Σάββατο, 17 Δεκεμβρίου 2016

Η ΩΡΑΙΟΤΕΡΗ ΘΕΩΡΙΑ - Γ'


Η ΩΡΑΙΟΤΕΡΗ ΘΕΩΡΙΑ | Μέρος Γ'


Πώς μπορούμε να περιγράψουμε αυτή την καμπύλωση του χώρου;

Ο σημαντικότερος μαθηματικός του 19ου αιώνα, ο Καρλ Φρίντριχ Γκάους, ο επονομαζόμενος “πρίγκιπας των μαθηματικών”, επεξεργάστηκε μαθηματικούς τύπους για να περιγράψει καμπύλες επιφάνειες δύο διαστάσεων, όπως οι επιφάνειες των λόφων. Έπειτα ζήτησε από έναν ταλαντούχο φοιτητή του να γενικεύσει τη θεωρία περιλαμβάνοντας χώρους με τρεις ή περισσότερες διαστάσεις. Ο εν λόγω φοιτητής, ονόματι Μπέρνχαρτ Ρίμαν, εκπόνησε μια εντυπωσιακή διδακτορική διατριβή, πλην όμως από εκείνες που φαίνονται εντελώς άχρηστες για τον πραγματικό κόσμο. Το συμπέρασμα ήταν ότι οι ιδιότητες ενός καμπύλου χώρου γίνονται αντιληπτές μ' ένα ειδικό μαθηματικό αντικείμενο, γνωστό σήμερα ως τανυστής καμπυλότητας του Ρίμαν. Που συμβολίζουμε με το γράμμα “R”.
Ο Αϊνστάιν σκάρωσε μια εξίσωση, σύμφωνα με την οποία το R ισοδυναμεί με την ενέργεια την ύλης. Δηλαδή, ο χώρος καμπυλώνει όπου υπάρχει ύλη. Αυτό είναι όλο. Η εξίσωση δεν ξεπερνά τη μισή αράδα. Μια νοερή εικόνα – ένας χώρος που καμπυλώνεται – και γίνεται μαθηματικός τύπος.


Μέσα σ'αυτήν την εξίσωση βρίσκει κανείς ένα λαμπερό σύμπαν. Κι εδώ εμφανίζεται ο μαγικός πλούτος της θεωρίας: μια φαντασμαγορική διαδοχή  προβλέψεων που μοιάζουν με το έξαλλο παραλήρημα ενός τρελού – κι όμως αποδείχτηκαν όλες αληθινές.


Πρώτον, η εξίσωση περιγράφει πώς ο χώρος καμπυλώνει γύρω από ένα άστρο. Λόγω αυτής της καμπυλότητας, όχι μόνον οι πλανήτες περιστρέφονται γύρω από το άστρο, αλλά και το φως παύει να κινείται σε ευθεία γραμμή και αποκλίνει. Ο Αϊνστάιν συμπέρανε ότι αυτό οφείλεται στον Ήλιο. Το 1919, η απόκλιση του φωτός μετρήθηκε και το συμπέρασμα επαληθεύτηκε.


Δεν καμπυλώνει μόνο ο χώρος, αλλά και ο χρόνος. Ο Αϊνστάιν συμπέρανε ότι ο χρόνος περνάει πιο γρήγορα όταν βρισκόμαστε ψηλά, και πιο αργά όταν βρισκόμαστε χαμηλά, κοντά στη Γη. Κι αυτό μετρήθηκε και αποδείχτηκε σωστό. Αν ένας άνθρωπος λοιπόν που έχει ζήσει στο επίπεδο της θάλασσας συναντήσει στον δίδυμο αδελφό του που έχει ζήσει στα βουνά, θα διαπιστώσει ότι ο αδελφός του είναι ελαφρώς μεγαλύτερος στην ηλικία από τον ίδιο. Και δεν τελειώσαμε ακόμα.


Όταν ένα μεγάλο άστρο καταναλώσει όλη την καύσιμη ουσία του (υδρογόνο), σβήνει. Ό,τι απομένει δεν υποστηρίζεται πια από τη θερμότητα της καύσης και καταρρέει υπό το ίδιο του το βάρος, καμπυλώνοντας τον χώρο γύρω του σε τέτοιο βαθμό ώστε να βυθίζεται σε μια κανονική τρύπα. Αυτές είναι οι περίφημες “μαύρες τρύπες”. Όταν σπούδαζα στο πανεπιστήμιο, οι μαύρες τρύπες θεωρούνταν αναξιόπιστες προβλέψεις μιας αποκρυφιστικής εικασίας. Σήμερα οι αστρονόμοι τις παρατηρούν κατά εκατοντάδες στον ουρανό και τις μελετούν λεπτομερώς. Αλλά το πράγμα δεν σταματάει εκεί.




Ακολουθεί μέρος δ΄.



ΕΠΤΑ ΣΥΝΤΟΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ

CARLO ROVELLI





Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου