Παρασκευή, 6 Μαΐου 2016

H καμπύλωση του χωροχρόνου και η επεξήγηση της μετάπτωσης του περιηλίου του Ερμή

Η Γενική θεωρία της Σχετικότητας προβλέπει διάφορα φαινόμενα που έχουν επαληθευτεί όπως η καμπύλωση του φωτός και η μεταβολή της συχνότητάς του ανάλογα με το βαρυτικό πεδίο στο οποίο βρίσκεται, η μετάπτωση του περιηλίου του πλανήτη Ερμή, η χρονική καθυστέρηση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που διέρχονται μέσα από πεδίο βαρύτητας. Επίσης προβλέπεται η ύπαρξη Μαύρων Οπών και βαρυτικών κυμάτων για τα οποία υπάρχουν αστρονομικές ενδείξεις.



Σύμφωνα με την Γενική θεωρία της Σχετικότητας ο χωροχρόνος έχει την ιδιότητα να καμπυλώνεται παρουσία ύλης όπως καμπυλώνεται ένα τεντωμένο σεντόνι όταν τοποθετήσουμε πάνω του μια μπάλα. Αν εκτοξεύσουμε τώρα μια μικρή μπίλια πάνω στην επιφάνεια του σεντονιού τότε η τροχιά που θα διαγράψει η μπίλια προφανώς δεν θα είναι ευθύγραμμη αλλά καμπύλη.

Η καμπύλωση της τροχιάς δεν οφείλεται στη βαρυτική έλξη που ασκεί η μπάλα στην μικρή μπίλια αλλά στην παραμόρφωση που προκάλεσε η μπάλα στην επιφάνεια του σεντονιού. Με τον ίδιο τρόπο μια μεγάλη μάζα (π.χ. ένα αστέρι) καμπυλώνει το χωροχρόνο γύρω της στο Σύμπαν. Έτσι όλα τα ουράνια σώματα δεν αναγκάζονται να κινούνται σε καμπύλες τροχιές λόγω της δύναμης που λέγεται βαρύτητα, αλλά ακολουθούν τις καμπύλες γραμμές του παραμορφωμένου χωροχρόνου. Όπως πολύ ωραία το έθεσε ένας μεγάλος φυσικός: «Η ύλη λέει στο χώρο πώς να καμπυλωθεί και ο χώρος λέει στην ύλη πώς να κινηθεί».

Μία από τις πιο σημαντικές προβλέψεις – και εξηγήσεις – της Γενικής Σχετικότητας ήταν η μικροσκοπική απόκλιση της τροχιάς του Ερμή γύρω από τον Ήλιο, που παρέμενε ανεξήγητη με βάση τις αρχές της νευτώνειας φυσικής. Αναφερόμενοι μάλιστα στην κίνηση ενός πλανήτη διαμέσου του τετραδιάστατου χωροχρόνου, αυτή μπορεί να θεωρηθεί σαν μια προβολή πάνω στον χωρικό άξονα της γεωδαισικής τροχιάς (που λέγεται και κοσμική γραμμή). Μια τυπική κοσμική γραμμή ενός πλανήτη σχηματίζει σπείρα με το πέρασμα του χρόνου, και η προβολή της εμφανίζεται σαν μια σχεδόν τέλεια έλλειψη. Η λέξη σχεδόν είναι το κλειδί σε αυτή την διατύπωση. Σύμφωνα με την περιγραφή του σύμπαντος από τον Αϊνστάιν η έλλειψη που σχηματίζει η προβολή της τροχιάς ενός πλανήτη καθώς κινείται γύρω από τον Ήλιο, που και ο ίδιος περιστρέφεται γύρω από τον εαυτό του, με το πέρασμα του χρόνου δημιουργείται ένα φαινόμενο που λέγεται μετακίνηση ή προπόρευση του περιηλίου.

Σε όλους δε τους πλανήτες (εκτός του Ερμή) η μετακίνηση του περιηλίου είναι ασήμαντη και γι αυτό η θεωρία του Νεύτωνα δίνει το ίδιο αποτέλεσμα με τη Γενική Σχετικότητα. Στην περίπτωση όμως του Ερμή, που βρίσκεται βαθειά μέσα στο φρέαρ βαρύτητας του Ήλιου, η Γενική Σχετικότητα δίνει μια προπόρευση του περιηλίου της τάξης των 43 δευτερολέπτων ανά αιώνα, που όμως δεν προβλέπεται από τη θεωρία βαρύτητας του Νεύτωνα.

Οι αστρονόμοι του 19ου αιώνα όμως είχαν παρατηρήσει αυτή την προπόρευση χωρίς βέβαια να την έχουν εξηγήσει συνολικά. Και όλα αυτά μέχρι που η δημοσίευση της θεωρίας του Αϊνστάιν ήρθε να δώσει την απάντηση, προβλέποντας ακριβώς μια προπόρευση του περιηλίου του Ερμή της τάξης των 43 δευτερολέπτων του τόξου ανά αιώνα. Βέβαια, η εξήγηση του Αϊνστάιν δεν κρίθηκε αμέσως από όλους ικανοποιητική.

Ήταν τόσο παράδοξη, ώστε πολλοί αστρονόμοι αρνήθηκαν ακόμη και να τη συζητήσουν. Μέσα στις επόμενες δεκαετίες, όλες οι εναλλακτικές προτάσεις απορρίφθηκαν και μόνον η γενική θεωρία της σχετικότητας ερμήνευσε τα ανεξήγητα φαινόμενα, προσφέροντας ταυτόχρονα μια νέα και τελειότερη περιγραφή του Σύμπαντος που κατοικούμε.






olympia

Αν σας άρεσε το θέμα κάντε ένα "Like" και κοινοποιήστε το στους Φίλους σας...!


Οι απόψεις του ιστολογίου μπορεί να μην συμπίπτουν με τα περιεχόμενα του άρθρου