Cine a descoperit că E = mc2? A fost Einstein? Nu este o întrebare atât de uşoară precum se crede. Doi fizicieni au abordat problema anul trecut, arătând că formula are o geneză complicată şi oarecum ambiguă, una având puţine în comun cu relativitatea.
Un număr mare de savanţi, începând cu James Clerk Maxwell şi Max von Laue, până la unii fizicieni mai obscuri ai începutului de secol XX, au fost propuşi ca adevăraţii descoperitori ai echivalenţei masă-energie pentru care este creditat Einstein cu a sa teorie a relativităţii restrânse. Aceste revendicări au împânzit primele pagini ale marilor ziare, acuzându-l pe Einstein de plagiat, însă majoritatea sunt greşite sau nefondate.
Cu toate acestea, doi fizicieni au demonstrat recent că formula celebră a lui Einstein are o geneză complicată şi oarecum ambiguă, o geneză neavând prea multă legătură cu relativitatea.
O precursoare plauzibilă pentru E = mc2 este atribuită lui Fritz Hasenöhrl, profesor de fizică la Universitatea din Viena. Într-o lucrare publicată în 1904, Hassenöhrl a notat, în mod clar, ecuaţia E = 3/8 mc2. De unde a obţinut această ecuaţie şi de ce este greşită constanta de proporţionalitate?
Stephen Boughn de la Colegiul Haverford din Pennsylvania şi Tony Rothman de la Universitatea Princeton, examinează această întrebare într-o lucrare care a fost trimisă spre publicare către arXiv.
Numele lui Hasenöhrl are o anumită notorietate acum şi este deseori evocat de excentrici anti-Einstein. Reputaţia sa de persoană care a descoperit cu adevărat ecuaţia E = mc2 se datorează, în mare măsură, eforturilor fizicianului antisemit şi pro-nazist, laureat al Premiului Nobel, Philipp Lenard, care a încercat să separe numele lui Einstein de teoria relativităţii, astfel încât aceasta să nu fie cunoscută drept produs al „ştiinţei evreieşti”.
„Cel mai bun fizician austriac al momentului”
Totuşi, toate acestea îi fac un deserviciu lui Hasenöhrl. A fost studentul şi succesorul, la Viena, al lui Ludwig Boltzmann şi a fost lăudat, printre alţii, de către Erwin Schrödinger. „Hasenöhrl a fost, probabil, cel mai bun fizician austriac al momentului”, declară Rothman pentru physicsworld.com. Ar fi realizat mult mai multe dacă nu ar fi fost omorât în timpul Primului Război Mondial.
Relaţia dintre energie şi masă era deja de mult timp în discuţie, înainte ca Hasenöhrl să fie interesat de acest subiect. Henri Poincaré a afirmat că radiaţia electromagnetică are un impuls, aşadar are şi o masă, conform ecuaţiei E = mc2. Fizicianul german Max Abraham a argumentat că un electron aflat în mişcare interacţionează cu propriul său câmp, E0, pentru a obţine o masă aparentă, conform ecuaţiei E0 = 3/4 mc2. Toate aceste afirmaţii erau bazate pe electrodinamica clasică, admiţând teoria eterului. „Hasenöhrl, Poincaré, Abraham şi alţii au sugerat că trebuie să existe o masă inerţială asociată unei energii electromagnetice, chiar dacă nu au fost de acord cu privire la constanta de proporţionalitate”, spune Boughn.
Fritz Hasenöhrl
credit: Wikimedia Commons
Robert Crease, filozof şi istoric al ştiinţelor, de la Universitatea Stony Brook, din New York, este de acord. „Istoricii spun adesea că, dacă nu ar fi existat Einstein, comunitatea ştiinţifică ar fi ajuns în scurt timp la teoria relativităţii speciale”, spune el. „Evenimentele îi ghidau în acea direcţie”. Tot el afirmă că „munca lui Bough şi a lui Rothman indică faptul că Hasenöhrl se număra prin aceia care se îndreptau în acea direcţie”.
Hasenöhrl a abordat problema prin a-şi pune întrebări dacă un corp absolut negru care emite radiaţii va suferi modificări de masă când va avea o mişcare relativă faţă de observator. El a calculat că mişcarea adaugă o masă de 3/8c2 mai mare decât energia radiantă. În anul următor, a corectat această ecuaţie, modificând factorul de proporţionalitate la 3/4.
O lucrare ştiinţifică diferită
„Cu toate acestea, nimeni nu a studiat în detaliu derivaţiile lui Hasenöhrl pentru a-i putea înţelege raţionamentul sau de ce coeficientul de proporţionalitate este greşit”, afirmă Boughn şi Rothman. Ei admit însă că nu este atât de uşor. „Lucrările sunt, conform standardelor actuale, prezentate într-o formă greoaie şi nu sunt lipsite de erori. Cel mai mare impediment este acela că ele sunt scrise dintr-un punct de vedere ştiinţific învechit, care nu ar putea decât să deruteze cititorul care a pătruns în fizica relativistă”. Aparent, nici chiar Enrico Fermi nu a încercat să citească foarte bine lucrările lui Hasenöhrl, înainte de a concluziona greşit că factorul de proporţionalitate discrepant este datorat energiei proprii a electronului, identificată de către Abraham.
„Ceea ce Hasenöhrl a omis în calculele sale a fost supoziţia că, în cazul în care corpurile absolut negre emit radiaţii, atunci acestea trebuie să piardă din masă, deci calculele nu sunt valide”, spune Rothman. „Cu toate acestea, a nimerit jumătate din ecuaţie. Dacă ar fi afirmat doar că E este proporţional cu m, probabil că istoria ar fi fost mai blândă cu el”.
Însă dacă acesta este cazul, unde este inclusă relativitatea? De fapt, poate că nici nu este inclusă. În timp ce faimoasa lucrare a lui Einstein din 1905, „Electrodinamica corpurilor aflate în mişcare”, a pus, în mod evident, bazele relativităţii, prin abandonarea noţiunii de eter şi făcând viteza luminii invariantă, derivaţia proprie a ecuaţiei E = mc2 nu a depins de aceste presupuneri. „Poţi găsi răspunsul corect pe baza fizicii clasice”, spune Rothman, „chiar şi cu teoria eterului, fără ca c să fie constantă sau viteza limită”. „Cu toate că Einstein a început relativist, pe urmă a aproximat spre zero toate componentele relativiste, rămânând cu ceea ce este, în principiu, un calcul clasic”.
O problematică controversată
Fizicianul Clifford Will de la Universitatea Washington, din St. Louis, specialist în relativitate, consideră articolul scris de Boughn şi Rothman ca fiind unul „foarte interesant”. Totodată, el îi consideră pe aceştia ca fiind „fizicieni importanţi”, astfel că „tinde să creadă în analiza lor”. Cu toate acestea, controversele care au apărut anterior cu privire la problematica priorităţii pot explica întrucâtva reticenţa unora dintre istoricii fizicii de a comenta subiectul în momentul în care au fost contactaţi de către physicsworld.com.
A ştiut Einstein de cercetările lui Hasenöhrl? „Nu o pot dovedi, însă sunt încrezător că Einstein a citit lucrările şi apoi s-a decis să le facă mai bine”, spune Rothman. Însă evitarea citării acestora nu era contradictorie cu convenţiile acelor perioade. În orice caz, Einstein şi-a susţinut prioritatea pentru relaţia masă-energie, când aceasta a fost contestată de către Johannes Stark (care a atribuit-o lui Max Planck, în 1907). Atât Hasenöhrl, cât şi Einstein, au participat la prestigioasa conferinţă Solvay, în 1911, împreună cu majoritatea celorlalţi fizicieni iluştri ai acelei perioade. „Ne putem doar imagina conversaţiile care au avut loc atunci”, afirmă Boughn şi Rothman.
Rothman a declarat pentru physicsworld.com că a întâlnit de mai multe ori numele lui Hasenöhrl, însă fără nici o explicaţie clară despre ce a făcut. „Unul dintre profesorii mei mai vechi, E. C. G. Sudarshan, a făcut odată remarca cum că i-ar fi acordat credit lui Hasenöhrl pentru descoperirea echivalenţei masă-energie. Aşadar, anul trecut, în perioada Sărbătorilor de Crăciun, i-am spus lui Steve, 'de ce nu stăm într-o zi, câteva ore după masă, pentru a studia lucrările lui Hasenöhrl şi a vedea unde a greşit?' Ei bine, două ore s-au transformat în opt luni, din cauză că problema s-a dovedit a fi extrem de dificilă”.
Traducere după Did Einstein discover E = mc2?, cu acordul physicsworld.com.
Traducerea: Ştefan Ciprian Arseni
