Serbest Düşme Deneyi…
MÖ 322’de Aristoteles (Aristo) ağır nesnelerin hafif nesnelere nazaran yere daha hızlı düşeceğini iddia etmişti. Aristo burada gündelik deneyimlerinin izinden gitmişti. Gündelik deneyimlerimiz bize, saf bilimsel bilgiyi ya da evrenin işleyiş yasalarını, her zaman olduğu gibi göstermeyebilir. Yaklaşık 2000 yıl boyunca Aristo’nun görüşlerinin baskın olabilmesinin sebeplerinden biri de budur. Gerçeği örten örtüyü birileri kaldırana dek, kaçınılmaz olarak deneyimlerimize inanmayı tercih ederiz. Kütle çekiminin (nam-ı diğer yer çekiminin) hikâyesi de böyledir.
Galileo bir düşünce deneyi yardımıyla Aristo’nun düşüncesinin yanlış olduğunu hissetmişti.* Sonrasında Newton bu hislerin ardında yatan fizik yasasını ortaya çıkardı: Evrensel Çekim Yasası. Newton şok edici bir sonuca ulaşmış; bu yasanın sadece yere düşen elmayı değil, kütlesi olan her şeyi kontrol ettiği sonucuna varmıştı.
Hava sürtünmesini ortadan kaldırdığımızda, yani cisimleri yer çekimi yasasıyla baş başa bıraktığımızda olan olay, gündelik deneyimlerimize pek uymaz. Videoda gördüğünüz durum bu nedenle ilgi çekici, hatta bazıları için inanılmazdır. Deneyin yapıldığı yer dünyanın en büyük vakum odası olarak biliniyor. Tesis ABD’de ve NASA tarafından kullanılmaktadır. Çok kalın alüminyum ve betonarme duvarlara sahip silindirik bir yapısı var. Orada, çok güçlü vakum pompalarıyla odada var olan 30 ton kadar hava 2 g kadar kalana dek boşaltılabiliyor. Bu da kütle çekiminin yeteneklerini görebilmemiz için doğru ortamı bize hazırlıyor.
Bowling topu ve kuş tüyü hava olan ortamda aynı anda serbest bırakılınca, her şey beklediğimiz gibi gerçekleşiyor. Gelgelelim odadaki hava boşaltılınca (yani ortam sürtünmesiz hale getirilince) işler pek beklendiği gibi gitmiyor. Gündelik deneyimlerimizden doğan tahminimiz bizi yanıltıyor. Zira zihinlerimiz ilk duruma -hava olan ortama- alışkın.
Bowling topunun ve kuş tüyünün hareket denklemini yazabilirsek, neden aynı anda düşmeleri gerektiğini matematiksel olarak kanıtlayabiliriz. Dinamiğin temel prensibi bize bowling topu ve kuş tüyü üzerindeki kuvvet ile nesnelerin ivmeleri hakkında fikir verebilir. mT kuş tüyünün kütlesi, mB bowling topunun kütlesi, aT kuş tüyünün ivmesi, aB bowling topunun ivmesi ve g yer çekimi ivmesidir.
Görüldüğü üzere bowling topu da kuş tüyü de aynı -g, yer çekimi ivmesi kadar bir- ivmeye sahipler. Yani düşerken her an, hep aynı miktarda hızlanmalılar. Bu da yere ulaştıklarında aynı hızda olmaları ve aynı anda yere varmaları demektir.
*Sadece hissetmemiş de olabilir. Bir rivayete göre Galileo ünlü Pisa kulesine çıkmış, biri ağır iki taş alıp kulenin tepesinden serbest bırakmış ve ikisinin de aynı anda yere düştüğünü görmüştür.
