Kütleçekimi hızı: Revizyonlar arasındaki fark

Yerçekiminin [[klasik teorilerindeteoriler]]<nowiki/>inde yerçekimi hızı , yerçekimsel alanın yayılmasıyla değişen hız olarak tanımlanmıştır. [[Yerçekimi kuvveti|Yerçekimi]] hızı, [[enerji]] dağılımındaki ve maddenin momentumundaki değişimin belli bir uzaklıkta, ürettiği yerçekimsel alanda sonradan ortaya çıkan bir değişiklikle sonuçlandığı hızdır. Fiziksel olarak daha doğru bir yaklaşımla, "yerçekimi hızı" yerçekimsel dalganın hızını kasteder.

İzafiyetin genel teorisindeki yerçekimsel dalgaların hızı, ışığın boşluktaki hızına, c, eşittir. Özel izafiyette, c sabiti sadece ışıkla ilgili değildir; bu sabit doğadaki her etkileşim için mümkün olan en yüksek hızdır. Resmi olarak, c bir birimlik alanda bir birimlik zamanı değiştirmenin dönüşüm faktörüdür. Bu ise, ışık hızının ne gözlemcinin hızına ne de ışık ve/veya yerçekimi kaynağına bağlı olduğu anlamına gelmektedir. Bu nedenle, ışık hızı aynı zamanda yerçekimsel dalgaların ve diğer [[Kütlesiz parçacıklar|kütlesiz parçacıklarınparçacık]]<nowiki/>ların hızıdır. Bu parçacıklara örnek olarak [[Gluon|glüon]] ( güçlü kuvvetin taşıyıcısı ), ışığı oluşturan fotonlar ve yerçekiminin ilgili alan parçacıklarını oluşturan teorik gravitonlar verilebilir ( ancak bir graviton teorisi, [[kuantum çekimi]] teorisini gerektirir.).

[[Isaac Newton’unNewton|Isaac Newton’]]<nowiki/>un bir formülasyonu olan [[yerçekimi kuvveti]],kütlesi olan her parçacığın aralarındaki mesafe ne olursa olsun kütle ile diğer her parçacığa anında cevap vermesini gerektirir. Modern terimlerle, Newton uyumlu yerçekimi Poisson denklemleriyle açıklanabilir. [[Poisson denklemlerindedenklemleri]]<nowiki/>nde, bir sistemin kütle dağılımı değiştiğinde, onun yerçekimsel alanı hemen uyarlanır. Bu sebepten dolayı, teori yerçekiminin hızını sonsuz büyüklükte olarak varsayar. Bu varsayım, gözlemsel tutarlılığa bağlı bütün fenomenleri göz önüne almak konusunda o zaman için oldukça yeterlidir. 19. Yüzyıla kadar bu anlık eylem Newton yerçekimi modeli ile ilişkilendirilemeyen astronomik gözlemlerde bir anormallik tespit ediemedi. Ancak 19. Yüzyılda 1859 da Fransız astronom [[Urbain Le Verrier|Urbain Le]] [[Verrier]] Merkür’ün eliptik yörüngesinin Newton’un teorisinde tahmin edilenden çok daha farklı bir ivmede devindiğini belirlemiştir.

Newton’un teorisi ile sonlu yerçekimsel hız teorisini ilk birleştirme girişimi 1805 yılında [[Pierre-Simon Laplace|Laplace]] tarafından yapıldı. Newton’un hareket kuralı üzerine kurulu olan bu girişim, aynı zamanda yerçekimsel alanı bir radrasyon alanı veya bir sıvı olarak tanımlamaktadır. Hareketteki değişiklik birbirini çeken kütleler arasında bir çeşit dalga ile iletilir. Bu nedenle, gök cisimlerinin hareketleri v/c sırası ile v göreceli hız ve c yerçekimi hızı olmak üzere modifiye edilmelidir. Yerçekiminin sınırlı hızı sıfıra gittiğinde, c sonsuza gider ancak modern teoride bu oran 1/c2 oranında olamaz . bu yaklaşım Laplace’ın yerçekimsel hızın ışık hızından en az 7*106 kat daha fazla olduğu sonucuna ulaşmasını sağladı. Bu hız, 19 yüzyılda birçok sınırlı yerçekimsel hız modelinde kullanıldı, aynı zamanda yerçekiminin elektriksel ve makaniksel açıklamasında da kullanıldı.

Modern bir açıdan bakıldığında, Laplace’ın analizi doğru değildir. Lorentz’in[[Hendrik A. Lorentz|Lorentz]]’in genel statik alan görüşü hakkında bir şey bilmeden, Laplace, Dünya gibi güneş etrafında hareket eden bir obje düşünmüş ve Dünyaya doğru uygulanan çekim kuvvetinin Güneşin anlık pozisyonuna doğru olmadığını , ama Güneşin göreceli hızının geciktirecek pozisyona doğru olduğunu söylemiştir. ( bu retardasyon aslında [[Güneş’in optik pozisyonundanpozisyonu]]<nowiki/>ndan kaynaklanmakta olup, yıllık güneş sapması olarak adlandırılır.) Eğer güneşi orijin noktasına hareketsiz olarak kabul edersek, Dünyanın da etrafında R yarıçaplı bir yörüngede v hızında döndüğünü düşünüp, yerçekimsel etkinin de c hızına sahip olduğunun kabul edersek, dünya Güneş’in doğru pozisyonuna doğru kendi optiksel pozisyonundan vR/c değeri olan yerçekimi hareket süresi ile güneşe doğru hareket eder. Yerçekiminin itmesi ( eğer ışık gibi bir dalga gibi davranırsa) her zaman dünyanın hızı doğrultusunda yerdeğiştirecektir, böylece dünya her zaman güneşin optikal pozisyonu tarafınfan kendi pozisyonundan daha fazla itilecektir. Bu Durum da Dünya’nın yörüngesinin spiral şeklinde dışa doğru olmasında neden olmaktadır. Dünyayı yörüngede tutan kuvvet ile karşılaştırıldığında dışa doğru sipralik olan bu kuvvet v/c tarafından bir miktar bastırılmış olacaktır. Dünyanın yörüngesinin kararlı olduğu görüldüğünden Laplace’ın[[Pierre-Simon Laplace|Laplace]]’ın c sinin çok büyük olması gerekmektedir. Şu an bilindiğine gibi, sabit hızlı gözlemciler tarafından bakıldığında , anlık uzaklıklarda çizgisel hareket limiti sonsuz olarak kabul edilebilir. Yörüngelerin hızları (hız yönünün) yavaş yavaş değiştiği yerlerde neredeyse sonsuzdur.

19. yüzyılın sonunda, [[Wilhelm Eduard Weber]], [[Carl Friedrich Gauss]], [[Bernhard Riemann]] ve [[James Clerk Maxwell]] tarafından Newton’un[[Newton]]’un harreket kanunu ve elecktrodinamiğin temel kuralını birleştirmek adına bir çok deneme gerçekleşti. Bu toeriler Laplace eleşitirisi tarafından kabul edilebilir değildi çünkü sonlu parçacık hızlarına rağmen, gezegenin istikrarını korumak için ek terimler içerirler. Bu model aynı zamanda Merkür’ün[[Merkür]]’ün perihelion ilerlemesini açıklamak için kullanılsa da kesin veriler elde edilemez. 1890 yılında tek bir istisna olarak [[Maurice Levy]] , [[Weber]] ve Rİemann’ın[[Rİemann]]’ın kurallarını birleşitirerek, ağırlık hızının ışık hızına eşir olduğunu ileri sürerek bir başarıya imza attı ve böylece diğer hipotezler reddedilmiş oldu.

Ancak bu konu hakkındaki bir diğer önemli girişim de [[Paul Gerber’Gerber]]’ den geldi. 1898 yılında özdeş geliştirilmiş bir [[perihelion]] olan ,daha sonra [[Albert Einstein|Einstein]] tarafınfandan da türetilen formülü buldu. Bu formüle göre Gerber ağırlık (yer çekimi) hızını 305 000 km/s olarak hesapladı. Ancak Gerber’ın[[Gerber]]’ın formülü hatalıydı. Sonuçlar beklediğinden farklıydı ve teorideki ana maddeleri doğrular nitelikte değildi ve (Einstein dahil) bu teoritik çabayı anlamlı bulunmadı.Ayrıca, güneşin çekim alanında ışık saptırma için öngörülen değer 3/2 faktörü tarafından çok yüksek oldu.

1900 yılında [[Hendrik A. Lorentz|Hendrik Lorentz]] eter teori ve [[Maxwell denklemleri|Maxwell]] denklemlerinin temelinde vahametini anlatmayı denedi.Le Sage modelinin reddedilmesinden sonra [[Ottaviano Faabrizio Mossotti]] ve [[Johann Karl Ehrenfried Kegel|Johann Karl]] [[Friedrich Zöllner]] gibi zıt yüklü parçacıklar arasında çekim kuvvetinin yüklü parçacıklar arasındaki itme kuvvetinden daha güçlü olduğunukabul etti. Elde edilen net sonuç tam olarak evrensel çekim olarak bilinen şeyin ne olduğu ve yer çekim hızının ışık hızı olduğu idi.Bu durum çekim yasası sahibi Isaac Newton ve çekimin sonlu hızının yörüngeleri istikrarsız hale getirdiğini gösteren [[Pierre Sİmon Laplace]] arasında bir çatışmaya yol açtı. Ancak Lorentz; Laplace’ın eleştirilerinin yersiz olduğunu, Maxwell denklemlerinin yapı gereği yalnızca v2/c2 çalışır durumunda (tabakasında) ortaya çıktığını gösterdi. Ama Lorentz, Merkür’ün perihelion’unun değerinin çok düşük olduğunu hesaplamıştır. Şunları belirtmiştir;

Benzer modelleri de [[Hermann Minkowski]] (1907) ve [[Arnold Sommerfeld]] (1910) tarafından önerilmiştir. Ancak, bu girişimler hızla Einstein'ın genel izafiyet teorisinin yerini aldı.Whitehead’in[[Alfred North Whitehead|Whitehead]]’in kütleçekim teorisi (1922) kırmızı vardiya, ışık eğilme, perihelion kayması ve [[Shapiro-Wilk sınaması|Shapiro]] gecikme gibi olayları açıklıyor.

Genel görelilik [[çekimsel radrasyonunradrasyon]]<nowiki/>un , ışık dalgası gibi bir dalga olarak yayılmasını öngörür: [[Genel Göreliliğe Giriş|Genel göreliliğe]] göre Newton’un çekimi kanunu gibi yavaş yavaş gelişir ve zayıf çekim alanları üretir.

Aniden, birbirleriyle etkileşim içerisinde olan iki parçacıktan elektriksel çekim ile yer değiştirmesi sonucu ışık hızına yetişmede bir gecikme yaşanır, bu da diğer parçacığın diğerini yerinde yokmuş gibi hissedip öyle davranmasına sebep olur: yıldız sisteminin kuadropol momentinin yarattığı ivmelenme sonucu, [[Hulse-Taylor]] ikilisinin çekimsel dalgalardan daha fazla enerji silerek teorik olarak ışık hızında yolculuğa eriştiği söylenebilir. ( Güneşin çıkış enerjisinin yaklaşık %2 si).

Hareket halindeki bir vücut, ‘’hareketsiz beden’’ den sızan bir statik alanda herhangi bir sapma görmediği gibi, [[Hendrik A. Lorentz|Lorentz]] değişmezliği, önce hareket eden vücudun referans olarak şu an hareket eden vücudun alan çizgilerinin aradaki mesafeyi arttırıcı yada azaltıcı bir etkisi olmadığını söyler. Hareket eden yüklü vücudlar ( statik yerçekimi alanı yayan organlar dahil), statik alan çizgileri aradaki uzaklığa bağlı olarak eğrilme yada herhangi bir bükülme göstermedikleri gibi, ışık hızında da geciktime göstermezler, bu da hareket eden vücudları saygı duymamızı gerektirecek şekilde açıklar.

Çekimsel alanın statik ve sürekli, gravito olarak adlandırılan elektrik bileşenleri gravito manyetik bileşenler değildir. (çekimsel radrasyon); bkz: [[Petrov sınıflandırması]]. Gravito elektrik alan statik bir alandır ve bu nedenle süperluminal yani nicelik (ayrık) bilgileri iletemez, örneğin; iyi açıklanmış anlamlar taşıyan impulslar[[İmpuls (fizik)|impuls]]<nowiki/>lar, iyi sıralanmış bir impuls serisi teşkil edemez,oluşturamazlar.(bu yerçekimi ve [[elektromanyetizma]] için aynıdır).

Genel görelilikte, kütlesel çekimin sonlu hızı, ilk olarak Newton tarafından dile getirilen yerçekimi sapmasında bir takım problemlere yol açmaz, çünkü statik alan etkisinde herhangi bir sapmaya yer yoktur. Çünkü dünyanın ivmelenmesi Güneşe göre daha küçüktür.(anlatılmak istenen, iyi bir yaklaşım için değişmeyen hızlar ile doğrusal çizgiler üzerinde hareket için iki kütle düşünülmelidir) yörüngeye ait sonuçlar , belirli bir uzaklıkta ani etkiler ile düşünülürse Newton çekimi ile aynı olan genel görelilik ile hesaplanabilir, çünkü bu hesaplar sabit hızlı göreceli hareket ve sapmaya uğramayan kuvveti içeren statik alan davranışı ile modellenmiştir. Hesaplamalar çok karmaşık olarak düşünülmesine rağmen, Herhangi biri genel görelilikte statik alanın herhangi bir sapma problemine mağruz kalmadığını , ivmeleyen gözlemci ile gösterebilir.( yada Dünya’da olduğu gibi zayıf ivmelendirmiş gözlemci ile). Buna benzer olarak, Lienard- Wiechert hareket eden yük potansiyel teorisindeki ‘’static’’ terimi herhangi bir sapma veya pozisyonal rotasyona uğramaz.[[Lienard- Wiechert]] potansiyelinde ivmelenme ve elektromanyetik emilim terimlerinin yerini tutan tek tanım olarak zaman engeli pozisyonun ortaya çıkaran şeyin yönü olduğu görülür.

Genel görelilikte, metric tensör yerçekimsel potansiyelini, ve uzay manifoldunun [[Christoffel–Darboux formulü|Christoffel]] sembolleri çekimsel kuvet alanını sembolize eder. Gelgitsel çekim alanı ise zaman bükülmesi ile birleşmiştir.

Yerçikiminin hızı ( daha doğrusu çekimsel dalgaların hızı ) iki atarcalar PSR 1913+16 ( Yukarıda belirtilen Hulse- Taylor ikili sistemi) ve PSR B1534+12 ın orbital çürüme oranlarının gözlenmesi ile hesaplanabilir. Bu ikili atarcaların orbitleri yerçekimsel radrasyon yüzünden enerji kaybederek çürümekte, bozunuma uğramaktadır. Bu enerji kaybının oranı ( ‘’ yerçekimsel sönümleme’’) ölçülebilir ve ölçülen değerleri karşılaştırma teorisi yerçikimi hızının, ışık hızının %1 ine eşit olduğunu gösterir, çünkü oran yerçekimi hızına bağlıdır. Ancak, [[PPN]] biçimciliğine göre, teoritik sonuçlar ile deneysel sonuçları karşılaştırarak yerçekimi hızını ölçmek yalnızca bir toeriye bağlı; genel görerilikten başka bir teorinin kullanılması yerçekimsel damping in varoluşu, hızın sonsuz olamayacağını kanıtlamasına rağmen farklı bir hız gösterecektir.

2002 yılı Eylül ayında, [[Sergei Kopeikin]] ve [[Edward Fomalont]] yerçekimi hızını dolaylı olarak ,VLBI ‘nın Jupiter’in kendi yörüngesinde yavaşlatılmış pozisyonunun, radyo kaynağı [[QSO J0842+1835]] ‘ın görüş alanında doğrusal olarak yer değiştirdiği sırada ölçtüklerini duyurdular. Kopeikin ve Fomalont yerçekimi hızının, ışık hızının 0.8 ve 1.2 katı arasında değişen bir oranda olduğu sonucuna vardı. Yerçekimi hızının hemen hemen ışık hızına eşit olduğu öngörüsü, genel göreliliğe tutarlı bir teorik bakış açısı getirdi.

[[Clifford M. Will]] ve [[Steve Carlip’inCarlip|Steve Carlip’]]<nowiki/>in de aralarında bulunduğu bir çok fizikçi, ölçümlerinin yanlış olduğunu öne sürerek, onların bu öngörülerini, iddalarını eleştirdi.Ancak bu ölçüm yapılan geçiş öncesinde, [[Hideki Asada]] isimli bir Astrofizik dergi yazarı ışık hızı yerine yerçekimi hızının kullanılabildiği dolaylı bir deney önesürmüştü ve bu duruma yazısında yer verdi. Kopeikin ve Fomalont içine düştükleri duruma şiddetle itiraz ederek dik bir duruş gösterdiler ve AAS bilimsel organizasyon komitesi ve basın mensupları önünde bir basın toplantısı düzenleyerek, komite tarafından Jovain deneyi ile deney sonuçlarının emsal teşkil etmediğini, kendilerine özgü olduğunu savundular.

[[Stuart Samuel]] de deneyin, etkilerin ölçmek için çok küçük olduğu için yerçekimi hızının tam olarak ölçülemediğini öne sürdü. Ancak Kopeikin ve Fomalont’un bu görüşe tepkisi gecikemedi.