Albert Einstein’ın genel görelilik teorisi, bir dizi alan denkleminden oluşur.

Bu denklemler, değme matematikçiler için bugün bile çözülmesi son derece zor denklemlerdir.

Einstein bunları yayınladığında, onları gerçek hayat durumlarından hareketle çözmeye çalışan ilk fizikçilerden biri Karl Schwarzschild idi. Şunu gördü: Bir yıldızın kütlesi belirli bir sınırı aştığında Einstein’ın denklemindeki bazı büyüklükler sonsuzluğa uzanıyordu.

Schwarzschild, Einstein’ın teorisinin “kara delik”leri içerdiğini (hatta emrettiğini) ilk söyleyen isim oldu.

Kütle belirli bir sınırı aştığında geçen hafta burada anlatmaya çalıştığım uzay-zaman öyle bükülüyordu ki, buradan dışarıya ışık bile çıkamıyordu. (Kütle çekim gücü sonsuza ulaşıyordu.)

Teori ne diyor olursa olsun doğada böyle bir olayın gerçekte bulunduğuna, yani kara deliklerin mevcut olduğuna kimse inanmadı. Einstein dahil.

Aradan geçen zamanda kara deliklerin sadece var olmakla kalmadığını, doğada hiç de öyle ender rastlanan bir durum olmadığını, hatta bu kara deliklerin sık sık birbirleriye çarpışıp birleştiğini, giderek daha büyük hal almakta olduklarını gördük ve kanıtladık.

Bugün bütün galaksilerin merkezinde, o galaksileri bir arada tutan kütle çekim gücünü oluşturacak kadar devasa birer kara deliğin bulunduğunu biliyoruz. Örneğin bizim galaksimiz Samanyolu’nun merkezindeki kara delik, bizim güneşimizin kütlesinden 4 milyon kat daha büyük kütleye sahip. Bir daha yazıyorum: 4 milyon kat!

11 yıl geriye gidelim. 14 Eylül 2015 günü, geçen hafta burada anlatmaya çalıştığım LIGO adlı kütle çekim gözlemcisi daha yeni çalışmaya başlamıştı ki, ilk gözlemini yaptı.

‘GW150914’ adı verilen bu gözlem, bizden 1,3 milyar (evet milyar) ışık yılı ötede iki kara deliğin birbiriyle çarpışmasından doğan kütle çekim dalgalarıydı.

Hesaba göre çok uzun zamandır birbirinin etrafında dönmekte olan bu iki kara delikten biri bizim güneşimizin 36 katı kütleye sahipti, diğeri ise 29 kat. Ve bu iki kara deliğin birleşmesinden ortaya 62 güneş kütlesi büyüklükte yeni bir kara delik çıkmıştı. 

Peki ama iki kara deliğin kütlelerinin toplamı 65 ediyordu; “kayıp” olan 3 güneş kütlesi nereye gitmişti?

İşte o kadar enerji, kütle çekim dalgası olarak evrene yayılmıştı.

3 güneş kütlesi dediğiniz çok muazzam bir şey. Bu kütlenin Einstein’ın E=MC2 denklemiyle enerjiye dönüşmesi, o kadar enerjinin bir anda kütle çekim dalgaları olarak evrene yayılması hayal etmesi güç şeyler.

İşte 14 Eylül 2015’te Amerika’nın iki ayrı ucundaki LIGO gözlemevlerinin birbirlerinden 7 milisaniye farkla gözledikleri bu muazzam olayda ortaya çıkan dalgalar, yaşandıktan 1,3 milyar yıl sonra dünyamıza kadar ulaşmış, hepimizin içinden geçip evrendeki yolculuğuna devam etmişti. İçimizden ışık hızıyla geçen şey enerjiydi.

Bu kütle çekim gözlemcileri, sayıları da artarak 11 yıldır çalışıyor, gözlem yapıyor.

Bugün biliyoruz ki, iki karadeliğin birbiriyle çarpışması, iki nötron yıldızının çarpışması, bir nötron yıldızıyla bir kara deliğin birleşmesi vs bunlar doğada yaşanan nadir olaylar falan değil. Gözlemevleri böyle devasa kütleli varlıkların birbiriyle çarpışmasını haftada birden fazla kaydediyor.

Üstelik biz sadece çok büyük kütleli nesnelerin birbiriyle çarpışmasını gözleyebiliyoruz, çünkü araçlarımızın hassasiyeti ancak buna izin veriyor şimdilik.

İnsanlık, evreni gözlemeye önce gözleriyle başladı. Derken dürbünlerimiz, teleskoplarımız oldu. Elektro manyetik radyasyonun keşfedilmesinden sonra evreni gözümüzün göremediği dalga boylarında görebilmek için radyo teleskoplar kullanmaya başladık. Ve şimdi elimize yeni bir imkan daha geçti: Kütle çekim dalgaları yoluyla gözlem.

Bu dalgalar esasen kesintisiz biçimde sürekli etrafımızda varlar, biz bunların sadece çok büyüklerini şimdilik görebiliyoruz. Ayrıca geçen hafta anlattım, o “büyük” dediğimiz şeyler de aslında milimetrenin milyarda biri uzunluğunda olan şeyler.

Son 100 yıldır fizik biliminin büyük problemi, kuantum mekaniği ile Einstein’ın genel görelilik teorisini bağdaştıran tek bir teoriye ulaşmak. Burada Einstein’ın teorisinin kütle çekim gücüyle ilgili olduğunu, kuantum mekaniği ile kütle çekimini bir araya getiren tek bir teorimiz olmadığını anlatmaya çalışıyorum.

Kütle çekim dalgalarının varlığını kanıtlamış olmak, ilginç bir biçimde aynı anda hem Einstein’ın teorisinin doğru olduğunu bize gösteriyor hem de kuantum mekaniğine kütle çekimi katmak isteyen “kuantum alan teorisi”nin de doğru yolda olduğunu.

Hayal edilmesi bile zor bir büyüklükte olan evrenimizde, trilyonlarca kez trilyon tane yıldız arasında ortalama bir yıldız olan güneşimiz ve onun etrafında dolanan önemsiz büyüklükteki dünyada yaşayan bizler, bir yandan doğanın bu büyük sırlarını çözmeye çalışırken bir yandan da bu dünyayı birbirimizle paylaşamıyoruz, birbirimizi kırıyoruz, döküyoruz, öldürüyoruz.