Scientia

Albert Einstein este considerat cel mai mare fizician al secolului al XX-lea. Deşi descoperirile acestuia au schimbat modul în care înţelegem lumea, acesta a făcut şi greşeli. În acest articol puteţi citi despre aceste erori, în înţelesul lui Steven Weinberg.

Ştiinţa revine mereu pe calea adevărului, recunoscând că şi cei mai străluciţi reprezentanţi ai ei greşesc uneori.

Albert Einstein a fost cu certitudine cel mai mare fizician al secolului al XX-lea şi unul dintre cei mai mari oameni de ştiinţă din istorie. Poate părea lipsit de modestie să vorbeşti de greşelile unei personalităţi de mărimea lui Einstein, dar greşelile făcute de savanţii de frunte adesea asigură o mai bună înţelegere a spiritului şi preconcepţiilor timpului lor decât o fac succesele acestora.

De asemenea, pentru aceia dintre noi care au propriile lor greşeli ştiinţifice la activ, există o uşoară consolare să observi că însuşi marele Einstein are greşelile sale. Poate şi mai important, arătând că suntem conştienţi de greşelile făcute de cei mai mari dintre oamenii de ştiinţă poate fi un bun exemplu pentru aceia care urmează alte presupuse căi către adevăr. Noi recunoaştem că cei mai importanţi predecesori ai noştri din lumea ştiinţei nu au fost nişte profeţi ale căror scrieri trebuie studiate ca ghiduri infailibile; aceştia au fost oameni extraordinari care au pregătit terenul pentru o mai bună înţelegere a lucrurilor, de care noi beneficiem acum.

CONSTANTA COSMOLOGICĂ

Gândind despre greşelile lui Einstein, ne vine imediat în minte ceea ce însuşi Einstein a numit într-o conversaţie cu fizicianul George Gamow cea mai mare greşeală a vieţii sale: introducerea constantei cosmologice. După ce Einstein a definitivat formularea teoriei asupra spaţiului, timpului şi a gravitaţiei - teoria generală a gravitaţiei - el s-a dedicat analizei structurii spaţiu-timpului pentru întregul Univers. Atunci el a întâmpinat o problemă. Einstein presupunea că Universul este uniform şi în mod esenţial static, dar ecuaţiile relativităţii generale nu păreau să permită o soluţie independentă de timp a unui Univers caracterizat de o distribuţie uniformă a materiei. Aşa că Einstein şi-a modificat ecuaţiile, incluzând un nou termen introducând o cantitate pe care a numit-o constanta cosmologică. Apoi s-a descoperit că Universul nu este static, ci se află în expansiune. Einstein a regretat că şi-a mutilat teoria sa originală bazându-se pe ipoteza falsă a existenţei unui Univers static. În plus, e posibil să fi fost supărat că a ratat şansa de a prezice, înaintea  observării acestui fapt, expansiunea Universului - fapt sugerat de teoria sa.

Această poveste conţine o înlănţuire de erori, dar nu şi pe aceea pe care Einstein credea că a făcut-o. În primul rând nu cred că Einstein poate fi blamat pentru că a presupus că Universul este static. Cu rare excepţii, teoreticienii trebuie să accepte lumea ca fiind aşa cum este ea prezentată de către observatori. Vitezele scăzute ale stelelor făceau de necombătut ideea că Universul este static. Astfel, când Willem de Sitter a propus o soluţie alternativă la ecuaţiile lui Einstein în 1917, acesta a folosit coordonate pentru care tensorul metric este independent de timp. Cu toate acestea înţelesul fizic al acestor coordonate nu este evident, iar realizarea că cosmologia diferită a lui Sitter nu era una statică - particulele de materie în acest model se depărtează accelerat unele de altele - a fost considerată o slăbiciune a acestei teorii.

Universul în expansiune

Este adevărat că Vesto Melvin Slipher - în timp ce observa spectrul nebuloasei spiralate în 1910 - a descoperit existenţa "deplasării către roşu" (citiţi detalii în paragraful "Deplasarea spre roşu a liniilor spectrale" din articolul despre funcţionarea universului), una de tipul celei care ar putea fi produse de efectul Doppler şi care ar indica existenţa unei expansiuni; dar nimeni nu ştia ce era o nebuloasă spiralată la acel moment. A devenit clar că o nebuloasă spiralată era de fapt un cluster de galaxii depărtate din afara galaxiei noastre abia când Edwin Hubble a descoperit în 1923 cefeide în nebuloasa Andromeda în anul 1923.

Nu ştiu dacă Einstein ştia despre "deplasarea spre roşu" a lui Slipher în 1917, dar el ştia despre un lucru ce ar fi putut produce această "deplasare spre roşu" a liniilor spectrale: câmpul gravitaţional. Trebuie recunoscut faptul că Arthur Eddington, care a învăţat despre teoria generală a relativităţii în timpul Primului Război Mondial de la Sitter, a interpretat "deplasarea spre roşu" din modelul lui Sitter ca fiind o consecinţă a expansiunii Universului.

Edwin Hubble

Cu toate acestea, expansiunea Universului nu a fost acceptată până la anunţul din 1929 al lui Hubble despre "deplasarea spre roşu" a galaxiilor depărtate. Doar atunci a început să se acorde mai multă atenţie modelelor despre expansiunea Universului introduse de Alexander Friedmann în 1922, în care nu este nevoie de nicio constantă cosmologică. În 1917 era însă foarte rezonabil că Einstein să considere Universul static.

Einstein a făcut - în mod surprinzător - greşeala introducerii constantei cosmologice. Deşi acest lucru a făcut posibilă o soluţie independentă de timp pentru ecuaţiile câmpului ale  lui Einstein, soluţia descria o stare de echilibru instabil. Constanta cosmologică acţionează ca o forţă de respingere care creşte odată cu distanţa, în timp ce forţa de atracţie gravitaţională scade odată cu distanţa. Deşi există o anumită densitate a masei la care această forţă de respingere echilibrează forţa de atracţie a gravitaţiei, echilibrul este instabil. O uşoară expansiune va creşte forţa de respingere şi va descreşte forţa de atracţie, în aşa fel încât expansiunea va fi accelerată. Este greu de înţeles cum Einstein nu a observat această dificultate elementară.

Einstein a fost, de asemenea, pus în dificultate de o idee pe care o preluase de la Ernst Mach: ideea că fenomenul inerţiei este provocat de masele depărtate. Pentru a ţine inerţia finită, Einstein a presupus în 1917 că Universul trebuie să fie finit; astfel el a a presupus că geometria spaţială a Universului este aceea a unei suprafeţe sferice tridimensionale. A fost de aceea o surpriză pentru el să afle că atunci când particule de test sunt introduse în Universul gol din modelul lui Sitter, acestea prezentau toate proprietăţile inerţiei. În teoria generală a relativităţii masele obiectelor depărtate nu sunt cauza inerţiei, astfel ele afectează alegerea sistemelor inerţiale. Dar această eroare a fost una inofensivă. Aşa cum Einstein a arătat în 1917, presupunerea că Universul este static, iar nu cea că acesta este finit, a făcut necesară introducerea constantei cosmologice.

Greşelile lui Albert Einstein (2)

Acest text reprezintă traducerea (cu permisiunea American Institute of Physics) a articolului "Einstein's Mistakes" scris de Steven Weinberg, publicat în numărul din noiembrie 2005 al revistei Physics Today, pag.31-35.