Materia curbează spaţiu-timpul, iar spaţiu-timpul curbat dictează mişcarea materiei în univers. credit: LIGO/T. Pyle

Asta este ce spune Einstein: „spațiul nu are o existență independentă”. În 1916 acesta a publicat cartea „Relativitatea. Teoria specială și generală”, destinată mai degrabă publicului larg, cu o minimă prezență a matematicii. La aceasta a adus cinci completări de-a lungul timpului, sub forma unor anexe. Ultima anexă, intitulată „Relativitatea și problema spațiului” a fost adăugată în 1952, la 36 de ani, așadar, de la publicarea primei ediții și cu 3 ani înainte de moarte. Iată ce spune Einstein, în propriile cuvinte, despre (in)existența spațiului, ulterior venind noi cu unele încercări de clarificare suplimentare.


În nota care introduce a cincea ediție a cărții, Einstein menționează:
„Vreau să arăt că spațiu-timpul nu este necesarmente ceva căruia i se poate atribui o existență separată. Obiectele nu există în spațiu, ci acestea ocupă un spațiu. În acest fel conceptul de „spațiu gol” își pierde sensul”.

Anexa nr. 5 are în jur de 20 de pagini, așadar nu ne putem permite să prezentăm textul integral. Esența explicației poate fi însă redată în cuvintele fizicianului:
„Conform mecanicii clasice și teoriei speciale a relativității, spațiul (spațiu-timpul) are o existență independentă de materie și câmp. Ca să poți descrie ceea ce umple spațiul și este dependent de coordonate, atunci spațiu-timpul ori sistemul inerțial  cu proprietățile sale metrice trebuie să existe, pentru că altfel descrierea a „ceea ce umple spațiul” nu are niciun sens [...]
Pe de altă parte, conform teoriei generale a relativității, spațiul nu are o existență independentă (spre deosebire de „ceea ce umple spațiul”, care este dependent de un sistem de coordonate). [...]
Dacă ne imaginăm că este eliminat câmpul gravitațional, atunci nu rămâne niciun spațiu, ci absolut nimic. [...]
Nu există spațiu gol, cum ar fi spațiu fără câmp (gravitațional). Spațiu-timpul nu poate exista în mod independent, ci doar ca o calitate structurală a câmpului (gravitațional).”

Așadar, în alte cuvinte și în sumar, Einstein spune că ceea ce numim „spațiu” este doar o caracteristică a câmpului gravitațional din univers, că spațiul nu există în lipsa materiei și energiei care creează câmpul gravitațional. În cei 66 de ani de la scrierea anexei nr. 5 la cartea sa privind relativitatea, opinia lui Einstein nu a fost infirmată de fizicieni.


· Să încercăm o explicație mai „vizuală” a modului în care gravitația determină spațiul

Materia și energia produc gravitația. Cum anume se întâmplă asta nu știm. Se speră că o viitoare teorie cuantică a gravitației va completa găurile lipsă în cunoaștere și vom avea o teorie a gravitației.

Conform teoriei relativităţii generalizate (care introduce şi conceptul de spaţiu-timp), gravitația este echivalentă cu o curbare a spaţiu-timpului de către materie/energie. Corpurile nu sunt atrase unele de altele, ci corpurile se mişcă în linie dreptă în spaţiu-timpul curbat de către materie/energie.

Oricărui obiect i se dictează de către forma spaţiu-timpului (determinată de gravitație) cum să se mişte în univers.

Iată un exercițiu mental simplu. Să ne imaginăm o linie dreaptă trasată de fotonii emiși de un dispozitiv. Vedem în fața noastră această linie de fotoni. Dacă am introduce în proximitatea acestei linii de fotoni un corp cu o masă enormă (o gaură neagră, de exemplu), linia dreaptă își va schimba forma (nu va mai fi dreaptă). Spațiul este, așadar, modificat în moduri bizare de prezența masei și energiei, iar fotonii, în cazul nostru, urmează traseele acestui spațiu distorsionat.

 


Într-un spaţiu-timp curbat, generat de prezenţa unui obiect masiv, spaţiul se deplasează către centrul obiectului.
Obiectele „staţionare” vor urma dinamica spaţiului, deplasându-se cu acesta.



E drept, este imposibil de imaginat lipsa spațiului. Aceasta este o limită a intelectului uman. Putem imagina eliminarea a orice din spațiu, a oricărei bucăți de materie, dar nu putem gândi nimicul, nu putem reprezenta ceva nu există. Așadar, ne este imposibil să înțelegem rațional cum lipsa masei și energiei (deci a unui câmp gravitațional) va duce la dispariția spațiului. Dar Einstein nu spune că putem reprezenta mental nimicul, ci că spațiul nu există ca un „lucru”, ci este doar o consecință (o caracteristică) a existenței materiei și energiei, deci o consecință a câmpului gravitațional generat de acestea. Nu există gravitație, nu există spațiu.

· Spațiul nu se poate separa de materie și energie

Nu există nicio distincție clară între materie și spațiu. Spunem (metaforic) că particulele elementar sunt în spațiu, dar ce înseamnă asta? Poate fi o particulă extrasă din spațiu? Așa ceva nu are sens. Iar particulele sunt, conform teoriei cuantice, doar vibrații ale unor câmpuri care constituie esența a ceea ce numim spațiu. Spațiul este literalmente o manifestare a materiei și energiei, nu ceva distinct. Și dacă am scoate toată materia și radiația dintr-o zonă a spațiului, cum să scoți efectele gravitației, adică faptul că o masă mai apropiată sau mai îndepărtată va curba mai mult sau mai puțin spațiul? Cum să elimini câmpurile cuantice, care sunt prezente, cu diverse valori, în orice punct al universului? Cum să elimini energia întunecată?

 

Dacă unii termeni sunt neclari, puteți citi articolele noastre explicative privind natura spațiu-timpului și a gravitației:
Ce este spaţiu-timpul?
De câte ori trebuie să îndoi o foaie de hârtie pentru a construi un turn de hârtie cât tot Universul?
Ce ai vedea dacă te-ai prăbuşi într-o gaură neagră?
Accelerația unui corp într-un câmp gravitațional nu este reală
De ce nimic nu se deplasează cu o viteză mai mare decât viteza luminii?
Gravitaţia este efectul curbării spaţiu-timpului. Cum putem vizualiza mai bine mişcarea obiectelor în spaţiu-timpul curbat?
Dacă am pune unul lângă altul toţi atomii din univers, cât spaţiu ar ocupa? Cât de mare ar fi gaura neagră care s-ar crea?
Mişcarea şi repausul. Cum poţi spune dacă un corp se mişcă sau nu?
Cum funcționează mareea?   
Cum se deplasează corpurile într-un spațiu-timp curbat?




Write comments...
symbols left.
You are a guest ( Sign Up ? )
or post as a guest
Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Be the first to comment.