Kütleçekimi, evrendeki 4 temel kuvvetin en zayıfı olmasına karşın, evrenimizin büyük ölçekteki yapısını ve davranışını belirleyen kuvvet. Şiddetli ve zayıf çekirdek kuvvetlerinin etki erimleri çok kısa (yaklaşık atom çekirdeğinin çapı kadar, yani 10-13 cm). Elektromanyetik kuvvetse uzun erimli; ama evrendeki artı ve eksi yüklerin dengeli dağılmış olmasından dolayı, makroskopik olaylarda etkisi yok. (Aynı yüklerin birbirine uyguladığı itme kuvveti, zıt yüklerin birbirini çekmesiyle dengelenir.) 17. yüzyılda Isaac Newton, kütleçekimini matematiksel olarak ifade etmeyi başardı. Buna göre iki cisim birbirlerini, aralarındaki uzaklığın karesiyle ters, kütlerinin çarpımıyla doğru orantılı bir kuvvetle çeker. Newton’un kuramı gündelik olayları açıklamada çok başarılıdır. Örneğin Güneş’ten uzak olan gezegenlerin hareketleri çok isabetli bir şekilde hesaplanabilir. Fakat bu kuramda iki cismin, birbirinin varlığından nasıl haberdar oldukları belli değil. Kurama göre, iki cisim arasındaki çekim kuvveti, birinin konumunda bir değişiklik yapar yapmaz, anında, yani sonsuz bir hızla değişmeli. Albert Einstein’ın 1905′te yayımladığı özel görelilik kuramına göreyse, ışık hızı evrende ulaşılabilecek en yüksek hız. Dolayısıyla Newton’un kütleçekimi kuramıyla bir çelişki söz konusu. Einstein bu problemi 1915 yılında genel görelilik kuramıyla çözdü. Buna göre kütleçekimi aslında bir kuvvet değil, yalnızca maddenin uzayzamanda yarattığı bükülme. Bunun nasıl olduğunu anlamak için bir yatağın üzerine ağırlıklar koyduğumuzu varsayalım. Bu ağırlıklar yatak yüzeyinde çukurluklar oluşturacaktır. Ufak bir bilyeyi bu yatağın üzerinde yuvarlarsak, bilye düz bir çizgi şeklinde ilerlemeye çalışacak, ama yataktaki eğim yüzünden rotası bükülecektir. İşte genel görelilik kuramında uzayzaman bu örnekteki yatağa, gezegen ve yıldızlar da yatağın üzerindeki ağırlıklara benzetilebilir. Bilye, Einstein’a göre bir kuvvet tarafından çekildiği için değil, yatak yüzeyindeki bozukluk yüzünden yolundan sapmaktadır.

Bu kuram birçok gözlemle doğrulandı. Merkür’ün yörüngesinde görülen ufak bir sapmayı başarıyla açıkladı, uzak bir yıldızdan gelen ışığın güneşin yakınından geçerken büküleceğini doğru bir şekilde önceden bildirdi. (Bu, 1919′da Eddington tarafından gözlendi.)

Kütleçekiminin etkisi küçük olduğunda, Einstein’ın kuramından Newton’unkine ulaşmak mümkün. İki kuram arasındaki fark ancak çekim etkisinin çok büyük olduğu durumlarda açığa çıkar. Bu nedenle günümüzde bile hâlâ birçok problemin çözümünde daha kolay olduğu için Newton’un kuramı kullanılmakta. Ama iki kuramın düşünsel düzeyde çok farklı olduğu unutulmamalı. Einstein’ın kuramı, aynı zamanda karadelikleri ve kütleçekimi ışınımını da öngörüyor. Bu çalışmasından sonra Einstein, hayatının son 30 yılını genel görelilik kuramıyla elektromanyetik kuramını (o zamanlar yalnızca bu iki kuvvet biliniyordu) birleştirmek için harcadı ve ne yazık ki başaramadı. Aslında bugün biliyoruz ki bu biraz erken bir denemeydi; henüz ne standart model, ne de süpersimetri ve benzeri birçok matematiksel kuram bulunmuştu. Yine de birleşik bir kuram arama fikrinin önemini vurgulaması açısından önemli bir çabaydı.

Sadık Değer
Boğaziçi Üniversitesi Fizik Bölümü