Story of the day: Όταν ο Αϊνστάιν εναντιωνόταν στην κοινή λογική - Πώς ο σπουδαίος φυσικός άλλαξε την αντίληψή μας γύρω από τον χρόνο;

Πρόκειται για τον άνθρωπο που έχει συνδέσει το πρόσωπο του με την επιστήμη της φυσικής περισσότερο από οποιονδήποτε άλλον.

Μπορεί το μοναδικό του παρουσιαστικό και ο ιδιόρρυθμος χαρακτήρας του να συνετέλεσαν σε αυτό, όμως ο Αλμπερτ Αϊνστάιν ήταν αδιαμφισβήτητα ο πιο σημαντικός επιστήμονας του προηγούμενου αιώνα, λόγω των εξωπραγματικών ανακαλύψεων του.

Ανά καιρούς έχουν παρουσιαστεί τεράστια επιστημονικά επιτεύγματα, ικανά να αλλάξουν κάθε αξία που θεωρείται δεδομένη πάνω στον πλανήτη. Ένα από αυτά, ίσως και το πιο εντυπωσιακό, είναι δημιουργία του πασίγνωστου Γερμανού.

Η «σύγκρουση» του Γερμανού με τις αντιλήψεις της εποχής – Οι πρωτοποριακές του ιδέες

Ακόμα και σήμερα, σχεδόν 110 χρόνια μετά την διατύπωση της Θεωρίας της σχετικότητας, η συντριπτική πλειοψηφία του κόσμου δεν έχει καταλάβει τον λόγο που ο Αϊνστάιν θεωρείται τόσο σπουδαίος επιστήμονας. Βέβαια αυτό είναι απόλυτα λογικό, αφού ο Γερμανός φυσικός κατάφερε να καταρρίψει κάποια από τα πιο βασικά θεμέλια της φυσικής. Πως είναι δυνατόν κάποιος να πιστέψει ότι έννοιες όπως ο χώρος και ο χρόνος δεν είναι αυστηρά ορισμένες, δεν αποτελούν ανεξάρτητες και «ακλόνητες» ποσότητες , αλλά έχουν την ικανότητα να μεταβάλλονται ανάλογα με τα υπόλοιπα δεδομένα;

Η διαισθητική αντίληψη του ανθρώπου γύρω από την έννοια του χρόνου είναι πολύ συγκεκριμένη. Μάλιστα, σύμφωνα με τo iefimerida.gr, πρόκειται για μια ποσότητα τόσο θεμελιώδη, όπου ούτε σαφής ορισμός δεν χρειάζεται για να την καθορίσει. Στην σκέψη μας, αλλά και στην πράξη, τα δευτερόλεπτα κυλούν ανεξάρτητα από την ζωή μας. Αντίστοιχα, ο χώρος στον οποίο βρισκόμαστε είναι κάτι που δεν μπορεί να μεταβληθεί από κανένα άλλο γεγονός. Μέχρι και το 1905, το μόνο που είχαν... καταφέρει οι επιστήμονες ήταν να χωρίσουν τον χρόνο και τον χώρο σε διαστήματα, ορίζοντας ως βασικές τους μονάδες το δευτερόλεπτο και το μέτρο αντίστοιχα.

Το παράδοξο μεταξύ Νεύτωνα και Γαλιλαίου – Η σύγκρουση δύο παλιών αξιωμάτων που οδήγησε στη Θεωρία της σχετικότητας

Ο σπουδαίος Γερμανός φυσικός ήταν 26 ετών όταν δημοσίευε την θεωρία που μετέβαλλε εντελώς την αντίληψη μας για τον χρόνο και τον χώρο. Κάθε βασική αρχή της φυσικής, κάθε θεώρημα, κάθε απόδειξη βασιζόταν πάνω στο αξίωμα ότι ο χρόνος είναι μια ανεξάρτητη μεταβλητή. Με όσα απέδειξε ο Αϊνστάιν το 1905 κατάφερε να τοποθετήσει ένα ιστορικό «φράγμα» στη φυσική, χωρίζοντας την σε δύο κατηγορίες.

Στην παλιά «Νευτώνεια» φυσική η οποία ήταν βασισμένη στην έννοια του «απολύτου χρόνου» και στην καινούργια φυσική κατά την οποία ο χρόνος και ο χώρος ήταν πλέον μεταβλητές. Το έργο του Αϊνστάιν αποτέλεσε μια πρωτοφανή επανάσταση για την επιστημονική αλλά και την φιλοσοφική έρευνα.

Πως μπορεί όμως να εξηγηθεί το γεγονός ότι ο χρόνος είναι τελικά μεταβλητός; Ο Αϊνστάιν προσπαθώντας να εργαστεί με τα δεδομένα της Νευτώνειας φυσικής κατέληξε σε ένα παράδοξο αποτέλεσμα. Σε πολύ υψηλές ταχύτητες, αν ο χρόνος δεν μεταβαλλόταν, η αρχή της σχετικότητας όπως την είχε διατυπώσει ο Γαλιλαίος παραβιαζόταν. Για να λύσει το μυστήριο... αναγκάστηκε να αμφισβητήσει την έννοια του «απολύτου χρόνου» και κατέληξε στο να την καταρρίψει.

Στο έργο του Αϊνστάιν, ο χρόνος χαρακτηρίζεται ως «ελαστικός» ως προς την ταχύτητα των αντικειμένων. Απλούστερα, η ροή του χρόνου είναι διαφορετική πάνω σε έναν άνθρωπο που κινείται και σε έναν άλλον που παραμένει ακίνητος.

Όμοιες είναι και οι ιδιότητες του χώρου, σύμφωνα με το έργο του Γερμανού φυσικού. Μόνο που σε αυτήν την περίπτωση, ο χώρος συστέλλεται σε αντίθεση με τον χρόνο ο οποίος διαστέλλεται όσο προσεγγίζουμε την ταχύτητα του φωτός. Χώρος και χρόνος σχετίζονται μεταξύ τους καθώς μεταβάλλονται, ενώ εκτιμάται πως ένα δευτερόλεπτο χρόνου αντιστοιχεί σε 300000 χιλιόμετρα.

Η μυστήρια ιδιότητα του φωτός – Η εναντίωση του Αϊνστάιν στην κοινή λογική

Βασικό στοιχείο που συνετέλεσε για αυτή την επαναστατική ανακάλυψη ήταν μια εντυπωσιακή ιδιότητα του φωτός. Αν δύο οποιαδήποτε αντικείμενα κινούνται, τότε η σχετική τους ταχύτητα είναι η διαφορά των ταχυτήτων τους. Για παράδειγμα, αν δυο αμάξια κινούνται με την ίδια ακριβώς ταχύτητα τότε η σχετική τους ταχύτητα είναι μηδενική, σαν να ήταν ακίνητα. Αυτό δεν ισχύει αν συγκρίνουμε την ταχύτητα οποιουδήποτε αντικειμένου με την ταχύτητα του φωτός. Το φως κινείται με μια συγκεκριμένη ταχύτητα, αμετάβλητη ως προς τα υπόλοιπα αντικείμενα.

Αν λοιπόν κάποιος κατάφερνε να κινηθεί με την ταχύτητα του φωτός, τότε σύμφωνα με την Νευτώνεια φυσική και τον απόλυτο χρόνο θα κινούταν «παράλληλα» με το φως. Το γεγονός αυτό κατέρριπτε την ιδιότητα του φωτός να «κινείται» ανεξάρτητα από τα υπόλοιπα αντικείμενα. Κάπως έτσι ο Αϊνστάιν σκέφτηκε το ενδεχόμενο να αμφισβητήσει την απόλυτη πεποίθηση ότι ο χρόνος είναι αμετάβλητος. Συνεχίζοντας την έρευνα του πάνω σε αυτά τα δεδομένα, κατάφερε να αποδείξει μαζί με αρκετά άλλα, πως τελικά ο χρόνος είναι... σχετικός.

Το παράδειγμα των διδύμων – Η θεωρητική και η πρακτική εφαρμογή όσων απέδειξε ο Αϊνστάιν

Το πιο γνωστό, έστω και θεωρητικό, παράδειγμα που εξηγεί μέρος όσων ανακάλυψε ο Γερμανός φυσικός είναι το παράδοξο των διδύμων. Πρωταγωνιστές είναι δύο δίδυμα αδέρφια ηλικίας 20 ετών, ένας εκ των οποίων αποφασίζει να μπει σε ένα διαστημόπλοιο και να ταξιδέψει σε ένα μακρινό αστέρι που απέχει από την Γη 30 έτη φωτός.

Το διαστημόπλοιο κινείται με ταχύτητα που προσεγγίζει αυτήν του φωτός και όταν φτάσει το αστέρι αλλάζει άμεσα πορεία και κινείται πάλι προς την Γη. Οταν το διαστημόπλοιο φτάσει πίσω στον πλανήτη μας, τα δύο αδέρφια συναντιούνται μετά από καιρό. Μετά από πόσο καιρό όμως; Ο αδερφός που έμεινε στην Γη έχει φτάσει την ηλικία των 80, ενώ αυτός που ταξίδεψε είναι κατά πάρα πολύ νεότερος.

Το παράδειγμα αυτό, αν και εντυπωσιακό, είναι εντελώς θεωρητικό. Έχει αποδειχτεί πως είναι αδύνατον να φτάσει κανείς την ταχύτητα του φωτός. Με την ταχύτητα που μπορούμε να αποκτήσουμε, η μεταβολή του χρόνου είναι αμελητέα. Ωστόσο, η θεωρία του Αϊνστάιν διαπλάτυνε κατά πολύ τους ορίζοντες που αντιλαμβανόμαστε την φυσική.

Σύσσωμη η επιστημονική κοινότητα απέρριψε την Νευτώνεια φυσική, που χρησιμοποιείται πλέον μονάχα στις... λογικές ταχύτητες, και έστρεψε την προσοχή της σε αυτά που μπορούν να επιτευχθούν αν προσεγγίσουμε την ταχύτητα του φωτός.

Ακόμα και σε φιλοσοφικό επίπεδο, το έργο του Γερμανού έδωσε τροφή για ατελείωτη σκέψη. Κατάφερε με όσα απέδειξε να δημιουργήσει μια «έκρηξη» στον τομέα της φυσικής, να ισοπεδώσει όλα όσα θεωρούνταν δεδομένα αλλά και να αλλάξει την παγκόσμια αντίληψη γύρω από την έννοια του χρόνου.