Când am proiectat calendarul Complexului Astronomic Baia Mare pentru anul 2015, am avut de ales între câteva teme esențiale, sau evenimente aniversare majore, cum ar fi ANUL INTERNAȚIONAL AL LUMINII, 25 DE ANI DE LA LANSAREA PE ORBITĂ A TELESCOPULUI SPAȚIAL HUBBLE și CENTENARUL TEORIEI GENERALE A RELATIVITĂȚII. Am ales HUBBLE, deși ANUL INTERNAȚIONAL AL LUMINII, în fapt, subscrie și la celelalte evenimente, întrucât Hubble a fotografiat lumina începuturilor Universului, iar Einstein, în teoria relativității, realizează predicții extraordinare privind comportamentul luminii și teoretizează însăși structura și istoria Universului, ale cărui repere le cunoaștem tot datorită luminii.
În 1915, teoria relativității formulată de Einstein a demonstrat calitatea centrală a luminii pentru fiecare structură a timpului și spațiului, așadar această teorie s-a dovedit, în timp a fi o TEORIE A UNIVERSULUI.
Anul 2015 reprezintă o piatră de hotar în istoria fizicii: cu un secol în urmă, în noiembrie 1915, Albert Einstein emitea celebra ecuație a relativității generale, o teorie ce explică toate fenomenele gravitaționale cunoscute (căderea merelor, orbitele planetelor, evadarea galaxiilor …) ce a supraviețuit o sută de ani unor testări permanente a validității sale. După o sută de ani, această teorie ar putea fi considerată o lectură clasică, însă Relativitatea Generală a rămas tânără în spirit: ideea sa centrală, faptul că spațiul și timpul sunt dinamice și influențate de prezența materiei, este încă surprinzătoare pentru mulți și dificil de acceptat, în ciuda testelor comune.
Dezvoltarea acestei teorii a fost dirijată de experimente care, de cele mai multe ori, au avut o desfășurare mentală, o simulare realizată de creierul lui Einstein (așa numitele experimente de gândire). Aceste experimente au fost centrate pe conceptul LUMINII. ”Ce se întâmplă dacă lumina este observată de către un observator în mișcare?” ”Ce se petrece dacă lumina călătorește în prezența unui câmp gravitațional?”. Desigur, câteva testări ale teoriei în lumea reală au avut de-a face cu lumina, de bună seamă: primul succes și demonstrație a teoriei care cu acest prilej a devenit cunoscută în lumea întreagă, a fost observarea devierii luminii de către Soare. Eddington, în 1919, a putut să observe, în timpul unei eclipse, efectul Soarelui asupra luminii ce provenea de la o stea îndepărtată. Devierea observată era în perfectă concordanță cu teoria lui Einstein în timp ce predicțiile teoriei vechi newtoniene, acceptată larg de către comunitatea științifică, negau acest fenomen. Un triumf pentru Einstein! În zilele noastre, devierea luminii de către obiecte astrofizice (aceasta este optică cu lentile foarte mari!) este o unealtă utilizată cu succes pentru a explora Universul și poartă numele de LENTILE GRAVITAȚIONALE.
Lumina a rămas într-o poziție centrală chiar și în testele subsecvente ale teoriei. De exemplu, în fenomenul gravitațional al deplasării spre roșu: lumina își schimbă frecvența atunci când se deplasează într-un câmp gravitațional, aceasta fiind o altă predicție a teoriei relativității, experimentată încă din anul 1959. De fapt, mariajul fericit dintre lumină și relativitatea generală este important ori de câte ori utilizăm un dispozitiv GPS: efectele relativității generale sunt cruciale pentru a determina poziția noastră cu o acuratețe excepțională.
Cea mai uluitoare predicție a teoriei relativității nu are de a face cu lumina, cât cu absența luminii! Găurile negre sunt obiecte atât de dense încât nici lumina nu poate scăpa din câmpurile gravitaționale foarte puternice ale acestora. Încă o dată, s-a depășit ideea de SF pentru găurile negre, în prezent acestea fiind obiecte standard pe care le putem observa și studia indirect.
La o scară cosmologică, mult mai mare, deplasarea spre roșu a luminii (ca efect gravitațional) provenite de la galaxii și supernove (explozii stelare) constituie actualmente o unealtă de bază ce ne permite să cartografiem universul și să-i studiem geometria. Prin intermediul acestor unelte, am înțeles că Universul este în expansiune, galaxiile îndepărtându-se rapid unele față de celelalte. Mai mult, foarte recent s-a demonstrat că această expansiune este actualmente accelerată! Ca și consecință, am înțeles că există în univers o nouă formă de energie (neagră) ce constituie motorizarea expansiunii accelerate. Trebuie menționat că toate aceste descoperiri uluitoare și surprinzătoare au fost realizate prin studiul luminii provenite de la evenimentele astrofizice îndepărtate, studiu realizat și verificat prin intermediul relativității generale.
Din domeniul cosmologiei ne deplasăm către o altă conexiune între lumină și relativitatea generală, respectiv momentele de început ale Universului nostru. Relativitatea Generală prezice că Universul nostru provine dintr-o stare energetică, Big-Bangul – iar amprentele acestui fenomen sunt imprimate în așa-numitul CMB, adică RADIAȚIA COSMICĂ DE FOND, respectiv lumina produsă în universul fierbinte timpuriu, în momentul în care, descreșterea temperaturii a permis, în sfârșit, fotonilor, să călătorească liberi. Această lumină o putem surprinde și în prezent și ne oferă informații prețioase privind felul în care arăta Universul când avea doar 1/30000 din vârsta actuală.
Iar viitoarele descoperiri? Așteptăm în 2015 prima detecție a valurilor gravitaționale, valurile existente în țesătura spațiu-timp, o altă predicție fascinantă a relativității generale, atât de aiurită încât nici Einstein nu credea prea mult în ea.
Valurile gravitaționale produse în epocile timpurii din istoria Universului pot fi detectate indirect, ca tipare ciudate în polarizarea luminii radiației cosmice de fond. O asemenea detecție ne va furniza informație extrem de prețioasă asupra Universului Timpuriu, dezvoltând perspectiva noastră asupra începuturilor.
Ciprian Crișan
Traducere și adaptare după
Cosmic Light – Einstein Centenary
O mica gresala care da impresia ca suntem in anul 2115.
Schimbati la al III-lea alineat ”in noiembrie 2015” cu ”in noiembrie 1915”.
Multumim!