Spatiu-timpulPlaneta Mercur i-a furnizat lui Einstein prima verificare cu adevărat „clasică” a relativităţii generale şi a format bazele imediate pentru acceptarea rapidă a teoriei sale de către colegii săi. În continuare, câteva detalii despre acest fenomen considerat odinioară o anomalie.

 

 

 

Deplasarea gravitaţională spre roşu (5)

Astronomii au cunoscut încă de pe vremea lui Urbain Le Verrier, din 1859, faptul că orbita lui Mercur (după cum s-a măsurat, prin localizarea periheliului, cel mai apropiat punct de Soare) se învârtea prea repede în jurul Soarelui pentru a putea explica acest fenomen prin factorii cunoscuţi, cum ar fi influenţa perturbatoare a altor planete. Toate explicaţiile pentru acest fenomen (cum ar fi ideea că o nouă planetă numită „Vulcan” se află în interiorul orbitei lui Mercur”), au eşuat. Când Einstein a constatat că teoria sa explică perfect avansul anormal al periheliului, fără presupuneri speciale, el a avut palpitaţii la inimă şi a fost (după cum scria unui coleg) „pentru câteva zile într-o stare de excitare veselă”.



La începutul clipului de mai sus, o animaţie arătând deplasarea periheliului planetei Mercur.


Verificarea deplasării periheliului (şi multe alte verificări ale gravitaţiei) sunt acum exprimate în mod uzual, folosind un formalism inventat de Arthur S. Eddington şi dezvoltat mai târziu de Kenneth Nordtvedt Jr. şi Clifford Will în ceea ce este cunoscut ca fiind formalismul parametrizat post-newtonian (PPN). Eddington a descris câmpurile gravitaţionale sferic simetrice slabe, ca cele din jurul Soarelui, într-o formă destul de generală cu doar doi parametrii: β care descrie neliniaritatea curbării timpului şi γ care descrie curbarea spaţiului. (Există, de asemenea, un al treilea parametru α, dar acesta nu verifică nici un aspect al teoriei relativităţii, permiţând doar re-scalarea valorii constantei gravitaţionale a lui Newton G). Relativitatea generală prezice că β şi γ sunt ambele egale cu 1 şi cele mai multe verificări experimentale plasează efectiv limitele superioare la |β-1| şi/ori |γ-1|. Deplasarea anormală a periheliului lui Mercur este proporţională cu (2+2γ-β)/3, care este egală cu 1 în relativitatea generală. Aceasta este singura verificare „clasică” care demonstrează caracterul neliniar al teoriei lui Einstein. Măsurătorile iniţiale se bazau pe telescoape optice; cele moderne se bazează pe datele radar şi limitează orice deviere de la relativitatea generală la mai puţin de 0,3%. O sursă importantă şi timpurie de erori sistematice a venit de la incertitudinea privind forma turtită a Soarelui (momentul cvadripolar), dar acum acest lucru este bine limitat de helioseismologie. Deplasarea periheliului afectează şi alte planete în afară de Mercur, dar este mult mai mică. Aceasta a fost, de asemenea, observată cu ajutorul radio-telescoapelor în sistemele îndepărtate de pulsari binari, în care caz poartă numele de avansul periastrului.

 

Einstein in 1933
Einstein în 1933

Devierea luminii în câmp gravitaţional (7)



Traducere după Testing Einstein's, cu acordul autorului.
Traducerea: Mircea Ştefan Moldovan