Spațiul nu are o existență în sine

Una dintre afirmaţiile marelui fizician Albert Einstein contrariază şi nici până astăzi nu a fost infirmată de fizicieni: „spațiul nu are o existență independentă”.

 
Materia curbează spaţiu-timpul, iar spaţiu-timpul curbat dictează mişcarea materiei în univers.

În 1916 Einstein a publicat cartea Relativitatea. Teoria specială și generală, destinată mai degrabă publicului larg, cu o minimă prezență a matematicii. La aceasta a adus cinci completări de-a lungul timpului, sub forma unor anexe. Ultima anexă, intitulată „Relativitatea și problema spațiului”, a fost adăugată în 1952, la 36 de ani, așadar, de la publicarea primei ediții și cu 3 ani înainte de trecerea în Lumea de dincolo a genialului fizician.

Iată ce spune Einstein, în propriile cuvinte, despre (in)existența spațiului, în nota care introduce a cincea ediție a cărții:
„Vreau să arăt că spațiu-timpul nu este necesarmente ceva căruia i se poate atribui o existență separată. Obiectele nu există în spațiu, ci acestea ocupă un spațiu. În acest fel conceptul de «spațiu gol» își pierde sensul”.

Anexa nr. 5 are în jur de 20 de pagini, așadar nu ne putem permite să prezentăm textul integral. Esența explicației poate fi însă redată în cuvintele fizicianului:
„Conform mecanicii clasice și teoriei speciale a relativității, spațiul (spațiu-timpul) are o existență independentă de materie și câmp. Ca să poți descrie ceea ce umple spațiul și este dependent de coordonate, atunci spațiu-timpul ori sistemul inerțial cu proprietățile sale metrice este necesar să existe, pentru că altfel descrierea a «ceea ce umple spațiul» nu are niciun sens […]

Pe de altă parte, conform teoriei generale a relativității, spațiul nu are o existență independentă (spre deosebire de «ceea ce umple spațiul», care este dependent de un sistem de coordonate). […]

Dacă ne imaginăm că este eliminat câmpul gravitațional, atunci nu rămâne niciun spațiu, ci absolut nimic. […]

Nu există spațiu gol, cum ar fi spațiu fără câmp (gravitațional). Spațiu-timpul nu poate exista în mod independent, ci doar ca o calitate structurală a câmpului (gravitațional).”

Așadar, în alte cuvinte și în sumar, Einstein spune că ceea ce numim „spațiu” este doar o caracteristică a câmpului gravitațional din univers, că spațiul nu există în lipsa materiei și energiei care creează câmpul gravitațional. În cei 66 de ani de la scrierea anexei nr. 5 la cartea sa privind relativitatea, opinia lui Einstein nu a fost infirmată de fizicieni.

Să schiţăm o explicație mai „vizuală” a modului în care gravitația determină spațiul.
Materia și energia produc gravitația. Cum anume se petrece aceasta nu știm. Se speră că o viitoare teorie cuantică a gravitației va completa găurile lipsă în cunoaștere și vom avea o teorie a gravitației.

Conform teoriei relativităţii generalizate (care introduce şi conceptul de spaţiu-timp), gravitația este echivalentă cu o curbare a spaţiu-timpului de către materie/energie. Corpurile nu sunt atrase unele de altele, ci corpurile se mişcă în linie dreaptă în spaţiu-timpul curbat de către materie/energie.

Oricărui obiect i se dictează de către forma spaţiu-timpului (determinată de gravitație) cum să se mişte în univers.

Iată un exercițiu simplu de imaginație. Să ne imaginăm o linie dreaptă trasată de fotonii emiși de un dispozitiv. Vedem în fața noastră această linie de fotoni. Dacă am introduce în proximitatea acestei linii de fotoni un corp cu o masă enormă (o gaură neagră, de exemplu), linia dreaptă își va modifica forma (nu va mai fi dreaptă). Spațiul este, așadar, modificat în moduri bizare de prezența masei și energiei, iar fotonii, în cazul nostru, urmează traseele acestui spațiu distorsionat.

Într-un spaţiu-timp curbat, generat de prezenţa unui obiect masiv, spaţiul se deplasează către centrul obiectului. Obiectele „staţionare” vor urma dinamica spaţiului, deplasându-se cu acesta.

E drept, este imposibil de imaginat lipsa spațiului. Aceasta este o limită a intelectului uman. Putem imagina eliminarea a orice din spațiu, a oricărei bucăți de materie, dar nu putem gândi nimicul, nu putem reprezenta ceva nu există. Așadar, ne este imposibil să înțelegem rațional cum lipsa masei și energiei (deci a unui câmp gravitațional) va duce la dispariția spațiului. Dar Einstein nu spune că ne putem reprezenta nimicul, ci că spațiul nu există ca un „lucru”, ci este doar o consecință (o caracteristică) a existenței materiei și energiei, deci o consecință a câmpului gravitațional generat de acestea. Nu există gravitație, nu există spațiu.

Citiţi şi:

Einstein, confirmarea finală – undele gravitaţionale

Spațiul-timp în… timp și în spațiu (I)

Dacă atomii sunt în mare parte spațiu gol, de ce obiectele fizice arată și se simt solide?

yogaesoteric
13 ianuarie 2021