Puţin despre avansul periheliului lui Mercur

Urbain Le Verrier este celebru pentru că a descoperit "din calcule" planeta Neptun. O altă descoperire a acestuia merită însă amintită azi, avansul neobişnuit al periheliului planetei Mercur.

Mişcarea a două corpuri, asimilate ca puncte materiale şi singure într-un Univers în care sunt valabile principiile mecanicii newtoniene şi care se supun legii atracţiei gravitaţionale, se poate descompune în mişcarea centrului de masă comun şi mişcarea unui corp fictiv faţă de acest centru de masă.

Considerând centrul de masă în repaus, ceea ce nu reduce din generalitate, în funcţie de energia sistemului avem tipurile de orbite din imaginea de mai jos. Ne limităm la cazul în care mişcarea are loc pe o elipsă (cu roşu). Aveţi aici teoria.



Punctul cel mai apropiat al traiectoriei faţă de astrul aflat în focarul elipsei (intersecţia între linia neagră orizontală şi elipsă) poartă numele de periastru. Pentru problema de mai sus acest periastru este fix, nu se mişcă în timp.

În cazul planetei Mercur acest punct poartă numele de periheliu (Helios-Soare) şi are o mişcare în timp. Această mişcare de rotaţie a periheliului este foarte lentă şi apare din cauza influenţei celorlalte planete, Mercur şi Soarele nu sunt singurele corpuri din Univers, şi din cauza turtirii Soarelui, Mercur şi Soarele nu sunt puncte materiale. Cea mai mare parte a acestei mişcări este dată de precesia echinocţiilor.

Le Verrier a calculat aceste influenţe şi a descoperit că faţă de predicţiile pe care teoria newtoniană le preciza există o diferenţă de peste 38 de secunde de arc pe secol.

Aceste 38 de secunde, care de fapt sunt 42, au devenit o necunoscută şi au ridicat un mare semn de întrebare cu privire la mecanica lui Newton.

Dubiile cu privire la teoria newtoniană au început să se acumuleze, s-a inventat ideea de eter, idee pe care experimentul Michelson-Morley a desfiinţat-o. Minkowski, FitzGerald, Lorentz şi Poincaré au creat ingredientele pe care Einstein le-a pus la un loc şi care au condus la Teoria Relativităţii Restrânse (TRR). Deja viteza luminii în vid ca viteză maximă era postulată iar echivalenţa masă-energie dedusă.

TRR nu spune nimic despre avansul periheliului lui Mercur dar pot să vă spun că secundele de arc rămâneau neexplicate. Cele 42 de secunde de arc provin din curbarea spaţiu-timpului datorată masei Soarelui. Dar în TRR nu se aminteşte nimic despre Mercur pentru că spaţiu-timpul nu se curba.

De aici urmează o poveste interesantă. Pentru Einstein era absolut evident că TRR era o teorie incompletă. Între 1907 şi 1915 Einstein a dezvoltat Teoria Relativităţii Generalizate (TRG). Articolele până în 1912, acesta e ultimul, consideră spaţiul ca nefiind curbat. În 1913 şi în 1914 teoria se dezvoltă dar periheliul nu este amintit. Ecuaţiile de câmp sunt scrise incorect, sunt corectate şi, în sfârşit, TRG este finalizată. Şi, calculul avansului periheliului lui Mercur conduce la cele 42 de secunde măsurate aproximativ de Le Verrier. Aveţi aici un articol explicativ.

Articolele lui Einstein sunt destul de greu de găsit în limba engleză dar, prin bunăvoinţa regretatului profesor Eugen Soos am avut parte de ele traduse din rusă. Pe parcursul celor 8 ani de dezvoltare ai TRG nu se spune nimic despre periheliul lui Mercur. O colegă de grupă a avut una din cele mai frumoase lucrări de diplomă de care am auzit. A calculat pentru fiecare etapă a dezvoltării TRG avansul periheliului.

A fost pe rând o treime din cel observat, o jumătate, două treimi, parcă şi cinci şesimi, asta până la articolul final. Avansul periheliului lui Mercur a fost nuca tare de care s-a lovit Einstein. Şi care a fost atât de necesar pentru validarea teoriei.

Am spus toată povestea asta pentru că azi s-ar putea ca lumea ştiinţifică să fi găsit "un nou avans de periheliu".

Teoria lui Newton e prima aproximaţie a lumii în care trăim, TRG este a doua, s-ar putea să fim nevoiţi să mai dezvoltăm încă un nivel. Lumea ştiinţifică e în fierbere.



PS Că tot nu interesează pe nimeni.