100 χρόνια Σχετικότητα

Σα σήμερα, 25 Νοεμβρίου του 1915, 100 χρόνια πριν, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν (1879 - 1955) παρουσίασε την τελική μορφή της διάσημης πλέον Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας, με μια ομιλία του στην Πρωσική Ακαδημία Επιστημών.

Λεπτομερέστερα, ο Αϊνστάιν παρουσίασε τη θεωρία του -και τις αντίστοιχες «εξισώσεις πεδίου»- σε τέσσερις διαδοχικές ομιλίες, μία τη βδομάδα, ενώ ακολούθησε η σχετική δημοσίευση στις 2 Δεκεμβρίου. Ήταν μια εντυπωσιακή αλληλουχία νοητικών και όχι υλικών πειραμάτων, που ο μέγας Γερμανοεβραίος φυσικός τη διατύπωσε ενώ μαινόταν ο πόλεμος των χαρακωμάτων (Α΄ Παγκόσμιος). 

Είχε προηγηθεί πριν μία δεκαετία, το 1905, η δημοσίευση ενός άρθρου στο διασημότερο επιστημονικό περιοδικό της εποχής, τα «Annalen der Physik» («Χρονικά της Φυσικής»), όπου είχε παρουσιάσει την «Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας», δείχνοντας ότι ο χρόνος είναι σχετικός

Χρειάστηκε μια δεκαετία για να συμπεριλάβει το χώρο και να επεκτείνει τη θεωρία του από Ειδική σε Γενική, δηλαδή σε συμπαντική πλέον κλίμακα. Ήταν μια νέα θεωρία της βαρύτητας, που ξεπερνούσε το στατικό σύμπαν του Νεύτωνα.

Η καθοριστικά μεγαλοφυής ιδέα του Αϊνστάιν ήταν ότι το ηλεκτρομαγνητικό βαρυτικό πεδίο δεν είναι διάχυτο στον χώρο, αλλά είναι ο ίδιος ο χώρος. Η βαρύτητα είναι μια γεωμετρική ιδιότητα του χωροχρόνου. Ο χώρος δεν είναι κάτι διακριτό από την ύλη, αλλά καμπυλώνεται και «ξεχειλώνει», υπό την επίδρασή της.

Η Γη δεν γυρίζει από τον Ηλιο επειδή την τραβά μια νευτώνεια δύναμη βαρύτητας, αλλά επειδή ο ίδιος ο χώρος γύρω από το μητρικό άστρο καμπυλώνει και την έλκει προς το μέρος του. Και εκτός από το χώρο, υφίσταται καμπύλωση και ο χρόνος.

Όπως συνοπτικά το διατύπωσε αργότερα ο φυσικός Τζον Γουίλερ: «ο χωροχρόνος λέει στην ύλη πώς να κινηθεί και η ύλη λέει στο χωροχρόνο πώς να καμπυλώσει».

Το 1919, ο Βρετανός επιστήμονας σερ Άρθουρ Έντινγκτον εκμεταλλεύτηκε μια έκλειψη για να δείξει ότι όντως ο Ήλιος καμπυλώνει το φως των άλλων μακρινών άστρων, το οποίο περνάει δίπλα του και καταλήγει στη Γη.

Με την ομιλία του και στη Βασιλική Εταιρία Επιστημών του Λονδίνου, σχετικά με την αστρονομική επιβεβαίωση της Γενικής Θεωρίας Σχετικότητας,  ο Αϊνστάιν έγινε αμέσως παγκόσμια διάσημος, ενώ το 1921 πήρε Νόμπελ Φυσικής.

Η συνεισφορά του είναι ανεκτίμητη, αν και παραμένει πραγματικά δύσκoλο στον μέσο άνθρωπο να «χωνέψει» τι σημαίνει δυναμικός χωροχρόνος, όπως, για παράδειγμα, ότι όσο μεγαλύτερη βαρύτητα έχει ένα σώμα, τόσο πιο αργά κυλά ο χρόνος γι” αυτό. Πρακτικά, αυτό σημαίνει ότι ο χρόνος στο ρετιρέ μιας πολυκατοικίας (όπου η βαρύτητα είναι οριακά μικρότερη) κυλά απειροελάχιστα πιο γρήγορα από ό,τι στο υπόγειο! Αν πάλι κάποια δίδυμα αδέλφια ζουν το ένα μόνιμα σε ένα ψηλό βουνό και το άλλο σε κάμπο, όταν ξανασυναντηθούν μετά από χρόνια, το πρώτο θα είναι λιγάκι νεότερο από το δεύτερο.

Η χρονική αυτή διαφορά έχει συνέπειες, μεταξύ άλλων, για το σύστημα GPS, καθώς τα ρολόγια των δορυφόρων τρέχουν πιο γρήγορα από τα ρολόγια στη Γη. Αν οι επιστήμονες δεν έπαιρναν υπόψη τους τη θεωρία της σχετικότητας για να κάνουν τις κατάλληλες διορθώσεις, το GPS θα κατεύθυνε τον καθένα σε λάθος μέρος (η απόκλιση θα έφθανε μέχρι 10 χιλιόμετρα τη μέρα.