dr. Andrej Čadež

Zaslužni profesor z ljubljanske Fakultete za matematiko in fiziko dr. Andrej Čadež se je v raziskovalnem življenju zapisal predvsem astrofiziki. Skromno pravi, da je na izračun, ki je po dolgih desetletjih prizadevanj lani pripomogel k prvi zaznavi gravitacijskega valovanja, “kar malo ponosen”. Z dogajanjem je še vedno zelo na tekočem; bil je tudi eden od predavateljev na simpoziju Mednarodne astronomske zveze, ki je bil septembra v Ljubljani. Postavili smo mu nekaj vprašanj, povezanih z zadnjimi odkritji v astrofiziki in astronomiji.

Lani septembra, sto let po tem, ko je Einstein objavil splošno teorijo relativnosti in z njo predvidel tudi gravitacijsko valovanje, so astrofiziki to valovanje prvič neposredno zaznali. Kako bi lahko preprosto pojasnili, kaj je gravitacijsko valovanje?

Predstavljajte si, da v iztegnjenih rokah držite dve uteži, nato pa roke pokrčite in spet iztegnete. Kot vsaka masa tudi uteži na objekte v okolici delujeta z gravitacijsko privlačno silo. Ko pokrčite roke, bi nekdo, ki je od vas oddaljen eno svetlobno sekundo, zaznal spremembo gravitacijske sile po eni sekundi, saj se ta sila širi s svetlobno hitrostjo. Ko roke iztegnete, bi spremembo zaznal sekundo pozneje. In tako naprej.

dr. Andrej Čadež

Spremembe gravitacije bi do njega torej prihajale v valovih – to je gravitacijsko valovanje. Težava pa je z zaznavanjem teh valov. Gravitacijska sila je izredno majhna v primerjavi z elektromagnetno silo, odgovorno na primer za sile pri dotikanju. Gravitacijske sile nikakor ne bi čutil, če bi me kdo s pestjo mahnil po nosu, elektromagnetna sila pa je boleče očitna, ko se pest dotakne nosa. Ker gravitacijska sila z oddaljenostjo od izvora še pojema, bi gravitacijsko valovanje zaznali samo, če je vir res izredno močan. Ta “moč” je odvisna od mase telesa; večja ko je masa, večja je sila valovanja. Za kolikšno maso gre, pove podatek, da je bilo prvo zaznano gravitacijsko valovanje posledica zlitja dveh črnih lukenj z masama približno tridesetih Sonc.

Zakaj pa je neposredni dokaz obstoja gravitacijskega valovanja tako pomemben?

Za eksperimentalne fizike je to izreden dosežek, ker je gravitacijsko valovanje iz navedenih razlogov tako strahovito težko zaznati. V izdelavo primernega detektorja je bilo vloženih več desetletij dela in ogromno denarja. V času nastajanja Einsteinove splošne teorije relativnosti ni nihče verjel, da bo kaj takega sploh kdaj mogoče. Teorija je gravitacijsko valovanje sicer napovedovala, a je napovedovala tudi strahotno majhno možnost, da ga bomo zaznali. Zato se je marsikdo spraševal, ali to valovanje sploh obstaja, če je njegov vpliv tako nezaznaven.

dr. Andrej Čadež

Za teoretike pa pomeni odkritje še zadnjega temeljnega kamna, ki sestavlja Einsteinovo splošno teorijo relativnosti kot celovito teorijo naravnih zakonov in nadgrajuje do še pred sto leti najpopolnejšo Newtonovo mehaniko, ki je z neverjetno natančnostjo napovedala poti in položaje planetov. V našem Osončju se napovedi Einsteinove teorije skoraj ne razlikujejo od Newtonove teorije; majhna razlika, po sto letih le 43 kotnih sekund, v primerjavi znapovedanim Merkurjevim perihelijem (najmanjša oddaljenost od Sonca, op. p.), se je zdela tako majhna, da so jo razlagali kot posledico ne najnatančnejših meritev ali prisotnosti še neodkritega planeta. Ukrivljanje svetlobe za komaj ločno sekundo, ki ga je z natančno meritvijo potrdil Eddington, je sicer utrdilo vero v Einsteinovo teorijo, vendar je teorija relativnosti ostajala eksotična teorija, ki naj ne bi prinašala bistveno bolj poglobljenega pogleda na svet. Ta pogled se je začel spreminjati, ko je Hubble po prvi svetovni vojni ugotovil, da se vesolje širi, Einsteinova teorija pa je ponujala razlago za do takrat nepojmljivo – vesolje ni večno! V tem kontekstu postane vprašanje obstoja gravitacijskega valovanja ključno.

Če valovanja nikakor ne bi mogli odkriti, bi morali odkriti zelo tehten razlog, zakaj ga ni kljub predvidevanju teorije – ali pa ugotoviti, da teorija ne ustreza naravnim zakonom. To, da smo zaznali gravitacijsko valovanje, potrjuje še zadnjo napoved Einsteinove splošne teorije relativnosti. Dokazuje, da se prav nobena meritev ne razlikuje od napovedi teorije. S tem je postala v sodobni obliki temeljna teorija o naravnih zakonitostih, ki zaradi univerzalnosti korenito spreminja naš pogled na svet.

Več si preberite v novembrski številki revije National Geographic Slovenija.


Stran je bila natisnjena s spletnega portala National Geographic Slovenija www.national-geographic.si.
© 2005 - 2010 National Geographic Slovenija. Vse pravice pridržane.