Τετάρτη, 2 Δεκεμβρίου 2015

Σαν σήμερα...1915 "γεννιέται" επίσημα η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας.



Σαν σήμερα, στις 2 Δεκεμβρίου 1915, δημοσιεύθηκαν τα πρακτικά της παρουσίασης που είχε κάνει ο Albert Einstein (Άλμπερτ Αϊνστάιν) στις 25 Νοεμβρίου του ίδιου χρόνου, στην Πρωσική Ακαδημία Επιστημών (Königlich Preussische Akademie der Wissenschaften) στο Βερολίνο. Η συνεδρίαση αυτή ολοκλήρωνε μια σειρά τεσσάρων παρόμοιων συνεδριάσεων που είχαν ξεκινήσει στις 4 Νοεμβρίου 1915 και είχαν ως θέμα τους την παρουσίαση στην οριστική μορφή τους των εξισώσεων μιας νέας θεωρίας που είχε διαμορφώσει ο Αϊνστάιν, αυτής που έγινε γνωστή με το όνομα "Γενική Θεωρία της Σχετικότητας" (ΓΘΣ).
10 χρόνια πριν, ο Αϊνστάιν είχε διατυπώσει την Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας (ΕΘΣ) και τώρα ερχόταν πάλι να ταράξει τα νερά της επιστήμης χρησιμοποιώντας και αξιοποιώντας μια σχετικά νέα γνώση από τα Μαθηματικά, τους τανυστές.

Η ιδέα της ΓΘΣ ήρθε στον Αϊνστάιν το 1907, ως συνέχεια της ΕΘΣ.
Η ΕΘΣ ξεκινάει από την αρχή ότι οι νόμοι της Φυσικής είναι ίδιοι για όλα τα σώματα που κινούνται με σταθερή ταχύτητα. Η νέα ιδέα του Αϊνστάιν ήταν ότι το ίδιο θα έπρεπε να συμβαίνει ακόμη και για σώματα που επιταχύνονται το ένα ως προς το άλλο. Αλλά η αρχή της ισοδυναμίας, σύμφωνα με την οποία δεν μπορούμε με πειράματα να αντιληφθούμε αν εμείς επιταχυνόμαστε ή αν επιδρά σ' εμάς κάποιο πεδίο βαρύτητας, ήταν ήδη καλά καθιερωμένη. Έτσι, αν ήθελε ο Αϊνστάιν να επεκτείνει τη Σχετικότητα και σε επιταχυνόμενα σώματα, θα έπρεπε η νέα θεωρία του να συμπεριλαμβάνει και τη βαρύτητα, οπότε θα μπορούσε, ίσως, να ερμηνεύσει και κάποια ανωμαλία στην κίνηση του Ερμή που είχαν εντοπίσει ήδη οι αστρονόμοι.

Ο Αϊνστάιν άρχισε να εργάζεται εντατικά πάνω στη νέα θεωρία από το 1909, χρονιά που παραιτήθηκε από τη δουλειά του στο γραφείο διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας της Ζυρίχης για μια θέση καθηγητή στο Πανεπιστήμιο της Ζυρίχης. Η σημαντική πρόοδος όμως έγινε αισθητή από το 1912, οπότε πήρε μια θέση καθηγητή στο Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας (Eidgenössische Technische HochschuleETH) στη Ζυρίχη και άρχισε να συνεργάζεται με τον παλιό συμφοιτητή του και βαθύτερο γνώστη της θεωρίας των τανυστών, Marcel Grossmann (Μαρσέλ Γκρόσμαν). Αποτέλεσμα αυτής της συνεργασίας ήταν μια κοινή δημοσίευση το 1913, η οποία έχει μείνει στην Ιστορία ως το «προσχέδιο» της νέας θεωρίας και βασιζόταν σε προγενέστερα αποτελέσματα του αυστριακού φυσικού Friedrich Kottler (Φρίντριχ Κέτλερ). Η βασική διαφορά του «προσχεδίου» με την «τελική» παρουσίαση της 25ης Νοεμβρίου 1915 ήταν η μορφή των εξισώσεων της νέας θεωρίας, η οποία στη νεότερη εργασία παραμένει η ίδια σε οποιοδήποτε σύστημα συντεταγμένων.

Στον ένα αιώνα που μεσολάβησε από το 1915, πολλά πειράματα και αστρονομικές παρατηρήσεις έχουν επιβεβαιώσει τη ΓΘΣ. 
Ξεκινώντας ήδη από το 1919 και την αποστολή στο νησί Πρίνσιπε ανοιχτά της Αφρικής, στην οποία ο Βρετανός αστρονόμος Arthur Eddington (Άρθουρ Έντιγκτον), κατά τη διάρκεια μιας ηλιακής έκλειψης, κατέγραψε μετρήσεις που συμφωνούσαν με την καμπύλωση του φωτός. 

Μια από τις πιο εντυπωσιακές επιβεβαιώσεις έγινε με τη μελέτη ενός ζεύγους αστέρων νετρονίων, η οποία επαλήθευσε έμμεσα την ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων, δηλαδή των διαταραχών που προκαλεί η κίνηση σωμάτων με πολύ μεγάλες μάζες και τα οποία διαδίδονται στον χωροχρόνο όπως «ταξιδεύουν» τα μικρά κύματα σε μια λίμνη όταν πετάξουμε μια πέτρα. 

Η μεγαλύτερη πρόκληση όμως θα ήταν ο εντοπισμός ενός βαρυτικού κύματος, το οποίο θα επιβεβαίωνε τη διαίσθηση του Αϊνστάιν ότι το διάστημα δεν μοιάζει τόσο με ένα κενό δοχείο, όσο με έναν αόρατο πολτό από γαλαξίες, αστέρια και πλανήτες. Η σύγκρουση δύο αστεριών κάνει αυτόν τον πολτό να κλυδωνίζεται. 

Πριν από είκοσι χρόνια ξεκίνησε ένα αμερικανικό πείραμα με την ονομασία LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), με στόχο να επιβεβαιώσει αυτούς τους κλυδωνισμούς.

Οι επιστήμονες ήταν βέβαιοι, ότι ακόμη κι αν δεν εντοπιστούν αυτά τα φαινόμενα, θα ευθύνονται τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται και όχι η ΓΘΣ. Όπως δεν υπάρχει τίποτα που να μπορεί να συναγωνιστεί το φως, έτσι δεν υπάρχει κανείς που να μπορεί να συναγωνιστεί τον Αϊνστάιν!

Πραγματικά, το απόγευμα της Πέμπτης 11 Φεβρουαρίου 2016, ο David Reitze καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Φλόριντα (με απόσπαση στο Caltech για το πείραμα) και εκτελεστικός διευθυντής του LIGO, μιλώντας σε συνέντευξη Τύπου του Αμερικανικού Εθνικού Ιδρύματος Επιστήμης στην Ουάσινγκτον, ανακοίνωσε πανηγυρικά: 
"Κυρίες και κύριοι, ανιχνεύσαμε βαρυτικά κύματα. Τα καταφέραμε!"

Η εκπρόσωπος του πειράματος Gabriela González, καθηγήτρια στο πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Λουιζιάναανέφερε ότι στις 14 Σεπτεμβρίου 2015, οι δύο ανιχνευτές LIGO στις ΗΠΑ οι οποίοι απέχουν μεταξύ τους 3.000 χιλιόμετρα, κατέγραψαν το πολυπόθητο σήμα με διαφορά 7 χιλιοστών του δευτερολέπτου - όσο θα περίμενε κανείς για ένα κύμα που ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός.
"Μπορεί κανείς να πιστέψει ότι οι παραμορφώσεις είναι αληθινές μόνο αν τις δει σε δύο μέρη που βρίσκονται σε απόσταση μεταξύ τους" εξήγησε η Γκονζάλες.

Δείτε ΕΔΩ την παρουσίαση της ΓΘΣ σε κείμενο από τις εκδόσεις του Princeton University. 

Δείτε ΕΔΩ την ανταπόκριση των New York Times στην έκδοση της 3 Δεκεμβρίου 1919 μετά την αποδοχή της ΓΘΣ από την Royal Society του Λονδίνου.

Δείτε ΕΔΩ την παρουσίαση της ανακάλυψης των βαρυτικών κυμάτων από ΤΟ ΒΗΜΑ science.

Η ανάρτηση αυτή προσαρμόστηκε στα νέα δεδομένα (ανακάλυψη βαρυτικών κυμάτων) στις 2 Δεκεμβρίου 2016. 

Μερικές Πηγές:  Η ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΗ  (μέσω του  physicsgg),  
                         ΤΟ ΒΗΜΑ  (μέσω και του  physicsgg),
                         ΑΠΕ - ΜΠΕ   

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου