Ποιός αλήθεια ανακάλυψε πρώτος την σχέση E = mc2; Μην βιαστείτε να πείτε ο Αϊνστάιν. Δεν είναι τόσο εύκολο ζήτημα όπως νομίζετε. Έχουν προταθεί μια σειρά φυσικών από τον James Clerk Maxwell και τον Max von Laue έως κάποιους άγνωστους φυσικούς στις αρχές του 20ου αιώνα, ότι ανακάλυψαν πραγματικά την ισοδυναμία μάζας-ενέργειας. Τώρα βεβαίως από όλους αυτή η σχέση πιστώνεται στη θεωρία της ειδικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. Οι ισχυρισμοί αυτοί έχουν γεννήσει στο παρελθόν πρωτοσέλιδα που κατηγορούσαν τον Αϊνστάιν για λογοκλοπή, όμως πολλά από αυτά είναι πλαστά ή υποστηρίζονται ελάχιστα. Ωστόσο, δύο φυσικοί τώρα έχουν δείξει ότι η περίφημη φόρμουλα του Αϊνστάιν έχει μια πολύπλοκη και κάπως διφορούμενη γένεση – η οποία έχει μικρή σχέση με την σχετικότητα.
Μία από τις πιο πειστικές πρόδρομες σχέσεις για την εξίσωση E = mc2 αποδίδεται στον Fritz Hasenöhrl, που ήταν καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης. Σε μια δημοσίευση το 1904 ο Hasenöhrl σαφώς κατέγραψε την εξίσωση E = 3/8mc2. Από πού την πήρε άραγε και γιατί έκανε λάθος στην σταθερά αναλογίας 3/8; Ο Stephen Boughn του Κολλεγίου του Haverford στην Πενσυλβάνια και ο Tony Rothman από το Πανεπιστήμιο του Πρίνστον εξέτασαν το ζήτημα αυτό σε μια δημοσίευση τους στο arXiv.
Ο Fritz Hasenöhrl φημίζεται σαν ο εκκεντρικός αντι-Αϊνστάιν. Η φήμη του ως ο άνθρωπος που ανακάλυψε πραγματικά την εξίσωση E = mc2 οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στις προσπάθειες του αντισημίτη και φιλοναζιστή νομπελίστα φυσικό Philipp Lenard, ο οποίος προσπάθησε να διαχωρίσει το όνομα του Αϊνστάιν από την θεωρία της σχετικότητας, έτσι ώστε να μην θεωρηθεί ως ένα προϊόν της “εβραϊκής επιστήμη”.
«Ο πρωτοπόρος Αυστριακός φυσικός της εποχής του»
Όμως όλα αυτά προσφέρουν στον Hasenöhrl κακή υπηρεσία. Ήταν μαθητής του Ludwig Boltzmann και διάδοχος του στη Βιέννη, και επαινέθηκε μεταξύ άλλων και από τον Έρβιν Σρέντιγκερ. “Ο Hasenöhrl ήταν ίσως ο μεγαλύτερος αυστριακός φυσικός της εποχής του”, λέει ο Rothman. Θα μπορούσε να πετύχει πολύ περισσότερα αν δεν είχε σκοτωθεί στην Α ‘Παγκόσμιο Πόλεμο.
Η σχέση της ενέργειας και της μάζας ήταν ήδη ένα ζήτημα που συζητείτο ευρέως από την εποχή που ο Hasenöhrl εξέτασε το θέμα. Ο Henri Poincaré είχε δηλώσει ότι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία είχε ορμή και έτσι ουσιαστικά και μια μάζα, σύμφωνα με τον τύπο E = mc2.
Ο γερμανός φυσικός Max Abraham υποστήριξε ότι ένα κινούμενο ηλεκτρόνιο αλληλεπιδρά με το δικό του πεδίο, E0,, αποκτώντας έτσι μια φαινόμενη μάζα που δίνεται από την σχέση E0=3/4 mc2. Όλα αυτά με βάση την κλασική ηλεκτροδυναμική, με την παραδοχή ότι υπάρχει ο αιθέρας. “Οι Hasenöhrl, Poincaré, Abraham και άλλοι φυσικοί υποστήριξαν ότι πρέπει να υπάρχει μια αδρανειακή μάζα που να συνδέεται με την ηλεκτρομαγνητική ενέργεια, μολονότι μπορεί να διαφωνούσαν για την τιμή της αναλογίας”, λέει ο Stephen Boughn στην εργασία του.
Ο Robert Crease, φιλόσοφος και ιστορικός της επιστήμης στο πανεπιστήμιο Stony Brook στη Νέα Υόρκη, συμφωνεί. “Οι ιστορικοί λένε συχνά ότι, αν δεν υπήρχε ο Αϊνστάιν, η κοινότητα των φυσικών θα είχε συγκλίνει στην ειδική σχετικότητα σύντομα”, λέει ο ίδιος. “Κάποια γεγονότα τους είχαν απωθήσει από την ανακάλυψη και ουσιαστικά κλώτσησαν την ευκαιρία να είναι οι εφευρέτες της σχετικότητας.” Ο Hasenöhrl ήταν μεταξύ εκείνων που δεν τα κατάφεραν.
Ο Fritz Hasenöhrl προσέγγισε το πρόβλημα με το ερώτημα αν ένα μέλαν σώμα που εκπέμπει ακτινοβολία αλλάζει η μάζα του, όταν αυτό κινείται σε σχέση με τον παρατηρητή. Είχε υπολογίσει ότι η κίνηση του προσθέτει μια μάζα κατά 3/8c2 φορές της ακτινοβολουμένης ενέργειας. Το επόμενο έτος όμως το διορθωθεί αυτό σε 3/4c2.
Ένα διαφορετικό στυλ επιστημονικής δημοσίευσης
Ωστόσο, κανείς δεν έχει μελετήσει σωστά αυτό που έφτιαξε ο Hasenöhrl για να κατανοήσει το συλλογισμό του ή γιατί ο συντελεστής 3/4 είναι λάθος, ισχυρίζονται οι Bough και Rothman. Αυτό δεν είναι εύκολο, παραδέχονται. “Οι παλιές δημοσιεύσεις με τα σημερινά πρότυπα παρουσιάζονται δυσκολονόητες και δεν είναι απαλλαγμένες από σφάλματα. Το μεγαλύτερο εμπόδιο είναι ότι είναι γραμμένες με μια απαρχαιωμένη κοσμοθεωρία, η οποία μπορεί να προκαλέσει μόνο σύγχυση στον αναγνώστη, γεμάτη με σχετικιστική φυσική. “Ακόμα και ο Enrico Fermi προφανώς δεν έκανε τον κόπο να διαβάσει αν τα γραπτά του Hasenöhrl είναι σωστά, προτού βγάλει το συμπέρασμα ότι ο λανθασμένος όρος 3/4 οφειλόταν στην αυτο-ενέργεια του ηλεκτρόνιου, όπως καθορίστηκε από τον Abraham.
“Το λάθος του Hasenöhrl ήταν η ιδέα του ότι εάν οι ‘ακτινοβολητές’ στην κοιλότητα του μέλανος σώματος εκπέμπουν ακτινοβολία, πρέπει να χάνουν μάζα. Έτσι ο υπολογισμός του δεν ήταν συνεπής”, τονίζει ο Rothman. “Παρ ‘όλα αυτά, ήταν κατά το ήμισυ σωστός. Αν είχε απλώς πει ότι Ε είναι ανάλογη με τη μάζα m, τότε η ιστορία θα μπορούσε πιθανότατα να ήταν φιλική προς αυτόν”.
Αλλά αν αυτή είναι η αλήθεια, από πού προήλθε η σχετικότητα; Στην πραγματικότητα, ίσως να μην ήρθε από κάπου. Ενώ στην περίφημη εργασία του Αϊνστάιν το 1905, “Για την ηλεκτροδυναμική των κινούμενων σωμάτων”, καθορίζονται με σαφήνεια τα θεμέλια της σχετικότητας με την εγκατάλειψη του αιθέρα και καθιστώντας έτσι την ταχύτητα του φωτός μια αναλλοίωτη ποσότητα, η παραγωγή της εξίσωσης E=mc2 δεν εξαρτάται από αυτές τις δύο υποθέσεις.
Μπορείτε να πάρετε τη σωστή απάντηση όχι με την ειδική σχετικότητα αλλά μόνο με την κλασική φυσική, λέει ο Rothman, ακόμα και με το αιθέρα χωρίς η ταχύτητα c να είναι είτε σταθερή είτε να υπάρχει ο περιορισμός της ταχύτητας. “Αν και ο Αϊνστάιν αρχίζει σχετικιστικά, ο ίδιος απομακρύνει όλα τα σχετικιστικά κομμάτια, και μένει ουσιαστικά με ένα κλασικό υπολογισμό.”
Ένα αμφιλεγόμενο ζήτημα
Ο φυσικός Clifford Will του Πανεπιστημίου Ουάσιγκτον στο Σεντ Λούις, ένας ειδικός πάνω στην σχετικότητα, θεωρεί ότι η εργασία των δύο αμερικανών «είναι πολύ ενδιαφέρουσα». Οι Boughn και Rothman είναι καλοί θεωρητικοί φυσικοί, λέει, και γι αυτό εμπιστεύεται την ανάλυσή τους. Ωστόσο, οι αντιπαραθέσεις που προηγουμένως είχαν προκληθεί πάνω στο θέμα του ποιός ήταν πρώτος, ίσως εξηγεί ένα μέρος της απροθυμίας των ιστορικών της φυσικής να σχολιάσουν την νέα εργασία.
Μήπως ο Αϊνστάιν γνώριζε το έργο του Hasenöhrl; «Δεν μπορώ να το αποδείξω, αλλά είμαι αρκετά σίγουρος ότι ο Αϊνστάιν πρέπει να το έχει δει, και αποφάσισε να το κάνει καλύτερα», λέει ο Ρόθμαν. Αλλά η αποτυχία να το αναφέρει αυτό δεν έρχεται σε αντίθεση με τις τότε συμβάσεις εκείνης της εποχής. Σε κάθε περίπτωση, ο Αϊνστάιν διεκδίκησε την προτεραιότητα του για τη σχέση μάζας-ενέργειας, όταν αυτή αμφισβητήθηκε από τον Johannes Stark (που την πίστωνε το 1907 στον Μαξ Πλανκ). Και οι δύο φυσικοί, Hasenöhrl και Αϊνστάιν ήταν στην περίφημη πρώτη διάσκεψη του Solvay το 1911, μαζί με τους περισσότερους επιφανείς φυσικούς της εποχής. “Μπορεί κάποιος να φανταστεί εκείνες τις συνομιλίες”, λένε οι Boughn και Rothman.
Πηγή: PhysicsWorld
Διαβάστε και το σχετικό άρθρο: Μια εξίσωση σταρ
Leave a Comment