LATEST NEWS
 
Κόσμος /ΓενικάΔημοσίευση: 25 Νοεμβρίου 2015 23:33

Αϊνστάιν: 100 χρόνια Θεωρία της Σχετικότητας

Εκατό χρόνια Άλμπερτ Αϊνστάιν: Όλα όσα πρέπει να ξέρετε για την θεωρία που άλλαξε την οπτική μας για τον κόσμο και τι άφησε σε εκκρεμότητα.

Άλμπερτ Αϊνστάιν - 100 χρόνια - Γενική θεωρία της Σχετικότητας

Σήμερα, 25 Νοεμβρίου 2015, συμπληρώνονται 100 χρόνια από τότε που ο Αϊνστάιν παρουσίασε την τελική μορφή της διάσημης πλέον Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας, με μια ομιλία του στην Πρωσική Ακαδημία Επιστημών.

Το Νοέμβριο του 1915, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν παρουσίασε τη θεωρία του -και τις αντίστοιχες «εξισώσεις πεδίου»- σε τέσσερις διαδοχικές ομιλίες, μία ανά εβδομάδα, ενώ ακολούθησε η σχετική δημοσίευση στις 2 Δεκεμβρίου. Επρόκειτο για ένα από τα πιο εντυπωσιακά επιτεύγματα της ανθρωπότητας, προϊόν μιας σειράς νοητικών και όχι πραγματικών πειραμάτων. Παραμένει όμως απίστευτα δύσκολο να το «χωνέψει» ακόμη κανείς, είτε είναι ειδικός, είτε όχι.

Είχε προηγηθεί πριν μία δεκαετία, το 1905, η δημοσίευση ενός άρθρου στο διασημότερο επιστημονικό περιοδικό της εποχής, τα "Annalen der Physik" (Χρονικά της Φυσικής), με το οποίο παρουσίασε την πρώτη -γνωστή και ως Ειδική- Θεωρία της Σχετικότητας, όπου έδειξε ότι ο χρόνος είναι σχετικός. Χρειάστηκε μια δεκαετία για να συμπεριλάβει τον χώρο και να επεκτείνει τη θεωρία του από Ειδική σε Γενική, δηλαδή σε συμπαντική πλέον κλίμακα. Ήταν μια νέα θεωρία.

Η Ειδική Θεωρία Σχετικότητας ήταν μια επανάσταση, όμως διατηρούσε ακόμη την οικεία Ευκλείδεια γεωμετρία και τη Νευτώνεια φυσική. Η Γενική Θεωρία ήταν μια δεύτερη επανάσταση πιο φιλόδοξη από την πρώτη, καθώς κατάργησε τον γνώριμο στατικό κόσμο που οι άνθρωποι -και οι επιστήμονες- γνώριζαν από την αρχαιότητα.

Έκτοτε ο κόσμος γύρω μας δεν είναι πλέον ίδιος. Το αξεδιάλυτο, δυναμικό και συνεχώς μεταβαλλόμενο δίδυμο του χώρου και του χρόνου - ο χωροχρόνος- είναι άρρηκτα 'δεμένος' με την μάζα και την ενέργεια στο σύμπαν. Όσο πιο μεγάλη είναι η μάζα της ύλης (και άρα η ενέργεια), τόσο περισσότερο καμπυλώνει τον χώρο και ανάλογα επηρεάζει τη ροή του χρόνου.

Για τον Νεύτωνα, το μήλο έπεφτε κάτω από την μηλιά και οι πλανήτες έλκονταν μεταξύ τους, επειδή υπήρχε μια μυστηριώδης «δύναμη» που λεγόταν βαρύτητα. Ο χώρος στο σύμπαν ήταν κενός μεταξύ των πλανητών και μέσα σε αυτό το κενό δρούσε η βαρύτητα - άγνωστο πώς.

Μερικά χρόνια πριν την εμφάνιση του Αϊνστάιν στη σκηνή, οι Βρετανοί φυσικοί Μάικλ Φαραντέι και Τζέιμς Μάξγουελ έδειξαν ότι το κενό στη φύση δεν είναι κενό, αλλά «γεμάτο» από το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Ο Αϊνστάιν, που γοητευόταν από τον ηλεκτρομαγνητισμό (άλλωστε ο μηχανικός πατέρας του έκτιζε εργοστάσια ηλεκτρισμού), πήγε ένα βήμα παραπέρα: φαντάστηκε ένα βαρυτικό πεδίο και έγραψε τις σχετικές μαθηματικές εξισώσεις.

Η καθοριστική μεγαλοφυής ιδέα του ήταν όμως ότι το βαρυτικό πεδίο δεν είναι διάχυτο στον χώρο, αλλά είναι ο ίδιος ο χώρος. Η βαρύτητα είναι μια γεωμετρική ιδιότητα του χωροχρόνου. Ο χώρος δεν είναι κάτι διακριτό από την ύλη, αλλά καμπυλώνεται και «ξεχειλώνει», υπό την επίδρασή της.

Η Γη δεν γυρίζει από τον Ήλιο επειδή την τραβά μια νευτώνεια δύναμη βαρύτητας, αλλά επειδή ο ίδιος ο χώρος γύρω από το μητρικό άστρο καμπυλώνει και την έλκει προς το μέρος του. Και εκτός από τον χώρο, υφίσταται καμπύλωση και ο χρόνος. Όπως συνοπτικά το έθεσε αργότερα ο φυσικός Τζον Γουίλερ, «ο χωροχρόνος λέει στην ύλη πώς να κινηθεί και η ύλη λέει στον χωροχρόνο πώς να καμπυλώσει».

Το νέο όραμα δεν έγινε αμέσως αποδεκτό, καθώς άλλωστε η Ευρώπη ήταν βουτηγμένη στο αίμα του Α΄ Παγκοσμίου Πολέμου, αλλά το 1919, όταν πλέον ο Βρετανός επιστήμων σερ 'Αρθουρ Έντινγκτον εκμεταλλεύθηκε μια έκλειψη για να δείξει ότι όντως ο Ήλιος καμπυλώνει το φως των άλλων μακρινών άστρων, το οποίο περνάει δίπλα του και καταλήγει στη Γη. Μία μέρα μετά την ομιλία του Έντιγκτον στη Βασιλική Εταιρεία επιστημών του Λονδίνου σχετικά με την αστρονομική επιβεβαίωση της Γενικής Θεωρίας Σχετικότητας του Αϊνστάιν, ο τελευταίος έγινε πάραυτα διάσημος παγκοσμίως. Λίγο μετά, το 1921, του απονεμήθηκε το Νόμπελ Φυσικής και επιστεγάσθηκε η εκτόξευσή του στο επιστημονικό στερέωμα, όπου παραμένει έως σήμερα.

Η επιστημονική κοινότητα έχει πλέον ευρέως αποδεχθεί τη Θεωρία της Σχετικότητας. Πολλοί έχουν προσπαθήσει να την καταρρίψουν και άλλοι τόσοι να την επιβεβαιώσουν. Μέχρι στιγμής, οι δεύτεροι έχουν νικήσει κατά κράτος.

Η συνεισφορά του Αϊνστάιν είναι ανεκτίμητη, αν και παραμένει πραγματικά δύσκολο στον μέσο άνθρωπο να «χωνέψει» τι σημαίνει δυναμικός χωροχρόνος, όπως, για παράδειγμα, ότι όσο μεγαλύτερη βαρύτητα έχει ένα σώμα, τόσο πιο αργά κυλά ο χρόνος γι' αυτό. Πρακτικά, αυτό σημαίνει ότι ο χρόνος στο ρετιρέ μιας πολυκατοικίας (όπου η βαρύτητα είναι οριακά μικρότερη) κυλά απειροελάχιστα πιο γρήγορα από ό,τι στο υπόγειο! Αν πάλι δύο δίδυμα αδέλφια ζουν το ένα μόνιμα σε ένα ψηλό βουνό και το άλλο σε μια πεδιάδα, όταν ξανασυναντηθούν μετά από χρόνια, ο πρώτος αδελφός θα είναι ελαφρώς νεότερος από τον δεύτερο.

Η χρονική αυτή διαφορά, μεταξύ άλλων, έχει συνέπειες για το σύστημα GPS, καθώς τα ρολόγια των δορυφόρων τρέχουν πιο γρήγορα από τα ρολόγια στη Γη. Αν οι επιστήμονες δεν έπαιρναν υπόψη τους τη θεωρία της σχετικότητας για να κάνουν τις κατάλληλες διορθώσεις, το GPS θα κατεύθυνε τον καθένα σε λάθος μέρος (η απόκλιση θα έφθανε έως δέκα χιλιόμετρα μέσα σε μία μόνο μέρα).

Ο κβαντικός «γάμος» που δεν έχει γίνει ακόμη

Υπάρχουν όμως και φαινόμενα στο σύμπαν, όπως το κέντρο μιας μαύρης τρύπας, που δεν μπορούν να εξηγηθούν από τον Αϊνστάιν, επειδή έχουν κβαντική φύση, όπως άλλωστε συμβαίνει με την ίδια τη γέννηση του σύμπαντος («Μπιγκ Μπανγκ»).

Κατά κοινή ομολογία, το πιο σοβαρό πρόβλημα στην καρδιά της Φυσικής παραμένει η αδυναμία των επιστημόνων να «ζευγαρώσουν» και να συνταιριάξουν κάτω από την ίδια «στέγη» τη Σχετικότητα με τον άλλο μεγάλο πυλώνα, την Κβαντομηχανική. Ο τρόπος που ερμηνεύεται ο κόσμος σε μεγάλη κλίμακα (βαρύτητα-σχετικότητα χωροχρόνου) με τον τρόπο που ερμηνεύεται ο κόσμος σε μικροκοσμική κλίμακα (κβαντική), είναι τελείως διαφορετικός. Σχετικότητα και Κβαντομηχανική μιλάνε διαφορετικές γλώσσες.

Δεν είναι τυχαίο ότι ο Αϊνστάιν έβλεπε με μισό μάτι την κβαντική θεωρία της απροσδιοριστίας, αντιτείνοντας πως «ο Θεός δεν παίζει ζάρια με το σύμπαν». Ο ίδιος κατέβαλε μεγάλες προσπάθειες να «παντρέψει» τη δική του θεωρία της γενικής σχετικότητας με την κβαντομηχανική - αλλά απέτυχε, όπως και κάθε άλλος φυσικός μέχρι σήμερα. Μόνο αν υπάρξει μια κβαντική θεωρία της βαρύτητας, ίσως υπάρξει επιτέλους και μια «Θεωρία του Παντός».

Η πιο διαδεδομένη θεωρία που προσπαθεί να εξηγήσει κβαντικά τη βαρύτητα, είναι η θεωρία των υπερχορδών, η οποία, μεταξύ άλλων, προβλέπει την ύπαρξη ενός σωματιδίου βαρύτητας, του βαρυτόνιου ή γκραβιτόνιου, που ακόμη δεν έχει ανακαλυφθεί (αν όντως υπάρχει).

Μια εναλλακτική προσέγγιση είναι η «κβαντική βαρύτητα βρόχων», που θεωρεί κβαντική την ίδια τη φύση του χωροχρόνου. Αλλά όλα αυτά ακόμη παραμένουν θεωρίες προς απόδειξη.

Μία από τις εκκρεμότητες που άφησε επίσης ο Αϊνστάιν, είναι η πρόβλεψή του ότι στο σύμπαν υπάρχουν βαρυτικά κύματα -«ρυτιδώσεις» στον ιστό του χωροχρόνου- κάτι ακόμη δεν έχει αποδειχθεί. Όμως νέα επίγεια και διαστημικά πειράματα βρίσκονται σε εξέλιξη ή σχεδιάζονται και ίσως είναι θέμα χρόνου η επιβεβαίωση.

Τέλος, με τη βοήθεια του Αϊνστάιν, μάθαμε πιο πρόσφατα ότι το σύμπαν επεκτείνεται και μάλιστα με επιταχυνόμενο ρυθμό. Όμως τόσο η πιθανολογούμενη αιτία γι' αυτό, η λεγόμενη σκοτεινή ενέργεια, όσο και η εξίσου μυστηριώδης, μη ορατή, αλλά πανταχού παρούσα σκοτεινή ύλη, ανοίγουν ίσως παράθυρα σε μια άλλη Φυσική, την οποία ακόμη και ο νους του Αϊνστάιν δεν μπόρεσε να φαντασθεί.

Pοή στη κατηγορία: Ειδήσεις
Κακοκαιρία “Ελπίδα”: Δύσκολη νύχτα στην Αττική (εικόνες)00:01ΑΕΚ - ΠΑΟΚ: Αναβλήθηκε το ντέρμπι των “Δικεφάλων”23:48“Ελλάδα Έχεις Ταλέντο”: Συναρπαστικό το επεισόδιο του Σαββάτου (εικόνες)23:37Κακοκαιρία “Ελπίδα”: Η Ακρόπολη ντυμένη στα λευκά (βίντεο)23:24ΕΟΔΥ: Rapid test δωρεάν την Τρίτη σε 144 σημεία23:11“Ελπίδα”: Σε ετοιμότητα το ΕΣΥ για το κύμα κακοκαιρίας22:57Ολλανδία: Ταξίδεψε σε καταπακτή τροχών αεροπλάνου!22:44“Ελπίδα”- Διακοπές ρεύματος: Νέα ενημέρωση από τον ΔΕΔΔΗΕ 22:30“Ελπίδα”: Γιάννενα και Άρτα στην κατάψυξη (εικόνες)22:17“Ελπίδα”: Η Αττική Οδός ζητά συγγνώμη από τους οδηγούς22:03Αστέρας Τρίπολης – Απόλλων Σμύρνης: Ο Βαλιέντε “ζωγράφισε” τη νίκη στο χιόνι21:49“Ελπίδα”: Ποιες υπηρεσίες αναστέλλονται – Τι ισχύει για σχολεία, ΜΜΜ και επιχειρήσεις21:36Λιβαδειά - “Ελπίδα”: Σιδηροδρομικό ατύχημα με τραυματίες 21:23“Ελπίδα” - Σχολεία: Χωρίς τηλεκπαίδευση την Τρίτη 21:09“Ελπίδα”: Τι είναι οι χιονοκαταιγίδες, πώς σχηματίζονται και γιατί συνοδεύονται από βροντές20:56Δημοσκόπηση Marc για τον ΑΝΤ1: Σταθερό προβάδισμα για την ΝΔ20:42“Ελπίδα”: Νέα ενημέρωση Στυλιανίδη για την κακοκαιρία20:29Βιασμός ανήλικης: Παραιτήθηκε ο δικηγόρος του ιερέα20:14“Ελπίδα” - Ελ. Βενιζέλος: Ακυρώσεις και καθυστερήσεις πτήσεων20:00Σήφης Βαλυράκης: Ένας χρόνος από τον θάνατό του - Η ανακοίνωση της οικογένειας19:47
00:00:14Κίνα: Αυτοκίνητο έπεσε πάνω σε πλήθος22-03-2019 09:43 
00:02:21 
Θρήνος, οργή και αποκαλύψεις για τα μακελειά σε Ολλανδία και Νέα Ζηλανδία20-03-2019 13:59
00:01:20 
Σεισμός στην Τουρκία20-03-2019 09:50
00:01:35 
Σύντομες ειδήσεις από όλον τον κόσμο20-03-2019 20:55
00:00:44 
Η υπουργός Δικαιοσύνης του Ισραήλ ψεκάζεται με το άρωμα «φασισμός»20-03-2019 07:28
00:02:10 
Πλήθος ομογενών έδωσε το παρών στην εκδήλωση για την επέτειο της 25ης Μαρτίου19-03-2019 20:46
00:02:09 
Το παιχνίδι των προκλήσεων παίζει και ο Ιβάνοφ19-03-2019 20:12
00:03:10 
Κλιμακώνει τις προκλήσεις ο Ερντογάν, αποκαλώντας την Κωνσταντινούπολη πόλη του Ισλάμ19-03-2019 20:11
00:02:37 
Άγνωστα παραμένουν τα κίνητρα του δράστη της επίθεσης στην Ουτρέχτη19-03-2019 20:51
00:00:54 
Συναγερμός για επίθεση σε σχολείο σήμανε στις αρχές της Νορβηγίας19-03-2019 20:52
00:01:41 
Ο γύρος του κόσμου «με μια ματιά»19-03-2019 13:42
00:03:00 
Θλίψη και οργή από τις αποκαλύψεις για τον μακελάρη της Νέας Ζηλανδίας19-03-2019 13:40
00:02:35 
Έλληνες της Ουτρέχτης περιγράφουν στον ΑΝΤ1 τον τρόμο που βίωσαν 18-03-2019 20:07
00:01:58 
Συνελήφθη ο Τούρκος που σκότωσε τους επιβάτες του τραμ στην Ουτρέχτη 18-03-2019 20:06
00:02:09 
Βήμα-βήμα ψάχνουν τα ίχνη του μακελάρη της Νέας Ζηλανδίας ανά την υφήλιο 18-03-2019 20:05
00:01:32 
Σύντομες ειδήσεις από όλον τον κόσμο18-03-2019 14:07
00:02:38 
Νέα Ζηλανδία: μέσω …διαδικτύου αγόραζε όπλα ο μακελάρης18-03-2019 13:31
00:01:46 
Επεισοδιακές διαδηλώσεις σε Σερβία, Αλβανία και Γαλλία 17-03-2019 20:45
BlogsΔεν υπάρχει περιεχόμενο