Pomračenje sunca koje je proslavilo Ajnštajna: Kako je jedan eksperiment uzdrmao postulate nauke
Komentari
Dodajte Euronews kao željeni izvor na Google-u
U svakom veku odigra se oko 240 pomračenja sunca, a jedno od njih imaćemo priliku da pratimo i ove noći. Međutim, jedno od najznačajnijih zabeleženo je 29. maja 1919. kada je ples senki iznad Kariba poslužio za potvrdu Opšte teorije relativnosti Alberta Ajnštajna.
Astronomi predvođeni Arturom Stenlijem Edingtonom merili su pomeraj zvezda koje su postale vidljive na zatamnjenom nebu tik pored potpuno pomračenog sunčevog diska. Rezultat se izuzetno precizno poklopio sa onim što je Ajnštajn predvideo manje od četiri godine ranije.
Revolucija u nauci
Albert Ajnštajn je 25. novembra 1915. objavio članak od svega tri stranice, kojim je zaokružio idejni sistem koji je gravitaciju posmatrao iz potpuno novog ugla. U Specijalnoj teoriji relativnosti, razvijenoj deset godina ranije, tada 26-godišnji fizičar ustanovio je da izmerena dužina nekog objekta i trajanje određenog procesa zavise od toga kako se posmatrač kreće u odnosu na događaj koji posmatra.
Alain JOCARD / AFP / Profimedia
Ajnštajn je iz toga izveo i postulat o ekvivalentnosti mase i energije: svaka od njih može se pretvoriti u onu drugu.
Specijalna teorija relativnosti odnosi se isključivo na sisteme koji se kreću ravnomerno, a Ajnštajn je zatim proširio svoja razmišljanja na ubrzana kretanja i uključio gravitaciju. Prostor i vreme spojio je u četvorodimenzionalni, zakrivljeni prostor-vreme, zaključivši da gravitacija određuje geometriju tog prostor-vremena.
Naučni magazin Instituta "Maks Plank" jednim primerom ilustruje ključnu tvrdnju Opšte teorije relativnosti.
Zamislite dušek koji nije naročito čvrst. Ako na njega stavimo kuglu za kuglanje, ona će napraviti duboko udubljenje. Ako potom pustimo kliker da se kotrlja pored tog udubljenja, on neće nastaviti pravo, već će skrenuti prateći zakrivljenost oko ivice udubljenja. Ako nema dovoljnu brzinu, kliker će se približavati kugli za kuglanje i na kraju završiti u udubljenju.
Unsplash/Hassaan Here
Povezane vesti
Sada prenesimo taj eksperiment na svemir: dušek predstavlja prostor-vreme, kugla za kuglanje naše Sunce, a kliker planetu. Prema Ajnštajnu, planete ne privlači Sunce nekom silom u klasičnom smislu, već se one kreću duž zakrivljenja koje ogromna masa Sunca stvara u prostor-vremenu.
Velika masa, poput Sunca, skreće svetlost udaljene zvezde koja prolazi u njenoj blizini. Posmatrač na Zemlji zbog toga vidi zvezdu na drugačijem mestu. U stvarnosti je taj pomeraj veoma mali, ali se može izmeriti tokom potpunog pomračenja Sunca.
Albert Ajnštajn je veoma rano shvatio da se ovakve zakrivljene putanje ne odnose samo na planete i druga velika nebeska tela. I svetlosni zraci trebalo bi da se kreću zakrivljenim putanjama u gravitacionom polju.
Istorija proučavanja svetlosti i gravitacije
Međutim, on nije bio prvi koji se zapitao kako svetlost reaguje na velike mase. Još 1783. godine engleski naučnik i sveštenik Džon Mičel tvrdio je da svetlost, za koju je Isak Njutn smatrao da se sastoji od sitnih čestica, ne mora uvek da putuje pravolinijski, već da može biti skrenuta gravitacionom silom nekog tela.
Mičel je otišao i korak dalje. Opisao je džinovsku zvezdu čija je gravitacija toliko velika da bi se čestice svetlosti koje emituje vraćale nazad na njenu površinu. Time je zapravo dao jedan od prvih opisa objekta koji danas nazivamo crnom rupom.
Krajem 18. veka francuski matematičar Pjer-Simon Laplas takođe je, nezavisno od Mičela, opisao tela čija bi privlačna sila bila toliko snažna da nikakva svetlost ne bi mogla da pobegne sa njihove površine.
Laplas je izračunao da bi za takav objekat ukupna Sunčeva masa morala da bude sabijena u sferu prečnika svega šest kilometara.
The History Collection / Alamy / Profimedia
Povezane vesti
Potom je 1801. godine Johan Georg fon Zoldner, kasniji direktor opservatorije u Minhenu, objavio rad pod naslovom: "Skretanje svetlosnog zraka sa pravolinijskog kretanja usled privlačne sile nebeskog tela pored kojeg prolazi".
Fon Zoldner je izračunao koliko bi se prividni položaj udaljene zvezde pomerio na nebu ako bi njena svetlost prolazila blizu Sunca. Dobio je vrednost od 0,875 lučnih sekundi, što odgovara uglu pod kojim bi novčić od jednog evra bio viđen sa udaljenosti od pet kilometara.
Iako Ajnštajn nije znao za razmišljanja minhenskog astronoma, i on je oko 1911. godine radio na problemu skretanja svetlosti pod uticajem Sunca. Njegovi proračuni dali su vrednost od 0,83 lučne sekunde, veoma blisku Zoldnerovoj.
Povezane vesti
Ajnštajn je predložio da se teorija proveri u praksi, merenjem prividnog pomeraja tokom potpunog pomračenja Sunca.
Oblačno nebo pokvarilo planove
Naredna prilika za ovakvo posmatranje dogodila se 1912. godine iznad Brazila, ali ju je pokvarilo loše vreme. Pomračenje 21. avgusta 1914. dogodilo se nad Rusijom, svega tri nedelje nakon izbijanja Prvog svetskog rata.
Dok je nemačka ekspedicija, predvođena Ervinom Frojndlihom, bila zarobljena od strane Rusa, američke astronome pod vođstvom Vilijama Kembela južno od Kijeva dočekalo je oblačno nebo umesto željenog prirodnog spektakla.
Merenja su, dakle, propala. A čak i da su uspela, rezultati verovatno ne bi obradovali Ajnštajna.
Naime, razvijajući Opštu teoriju relativnosti tokom narednih godina, otkrio je vezu između gravitacije i zakrivljenosti prostora. Taj efekat trebalo je dodati čistom gravitacionom skretanju svetlosti.
Ukratko, očekivano pomeranje položaja zvezde na ivici Sunčevog diska udvostručilo se na 1,75 lučnih sekundi.
Ajnštajn je ovu vrednost objavio u radu "Osnove opšte teorije relativnosti", objavljenom maja 1916. godine u časopisu "Annalen der Physik".
Naučnici su zatim čekali novu priliku da testiraju predviđanje. Ukoliko bi se pokazalo tačnim, nova teorija položila bi svoj prvi veliki ispit.
Pomračenje koje je rasvetlilo zakone svemira
Prilika se ukazala 29. maja 1919. godine.
Daniel BELOUMOU OLOMO / AFP / Profimedia
Astronomi su kao idealne lokacije odredili ostrvo Prinsipe, uz obalu tadašnje Španske Gvineje i mesto Sobral na severu Brazila.
Posebno je zanimljivo što su upravo britanski istraživači pripremili dve ekspedicije kako bi potvrdili teoriju jednog nemačkog profesora, iako im je Prvi svetski rat još uvek bio svež u sećanju.
Albert Ajnštajn je od 1917. godine bio direktor Kajzer Vilhelmovog instituta za fiziku, na inicijativu Maksa Planka. Ipak, institut se u početku svodio na njegovu radnu sobu u potkrovlju iznad stana u berlinskom Šenebergu.
Pet godina kasnije, u oktobru 1922, zbog pretnji smrću napustio je Nemačku i direktorsku funkciju prepustio Maksu fon Lauen.
Šest meseci pre pomračenja astronomi su fotografisali deo neba na kojem će se 29. maja 1919. nalaziti pomračeno Sunce. Ispostavilo se da je to bila velika sreća: Sunce se tada nalazilo u sjajnom zvezdanom jatu Hijade, pa su pojedinačne zvezde mogle jasno da se vide u njegovoj blizini.
Ipak, zadatak je bio izuzetno težak.
Vrednost od 1,75 lučnih sekundi odnosila se samo na slučaj kada se zvezda nalazi neposredno na ivici Sunčevog diska. Na udaljenosti od dve Sunčeve poluprečnike ugao se smanjuje na svega 0,6 lučnih sekundi.
Čak i pomeraj od jedne lučne sekunde na staklenoj fotografskoj ploči teleskopa korišćenog na ostrvu Prinsipe odgovarao je rastojanju od svega 0,026 milimetara.
Pored toga, sliku su dodatno kvarile atmosferske turbulencije i prelamanje svetlosti u Zemljinoj atmosferi.
Dana 8. marta 1919. dve ekspedicije krenule su iz Engleske: jedna ka ostrvu Prinsipe, druga ka Sobralu.
Oxford Science Archive / Heritage Images / Profimedia
Koordinaciju je vodio Artur Edington, ugledni naučnik i sekretar Kraljevskog astronomskog društva.
Na dan pomračenja Edington je kampovao na plantaži kokosa na Prinsipeu, gde je ujutru počela jaka kiša. Tek oko podneva, tokom samog pomračenja, oblaci su se povremeno razmicali na nekoliko sekundi.
Astronomi su snimili 16 fotografija, od kojih su samo dve bile upotrebljive. Mnogo više sreće imao je tim Endrjua Kromelina u Sobralu, koji je uspeo da napravi osam kvalitetnih fotografija.
Teorija relativnosti položila veliki test
Po povratku u Englesku, Edington je analizirao fotografske ploče i početkom septembra 1919. predstavio preliminarne rezultate na sastanku u Bornmutu.
ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY / Sciencephoto / Profimedia
Konačni rezultat Kromelin je saopštio 6. novembra na zajedničkoj sednici Kraljevskog društva i Kraljevskog astronomskog društva.
Izmereno skretanje na ivici Sunčevog diska iznosilo je:
- 1,98 ± 0,18 lučnih sekundi za jedan teleskop,
- 1,60 ± 0,31 lučnih sekundi za drugi.
Pošto su se godinama javljale sumnje u preciznost tih merenja, Edingtonove fotografske ploče ponovo su analizirane savremenim instrumentima 1979. godine u Kraljevskoj opservatoriji u Griniču.
Rezultat je bio: 1,90 ± 0,11 lučnih sekundi.
Opšta teorija relativnosti položila je svoj prvi veliki test sa najvišom ocenom.
Dana 7. novembra 1919. londonski The Times objavio je naslov: "Revolucija u nauci: Nova teorija univerzuma. Oborene Njutnove ideje", a tri dana kasnije, The New York Times je na naslovnoj strani objavio: "Svetla neba potpuno poremećena."
ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY / Sciencephoto / Profimedia
Za razliku od oduševljenja strane štampe, nemački mediji bili su znatno uzdržaniji.
Tek 14. decembra 1919. Berliner Illustrierte Zeitung objavio je Ajnštajnovu fotografiju i tekst pod naslovom: "Nova zvezda u istoriji sveta: Albert Ajnštajn, čija istraživanja znače potpunu revoluciju u načinu na koji posmatramo svet i čija su otkrića ravna dostignućima Kopernika, Keplera i Njutna."
Fizičar koji je preko noći postao svetski poznat nije uživao u tolikoj pažnji.
Prema svedočenjima savremenika, sanjao je poštara koji mu, u liku đavola, neprestano donosi nova pisma, iako još nije stigao da odgovori ni na prethodna.
U pismu kolegi Maksu Bornu napisao je: "Ovde je sve toliko užasno da jedva mogu da dišem, a kamoli da se ozbiljno posvetim radu."
Komentari (0)