Espazioaz eta denboraz (II)

Dibulgazioa · Oinarrizko kontzeptuez

Newtonek espazio absolutua unibertsoko pausaguneko masen zentroaren arabera definitu zuen. Hala ere, mekanikaren legeak gordetzeko, esan behar da edozein “sistema inertzial” (alegia, espazio absolutuarekiko uniformeki higitzen den edozein gorputz) balia litekeela erreferentzia-sistema gisa.

1. irudia: Space-Time Continuum, Michael Faber-en lana.
1. irudia: Space-Time Continuum, Michael Faber-en lana.

XIX. mende bukaeran, erreferentzia-sistema inertzialen arazoari estuki lotzen zitzaion eterrarena, hots, uhin elektromagnetikoen zabaltzearen oinarri zen fluido zehatzezin horrena. Fisikariek, praktikan, eterra espazio absolutuarekin parekatzen zutenez, logikoa zen suposatzea eterrarekiko higidura detektagarria izan behar zela. Baina Michelson-Morley-ren esperimentuak (1887) izandako emaitza negatiboa benetako arazoa izan zen; horregatik, teorialariak hipotesi berriak sortzen hasi ziren, eterrarekiko higidura zergatik ez zen detektatzen azaltzeko.

George Francis FitzGerald-ek eta Hendrik Antoon Lorentz-ek proposatu zuten teoria horietako bat; haien hipotesiaren arabera, higitzen ari diren gorputzak, eterrarekiko beren interakzioagatik, higiduraren norabidean uzkurtzen dira.

Lorentzek ideia hori garatu zuenean (1895, 1902), Joseph Larmor-ek ere 1900ean bere kabuz proposaturiko zerbait aipatu zuen: “denbora lokal” izeneko magnitudea, desberdina behatzaile desberdinentzat, baina bi ikertzaileen ustetan trikimailu matematiko soila zena.

Laster, “denbora lokala” trikimailu matematikotzat hartua izatetik higitzen ari den behatzailearen “denbora erreala” izatera igaro zen; Henri Poincaré izan zen hori proposatzen lehena, 1902an; eta, ondoren, Albert Einstein 1905ean. Denbora unibertsal bakar baten ideia absolutista bukatua zen, eta aldiberekotasun absolutuak definigarri izateari utzi zion.

Hain zuzen, benetan denborak eta kokalekuak definitu ahal izateko, sistema inertzialen higidura-egoerak kontuan izanik definitu behar ziren ezinbestean. Baina, are urrunago joanik, espazio- eta denbora-koordenatuen arteko harremana matematikoki lor zitekeen higidura erlatiboan dauden bi sistema inertzialentzat, uzkurduraren hipotesira jo gabe. Hain zuzen, bi modutara lor daiteke: hala erlatibitatearen printzipiotik abiatuta (sistema inertzial guztietan dira lege fisiko berak) nola hutsean argiaren abiadura konstantea dela defendatzen duen postulatuaren bidez (Poincarék proposatua lehen aldiz, 1902an).

1905ean Poincarék adierazi zuen matematika horiek (Lorentzen transformazioek) lotu egiten dituztela sistema inertzialetako espazio- eta denbora-tarteak beste espazio-denbora koordenatu misto batzuekin, non espazio-denbora tarteen formulak aldatu gabe geratzen baitira erreferentzia-sistema guztietan. Ez hori bakarrik: Poincarék, halaber, nabarmendu zuen espazio-denbora koordenatuen adierazpenak jokatzen duela hiru dimentsioko espazioan dagoen lerroaren lau dimentsioko analogoa balitz bezala, hots, Lorentzen transformazioa har zitekeela hiru dimentsioko errotazio baten lau dimentsioko analogotzat.

Poincaréren ohar matematiko horietatik abiatuta, Herman Mikowskik goitik beherako aldaketa proposatu zuen espazioaren eta denboraren kontzeptuan. Sistema inertzialetako espazio eta denborak espazio-denbora absolutu baten proiekzio soilak izango lirateke, hain zuzen behatzailearen hiru dimentsioko espazioan gertatuko liratekeen lau dimentsioko espazio-denbora absolutu baten proiekzioak. Fenomeno fisikoak espazio-denboran jazoko lirateke benetan, zinez independentea litzatekeen bakarrean.

2. irudia: Gertaera baten etorkizuneko eta iraganeko argi-konoa. (Argazkia: Wikipedia, CC BY-SA 3.0 lizentziapean)
2. irudia: Gertaera baten etorkizuneko eta iraganeko argi-konoa. (Argazkia: Wikipedia, CC BY-SA 3.0 lizentziapean)

Espazio-denbora absolutuak egitura aberatsagoa du espazio absolutuak baino. Hala definitu daiteke, esate baterako, argi-konoa, puntu bakoitzean behatzailearekin kausazko harreman bidez lotzen diren gertaerek emana; eta, gisa berean, erabat “beste leku eta garai batean” dauden gertakari multzo hori guztia definitzen duena: gertakariok ez dute inoiz behatzailearekin harreman kausalik izan, eta ezingo dute izan.

Minkowskiren espazio-denborak, bere egitura zinematiko eta kausalekin batera, Newtonen espazio eta denbora absolutuak ordezkatu ditu, eta berebiziko garrantzia du hipotesi dinamiko erlatibista guztietan, mekanika kuantikoa eta eremuen teoria kuantikoak barne; baina ez, bitxia bada ere, erlatibitatearen teoria orokorrean eta bere bariazioetan.


Egileaz: Cesár Tomé López (@EDocet) zientzia dibulgatzailea da eta Mapping Ignorance eta Cuaderno de Cultura Cientifica blogen editorea.

Itzulpena: Lamia Filali-Mouncef Lazkano

Hizkuntza-begiralea: Gidor Bilbao

Utzi erantzuna

Zure e-posta helbidea ez da argitaratuko. Beharrezko eremuak * markatuta daude