Relativitatea generalaDacă demonstrarea pe bazele teoretice ale relativităţii generale a validităţii precesiei periheliului planetei Mercur a dus la acceptarea relativităţii generale printre colegii lui Einstein, devierea luminii în câmp gravitaţional l-a făcut, în schimb, celebru pentru public.

 

 


Precesia periheliului planetei Mercur (6)

El a constatat încă în 1911 că principiul echivalenţei presupune o deviere a luminii, întrucât un fascicul de lumină trimis orizontal într-o cameră va apărea ca şi cum s-ar curba spre podea, dacă camera se deplasează accelerat în sus. (Argumente similare au fost de fapt propuse pe baze pur newtoniene de către Henry Cavendish în 1784 şi Johann Georg von Soldner in 1803). Totuşi, în 1915 Einstein şi-a dat seama că curbarea spaţiului dublează mărimea efectului şi că ar putea fi posibilă detectarea sa, observând curbarea luminii venite de la stelele aflate în fundal, în preajma Soarelui, în timpul unei eclipse solare. El a trebuit să aştepte până la sfârşitul războiului, atunci când o expediţie condusă de Arthur Eddington şi Andrew Crommelin s-a întors cu fotografii de calitate acceptabilă ale eclipsei din mai 1919.

 


La secunda 0:15, o animaţie care înfăţişează efectul de deviere a luminii în câmp gravitaţional

Rezultatele au susţinut noua teorie a lui Einstein, deşi cu o precizie de doar aproximativ 30%. Când ele au fost anunţate în noiembrie al aceluiaşi an, presa a preluat povestea şi Einstein a devenit star internaţional. Mulţi au speculat asupra motivelor interesului mitic şi parcă fără limite pentru Einstein. O parte din explicaţie trebuie să fie aceea legată de terminarea unuia din cele mai cutremurătoare războaie din istorie; faptul că teoria unui fizician vorbitor de limbă germană a fost confirmată de observatori britanici, prevestea un viitor paşnic, în care gândirea curată putea triumfa asupra minţilor înguste. Avraam Pais, marele biograf al lui Einstein, explică astfel în Domnul este subtil... (1982): „Un om nou apare brusc ...El poartă mesajul unei noi ordini în Univers. El este un nou Moise coborând de pe munte pentru a aduce legea, un nou Joshua controlând mişcarea corpurilor cereşti. El vorbeşte în limbi ciudate, dar înţeleptul om dovedeşte că stelele confirmă veridicitatea lui ... Limbajul său matematic este sacru, dar totuşi posibil de-a fi transcris într-unul profan: a patra dimensiune ... lumina are greutate, spaţiul se curbează ... El împlineşte două nevoi profunde ale omului, nevoia de a cunoaşte şi nevoia de a nu cunoaşte, dar de a crede”.

 

Arthur Eddington
Eddington

Unghiul de deviere a luminii este proporţional cu (1+γ)/2, care este egal cu 1 în relativitatea generală. Limitele experimentale pentru γ, prin folosirea telescoapelor optice, nu au fost foarte mult îmbunătăţite faţă cele obţinute de către Eddington şi Crommelin şi nu au fost îmbunătăţite până la sfârşitul anilor 1960, când radio astronomii au reuşit să facă progrese semnificative folosind reţele interconectate de radio-telescoape (Very-long-baseline interferometry VLBI)  pentru a măsura curbarea undelor radio provenind de la quasari îndepărtaţi, în preajma Soarelui. Până în 1995 aceste observaţii au confirmat relativitatea generală cu o precizie de 0,04%. Întregul cer este uşor distorsionat de devierea luminii în apropierea Soarelui şi întrucât acest efect atinge 4 miliarcsecunde (4/1000 arcsecunde), perpendicular pe direcţia Soare-Pământ, el trebuie să fie luat în considerare de sateliţii astrometrici moderni, cum ar fi Hipparcos, care determină poziţia a milioane de stele cu o precizie de 3 miliarcsecunde. Aceste corecţii confirmă relativitatea generală în mod indirect, la un nivel de 0,3%. A fost, de asemenea, posibil să se măsoare devierea luminii de către planeta Jupiter, deşi cu o precizie de doar aproximativ 50%. În cosmologie, devierea luminii (cunoscută mai mult sub numele de lentilă gravitaţională), este folosită în mod curent pentru a cântări materia întunecată, măsurarea parametrului Hubble şi chiar funcţionează ca o "lupă" cosmică pentru a aduce obiectele mai slab vizibile şi mai îndepărtate într-o perspectivă mai apropiată.

 

Stire Einstein
New York Times, Nov 10, 1919


Efectul Shapiro de întârziere (8)

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