Η ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΟΣ (4)

 Συνέχεια από: Τρίτη 11 Αυγούστου 2020

Η ΕΠΑΝΑΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΟΣ

ΙΔΩΜΕΝΗ ΑΠΟ ΤΗΝ ΠΡΟΟΠΤΙΚΗ ΤΗΣ ΙΣΤΟPΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΟΛΟΓΙΑΣ

JURGEN RENN

6. ΜΑΚΡΟΠΡΟΘΕΣΜΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΗΣ ΓΝΩΣΗΣ.

          Μία κατάλληλη απάντηση στο παράδοξο της γνωσιακής ανεπάρκειας μπορεί να βρεθεί μόνον αφού έχουμε υπολογίσει την γνωσιακή ανάπτυξη μακροπρόθεσμα. Αυτή η ανάπτυξη, εξ άλλου, γέννησε μία θεωρία, η κατανόηση της οποίας σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο η βαρύτης επηρεάζει την κίνηση με όρους χωρο-χρονικής δομής, είναι κατά μία έννοια πιο κοντά στην αριστοτελική έννοια τής φυσικής κινήσεως παρά στην εξήγηση τού Νεύτωνος τής ανθρωπομορφικής δυνάμεως. Η γνώση στην οποία θεμελιώνεται η εκπληκτική σταθερότης τής γενικής σχετικότητος είχε συγκεντρωθεί ήδη πολλά χρόνια πριν από την δική του δημιουργία: από αιώνες φυσικής, αστρονομίας και μαθηματικών.

          Οι νόμοι τής κινήσεως τών πλανητών, για παράδειγμα συμπεριλαμβανόμενης τής περίεργης πρόβλεψης τού περιηλίου τού Ερμή η οποία προσέφερε την πρώτη αστρονομική σύγκριση για την νέα θεωρία, είχαν ήδη σταθεροποιηθεί κατόπιν πολλών παρατηρήσεων. Η μη-ευκλείδιος γεωμετρία και ο διαφορικός απόλυτος υπολογισμός-η μαθηματική γλώσσα τής γενικής σχετικότητος είχαν αναπτυχθεί στην διάρκεια του 19^ου αιώνος και είχαν μάλιστα συνδυαστεί από αστρονόμους όπως ο Schwarzschild με αστρονομικές παρατηρήσεις πολύ πριν από το γεγονός τής σχετικότητος.

          Η αρχή σύμφωνα με την οποία όλα τα σώματα, ανεξαρτήτως της φύσεώς των, πέφτουν με την ίδια επιτάχυνση, ένα γεγονός υψίστης σπουδαιότητος για τήν ερευνητική διαδρομή τού Αϊνστάιν, ανήκει στους θησαυρούς τής κλασσικής μηχανικής από τους χρόνους του Γαλιλαίου. Αυτή η αρχή στάθηκε το κλειδί τής στροφής του Αϊνστάιν τού 1907, για να πάει πέραν της ειδικής σχετικότητος. Η γνώση πάνω στην οποία στηρίχθηκε στα πρώτα βήματα προς την γενίκευση αυτής της δομής προερχόταν επίσης από την κλασσική φυσική, έτσι όπως και από την κριτική επανεξέταση του Ernst Mach, το βιβλίο του οποίου στην ιστορία τής μηχανικής διάβασε ο Αϊνστάιν με μεγάλη προσοχή.

          Στο διάσημο πείραμα (ιδανικό) τού “ασανσέρ τού Αϊνστάιν”, η καρδιά τής δικής του “Αρχής τής ισοδυναμίας”, εδραιώνει μία σχέση ισοδυναμίας ανάμεσα σε φυσικές προόδους συναντώμενες σε ένα σύστημα που κινείται με ομοιόμορφη επιτάχυνση και με προόδους οι οποίες συναντώνονται σε ένα σύστημα σε ακινησία με στατικό βαρυτικό πεδίο. Μ’αυτόν τον τρόπο στάθηκε ικανός να εκμεταλλευθεί γνώσεις πάνω στα επιταχυνόμενα συστήματα, ενώ μελετούσε τα βαρυτικά φαινόμενα και εν τέλει, κατόρθωσε να συσσωματώσει την βαρύτητα και την αδράνεια μ’έναν παρόμοιο τρόπο με τον οποίο είχε συμβεί η συσσωμάτωση ανάμεσα σε ηλεκτρικά πεδία και μαγνητικά στο πλαίσιο τής ειδικής σχετικότητος! Όλες αυτές οι γνωσιακές πηγές μπορούν να υπολογισθούν σαν διαθέσιμες και αποδεκτές, ήδη από τις αρχές του 20ού αιώνος, για τους επιστήμονες τούς ενδιαφερόμενους στο πρόβλημα τής βαρύτητος. Η εσωτερική δομή τής κλασσικής φυσικής ήταν πλήρως καθορισμένη από την ύπαρξη τριών κυριοτήτων με θεμέλια εννοιολογικά σχετικώς αυτόνομα: μηχανική, θερμοδυναμική, και ηλεκτροδυναμική. Στα σύνορα αυτών των τομέων αναδύθηκαν προβλήματα τα οποία συμπαρέσυραν τίς εννοιολογικές βάσεις περισσότερων από μία από αυτές τις κυριότητες: τα “συνοριακά” προβλήματα της κλασσικής φυσικής, τα οποία γέννησαν εννοιολογικές  εντάσεις  ανάμεσα σ’αυτές τις διαφορετικές δομές. Η ηλεκτροδυναμική τών σωμάτων σε κίνηση παρουσιάζει μία σειρά προβλημάτων τών ορίων τους στα θέματα τών οποίων όπως η ηλεκτροδυναμική θεωρία τής διάδοσης τού φωτός εμπλέκονταν τα θέματα τής μηχανικής, τού ρόλου τών συστημάτων αναφορικά με την κίνηση! Αυτός ο συνδυασμός γέννησε μία αντίθεση ανάμεσα στο μοντέλο τού αιθέρος το οποίο στήριζε την κλασσική ηλεκτροδυναμική και στην αρχή τής σχετικότητος τής κλασσικής μηχανικής!

          Προβλήματα των ορίων σαν αυτά είχαν κεντρικό ενδιαφέρον στις μελέτες τού Αϊνστάιν τού 1905 και ήταν καταλυτικά στο πέρασμα από την κλασσική φυσική στην μοντέρνα. Αφού η ειδική σχετικότης ανέδειξε τις απαιτήσεις τής αιτιότητος οι οποίες είναι υπονοούμενες στην θεωρία των πεδίων σε μία συμπαντική κατάσταση (status), συμπεριλαμβάνοντας την απαίτηση να μην διαδίδεται ταχύτερα από το φως καμία φυσική αλληλεπίδραση, η βαρύτης, η οποία παραδοσιακά ήταν ένα κεντρικό θέμα της μηχανικής, έγινε ένα πρόβλημα του ορίου ανάμεσα στην μηχανική και στην θεωρία των πεδίων.

Όπως και για τις άλλες περιπτώσεις που αφορούν προβλήματα τών ορίων, μία θετική λύση εξαρτάτο από τις πηγές τής κοινής και σύμφωνης γνώσης που υπολογιζόταν. Στην περίπτωση τής δημιουργίας τής ειδικής σχετικότητος η επιτυχία τού Αϊνστάιν εξαρτήθηκε από τον συνδυασμό του, τού θησαυρού τής μηχανικής, τον οποίο ενσωμάτωσε στην αρχή τής σχετικότητος με τον πλούτο τής ηλεκτροδυναμικής, ενσωματωμένο στην αρχή τής σταθερότητος τής ταχύτητος τού φωτός. Στην περίπτωση της σχετικιστικής θεωρίας του πεδίου βαρυτικής ο συνδυασμός ανάμεσα στα κεκτημένα της μηχανικής, της θεωρίας του Νεύτωνος του στατικού ελκτικού πεδίου και αυτό που ήταν γνωστό στα δυναμική πεδία της ηλεκτροδυναμικής δεν ήταν αρκετό για να δημιουργήσει μία νέα θεωρία ικανοποιητική, όπως οι ανταγωνιστές του Αϊνστάιν αναγκάστηκαν να συνειδητοποιήσουν προς απογοήτευσή τους.

          Δεν υπήρχαν σημεία για να κατανοηθούν οι ιδιότητες των ελκτικών πεδίων και η πρόκληση της δημιουργίας μίας θεωρίας του σχετικιστικού πεδίου για την βαρύτητα θα μπορούσε να παρομοιαστεί με την ανάπτυξη της πλήρους θεωρίας του ηλεκτρομαγνητισμού μόνον με την γνώση τού νόμου τού Coulomb.

          Σ’αυτό το σημείο η ανοιχτή προοπτική του Αϊνστάιν η οποία συμπεριλάμβανε την φιλοσοφική κριτική στην κλασσική μηχανική του Mach, τού επέτρεψε να συγκεντρώσει επί πλέον πηγές από την κλασσική φυσική. Ο Mach επανεξέτασε ένα ιδανικό πείραμα το οποίο είχε προτείνει κατ’αρχάς ο Νεύτων με ένα περιστρεφόμενο κάδο. Ο Νεύτων ισχυριζόταν ότι η καμπυλότητα τής επιφάνειας τού νερού ενός περιστρεφόμενου κάδου οφειλόταν στην κίνηση του νερού σε σχέση με τον απόλυτο χώρο και επομένως θεώρησε το πείραμα σαν προφανή απόδειξη τής υπάρξεως τού απολύτου χώρου και τής απολύτου κινήσεως! Ο Mach αντιθέτως έλεγξε κριτικά αυτό που θεωρούσε σαν όρους τής μεταφυσικής. Αναρωτήθηκε εάν οι φυγόκεντρες δυνάμεις στον περιστρεφόμενο κάδο τού Νεύτωνος δεν θα μπορούσαν να αποδοθούν σε  μία αλληλεπίδραση ανάμεσα στην μάζα του νερού στον κάδο και της μάζας των ακινήτων αστερισμών. O Mach λοιπόν παρομοίασε ένα επιταχυνόμενο σύστημα-τον περιστρεφόμενο κάδο-με το ίδιο στατικό σύστημα στο οποίο ένα είδος αλληλεπιδράσεως ανάμεσα στις μάζες, οφειλόμενη στα άστρα τα οποία περιστρέφονται γύρω από τον κάδο, το οποίο δικαιολογεί τα ίδια φυσικά φαινόμενα, καθότι δημιουργημένα από δυνάμεις αδράνειας στην περίπτωση τού επιταχυνόμενου συστήματος. Ο Mach πρόσφερε μ’αυτόν τον τρόπο το διάγραμμα για το διανοητικό πείραμα γνωστό με το όνομα τού “ασανσέρ του Αϊνστάιν”.

          Ο Αϊνστάιν εκμεταλλεύθηκε την ερμηνεία τού Mach τών αδρανών δυνάμεων μίας δομής επιταχυνόμενης αναφοράς η οποία ανάγεται στην αλληλεπίδραση της μάζας σε κίνηση, για να καλύψει το κενό στο οποίο αναφερθήκαμε πριν, προς μία θεωρία ελκτικού πεδίου. Ερμηνεύοντας τις δυνάμεις τής αδράνειας σε δομές αναφοράς επιταχυνόμενες, όπως ο περιστρεφόμενος κάδος του Νεύτωνος, σαν μία αναπαράσταση των δυναμικών ελκτικών πεδίων, ο Αϊνστάιν, κατόρθωσε να προκατασκευάσει τις ουσιώδεις ιδιότητες της σχετικιστικής θεωρίας τής βαρύτητος την οποία κατασκεύαζε, ιδιαιτέρως δε την γενίκευση τού χώρο-χρονικού πλαισίου τής ειδικής σχετικότητος η οποία οδήγησε στην έννοια ενός καμπυλωτού χώρο-χρονου!

Συνεχίζεται.

Αμέθυστος.