5 Φεβρουαρίου 2009



ΑΛΜΠΕΡΤ ΑΪΝΣΤΑΙΝ

«Κύριοι, ζητήσατε να σας απαντήσω σε χίλια δυο πράγματα, κανείς σας όμως δεν θέλησε να μάθει ποιος ήταν ο δάσκαλός μου, ποιος μου έδειξε και μου άνοιξε τον δρόμο προς την ανώτερη μαθηματική επιστήμη, σκέψη και έρευνα. Και για να μην σας κουράσω, σας το λέω έτσι απλά, χωρίς λεπτομέρειες, ότι μεγάλος μου δάσκαλος υπήρξε ο αξεπέραστος Έλληνας Κωνσταντίνος Καραθεοδωρής, στον οποίο, εγώ προσωπικά, αλλά και η μαθηματική επιστήμη, η φυσική, η σοφία του αιώνα μας, χρωστάμε τα πάντα» - Aλμπερτ Αϊνστάιν στην τελευταία συνέντευξη τύπου που παρεχώρησε το 1955.
Βιογραφικά στοιχεία
Γόνος γνωστής οικογένειας της Κωνσταντινούπολης, μέλη της οποίας κατέλαβαν υψηλές θέσεις στην οθωμανική διοίκηση, προασπίζοντας από τις θέσεις αυτές τα συμφέροντα των Ελλήνων ομοεθνών τους, ο Κωνσταντίνος Καραθεοδωρή --όπως επικράτησε να λέγεται-- αποτελεί έναν αξιόλογο εκπρόσωπο, μέσω της έρευνάς του, του μαθηματικού πνεύματος του 20ού αιώνα που χαρακτηρίζεται από μια στροφή στην κλασική εντέλεια των αρχαίων ελλήνων μαθηματικών.

Η ακαδημαϊκή του καριέρα περιλαμβάνει έδρες διδασκαλίας μαθηματικών στα γερμανικά πανεπιστήμια της Βόννης, του Ανοβέρου, του Μπρεσλάου, του Γκέτιγκεν, του Βερολίνου και του Μονάχου. Αναδεικνύεται έτσι σε κορυφαίο μαθηματικό παγκόσμιου επιπέδου. Το 1920, αναλαμβάνει κατ΄ εντολή του Ελευθέριου Βενιζέλου να οργανώσει το υπό ίδρυση Πανεπιστήμιο της Ιωνίας στη Σμύρνη, των Αθηνών και της Θεσσαλονίκης. Κατορθώνει να διασώσει τη βιβλιοθήκη του Πανεπιστημίου της Σμύρνης και μετά τη Μικρασιατική Καταστροφή το 1922, μεταφέροντας τους τόμους της στο Πανεπιστήμιο Αθηνών. Το διάστημα 1922-1924 είναι καθηγητής μαθηματικών και μηχανικής στο Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Το 1924, εγκαθίσταται οριστικά στο Μόναχο. Επιστρέφει στην Ελλάδα το 1930, προκειμένου να συμβάλει στην αναδιοργάνωση των Πανεπιστημίων Αθηνών και Θεσσαλονίκης.

Ο Κ. Καραθεοδωρή διατηρούσε τακτική αλληλογραφία με τον μαθητή του, Α. Αϊνστάιν. Την ύπαρξη της αλληλογραφίας αυτής, η κόρη του ανακάλυψε μετά τον θάνατο του πατέρα της. Κάποιες από τις επιστολές πουλήθηκαν, άγνωστο πώς. Σε μια από αυτές, που έμειναν στην κόρη του, ο Αϊνστάιν γράφει:
«Αγαπητέ κύριε συνάδελφε, βρίσκω θαυμάσιο τον υπολογισμό σας... Θα έπρεπε να δημοσιεύσετε τη θεωρία σε αυτή τη μορφή στα Χρονικά της Φυσικής, καθόσον οι φυσικοί κατά κανόνα αγνοούν αυτό το αντικείμενο, όπως κι εγώ άλλωστε. Με το γράμμα μου θα πρέπει να σας φαίνομαι σαν τον Βερολινέζο που μόλις ανακάλυψε το Crunewald* και αναρωτιέται αν ζούσαν εκεί άνθρωποι πιο πριν. Αν θέλετε να μπείτε στον κόπο να μου εκθέσετε επιπλέον και τους κανονικούς μετασχηματισμούς, θα βρείτε σε μένα έναν ευγνώμονα και ευσυνείδητο ακροατή. Αν, όμως, λύσετε το πρόβλημα των κλειστών γραμμών του χρόνου, θα σταθώ μπροστά σας με σταυρωμένα χέρια... Πίσω από αυτό το ζήτημα κρύβεται κάτι που είναι αντάξιο του ιδρώτα των αρίστων».
Ο Αϊνστάιν έστειλε για δημοσίευση στο κορυφαίο επιστημονικό περιοδικό της Γερμανίας, το Ανάλεν ντερ Φιζίκ, μια μελέτη σχετική με την κβαντική φύση του φωτός. Υποστήριζε ότι το φως δρα σαν να αποτελείται από διακεκριμένα, ανεξάρτητα μεταξύ τους σωματίδια ενέργειας. Τα σωματίδια αυτά έχουν ενέργεια η οποία είναι ανάλογη με τη συχνότητα του φωτός που αυτά διαδίδουν. Τα ονόμασε κβάντα φωτός (αργότερα ονομάστηκαν φωτόνια). Λίγα χρόνια πριν ο Μαξ Πλανκ έκανε την πρώτη νύξη γι' αυτά, αλλά ο Αϊνστάιν προχώρησε πολύ πιο πέρα. Απέδειξε ότι με την παραδοχή των κβάντα φωτός με τις παραπάνω ιδιότητες μπορούσαν να εξηγηθούν φαινόμενα που εξέταζαν οι πειραματικοί φυσικοί της εποχής, όπως το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο.
Το Μάιο έστειλε ένα ακόμη άρθρο στο ίδιο περιοδικό, στο οποίο πραγματευόταν την τυχαία κίνηση των ατόμων και των μορίων ενός σώματος. Η θερμοκρασία των σωμάτων ως το άθροισμα της κινητικής ενέργειας των ατόμων ή των μορίων που τα αποτελούν ήταν καλά εμπεριστατωμένη τότε. Όμως ο Αϊνστάιν πρότεινε ένα νέο τρόπο για να επιβεβαιωθεί πειραματικά η θεωρία. Αν πολύ μικρά κομμάτια ύλης βρεθούν μέσα σε υγρό, τότε αυτά θα δείχνουν ότι κινούνται ακανόνιστα με μικρά πηδηματάκια μέσα στο υγρό, αφού θα τα σπρώχνουν τα τυχαία παλλόμενα γειτονικά τους μόρια του υγρού. Αυτό το φαινόμενο ήταν γνωστό πολλά χρόνια ως κίνηση Μπράουν, αλλά ο Αϊνστάιν υπόδειξε το μηχανισμό δημιουργίας της. Μέσα από αυτό η επιστήμη απέκτησε ένα ισχυρό εργαλείο μελέτης του μεγέθους των ατόμων και των μορίων.
Ένα μήνα μετά ακολούθησε και άλλη δημοσίευση, σχετική με τον «ηλεκτρομαγνητισμό και την κίνηση». Ένας ακίνητος παρατηρητής που βλέπει δύο τρένα να διασταυρώνονται σε παράλληλες γραμμές μπορεί να μετρήσει την ταχύτητα τους στα 50 και 60 χιλιόμετρα την ώρα. Ο επιβάτης σε κάποιο από τα δύο τρένα θα μετρήσει την ταχύτητα του άλλου τρένου στα 110 χιλιόμετρα την ώρα. Σύμφωνα με τη Θεωρία του Ηλεκτρομαγνητισμού, η ταχύτητα του φωτός θα έπρεπε να μετριέται διαφορετικά από έναν παρατηρητή που κινείται κατά μήκος της από ό,τι από έναν άλλο ακίνητο. Και όμως με κανένα πείραμα, όσο πολύπλοκο και όσο ακριβές και αν ήταν, δεν είχε μετρηθεί ποτέ η παραμικρή διαφορά. Η ταχύτητα του φωτός ήταν σταθερή ασχέτως της κίνησης του παρατηρητή. Ο Αϊνστάιν βρήκε ότι το τελευταίο γεγονός ήταν... αναμενόμενο και συμβατό με την Ηλεκτρομαγνητική Θεωρία. Όπως έγραψε αργότερα, το να συμβιβάσεις τις δύο φαινομενικά ασυμβίβαστες παρατηρήσεις χρειαζόταν «μόνο» μια νέα και πιο προσεκτική θεώρηση του παράγοντα χρόνου. Η νέα του θεωρία, γνωστή αργότερα ως Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας, βασίστηκε σε μια καινοφανή ανάλυση του χώρου και του χρόνου·˙ μια ανάλυση τόσο καθαρή και απλή, που μπορεί να γίνει κατανοητή και από μαθητές λυκείου.
Το Σεπτέμβριο του ίδιου έτους ο Αϊνστάιν ανακοίνωσε μια θαυμαστή συνέπεια της Ειδικής Θεωρίας της Σχετικότητας, την περίφημη ισοδυναμία της μάζας ενός σώματος με την ενέργεια: Ε=mc2. Η ιδέα και μόνο ήταν εξωφρενική. Ακόμη και ο επαναστάτης Αϊνστάιν «τρόμαζε» με τα αποτελέσματα των υπολογισμών του. Έτσι, ο τίτλος της διατριβής ήταν, αν μη τι άλλο, προσεκτικά γραμμένος: «Εξαρτάται η αδράνεια ενός σώματος από το μέτρο της ενεργειακής του κατάστασης;». Χαρακτηριστικό είναι αυτό που έγραψε σε ένα φίλο του: «Η αρχή της σχετικότητας, σε συνδυασμό με τις εξισώσεις του Μάξγουελ, απαιτεί από τη μάζα να είναι απευθείας μέτρο της ενέργειας που περιέχεται σε ένα σώμα. Το φως μεταφέρει μάζα... Αυτή η σκέψη είναι διασκεδαστική και έχει συνέπειες, αλλά δεν μπορώ να γνωρίζω κατά πόσο ο καλός Κύριος γελά με την ιδέα που μου έβαλε στο κεφάλι». Αργότερα, όμως, και αυτός και οι υπόλοιποι επιστήμονες κατάλαβαν ότι, όσο απίθανο και αν φαινόταν, ο τύπος Ε=mc2 ίσχυε.
Η Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας προέβλεπε ότι όλα τα φυσικά φαινόμενα είναι ισοδύναμα για κάθε παρατηρητή, αρκεί αυτοί να βρίσκονται σε ευθύγραμμη ομαλή κίνηση. Θα μπορούσε η θεωρία να επεκταθεί ώστε να περιλαμβάνει παρατηρητές σε οποιαδήποτε κινητική κατάσταση, δηλαδή παρατηρητές που επιταχύνονται, επιβραδύνονται και στρίβουν; Στην ουσία κάθε κίνηση πέρα από την ευθύγραμμη ομαλή είναι επιταχυνόμενη. Μήπως η επιτάχυνση είναι ισοδύναμη με τη βαρύτητα, δεδομένου ότι οι επιπτώσεις τους μοιάζουν; Την προσοχή του Αϊνστάιν τράβηξε, ένα επιστημονικό γεγονός γνωστό από την εποχή του Γαλιλαίου, το οποίο ωστόσο ποτέ δεν είχε ερευνηθεί σε βάθος: Όλα τα σώματα που αφήνονται ελεύθερα από κάποιο δεδομένο ύψος φτάνουν στη γη με την ίδια ταχύτητα ανεξάρτητα από το υλικό από το οποίο είναι φτιαγμένα (αρκεί να μην υπάρχει αντίσταση του αέρα). Μήπως θα μπορούσε αυτό το γεγονός να αποτελέσει εφαλτήριο για νέες θεωρίες, όπως ακριβώς και η σταθερή ταχύτητα του φωτός οδήγησε στην Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας;