Istoria fizicii, cu viteza gandului

Acestea au constituit un inceput al rationamentului stiintific si al intelegerii faptului ca lumea exterioara asculta de niste reguli care, probabil, pot fi folosite. Timpul pe care obisnuim sa-l plasam inaintea istoriei a fost martorul unor inovatii tehnice, agrare, arhitecturale si militare decisive. Sa nu uitam ca stiintele si religia erau adanc intrepatrunse: in vreme ce isi construiau obiectele, artizanii rosteau rugaciuni, care puteau fi foarte bine o excelenta metoda de masurare a timpului, atunci cand durata determina reusita procedeului. Antichitatea a nascut noi intrebari si a vazut proliferand raspunsuri multiple: de ce cad obiectele lipsite de sprijin pe Pamant, de ce materiale diferite au proprietati diferite s.a.? Ca raspuns la aceste nedumeriri, au fost propuse diverse teorii. Chiar daca false, acestea au fost inerente demersului stiintific.

Sa nu uitam ca, in zilele noastre, teorii moderne precum cele ale mecanicii cuantice sau ale relativitatii sunt considerate inca niste teorii care, pentru moment, nu au fost contrazise (cu toate ca, in starea lor actuala, sunt incompatibile una cu cealalta). Teoriile fizice ale Antichitatii erau, intr-o mare masura, rodul unor reflectii filosofice si nu reuseau decat rareori sa fie verificate printr-o experienta sistematica. Cu toate acestea, ideea metodei experimentale a inceput sa fie elaborata de catre Epicur si de catre sceptici, ducand, pana una-alta, la o dezvoltare fara precedent a medicinei. In lipsa unui material tehnic perfectionat (telescoape, sa zicem) si a unor instrumente precise de masurare a timpului, verificarea experimentala a unor asemenea idei era dificila, daca nu chiar imposibila. Sa notam insa cateva remarcabile exceptii: Arhimede – care a descris corect statica fluidelor, sau Eratostene – care era convins, din cauza eclipselor de Luna, ca Pamantul este sferic si care a izbutit sa calculeze circumferinta terestra comparand umbrele lasate de niste bete dispuse vertical in puncte indepartate. (Trebuie notat ca, aplicand rezultatul acelorasi observatii asupra unui Pamant plat, ar fi putut deduce distanta pana la Soare.

• Inima celei mai vulcanice lumi din Sistemul Solar este mai solidă decât s-a crezut
• De Crăciun au loc mai multe atacuri de cord decât în oricare altă zi din an

Observatia este importanta, pentru ca ne aminteste ca orice interpretare se sprijina, in mod necesar, pe niste presupuneri anterioare. Sau, cum a spus Einstein intr-o celebra conferinta despre Kepler, „experienta simpla nu poate genera cunoasterea, aceasta fiind produsa doar prin compararea creatiilor spiritului cu faptele observatiei.“)  Pornind de la zero? Vechile idei ale fizicii, precum si datele privitoare la verificarile lor experimentale, ne sunt foarte putin cunoscute. Asta pentru ca majoritatea surselor directe care le privesc au disparut in cele doua mari incendii suferite de Biblioteca din Alexandria (in anul 48 i.Hr., cand au fost mistuite 40.000 de papirusuri, si in 696 d.Hr., cand generalul Al-as Amrou a dispus distrugerea totala a fondurilor bibliotecii). Trebuie notat ca textele lui Aristotel au fost salvate in extremis, in mod clandestin, de catre niste admiratori ai operei acestuia. Europa Evului Mediu a ocultat, in mare masura, mostenirea Antichitatii, memoria „stiintelor de inceput“ fiind conservata, printr-o frumoasa si pilduitoare conjunctura, de catre arabi. Tot savantii arabi au fost cei care au asigurat progresul stiintific al perioadei (in domenii precum matematica, medicina si astronomia), alaturi de cei indieni (care, intre altele, au inventat, pe la anul 500, miraculosul numar zero). Fara sa faca pasi decisivi, fizica a inregistrat in aceasta perioada descoperirea unor unelte matematice „de aur“: algebra, algoritmii…  Timpul relativ  si timpurile moderne Fizica, in sens modern, isi incepe drumul ascendent o data cu Galileo Galilei, savant nu prea increzator in virtutile matematicii, dar scrupulos observator al fenomenelor fizice. Rigoarea care ii lipsea lui Galilei a fost instaurata de Descartes (Discurs asupra metodei), iar Isaac Newton a deschis o noua era (mecanica clasica) introducand calculul diferential in abordarile mecanicii ceresti si descriind gravitatia intr-un mod universal si matematic. Era industriala a coincis cu inventarea termodinamicii, aplicata, initial, studiului masinilor cu vapori, si a reprezentat, totodata, sfarsitul unui unui vis – cel al miscarii perpetue. O teorie stiintifica solid argumentata a demonstrat ca nu e cu putinta sa obtii energie din nimic si ca energia „se degradeaza“. Ludwig Boltzmann a aplicat legile mecanicii si teoria probabilitatilor miscarii moleculelor, explicand cel de-al doilea principiu al termodinamicii si furnizand, astfel, cel mai important jalon de frontiera intre fizica trecutului si cea a viitorului. James Maxwell a unificat teoria electri­citatii cu cea a magnetismului, iar experientele lui Michelson si Morley au condus la ideea ca viteza luminii este aceeasi, indiferent de directie.  Era mecanicii clasice s-a inchis o data cu descoperirea, de catre Einstein si Poincaré, a relativitatii restranse. Postuland relativitatea timpului, aceasta crea premisele constatarii ca mecanica newtoniana avea un camp restrans de valabilitate. Continuand pe acest drum, Einstein a pus la punct teoria relativitatii generale, cu ajutorul lui David Hilbert si folosind un domeniu cu totul nou al matematicilor. Teoria sa a putut furniza explicatii constatarilor lui Edwin Hubble, care anuntase, in 1929, ca galaxiile ce ne inconjoara se indeparteaza de galaxia noastra. Cu alte cuvinte, ca Universul se afla in expansiune.  Iata, in consemnarea lui Stephen Hawking, implicatiile acestui moment: „Observatiile lui Hubble sugerau ca a existat un moment, numit Big Bang, cand Universul era infinit de mic si infinit de dens.

In aceste conditii, toate legile stiintei si, prin urmare, toata capacitatea de a preciza viitorul nu functionau. Daca au existat evenimente inaintea acestui moment, atunci ele nu puteau afecta ceea ce se intampla in prezent. Existenta lor poate fi ignorata, deoarece nu ar avea consecinte observabile. Se poate spune ca timpul a avut un inceput la Big Bang in sensul ca timpul de dinainte pur si simplu nu ar putea fi definit.“ La inceputul veacului XX, ca urmare a studiilor lui Max Planck si Einstein care au demonstrat existenta fotonului, s-a produs cea mai mare revolutie conceptuala a fizicii: nasterea mecanicii cuantice, fapt ce a coincis cu sfarsitul definitiv al epocii lui Newton, a carui teorie nu poate descrie decat o mica parte  a fenomenelor naturale, cele ce se produc la scara noastra. Descoperirea radioactivitatii  (Henri Becquerel) si interpretarea ei (Ernest Rutherford), dar si succesiunea din ce in ce mai rapida a descoperirilor stiintifice au transfor­mat radical conceptia noastra despre lume, codificand, in termeni stiintifici, o intuitie simbolica veche de cand lumea: desi atat de marunt in raport cu Universul, omul are de partea sa maretia unei inteligente care il face sa navigheze, intergalactic sau subatomic, cu o viteza superioara celei a luminii: viteza gandului.

Foto: Guliver

FACTS

Programul Ligo ruleaza si pe PC-ul de acasa

Si dumneavoastra puteti face parte din acest proiect de colaborare, instaland pe calculatorul personal un program care va autoriza LIGO sa va foloseasca PC-ul (conectat la internet) spre a efectua o parte dintre calcule in timpul in care nu-l utilizati. Ca sa intrati in acest joc, trebuie sa incarcati, de fapt, un mic screensaver, Einstein@Home, care, in momentul cand este activ (deci atunci cand simte ca nu folositi computerul), preia o marunta parte din baza de date LIGO, pe care o prelucreaza si o trimite inapoi. In acest fel, pot fi puse laolalta resurse informatice care au fost deja folosite in experiente precum Arecibo (pentru cautarea semnelor de viata extrate­restre). Veti avea astfel posibilitatea sa participati activ la Anul Mondial al Fizicii, mergand pe urmele undelor gravitationale.

Argument: Lumina care vine dinspre Asfintit

Cu un secol in urma, Albert Einstein publica trei articole capitale: despre relativitate, despre cuantele de lumina si despre miscarea browniana. Aceste trei texte aveau sa constituie temeiul descoperirilor care au bulversat intelegerea lumii in veacul XX, iar aniversarea tiparirii lor, acum, in 2005, a constituit pretextul organizarii unui an mondial al stiintelor fizicii, care a fost inaugurat intre 13-15 ianuarie, la sediul UNESCO din Paris. Pret de 12 luni, toti pasionatii domeniului, ingineri, studenti, cercetatori, profesori, tineri si mai putin tineri, si-au pus si isi vor pune toata energia si priceperea in slujba publicului de pe toate meridianele, spre a infatisa tehnicile, teoriile, fenomenele vietii cotidiene sau marile descoperiri intr-un chip cu totul inedit.  Un eveniment stralucitor a inchis pe 18 si 19 aprilie a.c., ca intr-o acolada simbolica, aceasta calatorie spirituala propusa de AMF (Anul Mondial al Fizicii): un semnal luminos a fost emis de la Princeton (unde Einstein a locuit vreme indelungata) si a fost trimis mai departe, printr-o stafeta originala, cu puncte de legatura aflate la distante de circa 10 kilometri. A strabatut, in acest fel, Statele Unite, a „sarit“ Pacificul (via fibre optice) si a ajuns in Asia, prin care a calatorit pe doua drumuri diferite ca sa nimereasca Europa. De aici, din localitatea franceza St. Valéry, s-a intors in SUA, la locul initial de emisie, dupa mai putin de 24 de ore.

Albert Einstein a prezis, in teoria sa asupra relativitatii generale, ca universul nostru este populat de unde venite din spatiu. Gauri negre care se ciocnesc, stele care mor, obiecte in rotatie precum pulsarii creeaza, toate, niste unde care au fost numite gravitationale, pentru ca s-au nascut din distorsiuni ale spatiu-timpului. Aceste unde nu au fost niciodata observate, dar marea experienta LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observator), initiata, intre altii, de catre Massachusetts Institute of Technology, a adunat deja primele marturii ale existentei lor, marturii care au inceput sa fie analizate. Cum aceasta operatie solicita mult timp pentru calcul, oamenii de stiinta au avut de ales intre a sta ani in sir sa scormoneasca printre date sau a utiliza miraculoasa unealta care este internetul si a transforma, astfel, LIGO intr-o experienta participativa.