Pαντεβού με τον χωρόχρονο…

Καθισμένοι γύρω από μία πισίνα του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ το 1959,
τρεις επιστήμονες συμφώνησαν να συνεργαστούν για να ελέγξουν τη θεωρία που
έκανε τον Αϊνστάιν διάσημο. Ύστερα από 45 χρόνια και αφού έχουν ξοδευτεί 700
εκατομμύρια δολάρια, το όνειρό τους υλοποιείται επιτέλους τη Δευτέρα, όταν το
διαστημόπλοιο «Γκράβιτι Πρόουμπ B» θα ξεκινήσει την 18μηνη αποστολή του.

Όταν εκτοξευτεί το διαστημόπλοιο «Γκράβιτι» θα μεταφέρει στο Διάστημα τις
προσπάθειες γενεών ολόκληρων από επιστήμονες και μηχανικούς που δούλεψαν στο
Στάνφορντ και την εταιρεία Λόκχιντ Μάρτιν. Όλα αυτά τα χρόνια, περισσότερα από
100 διδακτορικά πτυχία έχουν απονεμηθεί στο Στάνφορντ και άλλα Πανεπιστήμια σε
φοιτητές που εργάστηκαν στο πρόγραμμα. Κυνηγώντας τους στόχους τους, οι
μηχανικοί έχουν κατασκευάσει τις πιο στρογγυλές σφαίρες που έχουν γίνει ποτέ
και το μεγαλύτερο «θερμός» που έχει πετάξει ποτέ στο Διάστημα.

Όπως τα φύλλα… Όλα αυτά τα χρόνια, το πρόγραμμα έχει χτυπηθεί από
αμέτρητα προβλήματα, τεχνικές δυσλειτουργίες, ασυμφωνίες πολιτικές και
επιστημονικές και έλλειψη χρημάτων. Επτά φορές έχει ακυρωθεί, λέει ο δρ. Σ. Γ.
Φράνσις Έβεριτ, φυσικός στο Στάνφορντ που ήρθε στο πρόγραμμα το 1962 και είναι
σήμερα ο επικεφαλής επιστήμονας.

Το πείραμα θα δοκιμάσει να αποδείξει μία από τις πιο «προχωρημένες» προβλέψεις
της θεωρίας περί βαρύτητας του Αϊνστάιν, της γνωστής Γενικής Θεωρίας της
Σχετικότητας, η οποία προέβλεψε την επέκταση του σύμπαντος και την ύπαρξη
μαύρων οπών που καταπίνουν το φως. Το διαστημικό όχημα μεταφέρει τέσσερα
γυροσκόπια για να διαπιστωθεί αν και πώς η περιστρεφόμενη Γη γυρίζει τον
χωρόχρονο γύρω από τον εαυτό της, όπως ακριβώς τα φύλλα γυρίζουν όταν φυσά
δυνατός άνεμος.

Οι απαντήσεις, λένε ο δρ Έβεριτ και οι συνεργάτες του στη ΝΑΣΑ, θα δώσουν
στους φυσικούς ακριβείς μετρήσεις για τον τρόπο με τον οποίο η ύλη
παραμορφώνει τον χωρόχρονο και δημιουργεί το φαινόμενο που ονομάζουμε
βαρύτητα. Και δεν αποκλείεται να βρουν ίχνη νέων δυνάμεων στο σύμπαν. «Αν τα
όργανα αποδώσουν τα αναμενόμενα, θα ελέγξουμε τη θεωρία του Αϊνστάιν 10 με 100
φορές ακριβέστερα από κάθε προηγούμενο πείραμα», συμπληρώνει ο επιστήμονας.

H αξία του προγράμματος. Άλλοι επιστήμονες βέβαια επισημαίνουν πως τα
πράγματα που θέλουν να αποδείξουν τα πειράματα έχουν ήδη αποδειχθεί. Εκτός κι
αν τα αποτελέσματα από τα γυροσκόπια κρύβουν κάποια μεγάλη έκπληξη, δεν
υπάρχει περίπτωση να δούμε τη γέννηση νέας Φυσικής. H ολοένα μεγαλύτερη
ακρίβεια των παρατηρήσεων των δορυφόρων, της Σελήνης, των πλανητών και άλλων
ουράνιων σωμάτων έχει ήδη αποδείξει ότι η γενική σχετικότητα είναι σωστή. Και
το πρόγραμμα του Στάνφορντ, λένε ότι δεν μπορεί να καταφέρει μεγαλύτερη
ακρίβεια στις μετρήσεις.

«Όταν είχαν πρωτοσυλλάβει την ιδέα για το εγχείρημα, είχε νόημα. Τότε θα είχε
πράγματι προσθέσει στοιχεία στη γνώση μας για τη βαρύτητα», εξηγεί ο δρ Κένεθ
Νόρντβελτ, καθηγητής Φυσικής, ειδικός στη σχετικότητα. Παρόλα αυτά, το
πρόγραμμα έχει αξία, λέει ο δρ Κιπ Θορν, από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της
Καλιφόρνιας. Μπορεί να μην περιμένουμε τα αποτελέσματα να αποκλίνουν από τη
σχετικότητα, αλλά είναι σημαντικό να κάνουμε μετρήσεις ακριβείας χωρίς τις
αστάθειες των αστρονομικών παρατηρήσεων.

Οποιαδήποτε απόκλιση από τη γενική σχετικότητα θα έχει σημαντικές επιπτώσεις
στη Φυσική, λέει ο δρ Θορν. «Όσο για το πείραμα, ακόμα κι αν συμφωνήσει με τη
θεωρία του Αϊνστάιν, οι μετρήσεις του θα είναι σημαντική κληρονομιά για πολλές
γενιές ακόμα».

Γιατί νιώθουν ακίνητοι όσοι βρεθούν σε τροχιά γύρω από τη Γη

Το όχημα «Γκράβιτι Πρόουμπ B» θα βρίσκεται σε τροχιά σε ύψος 640 χλμ. για τους επόμενους 18 μήνες. Ο σχεδιασμός της αποστολής διήρκεσε 45 χρόνια και το Πανεπιστήμιο Στάνφορντ απένειμε περισσότερα από 100 διδακτορικά πτυχία σε φοιτητές που εργάστηκαν στο πρόγραμμα

Ο πρώτος που εμπνεύστηκε το πείραμα της βαρύτητας ήταν ο Αυστριακός
φυσικός και φιλόσοφος Ερνστ Μαχ τον 19ο αιώνα, ο οποίος δήλωσε πως η κίνηση
είναι σχετική και υπέθεσε πως η αδράνεια κάθε αντικειμένου στο σύμπαν
επηρεάζεται από τη σχέση του με οτιδήποτε άλλο υπάρχει στο σύμπαν. Ο Αϊνστάιν
σαγηνεύτηκε από την ονομαζόμενη αρχή του Μαχ και τη χρησιμοποίησε ως έμπνευση
για τη γενική σχετικότητα. H θεωρία του αυτή περιέγραψε τον χωρόχρονο ως ένα
στρώμα ύπνου που βουλιάζει. Πάνω του, η ύλη και η ενέργεια αναγκάζουν
πλανήτες, μήλα που πέφτουν ή ακτίνες φωτός να ακολουθούν μία καμπύλη αντί για
ευθεία πορεία.

Ο Αϊνστάιν, όμως, διαπίστωσε με χαρά ότι η περιστρεφόμενη ύλη όχι μόνο
μπορούσε να κάνει τον χώρο να βουλιάξει, αλλά και να γυρίζει σαν σβούρα.

Όπως γίνεται όταν ανακατεύεις ένα πηχτό μιλκσέικ με ένα κουτάλι και
περιστρέφεται μαζί και το ποτήρι. Σύμφωνα με υπολογισμούς των Αυστριακών
φυσικών Τζόσεφ Λένσε και Χανς Θίρινγκ το 1918, ένα τεράστιο περιστρεφόμενο
αντικείμενο θα παρασύρει αργά αργά τον χωρόχρονο μαζί του σε μία περιστροφική
κίνηση. Αυτό σημαίνει ότι αν βρίσκεσαι σε τροχιά γύρω από τη Γη, δεν νιώθεις
την επίδραση κάποιας δύναμης και νομίζεις ότι είσαι ακίνητος. Όμως, στην
πραγματικότητα, περιστρέφεσαι αργά γύρω από τον άξονά σου σε σχέση με τα
απομακρυσμένα αστέρια.

H περιστροφή είναι τόσο ανεπαίσθητη κοντά στη Γη, που για πολλές δεκαετίες οι
φυσικοί δεν πίστευαν ότι μπορούν να το μετρήσουν. Μέσα σε ένα χρόνο, η κίνηση
θα ήταν ένα εκατοστό του χιλιοστού μιας μοίρας, ίση με το μέγεθος μιας
ανθρώπινης τρίχας από απόσταση 400 μέτρων. Αλλά το 1959, οι επιστήμονες του
Στάνφορντ σκέφτηκαν το σχέδιο που θα υλοποιηθεί τώρα.