Fenomenul OZN: dezvăluirea va întârzia până când… (p3)
16 august 2018
Erezii moderne – Vizionarii relativității generalizate
13 octombrie 2018

Vizionarii relativității restrânse

 

Laurii ideilor sau realizărilor excepționale sunt strânși, adesea, într-o singură cunună. În ultimă instanță, conștiința publică preferă numele unui singur performer, decât  efortul înțelegerii unor eventuale merite împărțite. Cum se spune – câștigătorul ia totul. Lupta pentru notorietate, mai ales întru cunoaștere, a fost permanentă și explicabilă, mai ales în secolele XIX-XX, perioade asociate deschiderilor și progreselor în toate domeniile.  De asemnarea, caliatea de pionier al unui segment al cunoașterii, a fost (și rămâne!) o preocupare a grupărilor științifice sau politice.

Într-unul din episoadele seriei, exploram ipoteza ca America să nu fi fost descoperită de Columb, așa cum este, de regulă, acreditat public. Indiciile documentare sugerează cunoașterea, pierdută sau secretă, a existenței Americilor, cu mulți ani înaintea călătoriei celebrului navigator.

Dar Columb, trimis și susținut de perechea regală Spaniolă (Ferdinand și Isabella), a fost,  merituos și temerar, la locul și timpul potrivit pentru a-și fixa meritul. Era perioada marilor exploratori, care au „resetat” cunoașterea geografică și dreptul teritorial, în favoarea puterilor europene. La urma-urmei, Americile nu puteau rămâne descoperite de neclari vikingi, pirați, templieri, negustori sau – culmea – de navigatori africani.

Descoperirile sau invențiile s-au marcat, dintotdeauna, printr-un semn; știința a admis, poate în imposibilitatea unei judecăți mai amănunțite momentul, (realmente, momentul !) depunerii cererii pentru brevet, ori publicării unui articol considerat inițiator.

Au existat, desigur, situații interesante în care descoperirea „plutea în aer” și s-a produs ori a fost anunțată aproape simultan, în două locații aflate la mii de kilometri distanță.  În alte contexte, aproape spectaculoase, doar ore au separat solicitările de brevete pentru aceeași invenție – precum în cazul telefonului (unde întâietatea nu este tranșată, încă, între Graham Bell, Elisha Grey și Antonio Meucci). Doar ca exemple – opiniile sunt, încă, împărțite privind paternitatea becului cu incandescență (Edison contra Swan), undelor de radiofrecvență (Hertz, Maxwell sau Hughes)… și a altor invenții, descoperiri sau teorii majore pentru umanitate. Chiar evoluționismul, asociat invariabil cu Darwin, a fost imaginat de precursori precum Wallace și Mathew.

Dar, teoriile științifice, cu atât mai mult cele aflate la limitele cunoașterii, nu au statut de invenții. Data punerii lor în circulație – de obicei, printr-un articol consistent apărut într-o publicație reputată – generează „certificatul de naștere”.

În cazul generic al teoriei relativității, articolul inițiator, seminal, este considerat, de majoritatea istoricilor științei, cel apărut sub semnătura lui Einstein, în 1905, intitulat „Zur Elektrodynamik bewegter Körper”(Despre electrodinamica mișcării corpurilor).

Albert Einstein (1879-1955) fizician teoretician celebru pentru elaborarea teoriei relativității restrânse, publicate în 1905, respectiv generalizate (1915). Foto stânga: în perioada studiilor la Universitatea din Zürich (1896-1899), un parcurs universitar lipsit de mari satisfacții, dar iluminat de relația cu colega sa, Mileva Marić, care îi va deveni soție.  Doctor în fizică în 1905 („anul extraordinar” al său, foto mijloc); din 1908, predă la universitățile din Berna, apoi Zürich. Între 1914-1920 este profesor la Universitatea din Berlin, susținut fiind, între alții, de reputatul fizician Max Planck. Laureat Nobel în 1921 (foto dreapta). În 1933 emigrează în SUA, devine profesor la Princeton, unde și rămâne, pentru tot restul vieții. Partea inferioară a colajului foto prezintă începutul articolului din 1905, considerat „certificatul de naștere” al teoriei relativității restrânse.

Bineînțeles, acest episod al Ereziilor moderne nu vizează explicarea, fie și rezumativă, a principiilor și ideilor mari ale teoriei relativității. Acestea trebuie, însă, menționate pentru a sesiza importanța lor, corelată cu momentul apariției, chiar și agregate altfel decât o va reuși Einstein.

O pereche de principii sunt „cheia de boltă”. Primul: date fiind doar două corpuri, și nimic altceva (inclusiv nici o forță), este imposibil de spus care corp se mișcă și care este fix; acesta este valabil, fie și dacă unul dintre corpuri este – să spunem – o planetă (de pildă, Pământul), iar celălalt o stea (de exemplu, Soarele); altfel spus – nu există experiment care să conducă la decizie și orice observator ipotetic, plasat pe unul din corpuri, poate considera că stă fix, iar celălalt este în mișcare;  Al doilea principiu: viteza luminii este aceeași, pentru orice observator.

Ambele sunt, încă de la judecata comună, greu de asimilat: omul are, în permanență, experiența pluralității corpurilor pe care le consideră „fixe”, la care se raportează. Acestea  îngreunează percepția că este vorba de numai două corpuri, pentru care este imposibil să se decidă starea de mișcare. În lipsa unei forțe aplicate și percepute direct asupra sa, ipoteticul om sau instrument observator nu ar „simți” nimic, nu ar avea, adică, nici un motiv să creadă că starea sa de mișcare sau repaus s-ar fi schimbat. De aici pornesc considerațiile relativității restânse.

Dar, chiar și când o forță este percepută, nu se deduce cu nimic mai mult decât schimbarea stării de mișcare, nicicum ceva despre fixitatea unuia dintre corpuri.

În plus, când nu există propulsie cu motor de orice fel sau frânare prin frecare (alte obișnuințe ale gândirii noastre), singura forță pe care am simți-o ar fi … gravitația ! Pe Pământ sau oriunde în spațiu ! Includerea gravitației în cauzalitatea mișcării va conduce la dezvoltarea teoriei relativității generalizate, aplicabilă în cosmologie și astrofizică.

(De notat că, nici până azi, nu s-a reușit elaborarea unei teorii cuantice a gravitației, aplicabile atât fenomenelor microuniversului, cât și celor cosmice. Teoria relativității restrânse, care descrie interacțiunile la nivel atomic, nu a putut, între altele, încă, îngloba legile macro ale gravitației, cunoscute și verificate de la Newton… în limaj comun – gravitația corpurilor nu lucrează la fel cu a particulelor elementare care le compun!)

Acceptarea celui de-al doilea principiu, al vitezei luminii, (maxime în așa-zisul „vid” cosmic), aceeași pentru orice observator, oricât de „rapid”… este o altă „piatră de încercare” a logicii mecaniciste în care suntem atât de ancorați. Predicțiile teoretice și experimentele privind determinarea vitezei luminii au reprezentat, chiar ca subiect separat, exemple de „breșe” formidabile în dogma newtoniană a fizicii secolului al XIX-lea și au marcat decisiv începutul de secol XX.

Considerațiile despre viteza luminii și gravitație au fost cruciale în dezvoltarea teoriei denumite, generic, a relativității, cu toate că pot părea, în gândirea comună, fără legătură. În fapt, sunt implicate și concepte precum dilatarea timpului, contracția spațiului, structura materiei, echivalența energie-masă… abordate experimental sau teoretic, separat sau conex la trecerea între secolele XIX-XX sau chiar mai devreme, în idei avant la lettre.

De aceea, în disputele privind întâietatea „iluminărilor relativiste”, aceste componente esențiale, fie și neagregate, au sens. A contraveni, în acea perioadă, gândirii clasice a mecanicii newtoniene, a susține viziuni energetice ale microuniversului (invizibil, atunci, ca și azi) … erau produsele unor minți excepționale.

Conform susținătorilor săi, Einstein a construit pe realizările predecesorilor; este modul firesc în care progresează știința.

În 1905 – anul săude aur – Einstein a publicat patru articole, fiecare semnificativ până la a fi șocant pentru comunitatea fizicienilor.

În primul, el a arătat că așa-numitul efect fotoelectric există datorită caracterului cuantic al radiației electromagnetice. Ideea era atât de revoluționară, încât chiar și zece ani mai târziu era pusă la îndoială, dar a fost justificarea premiului Nobel acordat, în 1921, lui Einstein.

Într-un al doilea articol din 1905, Einstein arată legătura între mișcarea browniană și teoria cinetică a gazelor; adică – între organizarea invizibilă a materiei și manifestările fizice macro, deja cunoscute și exploatate. De notat că, la acel timp, natura atomică sau moleculară a substanțelor era considerată nedovedită.

Un al treilea articol din acel an este și cel mai  faimos – în care Einstein conectează elemente preluate de la alți savanți, în particular Lorentz, „conciliind” electromagnetismul (o teorie a undelor) cu mecanica, schimbând, dramatic și definitiv, înțelegerea clasică a spațiului și timpului. Ideile majore „pluteau în aer” și de la revendicarea acestora s-au născut disputele privind autorul sau autorii teoriei relativității.

Continuarea s-a aflat într-un al patrulea articol din 1905, în care, folosind o ipoteză nouă privind radiația electromagnetică emisă de un corp, Einstein arată proporționalitatea între masă și energie. Este vorba de celebra echivalare E=mc2 , al cărei autorat este, de asemenea, disputat.

Câteva cuvinte despre Annalen der Physik: apărută sub acest nume din 1897, dar cu tradiție de peste două secole (!), era publicația germană de imens prestigiu ștințific pentru comunicările din domeniile fizicii experimentale, teoretice, aplicate sau matematice.  A fost, între altele, gazda celor patru mari articole ale lui Einstein, menționate mai sus.

Prin avatarul celui de-al doilea război mondial urmat de separarea în două state germane, Annalen der Physik  a continuat să apară în statul estic, apoi, după reunificare, și-a reconsolidat poziția de lungă tradiție ca publicație de înaltă ținută științifică.

Este explicabil, prin miza paternității ideilor relativiste care apăreau, că Einstein n-a fost scutit de contestări sau alte critici, mai ales după articolele seminale din 1905, menționate mai sus.  De exemplu, reproșurile vizează lipsa creditării autorilor ideilor deja lansate. Cei mai semnificativi precursori întru relativitate restrânsă erau savanții Henry Poincaré și Hendrik Lorentz.

 

 

 

 

Henry Poincaré (1854-1912), mare matematician, fizician, inginer și filozof al științei francez, considerat, în matematici, „Ultimul universalist”, prin excelența în toate ramurile obiectului. Într-o carieră excepțională, a deținut  onorurile stiințifice franceze  ale timpului, culminând cu titlul de președinte al Academiei. În contextul viitoarei teorii a relativității, a avut contribuții de pionierat în astrofizică, prin eforturile determinării ecuațiilor care descriu coordonatele a cel puțin trei corpuri cu mișcări orbitale; aplicabilitatea era, desigur, la Sistemul Solar. De asemenea, a abordat problema sincronizării ceasurilor aflate în poziții fixe pe Pământul aflat în mișcare (cum se considera la acea vreme) prin „eterul” imobil al spațiului cosmic.

 

 

 

 

Poincaré folosise în două lucrări din 1900  formularea principiul mișcării relative, iar în 1904 – principiul relativității și relativitatea spațiului; tot în 1900, considera radiația (electromagnetică) drept un fluid cu masa și energia legate prin celebra formulă m=E/c2. Era identică matematic cu cea dedusă de Einstein, dar bazată pe ipoteze fizice care s-au dovedit parțial nesustenabile. Acestea erau legate de eforturile, chiar dilema reprezentării spațiului (mai ales cosmic) neocupat de materie, dar străbătut de undele electromagnetice deja teoretizate de Maxwell. În fine, să notăm că Poincaré și Einstein nu și-au recunoscut unul altuia meritele în elaborarea teoriei relativității (restrânse) – prezentată de cei doi la interval de câteva luni, în 1905.

Lorentz formulase, la sfârșitul secolului al XIX-lea, Teoria electronilor, care, în esență, asimila materia „electronilor” aflați în mișcare prin eter   un mediu care -se considera- umple Universul. Acestea erau, la vremea respectivă, reprezentările cele mai evoluate ale structurii materiei. Legătura cu relativitatea specială se datora, între altele, necesității descrierii naturii și propagării radiațiilor electromagnetice prin eter, chiar și pentru scopul, banal pentru judecata comună, a sincronizării ipoteticelor ceasuri  aflate în mișcare relativă. Așa-numita Transformare Lorentz era instrumentul matematic al „translatării” coordonatelor între două sisteme aflate în mișcare relativă uniformă; se poate intui importanța acesteia în abordarea relativității.

Einstein a susținut încontinuu că teoria lui Lorentz este corectă, dar că nu este de acord cu interpretările conținute.  De aici – desigur cu sens doar  pentru oamenii de știință – dezbaterea dacă deosebirile dintre relativitatea eisteiniană și cea lorentziană n-ar reprezenta decât o problemă de formulări.

Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928), eminent fizician olandez, laureat Nobel în 1902.  Numit profesor la numai 24 de ani la Universitatea din Leiden, cea mai veche și prestigioasă din Olanda: fondată în 1575 (!) de prințul Willem de Orania, a fost mediul activității unor personalități ale gândirii științifice, artistice, filozofice europene, precum Descartes, Huygens, Rembrandt, Spinoza.

Einstein (unul dintre cei 16 laureați Nobel care au avut legături cu Universitatea din Leiden) a recunoscut meritele lui Lorentz în formularea, încă din 1895, a unor componente de bază ale relativității. La rândul său, savantul olandez a susținut corectitudinea sensului gândirii lui Einstein către relativitatea generalizată. Remarcabila fotografie a celor doi este ilustrativă. Rezultatele activității lui Hendrik Lorentz au fost, de altfel, unanim recunoscute, acordându-i-se mari onoruri științifice.

Al treilea savant care a marcat gândirea timpului, matematicianul Hermann Minkowski (1864-1909), a propus (formal în 1907) un mediu spațiu-timp 4-dimensional, pe care l-a inserat în teoria relativității restrânse. Continuumul spațio-temporal este, azi, o sintagmă comună în programele media de popularizare a științei!

 

 

 

Hermann Minkowski (1864-1909), matematician german, profesor la universitățile din Königsberg, Bonn, Göttingen (Imperiul German) și Zürich. Reputația științifică impresionantă și calitățile umane au fost elogiate de colegi și prieteni iluștri, precum David Hilbert (coleg la Königsberg, evocat în mod special, în istoria științei, privind relativitatea generalizată) și Max Born, fost sudent al său la Göttingen. Einstein i-a fost student la Universitatea din Zürich.

 

 

 

(Poate, episodul prezent se constituie și în argumentarea rezistenței peste timp (un secol, în acest caz) atât a unor idei sau realizări fundamentale, cât și a unor limite, pentru a nu le spune de-a dreptul imposibilități. Un asemenea interval, în care teoria relativității nu a fost depășită, iar gravitația a rămas imposibil de „prins” într-o teorie cuantică unificatoare… naște întrebări apoape filozofice.

Privind capacitatea inventatorilor marilor tehnologii și dispozitive de a le face, dintru început, aproape „de neclintit” peste timp, ar fi suficient de menționat motorul cu explozie (Otto, Diesel, Wankel), becul cu incandescență sau televiziunea; doar trei exemple cu principii – și chiar design – greu de ucis… cu tot progresul tehnologic peste decenii. Un episod viitor va fi dedicat acestor uimitoare „jaloane” inamovibile în valurile schimbării.)

În sfârșit… expresia cherchez la femme a rezonat și pentru unii cercetători ai genezei relativității restrânse. Spre exemplu, s-au investigat îndelung sursele și veridicitatea alegațiilor conform cărora teoria secolului ar fi fost și produsul gândirii soției lui Einstein – Mileva Marić. Numele acesteia ar fi fost observat, după cum s-a susținut, de Abram Fedorovici Joffe, membru al Academiei Sovietice de Științe și asistent al lui Röntgen, pe manuscrisul celebrului articol publicat în 1905, Zur Elektrodynamik bewegter Körper, considerat „certificatul de naștere” al teoriei relativității. În versiunea tipărită publicată, apare doar numele lui Einstein.

Atribuirea unei declarații unui personaj credibil (Joffe, în acest caz) este folosită adesea drept argument convingător. De  fapt, Joffe  menționează, în 1955, că: „În 1905, în Analele Fizicii, au apărut trei articole care au marcat începutul a trei importante ramuri ale fizicii secolului al XX-lea: teoria fotonică a luminii, teoria mișcării browniene și teoria relativității. Autorul acestor articole – persoană fără reputație (desigur, științifică – n.red.) – era un funcționar la Biroul de Patente din Berna, Einstein-Marity.”

Confuzia s-a născut ușor: Joffe nu a declarat niciodată că a văzut numele soției lui Einstein pe manuscrisul original, ci doar l-a numit pe  funcționarul Einstein folosind cutuma (neoficială) elvețiană – ca alături de numele bărbatului să apară -dacă era căsătorit- și cel de fată al soției. Alăturarea nu indica, sub nici o formă, co-autoratul – situație dealtfel confirmată de publicarea articolelor doar sub numele lui Einstein.

Mileva Marić (1875-1948), matematician sârb. A fost singura femeie între colegii lui Einstein la politehnica din Zürich. Provenea dintr-o familie bogată; a reușit un parcurs educațional ieșit din comun, inclusiv prin rezultatele care i-au înlesnit dispense de la reguli, neimaîntâlnite la o femeie, pe vremea aceea. Fie și numai prin aceste date, este de înțeles fascinația pe care a exercitat-o asupra savantului. A avut cu marele fizician o fiică, decedată la numai 1 an, pe când nu erau căsătoriți (1902-1903) și doi fii, în timpul căsătoriei care a durat între 1903 și 1919. După 1900, Mileva a dispărut ca protagonistă a mediului științific, ceea ce n-a împiedicat-o să redacteze, pentru soțul său, primele prelegeri pe care Albert le-a susținut la Universitatea din Zürich, în 1908.

Foto dreapta: eroii reconstituirii cinematografice din 2017 – „Genius”

Un argument aparent semnificativ în favoarea participării  Milevei Marić la formularea teoriei relativității a fost un fragment, real, dintr-o scrisoare din anul 1901 a lui Einstein către – pe atunci – iubita sa, cu formularea „…când vom fi dus împreună munca noastră privind mișcarea relativă, spre o încheiere cu succes!” . Pluralul ar desemna cooperarea. (How happy and proud I will be when the two of us together will have brought our work on relative motion to a successful conclusion! When I look at other people, then I truly realize what you are!)

Ipoteza conlucrării științifice dintre Albert și Mileva este, însă, contrată de conținutul altor epistole, în care fizicianul îi scrie despre munca sa. În plus, nimic din comunicările dintre cei doi nu are caracter științific, acesta din urmă fiind dominant în scrisorile dintre Einstein și alți oameni de știință.

Pe de altă parte, însă, pregătirea fizico-matematică superioară a Milevei fac plauzibile, deși fără a fi menționate în scrisori, discuții de specialitate pe care cei doi le-ar fi avut prin viu-grai, mult mai frecvente decât comunicările dintre Einstein și alți fizicieni marcanți ai vremii, uneori separați prin mari distanțe. Între aceștia din urmă, desigur că scrisorile erau „încărcate cu știință”.

Este, de asemenea, interesant că banii premiului Nobel al lui Einstein, din 1921, s-au dus către Mileva, conform unei condiții a divorțului din 1919. Considerând abținerea, repetat exprimată, a Milevei de la acreditarea publică a propriei munci, condiția cedării părții bănești a Marelui Premiu, acceptată de Einstein, pare o recunoaștere a contribuțiilor științifice discrete, continue și substanțiale ale Milevei.

Nu este, deci, surpinzătoare, ipoteza asocierii Milevei la aprofundarea ideilor einsteiniene. Reducerea sa, strict pe baza conținutului unor scrisori, la ipostaza pur feminină, de „muză” cel mult, pare discutabilă.

Episodul se încheie, în mod inevitabil, cu dificultatea formării unei concluzii, pentru cel puțin două motive: documentar și de calificare profesională.

Cuprinderea tuturor resurselor, precum corespondență, memorialistică, înregistrări sau documente din arhive și altele despre merite privind teoria relativității restrânse… este un demers de cercetare foarte laborios. În plus, înțelegerea și evaluarea conținutului științific implicat, a matematicilor puse în joc, a raționamentelor, fixarea corectă a acestora pe axa timpului… pot fi realizate doar de oameni de știință specializați și riguroși. Adăugarea condiției obiectivității plusează la „înălțimea ștachetei” pe care o au de trecut căutătorii de concluzii.

Una dintre acestea, comună și inteligibilă, arată că, la vremea în care Einstein elabora teoria relativității restrânse, majoritatea componentelor acesteia erau cunoscute sau problematizate de câțiva oameni de știință eminenți ai timpului, îndeosebi Lorentz și Poincaré; ei nu ar fi reușit sau văzut însă, pașii finali, științifici și de creditare care l-au propulsat pe Einstein.

O ipoteză interesantă, cu extensii în multe alte contexte revoluționare ale cunoașterii, situează corifeii (precum Lorentz și Poincaré) în paradigma „evoluționistă”, „ortodoxă”, în care și-au clădit notorietatea și care devine o capcană; în acest timp, outsiderii, liberi de constrângeri ideatice, de statut și operă care trebuie apărate, au capacitatea producerii „inflexiunilor” pe graficele cunoașterii.

În episodul următor – despre saga elaborării teoriei relativității generalizate.

redactor:Florin VASILIU

 

 

 

 

 

 

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *