Poate ca nici o formula matematica nu este mai faimoasa decat E = mc2. Cum s-a ajuns la ea, ce controverse sunt azi, la o suta de ani de la elaborarea de catre Einstein a teoriei Relativitatii? Sa ne amintim cateva repere din activitatea fostului functionar, Albert Einstein, la Biroul elvetian de Patente (Marci), unde se angajase din 1900 si pentru care anul 1905 avea sa fie un adevarat annus mirabilis (an minune). In acel an, lui Einstein, atunci in varsta de 26 de ani, aveau sa-i fie publicate mai multe articole stiintifice.
Un an minunat
Astfel, la sfarsitul lunii mai apare „Un punct de vedere euristic privind producerea si transformarea luminii”, in care sugereaza (din considerente termodinamice) ca lumina poate fi considerata ca fiind compusa din cuante de energie independente. Pe 30 aprilie al aceluiasi an trimite al doilea articol, in care arata cum se pot calcula Numarul lui Avogadro si dimensiunea moleculelor. Articol care avea sa fie acceptat si ca teza de doctorat, aparand in Annalen der Physik in ianuarie 1906. Pe 11 mai, Einstein trimite spre publicare un articol intitulat „Despre miscarea particulelor mici suspendate in lichide stationare, conform cerintelor teoriei cinetico-moleculare a caldurii”, in 30 iunie apare articolul „Asupra electrodinamicii corpurilor in miscare”, iar pe 27 septembrie, articolul „Depinde inertia unui corp de continutul sau energetic?”. In 19 decembrie 1905, scrie un al doilea articol despre miscarea browniana, care va fi publicat in ianuarie 1906.
Dar poate ca cea mai importanta lucrare publicata de Einstein in anul 1905 este cea intitulata „Asupra electrodinamicii corpurilor in miscare” si continea ceea ce avea sa fie cunoscuta mai tarziu ca teoria Relativitatii restranse, una dintre cele mai celebre contributii ale sale. Dar pentru a pune gravitatia in concordanta cu relativitatea a fost nevoie de modificari mult mai profunde, ceea ce l-a condus pe Einstein la teoria Relativitatii Generalizate, aparuta in 1915.
Dupa moartea sa, pe 18 aprilie 1955, la Princeton (SUA), asta dupa ce in 1921 primise Premiul Nobel pentru fizica, chiar dar nu pentru faimoasa lui teorie a Relativitatii ci pentru „servicii aduse fizicii teoretice si in special pentru descoperirea legii efectului fotoelectric”, si dupa ce in 1933 se stabilise in SUA, Albert Einstein a fost considerat, si este si azi, in ciuda detractorilor sai, cel mai mare fizician teoretician din lume.
O teorie batrana, dar mereu proaspata
Anul care a trecut s-au implinit 100 de ani de la prezentarea la Academia prusaca de stiinte, in 25 noiembrie 1915, a teoriei Relativitatii Generalizate, iar in acest an, 100 de ani de la publicarea, in martie 1916, a faimoasei teorii in revista Annalen der Physik. „Einstein a schimbat felul in care percepem cele mai fundamentale lucruri, spatiul si timpul, deschizandu-ne ochii asupra cosmosului si a unora dintre cele mai interesante fenomene ale sale, cum ar fi gaurile negre”, a declarat pentru AFP David Kaiser, profesor de fizica si istoria stiintei la Massachussetts Institute of Technology (MIT).
Relativitatea generala, „una dintre cele mai revolutionare teorii stiintifice din istorie, a reprezentat un salt imens in raport cu legea universala a gravitatiei a lui Isaac Newton din 1687”, aratand ca „spatiul si timpul nu sunt imuabile, ci fenomene dinamice supuse evolutiei, ca si celelalte procese din Univers”, declara Michael Turner, profesor de fizica si cosmologie la Universitatea din Chicago. Inca din 1905, cand si-a facut cunoscuta fai-moasa azi formula E=mc2, Einstein a pus sub semnul indoielii ipotezele din acea epoca, potrivit carora energia si masa erau distincte.
Einstein a demonstrat ca este vorba de acelasi lucru, sub forme diferite. Dupa alti zece ani, relativitatea generala oferea o viziune mai larga, aratand ca gravitatia este o curbura a timpului si spatiului in prezenta unei mase. Astfel, timpul se scurge mai incet in apropierea unui camp gravitational puternic, ca cel al unei planete, decat in golul spatiului, iar lumina este curbata de campuri gravitationale puternice. Cat priveste demonstrarea fizica (practica) a acestor afirmatii, aici parerile sunt impartite. Unele demonstratii le-au confirmat, altele nu.
Datorita statutului sau de invidiat, dupa teorii, Einstein s-a lansat si in predictii, nici ele confirmate vreodata. Astfel, el a prezis faptul ca stelele aflate la sfarsitul existentei, care si-au epuizat combustibilul nuclear, se prabusesc sub propria lor gravitatie. Stratul lor exterior explodeaza intr-o supernova, in timp ce nucleul formeaza un obiect foarte dens numit „stea cu neutroni” sau „pulsar”. Ele se pot transforma si in gauri negre, al caror camp gravitational curbeaza atat de mult spatiul incat lumina nu poate iesi, idee preluata prin anii 80 de Stephen Hawking (intre timp revizuita).
Potrivit lui Einstein, aceste corpuri ceresti, datorita masei lor, ar trebui sa provoace ondulatii in spatiu-timp, asa cum o piatra face valuri in apa. Astronomii spera si azi sa observe direct aceste unde gravitationale. „Acest lucru ar confirma una din ultimele mari preziceri ale lui Einstein care nu a fost verificata inca”, recunoaste si David Kaiser. Dar provocarea cea mai mare, pe care cercetatorii se chinuie de un secol sa o rezolve, este alta: reconcilierea teoriei Relativitatii Generale cu fizica cuantica, cei doi mari stalpi ai fizicii moderne. Fizica cuantica, contrar relativitatii, se potriveste perfect pentru descrierea fenomenelor la nivel atomic, cu numeroase aplicatii, de la tranzistor la calculatoare, dar nu si la scara Universului. Deocamdata exista doar teorii.
Cine a inventat E = mc2?
Daca in cazul teoremei lui Pitagora, a2+b2=c2, lucrurile sunt clare de peste doua milenii si jumatate si nimeni nu a emis nicio parere contrara pana in ziua de azi, in cazul teoriei Relativitatii lucrurile nu stau tocmai la fel. Sa amintim ca in cazul „celei mai faimoase formule matematice”, atribuite lui Einstein, e=mc2, sunt si unele pareri contrare legate de intaietate. Astfel, inainte de Einstein, au fost si alti fizicieni, de la Isaac Newton, S. T. Preston in 1875, la francezul Poincaré in 1900, italianul De Pretto in 1903 sau germanul F. Hasenöhrl, mult mai faimos in anii 1900 decat obscurul functionar de la serviciul de patente, care au avut contributii semnificative la formularea raportului E=mc2. In 1904, Fritz Hasenöhrl a facut un experiment referitor la energia emisa intr-un spatiu aflat in miscare, uitat complet azi. Fizicianul a scris o serie de articole intitulate „Despre teoria radiatiei in corpuri aflate in miscare”, aparute in Annalen der Physik in 1904, care au si fost premiate. Deci, cu un an si jumatate inainte de articolul lui Einstein din 1905.
In 1881, J. J. Thompson, in urma unor experimente a ajuns la formula E=3/4mc2, adica o formula pe care a prezentat-o si Hasenöhrl in 1904. Laureatul Nobel din 1905, fizicianul german Philip Lenard, un fervent opozant al lui Einstein, a fost unul din primii care a aratat ca este extrem de simplu de a ajunge la E=mc2 fara a face referinta la teoria Relativitatii.
Un lucru pe care l-a recunoscut si Einstein cu cativa ani inainte de a muri. In 1929, in cartea sa Energie si Gravitatie, Lenard i-a adus un omagiu vibrant lui Hasenöhrl numindu-l „primul fizician care a demonstrat ca energia poseda masa (inertie)”. Si intr-adevar, daca consideram ca c, viteza luminii, este un an lumina pe an, atunci c2 este egal cu 1. Asta inseamna ca ajungem la ecuatia E=m, adica Energia si Masa sunt unul si acelasi lucru! In 1903, italianul Olinto De Pretto a publicat ecuatia E=mc2, deci cu doi ani inaintea lui Einstein, fara ca Einstein sa-l fi mentionat in articolul din 1905 despre relativitatea restransa (speciala). Ca sa nu mai amintim ca si francezul Henri Poincaré folosise formula E=mc2, si el omis din bibliografia la articolul din 1905. In fine, dupa Einstein, faptul ca la E=mc2 se poate ajunge si independent de teoria Relativitatii a lui Einstein a fost demonstrat pe rand de Joseph Larmor in 1912, Wolfgang Pauli in 1920, Philipp Lenard in 1921 si M. Simhony in 1994.
In privinta teoriei Relativitatii este cunoscuta pozitia lui Ludwik Silberstein, un fizician care desi initial fusese un suporter al Relativitatii restranse, ulterior s-a opus in diferite ocazii teoriei Generalizate. In 1920 a aratat ca curbarea luminii de catre Soare, asa cum o observase Arthur Eddington in 1919, nu este neaparat o confirmare a relativitatii generalizate, cum se crede si azi. Dimpotriva, afirma fizicianul american, fenomenul poate fi explicat prin teoria lui Stokes-Plank a rezistentei eterului. Ca sa nu mai amintim ca exista si alte teorii alternative la observatiile lui Eddington. In 1935, Silberstein afirma ca a gasit o contradictie in teoria Relativitatii Generalizate, afirmatie respinsa de Einstein si Rosen. Asadar, discutii, teorii, le-am putea numi pe toate speculatii si asta pentru ca sunt greu de demonstrat fizic. Ele capata viata doar in calculele matematice, neaplicabile realitatii fizice.
GEORGE CUSNARENCU
Comentarii