Spatiul Lui Einstein

7/30/2019 Spatiul Lui Einstein

1/6

Spatiul lui Einstein Ceea ce vad eu n natura este o structuramagnifica pe care o putem ntelege doar foarteimperfect, si aceasta trebuie sa dea oricarei

ersoane care gndeste un sentiment deumilinta. Acesta este un sentiment autenticreligios, care nu are nimic de-a face cumisticismul.

Albert Einstein

Max Planck a fost cel care, dupa Albert Einstein, a publicat primul articol despre teoriarelativitatii. Era anul 1908, si faptul ca nsusi parintele cuantelor de energie accepta modelulrelativist al lui Einstein era suficient pentru a valida contributia acestuia. Tot n acelasi an,o alta celebritate a lumii stiintifice, matematicianul Hermann Minkowski, publica si el unarticol fundamental n care, pe de o parte, obtinea forma tensoriala (o forma care avea sa fieutilizata de Einstein nsusi n viitoarea sa teorie generala a relativitatii) a ecuatiilor Maxwell-Lorentz si, pe de alta parte, arata un alt lucru de o importanta extraordinara: teoria gravitatieia lui Newton nu se potriveste, nu este consistenta, cu relativitatea einsteiniana! Drumul spremarele articol care avea sa lanseze Teoria Generala a Relativitatii era deschis! Expertul degradul trei al Biroului de Patente din Berna devenea membru de drept al galeriei celor maimari fizicieni ai lumii!Patru ani mai trziu, n 1912, Wilhelm Wien i propune pe Einstein si pe Lorentz pentru unPremiu Nobel pentru Teoria Relativitatii. Argumentul sau pentru dubla propunere: dacaLorentz fusese cel care a elaborat forma matematica si a enuntat principiului de echivalenta,Einstein a fost cel care i-a dat forma simpla (dar de o extraordinara profunzime) pe care i-ocunoastem si o folosim astazi. Propunerea nu a fost acceptata. Einstein mai avea sa astepte un prim Razboi Mondial si multe alte tulburari europene pna cnd sa-si ia biletele pentruStockholm. Premiul Nobel i-a fost acordat n 1921, dar nu pentru Relativitate, ci pentruEfectul Fotoelectric. ntre timp nsa, s-a nascut Relativitatea Generala. Dar, de fapt, totul a pornit tot de la Newton. Cu geniul sau, acesta a realizat dificultatile intrinseci ale modelului


2/6

elaborat pentru explicarea gravitatiei. Iata-l ce i scrie constantului sau corespondent, teologulRichard Bentley: Este de neconceput ca materia bruta, nensufletita, sa actioneze si saafecteze, fara intermediul a nimic material, fara contact reciproc, asa cum trebuie sa sentmple daca ea are proprietatea intrinseca de gravitatie. Ca gravitatia sa fie nnascuta,inerenta si esentiala pentru materie, astfel ca un corp sa poata actiona asupra unui alt corp prin vid, la o anumita distanta, fara medierea a nimic altceva, si ca prin aceasta ntre celedoua corpuri sa se transmita actiune si forta, este pentru mine o absurditate att de mare nctcred ca nici un om cu o facultate competenta de gndire n probleme filosofice nu o poateaccepta.

Ce-i lipsea de fapt lui Newton? Ideea circulatiei cu viteza finita a acestor influente ntredoua corpuri. Avnd nevoie de un mediu de propagare, Newton nu avusese cum sancorporeze n ecuatiile sale (era, chiar, mult prea devreme pentru aceasta!) viteza finita de propagare a influentei gravitationale. La Einstein exista o viteza limita de propagare a orice nUnivers. La Newton, nu. Modelul sau nu poate fi folosit n Teoria Relativitatii.



Corectia avea sa o aduca Einstein prin cele doua postulate ale sale din Relativitatea

Speciala:Corectia avea sa o aduca Einstein prin cele doua postulate ale sale din RelativitateaSpeciala:

Corectia avea sa o aduca Einstein prin cele doua postulate ale sale din RelativitateaSpeciala:

1) Legile fizicii sunt aceleasi pentru toti observatorii aflati n miscare neaccelerata si 2 ) viteza luminii n vid este independenta de miscarea oricaror observatori si a oricaror surse si este observata ca avnd mereu aceeasi valoare.Pna la el, viteza luminii depindea de miscarea celui care o observa. Dupa el nu. Lumina

devine etalonul deplasarilor n orice regiune a Cosmosului.Si totusi, Einstein nu a fost multumit nici el de rezultatul la care ajunsese. De ce? Sursa ogasim, din nou, la Newton. Unde avem de fapt doua forme de masa: masa inertiala, cea dincea de-a doua ecuatie a dinamicii, si masa grea, din formula sa a atractiei universale. La Newton, cele doua sunt diferite. De ce nu ar fi una si aceeasi, se ntreaba Einstein? Cu geniulsau, de data aceasta, pentru rationamentele mpinse pna la limita simplitatii (desi, cumspunea tot el, Totul trebuie facut ct se poate de simplu, dar nu mai simplu dect att!), elimagineaza celebrul experiment cu liftul, n care faptul ca nu ne prabusim cnd acesta porneste brusc si suntem apasati de podea, este datorat reactiunii podelei. n spirit newtonian,


3/6

forta grea este compensata de forta inertiala. Dar, sa presupunem ca se rup cablurile (sica ne aflam suficient de sus si suntem suficient de stapni pe noi pentru a face observatii defizica). Ce vom constata? Ca suntem n cadere libera. Proba lui Einstein? Dam drumul sacada stiloului din buzunar. Va cadea cu aceeasi viteza ca si noi.Ce s-a ntmplat?Caderea libera a anulat gravitatia.Cum de a fost posibil acest lucru?Simplu: pentru ca, de fapt, masa gravitationala (greutatea noastra) si cea inertiala sunt una siaceeasi. Concluzia? Este suficient sa treci ntr-un sistem de referinta aflat n cadere libera, pentru ca gravitatia sa dispara. Ea, forta de gravitatie, devine o iluzie, un rezultat almiscarii libere n spatiu-timp. Acest rezultat, de o profunzime care numai ea si ar fi fost deajuns pentru a-i oferi lui Einstein un loc cu totul special n istoria gndirii omenesti, devinecelebrul sau (al doilea) Principiu de Echivalenta: orice experiment duce la acelasi rezultat, fieca este efectuat ntr-un sistem aflat n cadere libera, fie n unul aflat suficient de departe deorice influente gravitationale. Ca si n cazul ascensorului, nu avem cum sa distingem daca neaflam n cadere libera sau undeva, foarte departe n spatiul cosmic

Si astfel, dupa 10 ani de la ceea ce avea sa devina n 2005 Anul International al Fizicii,Einstein reuseste performanta de a traduce intuitia sa ntr-o teorie profund riguroasa din punct de vedere matematic, a miscarii libere ntr-un spatiu curb. Ecuatia fundamentala aRelativitatii Generale este, din nou, un superb exemplu de frumusete:

Si astfel, dupa 10 ani de la ceea ce avea sa devina n 2005 Anul International al Fizicii,Einstein reuseste performanta de a traduce intuitia sa ntr-o teorie profund riguroasa din punct de vedere matematic, a miscarii libere ntr-un spatiu curb. Ecuatia fundamentala aRelativitatii Generale este, din nou, un superb exemplu de frumusete:

Si astfel, dupa 10 ani de la ceea ce avea sa devina n 2005 Anul International al Fizicii,Einstein reuseste performanta de a traduce intuitia sa ntr-o teorie profund riguroasa din

punct de vedere matematic, a miscarii libere ntr-un spatiu curb. Ecuatia fundamentala aRelativitatii Generale este, din nou, un superb exemplu de frumusete:

G mn = -(8p G/ c^2 )T mn

G mn = -(8p G/ c^2 )T mn

De data aceasta nu mai este vorba de echivalenta ntre masa si energie ca n faimoasa ecuatieE = mc2. De data aceasta se stabileste o legatura absolut uluitoare: materia si energia(membrul drept al ecuatiei) sunt echivalente cu geometria (membrul stng). Dupa un sfert demileniu de cnd Newton formula prima teorie a gravitatiei, lumii i se oferea o noua teorie.Singura ecuatie scrisa de Newton era nlocuita cu un sistem de 16 ecuatii de fapt, doar 10,

pentru ca unele dintre ele se repeta.De data aceasta nu mai este vorba de echivalenta ntre masa si energie ca n faimoasa ecuatieE = mc2. De data aceasta se stabileste o legatura absolut uluitoare: materia si energia(membrul drept al ecuatiei) sunt echivalente cu geometria (membrul stng). Dupa un sfert demileniu de cnd Newton formula prima teorie a gravitatiei, lumii i se oferea o noua teorie.Singura ecuatie scrisa de Newton era nlocuita cu un sistem de 16 ecuatii de fapt, doar 10, pentru ca unele dintre ele se repeta.


4/6

Pornind de la aceste ecuatii, se poate de data aceasta descrie miscarea ntr-un spatiu cu totulspecial: spatiu-timpul lui Einstein. n care orice solutie reprezinta o linie de univers defapt, linia vietii noastre, fie ca suntem oameni sau particule elementare.

Si, la doar cteva luni de la publicare articolului, primul care are curajul sa se apropie fararezerve de ecuatiile lui Einstein (de o imensa dificultate, trebuie spus acest lucru) a fostgermanul Karl Schwarzchild. Care gaseste o prima solutie exacta a ecuatiilor si calculeazadistanta n spatiul lui Einstein:



ds^2 = c^2( 1-2M G/ c^2r )dt2 - dr^2 / ( 1-2M G/ c^2r ) - r^2(dq^2+sin^2qdf^2 ) .

ds^2 = c^2( 1-2M G/ c^2r )dt2 - dr^2 / ( 1-2M G/ c^2r ) - r^2(dq^2+sin^2qdf^2 ) .

Ceea ce avem aici este o geometrie spatio-temporala n care se poate situa un corp sferic demasa M , aflat n origine spatiala a coordonatelor,r = 0 . Asemenea corpuri sferice, carora li se poate aplica teoria lui Einstein, sunt de exemplu Soarele si Pamntul. De aici se poate pleca pentru a verifica cele trei celebre predictii ale Teoriei Generale a Relativitatii: avansul periheliului lui Mercur, curbarea razei de lumina n vecinatatea unui corp masiv si faptul caceasurile merg mai lent ntr-un cmp gravitational intens. Toate au fost verificate. Cea mai

abstracta teorie fizica imaginata vreodata de minte omeneasca a fost confirmata observational(de catre Arthur Eddington n timpul eclipsei totale de Soare din 1919) si experimental.Albert Einstein, care la un moment dat a avut nevoie de pilele unui coleg si prieten dinfacultate pentru a-si gasi un loc de munca de unde sa cstige un salariu care sa-i permita sa-siduca viata, a lui si a familiei, de pe o zi pe alta, devenise un superstar. Primul din istoriastiintei!

Ceea ce avem aici este o geometrie spatio-temporala n care se poate situa un corp sferic demasa M , aflat n origine spatiala a coordonatelor,r = 0 . Asemenea corpuri sferice, carora li se poate aplica teoria lui Einstein, sunt de exemplu Soarele si Pamntul. De aici se poate pleca pentru a verifica cele trei celebre predictii ale Teoriei Generale a Relativitatii: avansul periheliului lui Mercur, curbarea razei de lumina n vecinatatea unui corp masiv si faptul ca

ceasurile merg mai lent ntr-un cmp gravitational intens. Toate au fost verificate. Cea maiabstracta teorie fizica imaginata vreodata de minte omeneasca a fost confirmata observational(de catre Arthur Eddington n timpul eclipsei totale de Soare din 1919) si experimental.Albert Einstein, care la un moment dat a avut nevoie de pilele unui coleg si prieten dinfacultate pentru a-si gasi un loc de munca de unde sa cstige un salariu care sa-i permita sa-siduca viata, a lui si a familiei, de pe o zi pe alta, devenise un superstar. Primul din istoriastiintei!

Ceea ce avem aici este o geometrie spatio-temporala n care se poate situa un corp sferic de


5/6

masa M , aflat n origine spatiala a coordonatelor,r = 0 . Asemenea corpuri sferice, carora li se poate aplica teoria lui Einstein, sunt de exemplu Soarele si Pamntul. De aici se poate pleca pentru a verifica cele trei celebre predictii ale Teoriei Generale a Relativitatii: avansul periheliului lui Mercur, curbarea razei de lumina n vecinatatea unui corp masiv si faptul caceasurile merg mai lent ntr-un cmp gravitational intens. Toate au fost verificate. Cea maiabstracta teorie fizica imaginata vreodata de minte omeneasca a fost confirmata observational(de catre Arthur Eddington n timpul eclipsei totale de Soare din 1919) si experimental.Albert Einstein, care la un moment dat a avut nevoie de pilele unui coleg si prieten dinfacultate pentru a-si gasi un loc de munca de unde sa cstige un salariu care sa-i permita sa-siduca viata, a lui si a familiei, de pe o zi pe alta, devenise un superstar. Primul din istoriastiintei!

Dupa ce Newton avusese curajul de a nu-si contrazice propriul rationament fizic si mai alesmatematic si sa prezinte gravitatia ca o forta care se propaga instantaneu la distante orict demari, Einstein aduce o modificare si mai ndrazneata gravitatia este o proprietate intrinsecaa spatiu-timpului. Un corp masiv, o stea de exemplu, poate ndoi spatiu-timpul n jurul sau.Fizica nu mai este ce a fost, nici spatiul, nici timpul. Ideea ca masa unui corp ndoaie spatiu-timpul si ca acest spatiu-timp curbat i spune masei cum sa se miste, este geniu curat, spuneMichael Shara, seful departamentului de astrofizica al Muzeului American de Istorie Naturala. Si continua: Pna la urma, fizicienii ar fi descoperit efectele relativiste generale, pe baza masuratorilor de pe sateliti si a studiului pulsarilor, dar probabil ca nu ar fi reusit acestlucru mai devreme de finalul secolului 20. Si chiar si asa, eleganta descrierii geometrice decatre Einstein a gravitatie s-ar putea sa nu fi fost egalata niciodata.

Dupa ce Newton avusese curajul de a nu-si contrazice propriul rationament fizic si mai alesmatematic si sa prezinte gravitatia ca o forta care se propaga instantaneu la distante orict demari, Einstein aduce o modificare si mai ndrazneata gravitatia este o proprietate intrinsecaa spatiu-timpului. Un corp masiv, o stea de exemplu, poate ndoi spatiu-timpul n jurul sau.Fizica nu mai este ce a fost, nici spatiul, nici timpul. Ideea ca masa unui corp ndoaie spatiu-

timpul si ca acest spatiu-timp curbat i spune masei cum sa se miste, este geniu curat, spuneMichael Shara, seful departamentului de astrofizica al Muzeului American de Istorie Naturala. Si continua: Pna la urma, fizicienii ar fi descoperit efectele relativiste generale, pe baza masuratorilor de pe sateliti si a studiului pulsarilor, dar probabil ca nu ar fi reusit acestlucru mai devreme de finalul secolului 20. Si chiar si asa, eleganta descrierii geometrice decatre Einstein a gravitatie s-ar putea sa nu fi fost egalata niciodata.

Dupa ce Newton avusese curajul de a nu-si contrazice propriul rationament fizic si mai alesmatematic si sa prezinte gravitatia ca o forta care se propaga instantaneu la distante orict demari, Einstein aduce o modificare si mai ndrazneata gravitatia este o proprietate intrinsecaa spatiu-timpului. Un corp masiv, o stea de exemplu, poate ndoi spatiu-timpul n jurul sau.Fizica nu mai este ce a fost, nici spatiul, nici timpul. Ideea ca masa unui corp ndoaie spatiu-

timpul si ca acest spatiu-timp curbat i spune masei cum sa se miste, este geniu curat, spuneMichael Shara, seful departamentului de astrofizica al Muzeului American de Istorie Naturala. Si continua: Pna la urma, fizicienii ar fi descoperit efectele relativiste generale, pe baza masuratorilor de pe sateliti si a studiului pulsarilor, dar probabil ca nu ar fi reusit acestlucru mai devreme de finalul secolului 20. Si chiar si asa, eleganta descrierii geometrice decatre Einstein a gravitatie s-ar putea sa nu fi fost egalata niciodata.

Acesta ar putea foarte bine sa fie finalul, dar as vrea sa mai adaug ceva. Devenit superstar dupa confirmarea obsevationala a Teoriei Generale, lumea s-a umplut, literalmente, de fani


6/6

ai celebrului savant. Revistele, stiintifice sau nu, i-au dedicat numere ntregi. CelebraScientific American a mers chiar pna la oferi un premiu de 5.000 de dolari (si erau dolariai anilor 1920!) pentru cel care reuseste sa ofere cea mai de nteles explicatie a TeorieiRelativitatii. Si se povesteste ca, zmbind, Einstein a declarat cu aceasta ocazie ca, din grupulsau de prieteni, este singurul care nu a avut curajul sa se nscrie la concurs: Nu cred ca pot sao fac, ar fi spus el, cu eternul si neasteptatul sau umor. Poate ca s-a temut sa nu pateasca ce a patit marele sau prieten Charlie Chaplin care, participnd la un concurs pentru cea mai bunaimitatie a nemuritorului Charlot, s-a clasat n final pe locul sapte

Acesta ar putea foarte bine sa fie finalul, dar as vrea sa mai adaug ceva. Devenit superstar dupa confirmarea obsevationala a Teoriei Generale, lumea s-a umplut, literalmente, de faniai celebrului savant. Revistele, stiintifice sau nu, i-au dedicat numere ntregi. CelebraScientific American a mers chiar pna la oferi un premiu de 5.000 de dolari (si erau dolariai anilor 1920!) pentru cel care reuseste sa ofere cea mai de nteles explicatie a TeorieiRelativitatii. Si se povesteste ca, zmbind, Einstein a declarat cu aceasta ocazie ca, din grupulsau de prieteni, este singurul care nu a avut curajul sa se nscrie la concurs: Nu cred ca pot sao fac, ar fi spus el, cu eternul si neasteptatul sau umor. Poate ca s-a temut sa nu pateasca ce a patit marele sau prieten Charlie Chaplin care, participnd la un concurs pentru cea mai bunaimitatie a nemuritorului Charlot, s-a clasat n final pe locul sapte

Acesta ar putea foarte bine sa fie finalul, dar as vrea sa mai adaug ceva. Devenit superstar dupa confirmarea obsevationala a Teoriei Generale, lumea s-a umplut, literalmente, de faniai celebrului savant. Revistele, stiintifice sau nu, i-au dedicat numere ntregi. CelebraScientific American a mers chiar pna la oferi un premiu de 5.000 de dolari (si erau dolariai anilor 1920!) pentru cel care reuseste sa ofere cea mai de nteles explicatie a TeorieiRelativitatii. Si se povesteste ca, zmbind, Einstein a declarat cu aceasta ocazie ca, din grupulsau de prieteni, este singurul care nu a avut curajul sa se nscrie la concurs: Nu cred ca pot sao fac, ar fi spus el, cu eternul si neasteptatul sau umor. Poate ca s-a temut sa nu pateasca ce a patit marele sau prieten Charlie Chaplin care, participnd la un concurs pentru cea mai buna

imitatie a nemuritorului Charlot, s-a clasat n final pe locul sapte

Spatiul Lui Einstein

Documents

Transcript of Spatiul Lui Einstein