Η θεωρία της σχετικότητας.

Πριν εκατό χρόνια ο Albert Einstein σε ηλικία 26 μόλις χρόνων δημοσίευσε τρεις εργασίες τεράστιας επιστημονικής αξίας. Η πρώτη αφορούσε στην ερμηνεία της κίνησης Brown, η δεύτερη στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο (βραβείο Νόμπελ 1921). Η τρίτη εισήγαγε την ειδική θεωρία της σχετικότητας.

Δύο είναι οι βασικές παραδοχές με τις οποίες ο Einstein θεμελιώνει τη θεωρία του:

1. Οι νόμοι της φυσικής είναι ίδιοι, έχουν δηλαδή την ίδια μαθηματική μορφή για όλα τα αδρανειακά συστήματα αναφοράς (ακίνητους παρατηρητές ή παρατηρητές που κινούνται με σταθερή ταχύτητα).

2. Η ταχύτητα του φωτός είναι ίδια για όλα τα αδρανειακά συστήματα αναφοράς και είναι ανεξάρτητη από την κίνηση της φωτεινής πηγή.

Η θεωρία της σχετικότητας άλλαξε την αντίληψή μας για τον κόσμο. Βλέπουμε βασικές έννοιες όπως ο χώρος, ο χρόνος, η ύλη και η ενέργεια με διαφορετικό τρόπο.

Έτσι η χρονική διάρκεια ενός φαινομένου εξαρτάται από το σύστημα αναφοράς από το οποίο παρατηρούμε το φαινόμενο. Κάθε σύστημα αναφοράς έχει το δικό του χρόνο που λέγεται ιδιόχρονος. Για παράδειγμα ο χρόνος που διαρκεί ένα φαινόμενο σε ένα πύραυλο που κινείται με πολύ μεγάλη ταχύτητα μετράται διαφορετικά από κάποιον επιβάτη του πυραύλου και διαφορετικά από κάποιον που είναι ακίνητος εκτός του πυραύλου. Μεγαλύτερη διάρκεια υπολογίζει ο δεύτερος παρατηρητής. Το φαινόμενο αυτό είναι γνωστό ως «διαστολή του χρόνου». Εδώ μπορούμε να αναφέρουμε και ένα παράδειγμα πειραματικής επιβεβαίωσης του παραπάνω φαινομένου: το 1972 οι επιστήμονες συγχρόνισαν κάποια ατομικά ρολόγια καισίου πολύ μεγάλης ακρίβειας. Στη συνέχεια κάποια από αυτά τα πήραν μαζί τους σε ένα μεγάλο ταξίδι με αεριωθούμενο αεροπλάνο και κάποια άλλα έμειναν στη γη. Επιστρέφοντας στη γη τα ρολόγια που ταξίδεψαν παρουσίασαν την προβλεπόμενη από τη θεωρία της σχετικότητας διαφορά χρόνου.

Επίσης οι διαστάσεις των σωμάτων δεν είναι οι ίδιες για όλους τους παρατηρητές. Ένας παρατηρητής που είναι ακίνητος έξω από τον πύραυλο μετράει μικρότερο μήκος σε κάποιο αντικείμενο του πυραύλου από εκείνο που θα μετρήσει κάποιος που βρίσκεται μέσα στον κινούμενο πύραυλο. Το φαινόμενο ονομάζεται «συστολή μήκους».

Ακόμη ο Einstein δεν αντιμετωπίζει την ύλη και την ενέργεια ως ξεχωριστές έννοιες. Δέχεται ότι η μία μπορεί να μετατρέπεται στην άλλη (Ε=mc²). Αυτή η ισοδυναμία μάζας-ενέργειας φαίνεται στο χαρακτηριστικό φαινόμενο της εξαΰλωσης όπου δύο σωματίδια, το ηλεκτρόνιο και το ποζιτρόνιο, συγκρούονται και εξαφανίζονται και τα δύο και απελευθερώνεται ένα αντίστοιχο ποσό ενέργειας. Βλέπουμε ότι η ύλη μπορεί να μετατρέπεται σε ενέργεια. Παρόμοιες αντιδράσεις πραγματοποιούνται και στον ήλιο και έτσι ερμηνεύεται και η παραγωγή ενέργειας σε αυτόν. Επίσης μπορεί να συμβεί και το αντίστροφο φαινόμενο, δηλαδή η μετατροπή της ενέργειας σε ύλη.

Είδαμε κάποια μόνο από τα σημεία της θεωρίας η οποία περιγράφεται από μαθηματικά ανώτερου επιπέδου. Η θεωρία, όπως ήδη αναφέραμε, επιβεβαιώνεται και πειραματικά. Το έργο του Einstein αποτελεί σταθμό στην ιστορία της φυσικής. Άνοιξε νέους δρόμους στην επιστήμη. Ακόμη και σήμερα 100 χρόνια μετά οι νέες ανακαλύψεις της επιστήμης έρχονται να επιβεβαιώσουν την ισχύ της θεωρίας. Η εργασία αυτή φανερώνει το μεγαλείο της ανθρώπινης σκέψης αλλά είναι και την «μαγεία» αυτού του θαυμαστού κόσμου που μας περιβάλλει.

Δίχως τις θεωρίες του:

-     Δεν θα είχαμε τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές (οι ημιαγωγοί και τα μικροτσίπ βασίστηκαν στην κβαντο-θεωρία του)

-     Δεν θα είχαμε τον μαγνητικό τομογράφο (βασίστηκε στον πυρηνικό μαγνητικό συντονισμό)

-     Δεν θα είχαμε την ακτινοθεραπεία κατά του καρκίνου (βασίζεται στον επιταχυντή υποατομικών σωματιδίων)

-     Το σύστημα παγκόσμιου εντοπισμού θέσης, GPS, θα μας έστελνε μακριά από τον προορισμό (καθώς αναγνωρίζει τη σχετική κίνηση του δορυφόρου που δίνει σήμα στο σύστημα πλοήγησης, με βάση το σταθερό σημείο αναφοράς)

-     Τα αεροπλάνα δεν θα «έβρισκαν» το αεροδρόμιο (η σχετική κίνηση του αεροπλάνου προϋποθέτει ρυθμίσεις, με άξονα το σταθερό σημείο από το οποίο εκπέμπεται το σήμα -πύργος ελέγχου)

H ταπεινότητα μιας μεγαλοφυΐας

International Herald Tribune, αναδημοσίευση από την εφημερίδα Καθημερινή, 9/1/2005.

O Αϊνστάιν δεν ήταν αλάνθαστος· για την ακρίβεια, η απάντηση που έδωσε στο μεγαλύτερο ερώτημα όλων, πώς γεννήθηκε το σύμπαν, ήταν τελείως λανθασμένη. Τους επόμενους δώδεκα μήνες θα γιορτάζουμε τα σπουδαιότερα επιτεύγματα του μεγάλου αυτού επιστήμονα, αλλά ίσως αποδειχθεί διδακτικότερο να διερευνήσουμε τη μεγαλύτερη αποτυχία του. Διατυπώνοντας τη γενική θεωρία της σχετικότητας, το 1915, ο Αϊνστάιν ήρθε αντιμέτωπος με ένα πρόβλημα: γιατί η βαρύτητα δεν προκαλούσε τη συγκέντρωση όλης της ύλης του σύμπαντος σε ένα σημείο; O Αϊνστάιν δεν θέλησε να αναμίξει τον Θεό όπως ο Νεύτωνας, οπότε υπέθεσε ότι, εκτός από τη βαρυτική δύναμη, υπάρχει και μια άλλη απωθητική δύναμη, η οποία εξισορροπεί τα πράγματα.

Σύντομα όμως έκανε την εμφάνισή της μία «ενοχλητική» θεωρία. Μια ομάδα κοσμολόγων διατύπωσε, το 1920, τις βασικές προτάσεις της θεωρίας που έκτοτε αναπτύχθηκε και σήμερα αποτελεί τη θεωρία του Mπιγκ Mπανγκ. H θεωρία αυτή δεν είχε ανάγκη την ύπαρξη της απωθητικής δύναμης για να εξηγήσει την ύπαρξη του σύμπαντος.

Το επιστημονικό κατεστημένο γελοιοποίησε τη θεωρία του Mπιγκ Mπανγκ και ο Αϊνστάιν τη χαρακτήρισε «απαίσια». Το 1929, όμως, ο Έντουιν Xαμπλ παρατήρησε πως οι μακρινοί γαλαξίες απομακρύνονταν, σαν τα συντρίμμια μιας κοσμικής έκρηξης. H θεωρία του Mπιγκ Mπανγκ επιβεβαιωνόταν, αν και η επιστημονική κοινότητα δεν την αποδέχθηκε τότε. O Αϊνστάιν όμως δήλωσε ότι πρόκειται για την «ομορφότερη και πλέον ικανοποιητική εξήγηση της δημιουργίας που έχω ποτέ ακούσει».

Σήμερα, οι φυσικοί αναγνωρίζουν την ύπαρξη μιας απωθητικής δύναμης την οποία ονομάζουν «σκοτεινή δύναμη», ακριβώς του είδους που είχε περιγράψει ο Αϊνστάιν. Το γεγονός ότι ήταν έτοιμος να παραδεχθεί το «λάθος» του, καταδεικνύει ότι η ταπεινότητα, περισσότερο απ’ οτιδήποτε άλλο, χαρακτηρίζει μια μεγαλοφυΐα.

http://www.tnsite.gr