Considerațiile din Secțiunea 20 arată că principiul general al relativității ne permite să obținem proprietățile câmpului gravitațional într-o manieră pur teoretică. Să presupunem, de exemplu, că știm ”cursul” spațiu-timp pentru orice proces natural, în ceea ce privește modul în care se desfășoară în domeniul galileian în raport cu un corp de referință galileian K. Prin operațiuni pur teoretice (adică pur și simplu prin calcul) putem apoi să aflăm cum apare acest proces natural cunoscut, așa cum se vede din corpul de referință K’ care este accelerat relativ la K. Dar, din moment ce există un câmp gravitațional cu privire la acest nou corp de referință K’, considerarea noastră ne învață de asemenea cum influențează câmpul gravitațional procesul studiat.
De exemplu, aflăm că un corp care se află într-o stare de mișcare uniformă rectilinie față de K (în conformitate cu legea lui Galilei) execută o mișcare accelerată și în general curbilinie în raport cu corpul de referință accelerat K’ (container). Această accelerație sau curbură corespunde influenței asupra corpului în mișcare al câmpului gravitațional care predomină relativ la K. Se știe că un câmp gravitațional influențează mișcarea corpurilor în acest fel, astfel încât considerația noastră nu ne oferă nimic fundamental nou.
Cu toate acestea, obținem un nou rezultat de importanță fundamentală atunci când efectuăm o analiză analogică pentru o rază de lumină. În ceea ce privește corpul de referință galileian K, o astfel de rază de lumină este transmisă rectiliniu cu viteza c. Se poate arăta cu ușurință că drumul aceleiași raze de lumină nu mai este o linie dreaptă atunci când o considerăm cu referire la containerul accelerat (corpul de referință K’). De aici rezultă că, în general, razele de lumină sunt propagate curbiliniu în câmpurile gravitaționale. În două privințe, acest rezultat are o mare importanță.
În primul rând, poate fi comparat cu realitatea. Deși o examinare detaliată a întrebării arată că curbarea razei de lumină cerută de teoria generală a relativității este doar foarte mică pentru câmpurile gravitaționale de care dispunem în practică, magnitudinea estimată pentru razele luminoase care trec pe lângă soare la incidența razantă este totuși 1,7 secunde de arc. Acest lucru ar trebui să se manifeste în felul următor. Așa cum se vede de pe pământ, anumite stele fixe par să fie în vecinătatea soarelui și astfel pot fi observate în timpul unei eclipse totale a soarelui. În astfel de momente, aceste stele ar trebui să pară a fi deplasate spre exterior de soare cu o valoare indicată mai sus, în comparație cu poziția aparentă pe cer atunci când soarele este situat într-o altă parte a cerului. Examinarea corectitudinii sau nu a acestei deduceri este o problemă de cea mai mare importanță, a cărei rezolvare timpurie este de așteptat de la astronomi. 16)
În al doilea rând, rezultatul nostru arată că, conform teoriei generale a relativității, legea constanței vitezei luminii în vid, care constituie una dintre cele două ipoteze fundamentale din teoria specială a relativității și la care am făcut deja frecvent referire, nu poate pretinde nicio valabilitate nelimitată. O curbură a razelor de lumină poate avea loc numai atunci când viteza de propagare a luminii variază în funcție de poziție. Acum am putea crede că, ca o consecință a acestui fapt, că teoria specială a relativității și, împreună cu ea, întreaga teorie a relativității, ar fi făcută praf. Dar, în realitate, nu este cazul. Putem conchide doar că teoria specială a relativității nu poate pretinde un domeniu de valabilitate nelimitat; rezultatele acesteia sunt valabile numai atâta timp cât nu putem lua în considerare influențele câmpurilor gravitaționale asupra fenomenelor (de exemplu a luminii).
Deoarece adesea au fost susținute de oponenții teoriei relativității că teoria specială a relativității este învinsă de teoria generală a relativității, este bine să se facă mai clare faptele cazului printr-o comparație adecvată. Înainte de dezvoltarea electrodinamicii, legile electrostaticii au fost considerate legile electricității. În momentul de față știm că câmpurile electrice pot fi derivate corect din considerente electrostatice numai pentru cazul, care nu este realizat niciodată în mod strict, în care masele electrice sunt aproape în repaus relativ una față de cealaltă și față de sistemul de coordonate. Ar trebui să avem o justificare în a spune că, din acest motiv, electrostatica este înlocuită de ecuațiile câmpului lui Maxwell în electrodinamică? Câtuși de puțin. Electrostatica este conținută în electrodinamică fiind un caz limitativ; legile celei din urmă conduc direct la cele ale primei pentru cazul în care câmpurile sunt invariabile în ceea ce privește timpul. Niciun destin mai corect nu ar putea fi atribuit oricărei teorii fizice, decât că ar trebui să sublinieze calea spre introducerea unei teorii mai cuprinzătoare, în care coexistă ca un caz limitativ.
În exemplul transmiterii luminii pur tocmai discutat, am văzut că teoria generală a relativității ne permite să derivăm teoretic influența unui câmp gravitațional asupra cursului proceselor naturale, legile cărora sunt deja cunoscute atunci când un câmp gravitațional este absent. Dar cea mai atractivă problemă, la soluția căreia teoria generală a relativității furnizează cheia, se referă la cercetarea legilor satisfăcute de câmpul gravitațional în sine. Să ne gândim la asta pentru o clipă.
Suntem familiarizați cu domeniile spațiu-timp care se comportă (aproximativ) într-o manieră „galileiană” sub alegerea potrivită a corpului de referință, adică domeniile în care sunt absente câmpurile gravitaționale. Dacă alegeam acum pentru un astfel de domeniu un corp de referință K’ care posedă orice fel de mișcare, atunci relativ la K’ există un câmp gravitațional care este variabil în ceea ce privește spațiul și timpul. 17) Caracterul acestui câmp va depinde, desigur, de mișcarea aleasă pentru K’. Conform teoriei generale a relativității, legea generală a câmpului gravitațional trebuie satisfăcută pentru toate câmpurile gravitaționale care pot fi obținute în acest fel. Chiar dacă în niciun caz nu se pot produce toate câmpurile gravitaționale, totuși putem spera că legea generală a gravitației va fi derivată din astfel de câmpuri gravitaționale într-un mod special. Această speranță a fost realizată în cea mai frumoasă manieră. Dar între viziunea clară a acestui scop și realizarea sa reală a fost necesară depășirea unei dificultăți serioase și, deoarece aceasta se află adânc la originea lucrurilor, nu îndrăznesc să o ascun de cititor. Vrem să extindem și mai departe ideile noastre despre continuumul spațiu-timp.
Note
16) Prin fotografiile stelare a două expediții echipate de un comitet mixt al Societăților Astronomice Regale și Regale, existența deflecției de lumină cerută de teorie a fost confirmată mai întâi în timpul eclipsei solare din 29 mai 1919. (Cf. Anexa III.)
17) Aceasta rezultă dintr-o generalizare a discuției din secțiunea 20
Lasă un răspuns