» » » » » » Einstein: Egalitatea maselor inerțială și gravitațională ca argument pentru postulatul general al relativității

Einstein: Egalitatea maselor inerțială și gravitațională ca argument pentru postulatul general al relativității

Ne imaginăm o mare parte a spațiului gol, atât de îndepărtat de stele și de alte mase apreciabile, încât avem în fața noastră aproximativ condițiile impuse de legea fundamentală a lui Galilei. Este posibilă alegerea unui corp de referință galileian pentru această parte a spațiului (lume), relativ la care punctele de repaus rămân în repaus și punctele în mișcare continuă permanent în mișcare uniformă rectilinie. Pentru corp de referință, să ne imaginăm un container spațios care seamănă cu o cameră, cu un observator care este echipat cu aparate. Gravitația naturală nu există pentru acest observator. El trebuie să se fixeze cu corzi pe podea, altfel cel mai mic impact asupra podelei îl va face să se ridice încet spre tavanul camerei.

La mijlocul capacului containerului este fixat extern un cârlig cu o funie atașată, iar acum o „ființă” (imaterială pentru noi) începe să tragă de aceasta cu o forță constantă. Containerul împreună cu observatorul încep atunci să se miște „în sus” cu o mișcare uniform accelerată. În timp, viteza lor va ajunge la valori nemaiauzite – cu condiția să vedem toate acestea dintr-un alt corp de referință care nu este tras cu o frânghie.

Dar cum vede omul din container procesul? Accelerarea containerului îi va fi transmisă prin reacția podelei acesteia. El trebuie, prin urmare, să preia această presiune prin intermediul picioarelor, dacă nu dorește să fie întins la podea. El stă apoi în container, exact așa cum se întâmplă cu cineva într-o cameră a unei case pe pământ. Dacă dă drumul la un corp pe care l-a ținut mai înainte în mână, accelerarea containerului nu va mai fi transmisă acestui corp, și din acest motiv corpul se va apropia de podeaua containerului cu o mișcare relativă accelerată. Observatorul se va convinge pe sine că accelerarea corpului spre fundul containerului este întotdeauna de aceeași mărime, indiferent de tipul de corp pe care el ar putea să-l folosească pentru experiment.

Bazându-se pe cunoștințele sale despre câmpul gravitațional (după cum s-a discutat în secțiunea precedentă), omul din container va ajunge astfel la concluzia că el și containerul se află într-un câmp gravitațional constant în ceea ce privește timpul. Bineînțeles că va fi nedumerit pentru o clipă de ce containerul nu cade în acest câmp gravitațional. Totuși, el descoperă cârligul din mijlocul capacului containerului și frânghia care este atașată la el și, prin urmare, ajunge la concluzia că containerul este suspendat în repaus în câmpul gravitațional.

Trebuie să zâmbim omului și să îi spunem că a greșit în concluzia sa? Nu cred că ar trebui să fie așa dacă dorim să rămânem consecvenți; mai degrabă trebuie să recunoaștem că modul său de înțelegere a situației nu încalcă nici rațiunea, nici legile mecanice cunoscute. Chiar dacă este accelerată cu privire la „spațiul galileian” considerat pentru prima dată, putem totuși să privim containerul ca fiind în repaus. Prin urmare, avem motive bune să extindem principiul relativității asupra corpurilor de referință care sunt accelerate unul față de celălalt și, prin urmare, am câștigat un argument puternic pentru un postulat generalizat de relativitate.

Trebuie să observăm cu atenție că posibilitatea acestui mod de interpretare se bazează pe proprietatea fundamentală a câmpului gravitațional de a imprima tuturor corpurilor aceeași accelerație sau, ceea ce înseamnă același lucru, pe legea egalității maselor inerțială și gravitațională. Dacă această lege naturală nu ar exista, omul din containerul accelerat nu ar fi putut să-și bazeze interpretarea comportamentului corpurilor din jurul lui pe presupunerea unui câmp gravitațional și nu ar fi fost justificată, pe baza experienței, presupunerea că corpul lui de referință se găsește „în repaus”.

Să presupunem că omul din container fixează o frânghie pe partea interioară a capacului și că atașează un corp la capătul liber al frânghiei. Rezultatul va fi acela de a întinde frânghia astfel încât să stea „vertical” în jos. Dacă îi cerem o opinie despre cauza tensiunii în coardă, omul din container va spune: „Corpul suspendat are o forță descendentă în câmpul gravitațional, iar acest lucru este neutralizat de tensiunea frânghiei; ceea ce determină magnitudinea tensiunii frânghiei este masa gravitațională a corpului suspendat.” Pe de altă parte, un observator care se găsește în libertate în spațiu va interpreta situația astfel: „Coarda trebuie să participe la mișcarea accelerată a containerului și transmite această mișcare corpului atașat la ea. Tensiunea frânghiei este suficient de mare pentru a accelera corpul. Ceea ce determină magnitudinea tensiunii frânghiei este masa inerțială a corpului.” Ghidat de acest exemplu, vedem că extinderea principiului relativității implică necesitatea legii egalității de masă inerțială și gravitațională. Astfel am obținut o interpretare fizică a acestei legi.

Din analiza containerului accelerat observăm că o teorie generală a relativității trebuie să producă rezultate importante asupra legilor gravitației. De fapt, urmărirea sistematică a ideii generale de relativitate a furnizat legile satisfăcute de câmpul gravitațional. Înainte de a continua, însă, trebuie să avertizez cititorul împotriva unei concepții greșite sugerate de aceste considerații. Există un câmp gravitațional pentru omul din container, în ciuda faptului că nu exista un astfel de câmp pentru sistemul de coordonate ales pentru prima dată. Acum s-ar putea să presupunem cu ușurință că existența unui câmp gravitațional este întotdeauna doar una aparentă. S-ar putea să credem că, indiferent de felul câmpului gravitațional care poate fi prezent, am putea alege întotdeauna un alt corp de referință, astfel încât să nu existe câmp gravitațional în raport cu acesta. Acest lucru nu este în niciun caz adevărat pentru toate câmpurile gravitaționale, ci numai pentru cele cu o formă foarte specială. Este, de exemplu, imposibil să alegeți un corp de referință astfel încât, așa cum ar rezulta din asta, câmpul gravitațional al pământului (în ansamblul său) să dispară.

Acum putem aprecia motivul pentru care acest argument nu este convingător, pe care l-am prezentat împotriva principiului general al relativității la sfârșitul secțiunii 18. Cu siguranță, este adevărat că observatorul din vagonul feroviar simte o mișcare bruscă în urma aplicării frânei, și pe care o recunoaște, în aceasta neuniformitatea mișcării (întârzierii) vagonului. Dar nu este obligat de nimeni să se refere la această mișcare bruscă ca la o „adevărată” accelerare (întârziere) a vagonului. De asemenea, s-ar putea să-și interpreteze experiența astfel: „Corpul meu de referință (vagonul) rămâne în permanență în repaus. Cu toate acestea, în raport cu acesta există (în timpul perioadei de aplicare a frânelor) un câmp gravitațional direcționat înainte și care este variabilă în funcție de timp. Sub influența acestui câmp, terasamentul împreună cu pământul se mișcă neuniform în așa fel încât viteza inițială în direcția inversă este redusă continuu”.

Summary
Review Date
Reviewed Item
Einstein: Egalitatea maselor inerțială și gravitațională ca argument pentru postulatul general al relativității
Author Rating
51star1star1star1star1star

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *

Acest sit folosește Akismet pentru a reduce spamul. Află cum sunt procesate datele comentariilor tale.