James clerk maxwell statue rear equationsPreteklo sredo smo obeležili obletnici objave dveh izmed najpomembnejših znanstvenih del v moderni zgodovini fizike, ki sta med drugim ključno pripomogli pri razumevanju Vesolja. Protagonista: Albert Einstein in James Clerk Maxwell.

 

 

 

Razvoj moderne znanosti že več stoletij temelji na nepretrganem naporu kopice znanstvenikov, ki z majhnimi a pomembnimi koraki plast za plastjo odkrivajo skrivnosti našega sveta. Za pravi napredek v znanosti je ključnega pomena sodelovanje med različnimi znanstveniki. Dandanes, z razvojem informacijske tehnologije, je takšno sodelovanje samoumevno. Pred sto in več leti je bilo sodelovanje predvsem počasnejše, vseeno pa so znanstveniki komunicirali s pomočjo pisem, prav tako kot danes so se vodilni raziskovalci srečevali na konferencah, navsezadnje pa so svoja dela tudi objavljali v znanstvenih revijah in knjigah. In tako se je sem ter tja pojavil posameznik, ki je najnovejša dognanja svojega časa uspel združiti s svojo novo (in večkrat tudi noro) idejo in ju povezati v prelomno teorijo.

maxwells equations.jpg.CROP.original-original

Štiri t.i. Maxwellowe enačbe, ki opisujejo pojave elektromagnetnega polja. Vir


25. novembra 1865 je fizik James Clerk Maxwell objavil delo z naslovom: Dinamična teorija elektromagnetnega polja (ang. A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field). V njem je zapisal štiri slavne enačbe, s katerimi lahko opišemo vse znane pojave elektromagnetizma. Enačbe opišejo, kako nastanejo električna in magnetna polja in kako lahko spremembe enega vodijo v nastanek drugega. Z drugimi besedami, električnega in magnetnetnega polja ne moramo obravnavati ločeno. Kljub temu, da so znanstveniki takšno naravo elektromagnetnega polja poznali že prej, je Maxwell poskrbel za teoretični in celovit zapis pojava. S tem je bistveno pripomogel k razumevanju elektromagnetizma in pripravil temelje ne samo za vso moderno znanost, temveč tudi za razmah tehnološkega napredka (npr. razvoj računalnikov, električnih sistemov, komunikacijske tehnologije). Maxwell je med drugim bistveno pripomogel pri razlagi narave svetlobe, brez česar seveda ni astronomije.

hst lens smile.jpg.CROP.original-original

Gravitacijsko lečenje je znan pojav v astronomiji. Na tej sliki vidimo posledice ukrivljanja prostora s strani masivne jate galaksije. Pot svetlobe, izsevane z oddaljene galaksije za jato, se spremeni in ustvari več slik. Vir


Maxwellove enačbe so med drugim predstavljale pomembno osnovo za delo Enačbe gravitacijskega polja (nem. Die Feldgleichungen der Gravitation), ki ga je Albert Einstein objavil pred natanko sto leti. Članek je bil osnova za teorijo splošne relativnosti. Že leta 1905 je Einstein objavil svojo posebno teorijo relativnosti, v kateri je opisal, da sta čas in prostor relativna: opazovalci, ki se gibljejo s hitrostjo blizu svetlobni, bi pojave v vesolju izmerili različno. Kasneje je Einstein želel v zgodbo vplesti še gravitacijo, kar je zaradi zapletenega matematičnega opisa vse prej kot lahko. Medtem ko je Newton gravitacijo opisoval kot silo, je Einstein gravitacijo opisal kot popačenje prostora s strani masivnih objektov. Enostavno bi to lahko pojasnili takole: masa pove prostoru, kako naj se ukrivi, ukrivljenost prostora pa objektu z maso pove, kako naj se giblje v prostoru.

Pojave, ki jih napoveduje splošna teorija relativnosti, astronomi najdemo vsepovsod: lečenje svetlobe, črne luknje, gravitacijsko podaljšanje časa, gravitacijski valovi. Edino slednji še niso bili neposredno odkriti (a imamo močne posredne dokaze o njihovem obstoju). Med drugim je splošna relativnost bistvena za razumevanje nastanka, razvoja in narave konca Vesolja. Če ste bolj praktične narave, pa samo to: brez popravkov splošne teorije relativnosti vaš GPS ne bi deloval pravilno!

Mimogrede, 24. novembra 1859 je Charles Darwin objavil knjigo O izvoru vrst. Ni potrebno izpostavljati vpliva, ki ga je imela ta knjiga na naše dojemanje življenja na Zemlji.

Vir: delno povzeto po Slate