Materia curbează spaţiu-timpul, iar spaţiu-timpul curbat dictează mişcarea materiei în univers. credit: LIGO/T. Pyle

 

Când Albert Einstein a publicat pentru prima dată teoria specială a relativității în 1905 - a fost ridiculizat. Oamenii au crezut că este prea ciudat și radical ce propunea aceasta ca să fie real. Nici Einstein nu a fost mulțumit de teoria sa, deoarece se nu aplica în prezența gravitației sau dacă observatorul accelera. Într-o zi, în timp ce observa un spălător de geamuri pe o scară din apropierea biroului său, a avut o revelație.

Și-a imaginat ce se va întâmpla dacă lucrătorul ar cădea. S-a pus în locul spălătorului de geamuri și și-a imaginat ce se va întâmpla pe măsură ce ar cădea. Și-a dat seama că dacă ar cădea, gravitația ar fi singura forță care acționează asupra lui. El ar accelera spre Pământ, dar nu ar simți nicio greutate. Și acest lucru nu ar fi altfel dacă ar fi undeva în spațiul interstelar, în afara câmpului gravitațional al Pământului.


Într-un fel gravitația și accelerația erau moduri diferite de a descrie același lucru. Modul de a introduce gravitația în teoria relativității a fost prin accelerație, iar aceasta a devenit baza relativității generale.

Einstein și-a imaginat că se află într-o cameră fără ferestre și cu un cântar de baie. Ar cântări 80 kg. Ce s-ar întâmpla dacă încăperea ar fi într-o navă spațială care se accelera în spațiu cu 9,8 ms2? Ar măsura aceeași greutate pe cântar. Nu ar exista nicio diferență față de măsurătoarea pe Pământ.

Și-a imaginat ce se va întâmpla dacă ar lua o lanternă și ar îndrepta-o către cealaltă parte a camerei, în timp ce nava spațială accelerează. Dacă ar avea un metru, ar putea măsura înălțimea luminii din partea cealaltă a camerei. Și-a dat seama că înălțimea măsurată pe perete ar fi mai mică decât înălțimea la locul sursei de lumină, deoarece podeaua camerei se deplasează cu viteză din ce în ce mai mare, pe măsură ce lumina se propagă dintr-o parte în alta a camerei. Fasciculul de lumină pare să se curbeze în jos.

Totuși, dacă ai fi pe Pământ și ai măsura cele două înălțimi, ai putea crede că nu ar trebui să existe nicio diferență. Această lumină ar trebui să meargă direct în cealaltă parte a camerei. Einstein a crezut că nu se poate însă să fie astfel, pentru că ar încălca principiul echivalenței. Accelerarea camerei în spațiu nu trebuie să fie diferită de camera sub influența gravitației pe Pământ. Și-a dat seama că traiectoria luminii trebuie să se curbeze în prezența unui câmp gravitațional.

Dar lumina ar trebui să meargă pe cea mai scurtă cale. Apoi și-a dat seama că poate, în prezența gravitației, cea mai scurtă cale între două puncte nu este o linie dreaptă, ci o linie curbă.

Aceasta a fost ideea fundamentală pe care Einstein a avut-o despre gravitație. Dar, pentru a exprima acest aspect matematic, a fost nevoie de o matematică foarte complicată, pe care nici măcar un geniu ca Einstein n-o stăpânea. A contactat un prieten din perioada facultății, matematicianul Marcel Grossman.

Pentru ca această teorie nouă să fie într-adevăr luată în serios, a trebuit să facă o predicție care putea fi testată. Iar primul succes al teoriei a fost în explicarea orbitei lui Mercur, care a fost un mister timp de zeci de ani, deoarece avea o precesie care nu putea fi explicată de teoria newtoniană. Relativitatea generală a prezis exact deplasarea planetei Mercur în jurului Soarelui.

Dar încă existau mulți sceptici. Cea mai importantă confirmare a venit la 4 ani după ce a publicat teoria, când o echipă condusă de astronomul englez Arthur Eddington, în 1919, a fotografiat stele aflate „lângă” Soare, pe timpul unei eclipse totale de Soare. El a descoperit că traiectoria luminii care trecea pe lângă Soare era „îndoită” de curbura spațiului cauzată de gravitație. Acesta este momentul în care Einstein a devenit o celebritate.

Dar nu vorbim doar de o distorsiune a spațiului, ci și a timpului. Pentru că relativitatea specială spune că lumina se mișcă întotdeauna la aceeași viteză indiferent de perspectivă sau cadru de referință. Aceasta înseamnă că lumina va avea aceeași viteză într-un cadru de referință accelerat, ca și într-un cadru de referință în repaus. Dar, deoarece distanța parcursă de fasciculul de lumină într-un câmp gravitațional este mai lungă din cauza curburii spațiului, pentru ca viteza luminii să rămână constantă, timpul în sine trebuie să treacă mai lent într-un câmp gravitațional (în raport cu timpul în spațiul interstelar, de exemplu, fără gravitație (ori cu o gravitație foarte scăzută)).

Totuși, deși relativitatea generală este o teorie uimitoare, nu răspunde la toate întrebările privind gravitația. Deși ne spune cum funcționează gravitația, nu ne spune cu adevărat ce este aceasta.

 

 

Citiţi şi:
Cel mai uimitor aspect al fizicii: călătoria noastră în spaţiu-timp   
Cum se curbează spaţiu-timpul?


Textul articolului este adaptare după textul din videoclip.

Puteți comenta folosind contul de pe site, de FB, Twitter sau Google ori ca vizitator (fără înregistrare). Pt vizitatori comentariile sunt moderate (aprobate de admin).

Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Fii primul care comentează.

Spune-ne care-i părerea ta...
caractere rămase.
Loghează-te ( Fă-ți un cont! )
ori scrie un comentariu ca „vizitator”

 


OK, conținutul site-ului a fost și va rămâne gratuit,
dar chiar ne-ar ajuta dacă ne-ai sprijini cu
o donaţie.


PayPal ()


Contact
| T&C | © 2020 Scientia.ro