Genel görelilik fiziğinde, eşdeğerlik ilkesi, kütleçekimsel kütle ve eylemsiz kütle arasındaki eşdeğerlikle ilgilenen çeşitli kavramlardan biridir. Einstein'in gözlemlerine göre büyük kütleli bir cismin (Örn. Dünya) üzerinde durulduğunda hissedilen kütleçekimsel kuvvet, eylemsiz olmayan (ivmeli) referans çerçevesindeki bir gözlemcinin hissettiği uydurma kuvvetle aynıdır.
Einstein'in Eşdeğerlik İlkesi hakkındaki açıklaması
Biraz düşünüldüğünde eylemsiz kütle ve kütleçekimsel kütlenin eşitliğinin, kütleçekim alanı tarafından ivmelendirilen cismin ivmesinin cismin doğasından bağımsız olduğu iddiası ile denk olduğu görülecektir. Newton’un kütleçekimsel bir alanda hareket için olan formülü tam hali ile yazıldığında
- (Eylemsiz Kütle) (İvme) (Kütleçekimsel alanın yoğunluğu) (Kütleçekimsel Kütle)
İvmelenme, cismin doğasından bağımsız olan eylemsiz kütle ve kütleçekimsel kütle arasında sayısal eşitlik olduğu zaman olmaktadır.
— Albert Einstein
Kütleçekim kuramının gelişimi
16. yüzyıl sonları ve 17. yüzyıl başlarında Galileo deneysel olarak yerçekimi tarafından kazandırılan ivmenin ivmelenen cismin kütlesinden bağımsız olduğunu gösterdiğinde Eşdeğerlik ilkesine benzer bir durum ortaya çıkmıştı. Bu bulgular eylemsiz ve kütleçekimsel kütlelerin aynı olduğu kütleçekimsel kurama yol açmıştır. Eşdeğerlik ilkesi tam olarak Albert Einstein tarafından 1907'de cisimlerin Dünya'nın merkezine doğru olan 1g'lik (g= 9,81 m/s² Dünya’nın yüzeyindeki standart kütleçekimsel ivmenin değeridir) ivmelerinin eylemsizce hareket eden cismin, örneğin boş uzayda 1g ile ivmelenen roket, ivmesi ile eşdeğerde olduğunu gözlemlediğinde ortaya atıldı. Einstein bunu:
…kütleçekimsel alan ve buna karşılık gelen referans sisteminin ivmesi arasında tam bir fiziksel eşdeğerlik olduğunu kabul ediyoruz.
— Einstein 1907
Yani, dünya yüzeyinde hareketsiz durmanın boş uzayda motorları sayesinde ivmelenen bir uzay aracının içinde olmaktan hiçbir farkı yoktur. Bu prensipten yola çıkarak Einstein serbest düşmenin aslında eylemsiz bir hareket olduğu sonucuna vardı. Serbest düşme hareketi yapan cisimler gerçekte ivmelenmez. Eylemsiz referans sisteminde bulunan cisimler (ve ışık) sabit hızda ve düz bir doğrultuda hareket ettiklerinden Newton'un birinci hareket yasasına uyarlar. Benzer olarak eğimli uzay ve zaman içerisinde bulunan eylemsiz parçacıklar veya ışık atımlarının hareket doğrultusu olabildiğince düzdür. Bu tip hareket doğrusu kesel olarak adlandırılır. Yerçekimine maruz kalan cismin üzerinde bulunan hareketsiz durumdaki bir gözlemcinin zaman içindeki gözlemlerine göre bu keseller cisim boyunca eğilmeye başlar. İşte bu yüzden serbest düşme sırasında ivmeölçerler herhangi bir ivme tespit edemezler. Bunun aksine Newton mekaniğinde yerçekimi bir kuvvet olarak kabul edilir. Cisimleri büyük kütleli cisimlerin merkezine çeken bu kuvvettir. Dünya’nın yüzeyinde, yerçekimi kuvveti yüzeyden kaynaklanan mekanik bir direnç ile dengelenir. Bu yüzden Newton fiziğine göre, büyük kütleli bir cismin (dönüş hareketi yapmaya) üzerinde duran başka bir cisim eylemsiz hareket çerçevesi içerisinde bulunmaktadır. Bu değerlendirmeler doğal olarak Einstein’ın 1911’de kesin bir şekilde formüle ettiği eşdeğerlik ilkesini doğurur:
Gözlemci, tüm cisimler üzerine eylemsiz kütleleri ile orantılı şekilde etki eden bir kuvvet tespit ederse bu gözlemci ivmelenen bir eylemsiz hareket çerçevesindedir.
Einstein ayrıca K ve K’ olarak tanımlanan iki referans çerçevesinden söz etmiştir. K, düzgün bir kütleçekimsel alandır. K’ ise bir kütleçekimsel alana sahip olmamasına rağmen düzgün bir ivmeye sahiptir. Bu iki referans çerçevesindeki cisimler aynı kuvvetler etkisi altında kalır:
Eğer K ve K’ sistemleri fiziksel açıdan tam olarak aynı ise yani eğer K’yı kütleçekimsel alanlardan uzakta kabul edersek onu düzgün şekilde ivmelendiğini kabul edebiliriz. Bu fiziksel eşitlik varsayımı referans çerçevelerinin mutlak bir ivmeye sahip olduğundan tıpkı görelilik kuramının bize mutlak bir hız kavramından bahsetmemize engel olduğu gibi engel olur.
— Einstein 1911
Bu gözlem genel görelilikle sonuçlanan bir sürecin başlangıcını oluşturmuştur. Einstein görelilik kuramını oluştururken bunun genel bir prensip olarak kabul edilmesini önermiştir.
Kendimizi Newton yasaların kabul gördüğü gerçeklikte tamamen mekanik bir süreçle sınırlandırırsak K ve K’ sistemlerinin eşitliğinden emin olabiliriz. Ama bu bakış, K ve K’ nın tüm fiziksel süreçlerde eşit olduğu kabul edilmediği sürece herhangi bir derin öneme sahip olmayacaktır. ( Yani K ve K’ ya göre olan doğa kanunları uyum içinde değilse.) Bunun böyle olduğunu kabul ederek, eğer doğru ise, çok büyük bir buluşsal öneme sahip bir prensibe ulaşırız.
— Einstein 1911
Einstein özel görelilikle eşdeğerlik kuramını saatlerin kütleçekimsel alanda farklı çalıştığını ve ışık dalgalarının kütleçekimsel alanda büküldüğünü göstermek için birleştirmiştir. Bunu henüz eğimli uzay kavramını geliştirmeden önce geliştirmiştir. Eşdeğerlilik prensibi, Einstein’ın tarif ettiği şekilde, serbest düşüş ve eylemsiz hareketin aynı olduğu sonucuna varmıştır. Bu tip eşdeğerlik prensibi şu şekilde açıklanabilir. Penceresiz bir odada bulunan gözlemci Dünya yüzeyinde olduğunun ya da 1g’lik ivme ile ivmelenen bir uzay gemisinde olduğunun farkına varamaz. Bu durum tam olarak doğru değildir. Çünkü çok büyük kütleli cisimler derin uzayda ivmelenen uzay araçlarında görülmeyen gelgitsel kuvvetlere neden olur. Eşdeğerlik kuramının genel göreliliğin gelişmesinde rol oynamasına rağmen bu, genel göreliliğin bulunmasındaki temel prensip değildir. Daha çok kuramın geometrik doğasının sonucudur. Genel görelilikte, serbest düşüşteki cisimler uzay ve zamanın keselleri takip ederler ve kütleçekimsel kuvvet olarak algıladığımız şey ise uzay ve zamanın kesellerini takip edemememizin sonucudur çünkü maddenin mekanik direnci bizi bunu yapmaktan alıkoyar. Einstein genel göreliliği geliştirdiğinde bunu özel görelilikle uyumlu diğer kütleçekim kuramlarına karşı test etmek için bir yapı gerekiyordu. Bu tarafından genel görelilik testi programının bir parçası olarak geliştirildi. Einstein eşdeğerlilik prensibi ve güçlü eşdeğerlik prensibi denilen ve ikisinin de zayıf eşdeğerlik prensibini başlangıç noktası olarak kabul eden ve sadece kütleçekimsel deneylere uygulanabilir olup olmamaları açısından fark eden iki yeni prensip geliştirildi.
Modern kullanım
Eşdeğerlik prensibinin kullanımda olan üç formu zayıf, (Galileci) Einsteincı ve güçlü eşdeğerlik prensipleridir.
Zayıf eşdeğerliğik ilkesi
Zayıf eşdeğerlik ilkesi, serbest düşüşün evrenselliği ya da Galileci eşdeğerlik prensibi olarak da bilinir. Güçlü EP kütleçekimsel bağlanım enerjisine sahip astronomik cisimleri içerir. Zayıf EP, kütleçekimsel olmayan kuvvetler ile bağlanmış düşen cisimleri dikkate alır. İki türde de:
- Kütleçekimsel alandaki noktasal kütlenin yörüngesi sadece kütlenin ilk hızına ve pozisyonuna bağlıdır. Cismin yapısından bağımsızdır.
- Belirli bir kütleçekimsel alanda benzer noktalarda bulunan tüm test parçacıklar aynı ivmeye maruz kalır. Bu parçacıkların özelliklerinden bağımsızdır.
- Eğimli uzayda hareket eden gözlemcinin hissedeceği etkiler düz uzayda ivmelenen gözlemcinin gözleyeceği etkilerden hiçbir istisna olmadan ayır edilemezdir.
- Kütle ve ağırlık bölgesel olarak tüm cisimler için aynı orana sahiptir.
Bölgesellik, dairesel ıraksak kütleçekimi alanından kaynaklanan sonlu boyuttaki fiziksel cisimlere etki eden gelgitsel kuvvetleri iptal eder. Düşme eşdeğerlik prensibi Galileo'nun Newton'un ve Einstein'in kavramlaştırmalarını kapsar. Eşdeğerlik prensibi dönüş hareketi yapan kütleçekimsel cisim yüzünden oluşan ölçülebilir etkileri ya da ışığın bükülmesi ve saatlerin farklı çalışmasına dair bölgesel olmayan gözlemciler tarafından yapılan ölçümleri reddetmez.
Aktif, pasif ve eylemsiz kütleler
Aktif ve pasif kütle tanımından yola çıkarak, kütlesi üzerindeki, ‘ın kütleçekimsel alanı nedeniyle oluşan kuvvet:
Ayı şekilde ikinci bir rastgele seçilen kütlesi üzerindeki, ‘ın kütleçekimsel alanı nedeniyle oluşan kuvvet:
Eylemsiz kütle tanımından yola çıkılarak:
Eğer ve , ‘dan eşit uzaklığındaysalar. Zayıf eşdeğerlik ilkesi nedeniyle aynı oranda düşerler. Yani ivmeleri aynı olur.
Bundan dolayı:
Ve:
Diğer bir deyişle pasif kütleçekimsel kuvvet tüm cisimler için aktif kütleçekimsel kuvvet ile oranlı olmalıdır. Newton’un üçüncü hareket yasası göz önüne alındığında:
- ifadesine eşit ve karşıt olmalıdır.
Buradan
Elde edilir.
Diğer bir deyişle pasif kütleçekimsel kuvvet tüm cisimler için aktif kütleçekimsel kuvvet ile oranlı olmalıdır. Birimsiz Eötvös değişkeni kütleçekimsel ve eylemsiz kütlelerin iki A ve B test kütleleri grubunun ortalamalarına bölümünün oranları farkıdır.
Zayıf eşdeğerlik ilkesi testleri
Zayıf eşdeğerlik ilkesi testleri eylemsiz ve kütleçekimsel kütlelerin eşdeğerliliğini doğrulayan testlerdir. Yapılabilecek en bariz test karşılaştırılan iki cismi gibi bir vakumun içinde serbest bırakmaktır.
Araştırmacı | Yıl | Yöntem | Sonuç |
John Philoponus | 6. yüzyıl | İki farklı kütledeki topların düşüşünün etkisini tanımladı | Belirlenebilir bir fark yoktur |
~1586 | Farklı kütledeki iki kurşun topu Delft kilise kulesinden serbest bıraktı | Belirlenebilir bir fark yoktur | |
Galileo Galilei | ~1610 | Eğimli düzlemden toplar yuvarladı | Belirlenebilir bir fark yoktur |
Isaac Newton | ~1680 | Aynı uzunlukta ancak farklı kütledeki sarkaçların periyodunu ölçtü | Ölçülebilir bir fark yoktur |
Friedrich Wilhelm Bessel | 1832 | Aynı uzunlukta ancak farklı kütledeki sarkaçların periyodunu ölçtü | Ölçülebilir bir fark yoktur |
Loránd Eötvös | 1908 | Aynı kütleye sahip, yerçekimi ve Dünya’nın dönüşü etkisindeki iki cisim için ipler üzerindeki burulmayı ölçtü | Fark 109 da 1’den daha az |
, ve | 1964 | Burulma terazisi deneyi, alüminyum ve altın test kütlelerinin düşürülmesi | |
David Scott | 1971 | Ay üzerinde şahin tüyü ve çekici aynı anda düşürdü | Belirlenebilir bir fark yoktur. |
ve | 1971 | Burulma Terazisi, alüminyum ve platinyum test kütleleri, güneşe doğru olan ivmenin ölçümü | Fark 1012 da 1’den daha azdır |
Eöt-Wash Grubu | 1987– | Burulma Terazisi, farklı kütlelerin Dünya’ya doğru olan ivmelerinin ölçülmesi, güneş ve galaktik merkez, birçok farklı türde kütle kullanmak |
Yıl | Araştırmacı | Hassaslık | Yöntem |
500? | Philoponus | "küçük" | Düşürme Kulesi |
1585 | Stevin | 5×10-2 | Düşürme Kulesi |
1590? | Galileo | 2×10-2 | Sarkaç, Düşürme Kulesi |
1686 | Newton | 10-3 | Sarkaç |
1832 | Bessel | 2×10-5 | Sarkaç |
1910 | Southerns | 5×10-6 | Sarkaç |
1918 | Zeeman | 3×10-8 | Burulma Terazisi |
1922 | Eötvös | 5×10-9 | Burulma Terazisi |
1923 | Potter | 3×10-6 | Sarkaç |
1935 | Renner | 2×10-9 | Burulma Terazisi |
1964 | Dicke, Roll, Krotkov | 3x10-11 | Burulma Terazisi |
1972 | Braginsky, Panov | 10-12 | Burulma Terazisi |
1976 | Shapiro | 10-12 | Lazer Ay Deneyi |
1981 | Keiser, Faller | 4×10-11 | Sıvı Desteği |
1987 | Niebauer | 10-10 | Düşürme Kulesi |
1989 | Stubbs, | 10-11 | Burulma Terazisi |
1990 | Adelberger, Eric G | 10-12 | Burulma Terazisi |
1999 | Baessler | 5x10-14 | Burulma Terasizi |
Bu konu hakkındaki deneyler hala Washington Üniversitesi'nde devam etmektedir
Einstein Eşdeğerlik İlkesi
Einstein, eşdeğerlik ilkesi zayıf eşdeğerlik ilkesinin işlediğini ve : “Bir serbest düşüş laboratuvarında herhangi bir bölgesel kütleçekimsel olmayan deneyin sonucu laboratuvarın ve onun bulunduğu yerin uzay-zamandaki hızından bağımsızdır.” İfadesini öne sürer. Burada “bölgesel” çok özel bir anlama sahiptir. Sadece deneyin laboratuvarın dışından görülmemesi gerektiği değil, aynı zamanda kütleçekimsel alandaki değişimlerle karşılaştırıldığında küçük olmalıdır. Böylece tüm laboratuvar serbest düşüşte olur. Bu ayrıca dış alanlarla etkileşimin yokluğuna da işaret eder. Görelilik ilkesi, bölgesel deneylerin kullanılan aletlerin hızından bağımsız olması gerektiğini işaret eder, bu ilkenin en önemli sonucu fiziksel sabitlerin uzay ve zamandaki hiçbir konuma bağlı olmaması gerektiğini savunan Copernikçi fikirdir. Birçok fizikçi zayıf eşdeğerlilik ilkesini sağlayan herhangi bir Lorentz sabit kuramının Einstein eşdeğerlilik prensibini de sağlayacağına inanır. Schiff’in tahmini zayıf eşdeğerli ilkesinin Einstein eşdeğerlik ilkesini sağladığını öne sürer ancak bu henüz kanıtlanmamıştır. Yine de iki önemli ilke birçok farklı deney ile test edilmiştir. Einstein eşdeğerlik ilkesi kesinliğe sahip olmadığı konusunda eleştirilmektedir çünkü kütleçekimsel deneyleri kütleçekimsel olmayanlardan ayıracak evrensel bir yöntem yoktur.
Einstein Eşdeğerlik İlkesi deneyleri
Einstein eşdeğerlik prensibi boyutsuz sabitlerde ve kütle oranlarında bir değişim arayarak test edilebilir.
Sabit | Yıl | Yöntem | Limit on fractional change |
İnce Yapı Sabitleri | 1976 | Oklo | 10−7 |
Zayıf Etkileşim Sabiti | 1976 | Oklo | 10−2 |
elektron-proton kütle oranı | 2002 | yıldızsı gök cisimleri | 10−4 |
proton dönel mıknatıssal oran | 1976 | astrofiziksel | 10−1 |
Güçlü eşdeğerlik ilkesi
Güçlü eşdeğerlik ilkesi kütleçekim kanunlarının hız ve konumdan bağımsız olduğunu öne sürer:
- Küçük bir test cisminin kütleçekimsel hareketi cismin bünyesine değil sadece cismin uzay-zamandaki ilk konumuna ve hızına bağlıdır.
- Herhangi bir serbest düşme laboratuvarında yapılan bölgesel bir deneyin sonucu laboratuvarın uzay-zamandaki hızı ve konumundan bağımsızdır.
İlk kısım zayıf eşdeğerlik prensibinin bir başka çeşididir ve kendilerine kütleçekimsel kuvvet uygulayan yıldız, gezegen ve karadelik gibi cisimler için geçerlidir. İkinci kısım ise kütleçekimsel deneylere ve kendilerine kütleçekimi uygulayan cisimlere izin veren bir Einstein eşdeğerlik ilkesidir. Bu kendilerine kütleçekimsel kuvvet uygulayan ve önemli miktarda içsel kütleçekimsel etkileşime sahip cisimlere izin veren tek eşdeğerlik prensibidir. Kütleçekim sabitinin evrenin her yerinde aynı olmasını gerektirir. Bu Einstein eşdeğerlik prensibinden daha sınırlayıcıdır. Güçlü eşdeğerlik ilkesi kütleçekiminin doğası gereği geometrik olduğunu ve birlikte olduğu başka fazladan alan olmadığını öne sürer. Eğer bir gözlemci uzayın bir kısmını düz olarak ölçerse güçlü eşdeğerlik prensibi bu ölçülen alanın evrendeki herhangi bir düz alanla tamamen aynı olduğunu iddia eder. Einstein’ın genel görelilik kuramı güçlü eşdeğerlik ilkesini sağlayan tek kuram olarak görülür. Diğer kuramlar ise sadece Einstein eşdeğerlik prensibini sağlar.
Güçlü eşdeğerlik ilkesi testleri
Güçlü eşdeğerlik ilkesi Newton’un kütleçekim sabiti G evren boyunca ya da eşdeğer şekilde temel parçacıkların kütlelerindeki değişim aranarak test edilebilir. Yapılan araştırmalar G’nin %10’dan fazla değişmediğini ortaya koymuştur. Bu deneyler genellikle ters kare kuralının başarısız olduğu noktaları arar. Kısa mesafelerde en başarılı testler Eöt-Wash grubu tarafından yapılmıştır. Diğer testler uzak mesafelerdeki radyo kaynaklarının güneş tarafından saptırılmasının araştırmasını içerir. Bütün bu testler ve diğer alternatif kütleçekimi kuramlarına büyük sınırlamalar koymuştur. 2014’te astronomlar bir milisaniye pulsarı PSR J0337+1715’i ve iki adet beyaz cüce içeren üçlü bir yıldız sistemi keşfettiler. Bu sistem onlara güçlü eşdeğerlik ilkesini güçlü kütleçekimsel alanda test etme imkânı sağlayacaktır.
Eşdeğerlik ilkesinin karşılaştığı zorluklar
Eşdeğerlik ilkesinin karşılaştığı zorluklardan biri . Kendiliğinden oluşan kozmoloji kuramı Brans-Dicke kuramının değiştirilmiş halidir. çok az destekçisi olmasına rağmen eşdeğerlik ilkesinin önüne koyulan ciddi engellerdendir. Ağustos 2010’da Fizik Okulundan, 'nden, 'nden, 'nden, ve Cambridge'den bir grup araştırmacı “İnce Yapı Sabitinin Mekânsal Değişimi İçin Kanıt” başlığı altında bir makale yayımlanışlardır. Bu makalenin muhtemel sonucu “ Nitelik bakımından sonuçlar Einstein Eşdeğerlik ilkesinin ihlalini öne sürmektedir ve bu sonuçlar bizim bölgesel Hubble hacmimizin çok ufak bir parçasını oluşturduğu çok büyük veya sonsuz evren anlamına gelebilir.” dir.
Eşdeğerlik ilkesinin açıklamaları
Hollandalı fizikçi ve sicim kuramcısı holografik evren varsayımına dayanarak eşdeğerlik ilkesinin bağımsız bir mantıksal türetimini üretmiştir. Bu durumda kütleçekimi, normalde olduğu gibi temel bir kuvvet olmak yerine entropi sonucu ortaya çıkan bir özellik olmaktadır.
Deneyler
- “…Almanya’daki fizikçiler atomik seviyede bu zamana kadarki en hassas eşdeğerlik ilkesi deneyini gerçekleştirmek için bir atomik girişimölçer kullandılar…”
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Genel gorelilik fiziginde esdegerlik ilkesi kutlecekimsel kutle ve eylemsiz kutle arasindaki esdegerlikle ilgilenen cesitli kavramlardan biridir Einstein in gozlemlerine gore buyuk kutleli bir cismin Orn Dunya uzerinde duruldugunda hissedilen kutlecekimsel kuvvet eylemsiz olmayan ivmeli referans cercevesindeki bir gozlemcinin hissettigi uydurma kuvvetle aynidir Einstein in Esdegerlik Ilkesi hakkindaki aciklamasiBiraz dusunuldugunde eylemsiz kutle ve kutlecekimsel kutlenin esitliginin kutlecekim alani tarafindan ivmelendirilen cismin ivmesinin cismin dogasindan bagimsiz oldugu iddiasi ile denk oldugu gorulecektir Newton un kutlecekimsel bir alanda hareket icin olan formulu tam hali ile yazildiginda Eylemsiz Kutle displaystyle cdot Ivme displaystyle Kutlecekimsel alanin yogunlugu displaystyle cdot Kutlecekimsel Kutle Ivmelenme cismin dogasindan bagimsiz olan eylemsiz kutle ve kutlecekimsel kutle arasinda sayisal esitlik oldugu zaman olmaktadir Albert EinsteinKutlecekim kuraminin gelisimi16 yuzyil sonlari ve 17 yuzyil baslarinda Galileo deneysel olarak yercekimi tarafindan kazandirilan ivmenin ivmelenen cismin kutlesinden bagimsiz oldugunu gosterdiginde Esdegerlik ilkesine benzer bir durum ortaya cikmisti Bu bulgular eylemsiz ve kutlecekimsel kutlelerin ayni oldugu kutlecekimsel kurama yol acmistir Esdegerlik ilkesi tam olarak Albert Einstein tarafindan 1907 de cisimlerin Dunya nin merkezine dogru olan 1g lik g 9 81 m s Dunya nin yuzeyindeki standart kutlecekimsel ivmenin degeridir ivmelerinin eylemsizce hareket eden cismin ornegin bos uzayda 1g ile ivmelenen roket ivmesi ile esdegerde oldugunu gozlemlediginde ortaya atildi Einstein bunu kutlecekimsel alan ve buna karsilik gelen referans sisteminin ivmesi arasinda tam bir fiziksel esdegerlik oldugunu kabul ediyoruz Einstein 1907 Yani dunya yuzeyinde hareketsiz durmanin bos uzayda motorlari sayesinde ivmelenen bir uzay aracinin icinde olmaktan hicbir farki yoktur Bu prensipten yola cikarak Einstein serbest dusmenin aslinda eylemsiz bir hareket oldugu sonucuna vardi Serbest dusme hareketi yapan cisimler gercekte ivmelenmez Eylemsiz referans sisteminde bulunan cisimler ve isik sabit hizda ve duz bir dogrultuda hareket ettiklerinden Newton un birinci hareket yasasina uyarlar Benzer olarak egimli uzay ve zaman icerisinde bulunan eylemsiz parcaciklar veya isik atimlarinin hareket dogrultusu olabildigince duzdur Bu tip hareket dogrusu kesel olarak adlandirilir Yercekimine maruz kalan cismin uzerinde bulunan hareketsiz durumdaki bir gozlemcinin zaman icindeki gozlemlerine gore bu keseller cisim boyunca egilmeye baslar Iste bu yuzden serbest dusme sirasinda ivmeolcerler herhangi bir ivme tespit edemezler Bunun aksine Newton mekaniginde yercekimi bir kuvvet olarak kabul edilir Cisimleri buyuk kutleli cisimlerin merkezine ceken bu kuvvettir Dunya nin yuzeyinde yercekimi kuvveti yuzeyden kaynaklanan mekanik bir direnc ile dengelenir Bu yuzden Newton fizigine gore buyuk kutleli bir cismin donus hareketi yapmaya uzerinde duran baska bir cisim eylemsiz hareket cercevesi icerisinde bulunmaktadir Bu degerlendirmeler dogal olarak Einstein in 1911 de kesin bir sekilde formule ettigi esdegerlik ilkesini dogurur Gozlemci tum cisimler uzerine eylemsiz kutleleri ile orantili sekilde etki eden bir kuvvet tespit ederse bu gozlemci ivmelenen bir eylemsiz hareket cercevesindedir Einstein ayrica K ve K olarak tanimlanan iki referans cercevesinden soz etmistir K duzgun bir kutlecekimsel alandir K ise bir kutlecekimsel alana sahip olmamasina ragmen duzgun bir ivmeye sahiptir Bu iki referans cercevesindeki cisimler ayni kuvvetler etkisi altinda kalir Eger K ve K sistemleri fiziksel acidan tam olarak ayni ise yani eger K yi kutlecekimsel alanlardan uzakta kabul edersek onu duzgun sekilde ivmelendigini kabul edebiliriz Bu fiziksel esitlik varsayimi referans cercevelerinin mutlak bir ivmeye sahip oldugundan tipki gorelilik kuraminin bize mutlak bir hiz kavramindan bahsetmemize engel oldugu gibi engel olur Einstein 1911 Bu gozlem genel gorelilikle sonuclanan bir surecin baslangicini olusturmustur Einstein gorelilik kuramini olustururken bunun genel bir prensip olarak kabul edilmesini onermistir Kendimizi Newton yasalarin kabul gordugu gerceklikte tamamen mekanik bir surecle sinirlandirirsak K ve K sistemlerinin esitliginden emin olabiliriz Ama bu bakis K ve K nin tum fiziksel sureclerde esit oldugu kabul edilmedigi surece herhangi bir derin oneme sahip olmayacaktir Yani K ve K ya gore olan doga kanunlari uyum icinde degilse Bunun boyle oldugunu kabul ederek eger dogru ise cok buyuk bir bulussal oneme sahip bir prensibe ulasiriz Einstein 1911 Einstein ozel gorelilikle esdegerlik kuramini saatlerin kutlecekimsel alanda farkli calistigini ve isik dalgalarinin kutlecekimsel alanda bukuldugunu gostermek icin birlestirmistir Bunu henuz egimli uzay kavramini gelistirmeden once gelistirmistir Esdegerlilik prensibi Einstein in tarif ettigi sekilde serbest dusus ve eylemsiz hareketin ayni oldugu sonucuna varmistir Bu tip esdegerlik prensibi su sekilde aciklanabilir Penceresiz bir odada bulunan gozlemci Dunya yuzeyinde oldugunun ya da 1g lik ivme ile ivmelenen bir uzay gemisinde oldugunun farkina varamaz Bu durum tam olarak dogru degildir Cunku cok buyuk kutleli cisimler derin uzayda ivmelenen uzay araclarinda gorulmeyen gelgitsel kuvvetlere neden olur Esdegerlik kuraminin genel goreliligin gelismesinde rol oynamasina ragmen bu genel goreliligin bulunmasindaki temel prensip degildir Daha cok kuramin geometrik dogasinin sonucudur Genel gorelilikte serbest dususteki cisimler uzay ve zamanin keselleri takip ederler ve kutlecekimsel kuvvet olarak algiladigimiz sey ise uzay ve zamanin kesellerini takip edemememizin sonucudur cunku maddenin mekanik direnci bizi bunu yapmaktan alikoyar Einstein genel goreliligi gelistirdiginde bunu ozel gorelilikle uyumlu diger kutlecekim kuramlarina karsi test etmek icin bir yapi gerekiyordu Bu tarafindan genel gorelilik testi programinin bir parcasi olarak gelistirildi Einstein esdegerlilik prensibi ve guclu esdegerlik prensibi denilen ve ikisinin de zayif esdegerlik prensibini baslangic noktasi olarak kabul eden ve sadece kutlecekimsel deneylere uygulanabilir olup olmamalari acisindan fark eden iki yeni prensip gelistirildi Modern kullanimEsdegerlik prensibinin kullanimda olan uc formu zayif Galileci Einsteinci ve guclu esdegerlik prensipleridir Zayif esdegerligik ilkesi Zayif esdegerlik ilkesi serbest dususun evrenselligi ya da Galileci esdegerlik prensibi olarak da bilinir Guclu EP kutlecekimsel baglanim enerjisine sahip astronomik cisimleri icerir Zayif EP kutlecekimsel olmayan kuvvetler ile baglanmis dusen cisimleri dikkate alir Iki turde de Kutlecekimsel alandaki noktasal kutlenin yorungesi sadece kutlenin ilk hizina ve pozisyonuna baglidir Cismin yapisindan bagimsizdir Belirli bir kutlecekimsel alanda benzer noktalarda bulunan tum test parcaciklar ayni ivmeye maruz kalir Bu parcaciklarin ozelliklerinden bagimsizdir Egimli uzayda hareket eden gozlemcinin hissedecegi etkiler duz uzayda ivmelenen gozlemcinin gozleyecegi etkilerden hicbir istisna olmadan ayir edilemezdir Kutle ve agirlik bolgesel olarak tum cisimler icin ayni orana sahiptir Bolgesellik dairesel iraksak kutlecekimi alanindan kaynaklanan sonlu boyuttaki fiziksel cisimlere etki eden gelgitsel kuvvetleri iptal eder Dusme esdegerlik prensibi Galileo nun Newton un ve Einstein in kavramlastirmalarini kapsar Esdegerlik prensibi donus hareketi yapan kutlecekimsel cisim yuzunden olusan olculebilir etkileri ya da isigin bukulmesi ve saatlerin farkli calismasina dair bolgesel olmayan gozlemciler tarafindan yapilan olcumleri reddetmez Aktif pasif ve eylemsiz kutleler Aktif ve pasif kutle tanimindan yola cikarak M1 displaystyle M 1 kutlesi uzerindeki M0 displaystyle M 0 in kutlecekimsel alani nedeniyle olusan kuvvet F1 M0aktifM1pasifr2 displaystyle F 1 frac M 0 mathrm aktif M 1 mathrm pasif r 2 dd Ayi sekilde ikinci bir rastgele secilen M2 displaystyle M 2 kutlesi uzerindeki M0 displaystyle M 0 in kutlecekimsel alani nedeniyle olusan kuvvet F2 M0aktifM2pasifr2 displaystyle F 2 frac M 0 mathrm aktif M 2 mathrm pasif r 2 dd Eylemsiz kutle tanimindan yola cikilarak F meylma displaystyle F m mathrm eylm a dd Eger m1 displaystyle m 1 ve m2 displaystyle m 2 m0 displaystyle m 0 dan esit r displaystyle r uzakligindaysalar Zayif esdegerlik ilkesi nedeniyle ayni oranda duserler Yani ivmeleri ayni olur a1 F1m1eylm a2 F2m2eylm displaystyle a 1 frac F 1 m 1 mathrm eylm a 2 frac F 2 m 2 mathrm eylm dd Bundan dolayi M0aktifM1pasifr2m1eylm M0aktifM2pasifr2m2eylm displaystyle frac M 0 mathrm aktif M 1 mathrm pasif r 2 m 1 mathrm eylm frac M 0 mathrm aktif M 2 mathrm pasif r 2 m 2 mathrm eylm dd Ve M1pasifm1eylm M2pasifm2eylm displaystyle frac M 1 mathrm pasif m 1 mathrm eylm frac M 2 mathrm pasif m 2 mathrm eylm dd Diger bir deyisle pasif kutlecekimsel kuvvet tum cisimler icin aktif kutlecekimsel kuvvet ile oranli olmalidir Newton un ucuncu hareket yasasi goz onune alindiginda F1 M0aktifM1pasifr2 displaystyle F 1 frac M 0 mathrm aktif M 1 mathrm pasif r 2 dd F0 M1aktifM0pasifr2 displaystyle F 0 frac M 1 mathrm aktif M 0 mathrm pasif r 2 ifadesine esit ve karsit olmalidir dd Buradan M0aktifM0pasif M1aktifM1pasif displaystyle frac M 0 mathrm aktif M 0 mathrm pasif frac M 1 mathrm aktif M 1 mathrm pasif dd Elde edilir Diger bir deyisle pasif kutlecekimsel kuvvet tum cisimler icin aktif kutlecekimsel kuvvet ile oranli olmalidir Birimsiz Eotvos degiskeni h A B displaystyle eta A B kutlecekimsel ve eylemsiz kutlelerin iki A ve B test kutleleri grubunun ortalamalarina bolumunun oranlari farkidir h A B 2 mkme A mkme B mkme A mkme B displaystyle eta A B 2 frac left frac m k m e right A left frac m k m e right B left frac m k m e right A left frac m k m e right B Zayif esdegerlik ilkesi testleri Zayif esdegerlik ilkesi testleri eylemsiz ve kutlecekimsel kutlelerin esdegerliligini dogrulayan testlerdir Yapilabilecek en bariz test karsilastirilan iki cismi gibi bir vakumun icinde serbest birakmaktir Arastirmaci Yil Yontem SonucJohn Philoponus 6 yuzyil Iki farkli kutledeki toplarin dususunun etkisini tanimladi Belirlenebilir bir fark yoktur 1586 Farkli kutledeki iki kursun topu Delft kilise kulesinden serbest birakti Belirlenebilir bir fark yokturGalileo Galilei 1610 Egimli duzlemden toplar yuvarladi Belirlenebilir bir fark yokturIsaac Newton 1680 Ayni uzunlukta ancak farkli kutledeki sarkaclarin periyodunu olctu Olculebilir bir fark yokturFriedrich Wilhelm Bessel 1832 Ayni uzunlukta ancak farkli kutledeki sarkaclarin periyodunu olctu Olculebilir bir fark yokturLorand Eotvos 1908 Ayni kutleye sahip yercekimi ve Dunya nin donusu etkisindeki iki cisim icin ipler uzerindeki burulmayi olctu Fark 109 da 1 den daha az ve 1964 Burulma terazisi deneyi aluminyum ve altin test kutlelerinin dusurulmesi h Al Au 1 3 1 0 10 11 displaystyle eta mathrm Al mathrm Au 1 3 pm 1 0 times 10 11 David Scott 1971 Ay uzerinde sahin tuyu ve cekici ayni anda dusurdu Belirlenebilir bir fark yoktur ve 1971 Burulma Terazisi aluminyum ve platinyum test kutleleri gunese dogru olan ivmenin olcumu Fark 1012 da 1 den daha azdirEot Wash Grubu 1987 Burulma Terazisi farkli kutlelerin Dunya ya dogru olan ivmelerinin olculmesi gunes ve galaktik merkez bircok farkli turde kutle kullanmak h Earth Be Ti 0 3 1 8 10 13 displaystyle eta text Earth text Be Ti 0 3 pm 1 8 times 10 13 Yil Arastirmaci Hassaslik Yontem500 Philoponus kucuk Dusurme Kulesi1585 Stevin 5 10 2 Dusurme Kulesi1590 Galileo 2 10 2 Sarkac Dusurme Kulesi1686 Newton 10 3 Sarkac1832 Bessel 2 10 5 Sarkac1910 Southerns 5 10 6 Sarkac1918 Zeeman 3 10 8 Burulma Terazisi1922 Eotvos 5 10 9 Burulma Terazisi1923 Potter 3 10 6 Sarkac1935 Renner 2 10 9 Burulma Terazisi1964 Dicke Roll Krotkov 3x10 11 Burulma Terazisi1972 Braginsky Panov 10 12 Burulma Terazisi1976 Shapiro 10 12 Lazer Ay Deneyi1981 Keiser Faller 4 10 11 Sivi Destegi1987 Niebauer 10 10 Dusurme Kulesi1989 Stubbs 10 11 Burulma Terazisi1990 Adelberger Eric G 10 12 Burulma Terazisi1999 Baessler 5x10 14 Burulma Terasizi Bu konu hakkindaki deneyler hala Washington Universitesi nde devam etmektedir Einstein Esdegerlik Ilkesi Einstein esdegerlik ilkesi zayif esdegerlik ilkesinin isledigini ve Bir serbest dusus laboratuvarinda herhangi bir bolgesel kutlecekimsel olmayan deneyin sonucu laboratuvarin ve onun bulundugu yerin uzay zamandaki hizindan bagimsizdir Ifadesini one surer Burada bolgesel cok ozel bir anlama sahiptir Sadece deneyin laboratuvarin disindan gorulmemesi gerektigi degil ayni zamanda kutlecekimsel alandaki degisimlerle karsilastirildiginda kucuk olmalidir Boylece tum laboratuvar serbest dususte olur Bu ayrica dis alanlarla etkilesimin yokluguna da isaret eder Gorelilik ilkesi bolgesel deneylerin kullanilan aletlerin hizindan bagimsiz olmasi gerektigini isaret eder bu ilkenin en onemli sonucu fiziksel sabitlerin uzay ve zamandaki hicbir konuma bagli olmamasi gerektigini savunan Copernikci fikirdir Bircok fizikci zayif esdegerlilik ilkesini saglayan herhangi bir Lorentz sabit kuraminin Einstein esdegerlilik prensibini de saglayacagina inanir Schiff in tahmini zayif esdegerli ilkesinin Einstein esdegerlik ilkesini sagladigini one surer ancak bu henuz kanitlanmamistir Yine de iki onemli ilke bircok farkli deney ile test edilmistir Einstein esdegerlik ilkesi kesinlige sahip olmadigi konusunda elestirilmektedir cunku kutlecekimsel deneyleri kutlecekimsel olmayanlardan ayiracak evrensel bir yontem yoktur Einstein Esdegerlik Ilkesi deneyleri Einstein esdegerlik prensibi boyutsuz sabitlerde ve kutle oranlarinda bir degisim arayarak test edilebilir Sabit Yil Yontem Limit on fractional changeInce Yapi Sabitleri 1976 Oklo 10 7Zayif Etkilesim Sabiti 1976 Oklo 10 2elektron proton kutle orani 2002 yildizsi gok cisimleri 10 4proton donel miknatissal oran 1976 astrofiziksel 10 1Guclu esdegerlik ilkesi Guclu esdegerlik ilkesi kutlecekim kanunlarinin hiz ve konumdan bagimsiz oldugunu one surer Kucuk bir test cisminin kutlecekimsel hareketi cismin bunyesine degil sadece cismin uzay zamandaki ilk konumuna ve hizina baglidir Herhangi bir serbest dusme laboratuvarinda yapilan bolgesel bir deneyin sonucu laboratuvarin uzay zamandaki hizi ve konumundan bagimsizdir Ilk kisim zayif esdegerlik prensibinin bir baska cesididir ve kendilerine kutlecekimsel kuvvet uygulayan yildiz gezegen ve karadelik gibi cisimler icin gecerlidir Ikinci kisim ise kutlecekimsel deneylere ve kendilerine kutlecekimi uygulayan cisimlere izin veren bir Einstein esdegerlik ilkesidir Bu kendilerine kutlecekimsel kuvvet uygulayan ve onemli miktarda icsel kutlecekimsel etkilesime sahip cisimlere izin veren tek esdegerlik prensibidir Kutlecekim sabitinin evrenin her yerinde ayni olmasini gerektirir Bu Einstein esdegerlik prensibinden daha sinirlayicidir Guclu esdegerlik ilkesi kutlecekiminin dogasi geregi geometrik oldugunu ve birlikte oldugu baska fazladan alan olmadigini one surer Eger bir gozlemci uzayin bir kismini duz olarak olcerse guclu esdegerlik prensibi bu olculen alanin evrendeki herhangi bir duz alanla tamamen ayni oldugunu iddia eder Einstein in genel gorelilik kurami guclu esdegerlik ilkesini saglayan tek kuram olarak gorulur Diger kuramlar ise sadece Einstein esdegerlik prensibini saglar Guclu esdegerlik ilkesi testleri Guclu esdegerlik ilkesi Newton un kutlecekim sabiti G evren boyunca ya da esdeger sekilde temel parcaciklarin kutlelerindeki degisim aranarak test edilebilir Yapilan arastirmalar G nin 10 dan fazla degismedigini ortaya koymustur Bu deneyler genellikle ters kare kuralinin basarisiz oldugu noktalari arar Kisa mesafelerde en basarili testler Eot Wash grubu tarafindan yapilmistir Diger testler uzak mesafelerdeki radyo kaynaklarinin gunes tarafindan saptirilmasinin arastirmasini icerir Butun bu testler ve diger alternatif kutlecekimi kuramlarina buyuk sinirlamalar koymustur 2014 te astronomlar bir milisaniye pulsari PSR J0337 1715 i ve iki adet beyaz cuce iceren uclu bir yildiz sistemi kesfettiler Bu sistem onlara guclu esdegerlik ilkesini guclu kutlecekimsel alanda test etme imkani saglayacaktir Esdegerlik ilkesinin karsilastigi zorluklarEsdegerlik ilkesinin karsilastigi zorluklardan biri Kendiliginden olusan kozmoloji kurami Brans Dicke kuraminin degistirilmis halidir cok az destekcisi olmasina ragmen esdegerlik ilkesinin onune koyulan ciddi engellerdendir Agustos 2010 da Fizik Okulundan nden nden nden ve Cambridge den bir grup arastirmaci Ince Yapi Sabitinin Mekansal Degisimi Icin Kanit basligi altinda bir makale yayimlanislardir Bu makalenin muhtemel sonucu Nitelik bakimindan sonuclar Einstein Esdegerlik ilkesinin ihlalini one surmektedir ve bu sonuclar bizim bolgesel Hubble hacmimizin cok ufak bir parcasini olusturdugu cok buyuk veya sonsuz evren anlamina gelebilir dir Esdegerlik ilkesinin aciklamalariHollandali fizikci ve sicim kuramcisi holografik evren varsayimina dayanarak esdegerlik ilkesinin bagimsiz bir mantiksal turetimini uretmistir Bu durumda kutlecekimi normalde oldugu gibi temel bir kuvvet olmak yerine entropi sonucu ortaya cikan bir ozellik olmaktadir Deneyler Almanya daki fizikciler atomik seviyede bu zamana kadarki en hassas esdegerlik ilkesi deneyini gerceklestirmek icin bir atomik girisimolcer kullandilar