Două aniversări

Suntem obişnuiţi să celebrăm aniversările naşterii sau să comemorăm trecerea în nefiinţă a oamenilor celebri. Aniversăm şi revoluţii şi răscoale, câteodată ne amintim despre data premierei unei lucrări muzicale sau a inaugurării vreunui palat sau arc de triumf. Subiectul articolului de astăzi este însă aniversarea unor ecuaţii. Pare ciudat? Ecuaţiile pe care le-am aniversat la sfârşitul lunii noiembrie au însă o importanţă capitală în istoria cunoaşterii universului în care trăim, şi semnificaţia lor este uriaşă.

(sursa imaginii – http://chatafrik.com/special/physical-scientists/james-clerk-maxwell-men-of-ideas#.Vlc6VMrGbBI)

James Clark Maxwell s-a născut pe India Street din Edinburgh în 1831. A studiat matematica la Edinburgh şi Cambridge, şi a devenit profesor întâi la King’s College, iar din 1871 până la moartea sa în 1879 a predat fizica la Cambridge, unde a întemeiat şi a condus reputatul laborator care purta numele lui Cavendish. În 1865 a publicat în ‘Tranzacțiile filosofice’ (revista ştiinţifică despre care aţi putut citi în rubrica CHANGE.WORLD acum două săptămâni) articolul “A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field” („O teorie dinamică a câmpului electromagnetic„).

(sursa imaginii http://www.firstcovers.com/user/1269578/maxwell’s+equations.html)

Maxwell explica în articolul său că magnetismul şi electricitatea sunt manifestări diferite în spaţiu ale aceluiaşi fenomen fizic („câmp”) – două faţete ale aceleiaşi monezi. Ele sunt efectele unei singure forţe – elecromagnetismul – şi ecuaţiile lui Maxwell descriu cantitativ transformarea magnetismului în electricitate şi invers. Numărul şi diversitatea aplicaţiilor acestor ecuaţii sunt practic infinite şi impactul lor în viaţa economică şi socială a celor 150 de ani care au trecut de la publicarea articolului se materializează în motoare electrice, comunicaţii radio, memoriile calculatoarelor, transportul şi înmagazinarea energiei. Din ecuaţiile lui Maxwell în anii imediat următori a fost explicată natura ondulatorie a luminii şi propagarea acesteia în spaţiu. Curiozitatea tânărului cercetător care, pornind de la studierea disparată a electricităţii şi magnetismului, a avut ideea de geniu de a le pune împreună, a revoluţionat tehnologia şi a inspirat direcţiile de cercetare ştiinţifică a generaţiilor de savanţi care au urmat după el. Unul dintre ei a fost Albert Einstein.

(sursa imaginii https://www.aip.org/history-programs/einstein-centennial-2015)

Albert Einstein a scris despre Maxwell şi influenţa sa: „Teoria specială a gravităţii îşi datorează originile în ecuaţiile câmpului electromagnetic ale lui Maxwell.” … „De la Maxwell încoace, realitatea fizică este reprezentată de câmpuri continue şi nu mai este posibilă nicio interpretare mecanică. Această schimbare în modul de reprezentare a realităţii este cea mai profundă transformare prin care a trecut fizica de la Newton încoace.”

Maxwell avea 34 de ani când a publicat ecuaţiile câmpului electromagnetic. Einstein era doar cu doi ani mai în vârstă când – la 25 noiembrie 1915 – publica în Analele Academiei de Ştiinţe a Prusiei de la Berlin articolul „Die Feldgleichungen der Gravitation” sau „Ecuaţiile câmpului gravitaţional.”

(sursa imaginii https://en.wikipedia.org/wiki/Einstein_field_equations#/media/File:GPB_circling_earth.jpg)

Se împliniseră zece ani de când Einstein publicase în 1905 teoria specială a gravităţii. În deceniul care trecuse, munca sa se concentrase spre adăugarea conceptului de gravitaţie şi integrarea sa cu teoria relativităţii. Articolul pe care îl propunea acum comunităţii ştiinţifice mondiale explica în mod elegant şi exact natura gravitaţiei – nu o „forţă” aşa cum era reprezentată în fizica lui Newton, ci un efect al curburii spaţiului sub influenţa materiei, o proprietate intrinsecă a spaţiului însuşi. Ecuaţiile matematice propuse de Einstein au rezultat şi în modele şi teorii cum sunt cele legate de existenţa antimateriei, a radiaţiei gravitaţionale şi a dilatării gravitaţionale a timpului. Ele au devenit elemente de bază în ceea ce astăzi este construcţia teoretică acceptată de majoritatea oamenilor de ştiinţă (deşi nu încă universal confirmată) în legatură cu originea Universului.

(sursa imaginii https://www.aip.org/history-programs/einstein-centennial-2015)

Einstein avea să-şi petreacă o mare parte din restul vieţii şi carierei sale ştiinţifice cizelând şi dezvoltând ideile din acest articol şi căutând mijloacele experimentale de a demonstra corectitudinea lor. Unul dintre exemple este măsurarea deviaţiei gravitaţionale solare în august 1921, pentru care arhitectul Erich Mendelsohn a construit „Turnul Einstein” de la Observatorul din Potsdam.

Fiecare dintre cele două articole, publicate la distanţă de exact o jumătate de secol unul de celălalt, conţineau ecuaţii matematice care revoluţionau fizica şi schimbau înţelegerea universului. Ele sunt rezultatele sintezei dintre matematică şi domenii diverse ale fizicii la un nivel şi de o profunzime de care doar genii ca Maxwell şi Einstein erau capabili. Sunt două dintre acele salturi de gândire care împing înainte cunoaşterea.