyi tanımı olarak kaldı; deneyler defalarca doğruluğunu teyit etti. Bu teori aynı zamanda evrenin daha sonra gözlemsel olarak doğrulanacak yönlerini tahmin etmek için de kullanılmıştır. Bunlar arasında Büyük Patlama, kara deliklerin varlığı, ışığın kütleçekimsel merceklenmesi ve uzay-zamanda kütleçekimsel dalgalar olarak adlandırılan küçük dalgacıklar yer almaktadır.

Yine de, tıpkı Newton'un yerçekimi teorisi gibi, genel görelilik de bize bu esrarengiz gücün tam resmini sunmayabilir.

Waterloo Üniversitesi Matematiksel Fizik Orogramı'ndan Robin Wen yaptığı açıklamada, "Bu yerçekimi modeli, Büyük Patlama'nın teorileştirilmesinden kara deliklerin fotoğraflanmasına kadar her şey için gerekli olmuştur" dedi. "Ancak yerçekimini kozmik ölçekte, galaksi kümeleri ve ötesinde anlamaya çalıştığımızda, genel göreliliğin öngörüleriyle bariz tutarsızlıklarla karşılaşıyoruz."

Wen, "Milyarlarca ışık yılı mesafeler söz konusu olduğunda yerçekimi yaklaşık yüzde bir oranında zayıflıyor" dedi. "Biz bu tutarsızlığı 'kozmik aksaklık' olarak adlandırıyoruz. Sanki yerçekiminin kendisi Einstein'ın teorisine mükemmel bir şekilde uymayı bırakıyor gibi."

Ekip tarafından tanımlanan kozmik pürüz, yerçekimi sabiti (G) olarak adlandırılan bir değerde değişiklik gerektirecektir. Bu değişiklik, hesaplamalar "süper ufka" ya da ışığın evrenin başlangıcından bu yana kat etmiş olabileceği maksimum mesafeye yaklaştıkça meydana gelecektir.

Ekip, bu ayarlamanın standart kozmolojik modele tek bir uzantı eklenerek yapılabileceğini söylüyor. Bu model lambda soğuk karanlık madde modeli (ΛCDM Model) olarak biliniyor. Değişiklik tamamlandığında, genel göreliliğin mevcut başarılı kullanımlarını etkilemeden kozmolojik ölçeklerdeki ölçümlerdeki tutarsızlıkları giderilebiliyor olmalıdır.

Genel görelilik nedir ve hatalı olabilir mi?

Genel göreliliğin keşfi devrim niteliğindeydi çünkü yerçekimini gizemli bir güç olarak tanımlamak yerine, yerçekiminin "uzay-zaman" adı verilen tek bir varlık olarak birleşmiş uzay ve zaman dokusunun eğriliğinden kaynaklandığını öne sürüyordu. Einstein bu eğriliğin kütleli nesneler tarafından şekillendirildiğini fark etti.

Gerilmiş bir kauçuk levha üzerine kütlesi artan toplar yerleştirdiğinizi düşünün. Bir tenis topu küçük, neredeyse fark edilmeyen bir çukura neden olur; bir kriket topu daha belirgin bir çukur yaratır; ve bir bowling topu, muhtemelen tabakadaki diğer her şeyi kendisine doğru çeken büyük bir eğriyi teşvik eder. Uzaydaki nesneler için de aynı kavram söz konusudur, ancak uzay-zamanın eğriliği dört boyutludur, bu nedenle bazı önemli farklılıklar vardır. Yine de uydular gezegenlerden, gezegenler yıldızlardan ve yıldızlar da galaksilerden daha az kütleye sahiptir - dolayısıyla bu gök cisimlerinin yerçekimsel etkileri sırasıyla artar.

Einstein'ın yerçekimi teorisi Newton teorisinin halefi gibiydi, ancak Newton teorisi hala yeryüzü seviyesinde oldukça iyi hizmet veriyor ve onunla aya roketler gönderebileceğimiz kadar isabetli. Yine de Einstein'ın teorisi, Merkür'ün güneş etrafındaki acayip yörüngesi gibi Newton'un açıklayamadığı şeyleri açıklayabiliyordu. 

Newton yerçekimi konusunda tam olarak yanılmıyordu - sadece gezegenler, yıldızlar ve galaksiler ölçeğinde haklı değildi.

Kütlesi olan nesneler, bu örnekte galaksiler, uzay-zaman dokusunu bükerek gravitasyona yol açarlar. (Görselin kaynağı: NASA/JPL-Caltech)

Yine de genel görelilik yanlış mı?

Muhtemelen değildir. Bir teori olarak, evrenin bilmediğimiz yönlerini tahmin etmede çok isabetli olmuştur. Örneğin, Event Horizon Teleskobu tarafından yakalanan bir kara deliğin ilk görüntüsü Nisan 2019'da kamuoyuna açıklandı. Bu görüntü, süper kütleli kara delik M87*'nin (Powehi) görünümünün genel görelilik tahminlerine ne kadar benzediği nedeniyle biraz şok ediciydi. 

Bununla birlikte, bilim insanları genel görelilikle ilgili nihai revizyonu gerektirebilecek birkaç sorun olduğunun farkındalar. Örneğin teori, atomdan daha küçük temel seviyelerdeki fiziğin elimizdeki en iyi tanımı olan kuantum mekaniği ile birleşmiyor. Bunun başlıca nedeni şu anda yerçekimini tanımlayacak bir kuantum teorisinin olmamasıdır.

Dolayısıyla, genel göreliliğin bir aşamada evrenin en küçük ölçeklerine - ve bu ekibe göre en büyük ölçeklere - "genişletilmesi" için ayarlamalar yapılması kaçınılmaz görünüyor.

Araştırmacılar on yıllardır genel göreliliğin tutarsızlıklarının üstesinden gelmesine yardımcı olacak bir matematiksel model yaratmaya çalışmaktadır ve Waterloo Üniversitesi uygulamalı matematikçileri ve astrofizikçileri bu arayışla derinden ilgilenmektedir.

(Solda) M87* kara deliğinin polarize ışıkta gözlemi, (sağda) genel görelilik kullanılarak oluşturulan bir kara delik simülasyonu (Görselin kaynağı: Olay Ufku Teleskobu İşbirliği)

Genel göreliliği değiştirmek mi? Ne!

Genel göreliliğin gözden geçirilmesi fikri sapkınlıkla eşdeğer görünüyorsa, bunun ilgili teorilerin ilk kez değiştirilmek zorunda kalışı olmayacağını düşünün. 

Einstein teoriyi ilk kez ortaya attıktan kısa bir süre sonra, o ve diğerleri teoriyi genişleterek evrenin durumunu tanımlayan bir denklem geliştirdiler. Genel göreliliğin bir sonucu olarak, bu denklem evrenin değişiyor olması gerektiğini öngörüyordu. Bununla ilgili sorun, o zamanki bilimsel konsensüsün evrenin durağan olduğunu söylemesiydi. Ve Einstein statükoyu akışa bırakmaya yabancı olmasa da, bu değişmeyen kozmik resimle hemfikir oldu.

Genel göreliliğin statik bir evren öngördüğünden emin olmak için Einstein, daha sonra "en büyük gafı" olarak tanımlayacağı bir "geçiştirme faktörü" ekledi, Bu kozmolojik sabit olarak bilinir ve Yunan harfi lambda ile temsil edilir. Edwin Hubble, Einstein'ı evrenin durağan olmadığına ikna ettiğinde bu sabit düşünceden çıkarılacaktı. Ona göre evren genişliyordu. Ve bugün bildiğimiz kadarıyla Hubble gerçekten de haklıydı.

Bununla birlikte Lambda, aslında bir geri dönüş yapacaktı. Astronomlar 20. yüzyılın sonunda evrenin sadece genişlemekle kalmadığını, aynı zamanda bunu hızlanan bir oranda yaptığını keşfettiklerinde farklı bir işleve hizmet etmeye başlayacaktı.

Kozmolojik sabitin (lambda) kozmik çöplükten atıldığını (ya da belki kurtarıldığını) gösteren bir illüstrasyon. (Görselin kaynağı: Robert Lea)

Waterloo Üniversitesi'nde astrofizik profesörü ve Perimeter Enstitüsü'nde araştırmacı olan Niayesh Afsharid yaptığı açıklamada, "Neredeyse bir asır önce gökbilimciler evrenimizin genişlediğini keşfettiler" dedi. "Galaksiler ne kadar uzakta olurlarsa o kadar hızlı hareket ediyorlar, öyle ki Einstein'ın teorisinin izin verdiği maksimum hız olan neredeyse ışık hızında hareket ediyor gibi görünüyorlar. Bulgularımız, bu ölçeklerde Einstein'ın teorisinin de yetersiz kalabileceğini gösteriyor."

Waterloo Üniversitesi ekibinin "kozmik pürüz" önerisi, çok uzak mesafelerdeki yerçekimini değiştiriyor ve Einstein'ın matematiksel formüllerini, teoriyi "devirmeden" bununla başa çıkacak şekilde genişletiyor.

Wen, "Bunu Einstein'ın teorisine düşülmüş bir dipnot gibi düşünün" dedi. "Kozmik bir ölçeğe ulaştığınızda, şartlar ve koşullar geçerli olur."

Bu kozmik aksaklık teorisinin arkasındaki araştırmacılar, evrenin büyük ölçekli yapısına ve Büyük Patlama'dan kısa bir süre sonra meydana gelen bir olaydan kaynaklanan kozmik mikrodalga arka plan (CMB) adı verilen evrensel bir "fosil" radyasyon alanına ilişkin gelecekteki gözlemlerin, yerçekimindeki kozmik bir pürüzün mevcut "kozmik gerilimlerden" sorumlu olup olmadığına ışık tutabileceğini öne sürüyorlar. 

Bu, kuantum teorisinin lambda için astronomik gözlemlerin gösterdiğinden 10¹²¹ (10'u 120 sıfır takip eder) daha büyük şaşırtıcı bir faktör olan bir değer vermesinin nedenini ortaya serebilir (bazı fizikçilerin buna "fizik tarihindeki en kötü teorik tahmin!" demesine şaşmamalı). 

Afshordi, "Bu yeni model, uzay ve zaman boyunca çözmeye başladığımız kozmik bir bulmacanın ilk ipucu olabilir" dedi.

Ekibin araştırması Journal of Cosmology and Astroparticle Physics dergisinde yayınlandı.

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

Rötuşlar atarak yapay zeka desteğiyle çevirdiğim Kaynak:

Does a cosmic 'glitch' in gravity challenge Albert Einstein's greatest theory? | Space

Merak edenler için Orijinal Araştırma:

A cosmic glitch in gravity - IOPscience

2311.03028 (arxiv.org)

haber kaynağı, merkür'ün yörüngesini neden acayip bulmuş ki? merkür'ün yörüngesindeki egzantriklik (yörüngesel devinim), güneşin etrafında dönen tüm gezegenler için de geçerli. genel göreliliğin merkur'un sahip olduğu bu yörüngesel devinimi açıkladığını okuyorum ama bu dönüşü neden acaip bulduklarını anlatamamışlar. aşağıdaki örneği 9 bilinmeyenli denklem yapmış olsak, gezegenlerin birbirine uyguladığı çekim kuvvetinin gezegenlerin ağırlık, kütlesel vb farklılıklara göre değişkenlik gösterebileceğini ve buna mukabil bu sistemi genişlettiğimizde de diğer uzay cisimlerinin de bu sisteme etki ediyor olabileceğini söyleyecek olmak yanlış olmaz sanırım. buna güneşe yaklaşma neticesinde yörüngesel hızda olan artışı da eklersek, yani   müsade etsinler de insanoğlunun yaptığı hesap için biraz toleranslı davransınlar. dolayısıyla einstein'in genel görelilik teorisini çok daha uzak mesafeler için kullanıp da bu teori tam olarak tutmuyor diyenler bence, hesaplamalarını kontrol edip, geliştirseler daha iyi olabilir. adam daha iyisi bulunana kadar kral benim demiş desek yeridir.

merkür 0,2056

venüs 0,007

dünya 0,0167

mars 0,0935

jupiter 0,048 775

saturn 0,0520

uranus 0.04717

neptun 0,009

pluto 0,2488

Newton mekaniğine göre Merkür'ün yörüngesinin günberi deviniminde - açıklanamayan - bir anomali mevcut. Bu oldukça eski bir problem ve "Merkür'ün Perihelion Problemi" diye geçiyor. Haberin, röportajın veya makalenin yazarlarının bulduğu bir şey değil aslında. Onlar Einstein'in genel görelilik kuramının çözdüğü sorunlardan veya genel teorik gücünden bahsederken Merkür'ün yörüngesel hareketinin Newtonyan açıdan anormalliğini çözüme kavuşturmasını örnek olarak veriyorlar. Merkür'ün günberi devinimi hesaplamalarına genel göreliliğin düzenlemesi ve varsayımları dahil edildiğinde gözlenen ile hesaplanan arasındaki uçurum kapanıyor. Merkür'ün - normalde eksik çıkan - yörüngesel sapması denklemlerden tam isabetlilikle çıkarılabilir hale geliyor. Genel göreliliğe göre bunun sebebi de uzay-zaman dokusunun Güneş'e en yakın günberi noktasında aşırı derecede eğrilmesi ve Newton mekaniğinde öngörülmeyen fazladan bir sapma etkisi yapması, gravitasyonun basitçe uzaklığa ve kütleye dayanan matematiksel bir sihirden veya büyülü güçten ziyade Einstein'ın ortaya koyduğu şekilde daha kompleks somut bir arka plana - uzay zaman geometrisine - sahip olması.

Merkür'ün Açıklanamayan Yörüngesi • Kozmik Anafor

Doğru ama hiçbiri Merkür kadar Güneş'e yakın bir günberiye sahip değil. Güneş ile Merkür arasındaki kütle farkı da muazzam.

yani merkür'ün acaip hareketi, pertürbasyon'a bağlı olarak bu kelime de sakat bir kelime   yani devinim ile diyelim en iyisi, güneş etrafındaki yörüngede de kayma oluyor ve merkür'ün yörüngesi de güneş etrafında dönüyor. diğer gezegenlere göre fark ise merkür için kütle çekim hesaplamalarında bu dönme değeri daha yüksek çıkıyor. görsel olarak aşağıdaki 2020 haber linkinde resim var. ama çizim abartılı. yukarıda değerleri verdim zaten. ben sadece einstein'in genel görelilik teorisinden daha iyi olanı yok şu anda demek istedim. mevcut sapma veya tolerans bana göre öp de başına koy hesabı :D kaldı ki kuantum kütle çekimi, kuantum mekaniği de teori olarak genel göreliliğe dahil edilebilmiş değil henüz. velhasıl ortada var ise bir pürüz, öylece kalır bence.

evrim ağacı

Merkür'ün Yörüngesindeki "Kayma" Neden Newton Mekaniğine Uymuyor? - Evrim Ağacı

https://evrimagaci.org/merkurun-yorungesindeki-kayma-neden-newton-mekanigine-uymuyor-9634

Evet, kozmolojik pürüz çalışan bir kuantum gravitasyon kuramının eksikliğinden kaynaklanabiliyor olabilir. Fakat tahmin edilen ve edilmeyen başka bilmediğimiz olgular veya faktörlerden de kaynaklanıyor olabilir. Kozmoloji araştırmalarında ölçekler devasalaştığı için bilinmezlikler çoğalıyor. Bu bilinmezlikleri vurguladığı ve bilgimizin ve mevcut kuramlarınızın sınırlarını gösterdiği için de bu haberi paylaşmak istedim. En büyük öğretici araştırmadır. Deneyimdir. Bu araştırma da Einstein'in kuramını çöpe atmaktansa verilerin ışığında update edilmesi gerektiğine vurgu yapıyor.

Merkür nedense konudaki yorumların altında çok odak noktası oldu ama mesele aslında Merkür hakkında değil. Gezegen bilimden ziyade bir evrenbilim / kozmoloji meselesi. Merkür'ün Perihelion Sorunu Einstein ve genel görelilik sayesinde çözülmüş bir sorun. Esasında genel görelilik kuramını onaylayan en temel delillerden birisi Merkür'deki devinim sorunun uzay zaman jeodezik çözümlerinin devreye sokularak çözümlenişi, bahsettiğimiz gibi gözlemlenen sapma ile hesaptakinin sonunda birbiriyle buluşması. Merkür'ün Perihelion Problemi burada çözümlenmemiş bir sorun olmaktan ziyade Newton mekaniğinin sınırlarını gösterdiği ve bunun genel göreliliğin kozmolojik araştırmalarda sınırlarının ortaya çıkmasıyla analoji - benzerlik teşkil edebileceği için anlamlı. Genel görelilik tarihsel anlamda Newton mekaniğini bünyesine dahil edip revize edip genişleterek uzay bilim araştırmalarında başvurulan ve Newtoncu kuramdan daha kapsamlı ve daha isabetli bir kurama dönüştü. Aynı durum uygulamadaki sınırları bilinen hatta bizatihi kuramın ve Einstein gibi yaratıcılarının kendileri tarafından öngörülen genel görelilik kuramı için de geçerli olabilir. Genel görelilik kuramı mesela olasılıksal kuantum fiziği yasalarının hükmettiği parçacıksal nano alemde, fiziksel kuvvetlerin ayrışmadığı evrenin ilk anlarında ve karadeliklerin gravitasyonal çöküntü merkezlerinde tam verimle çalışmıyor. Genel görelilik bunlara uygulanmaya çalışıldığında tekillikler - esasında ispatlı astrofizik olgular sayılmanın ötesinde fiziksel realitede karşılığı pek mümkün görünmeyen matematiksel bir tıkanıklık olarak da "karadelikler" - üretiyor.

Kozmik ölçekte nothing matters

Asıl sıkıntı şu.

Ne kadar uzağa gitmek istersen gitmek istediğin yer senin oraya ulaşmak için katettiğin yoldan çok daha hızlı biçimde uzaklaşıyor.

Yani sen oraya gitmeye calışırken orası senden ışık hızına yakın biçimde devamlı uzaklaşıyor olacak.

Dolayısıyla uzay zamanı bükmek olur, atom altı dünyadaki kuantum dolanıklılığını bir biçimde uzay yolculuğuna uyarlamak olur bir çakallık keşfedemezsek klasik ışık hızı yöntemi ile sonsuz miktarda zamanımız bile olsa gitmek istediğimiz yere asla ulaşamayabiliriz belli bir mesafe aşıldıktan sonra.

Usta adam borsada batmış zamanında. Günümüzde yasasa kriptoda heder olurdu  

Hocam sıkıntı şu. Biz enerjiyi bulsak, ışık hızına çıksak bile bizden belli mesafe ötedeki gezegenler evrenin genişlemesi nedeniyle ( Gittikçe hızlanıyor) bizim oraya ilerlediğimiz hızda bizden uzaklaşıyor olacak. Dolayısıyla bütün çaba nafile olacak.

Bu nedenle zaman ilerledikçe evrendeki tüm cisimler birbirine asla ulaşamayacak uzaklıktaki ıssız adalara dönüşebilir.

Bu yüzden bir kısayol bulmak zorundayız.

Genel görelilik Newton'ı matematiğinde barındırıyor. Dahası Newton mekaniği - rölativistik hızlar ve masif kütleye bağlı rölativistik etkiler devrede olmadığı sürece - yeterince isabetli. Ama derin uzayda bunlar söz konusu oldukları için GPS'ten başlayarak Einstein devreye girmek zorunda. Genel göreliliğin varsayım ve düzenlemeleri olmaksızın Newton denklemleri bunlarda hata veriyor. Esasında genel göreliliği her an deneyimliyorsun ama yeryüzünde başvurmak için gereksiz derecede kompleks. Newton ise aslında gene pek çok uzay misyonu ve olgusu için yeterli. Genel görelilikten daha kısıtlı kapsamına ve diğer büyük teorilerle karşılaştırıldığında kuramsal hamlığına rağmen kullanım alanı yeryüzüyle veya dünyayla kısıtlı değil yani. Gayet kullanışlı.

Kuantum fiziği ile genel izafiyet arasında Newtoncu yaklaşımlarla genel görelilik arasında veya Newtoncu yaklaşımlarla kuantum fiziği arasında olduğu kadar uyum yok maalesef. Schrödinger'in "kuantum mekaniği" mesela sanılanın aksine - ayrıştırıcı zaman ve uzay tasavvuru ve bunun yanında izafi etkileri dahil etmemesi uyarınca - klasik yaklaşımla bir noktada uyuşur, bir açıdan klasiktir. Newtoncu bir ruh taşır. Dalga fonksiyonunun olasılık genlik dalgası olarak düzenlenmesi ve gerçek anlamda bildiğimiz kuantum mekaniği olması da hatta bir tık sonradır. Max Born'ladır. Dirac Denklemi ile kuantum mekaniği klasik yaklaşımın sınırlarından da kurtulup özel rölativistik yaklaşımla da bütünleşir. Ama genel rölativistik yaklaşımla kuantum fiziğini birleştirme yani "kuantum gravitasyon" ayağı bayağı sıkıntılı. Matematiği de sıkıntılı, empirik test faslı da sıkıntılı. Fizikçiler bu ağır ve zor soruna kutsal kase diyor. Fiziğin en büyük sorunlarından birisi, daha doğrusu en büyük sorunu. Malum "her şeyin teorisi".

arkadşlar benim size tavsiyem

iyice okumanız lazım iyice bi okuyun