Einstein, Βαρυτικά κύματα 1916

Το 1916 ο Einstein παρουσιάζει την θεωρία του για τα βαρυτικά κύματα ("Näherungsweisse Integration der Feldgleichungen der Gravitation", Königlich Preußische Akademie der Wittenschaften (Berlin). Sitzungsberichte (1916)) (Προσεγγιστική Ολοκλήρωση των Εξισώσεων Πεδίου του Βαρυτικού Πεδίου).

Η εργασία του αυτή  πέρα από το γεγονός πως είναι πολύ σημαντική γιατί εισάγει για πρώτη φορά την ιδέα των βαρυτικών κυμάτων είναι ταυτόχρονα και πολύ διδακτική κατά τη γνώμη μου καθώς ο Einstein έχει κάνει λάθος στους υπολογισμούς του, ένα λάθος που θα το διορθώσει μετά από 2 χρόνια  στην εργασία του "Uber Gravitationswellen" (Περί βαρυτικών κυμάτων). Είναι νομίζω πολύ διδακτικό να δεί κανείς πως ο τεράστιος αυτός επιστήμονας προσπαθεί να εξηγησει τα περίεργα αποτελέσματα στα οποία κατέληξε και στη συνέχεια να διορθώσει το λάθος που έχει κάνει.

Όμως  νομίζω ότι είναι εξαιρετικά σημαντικό για να καταλάβουμε τον τρόπο σκέψης του είναι να μελετήσουμε το συμπέρασμα στο οποίο καταλήγει:
"Παρόλα αυτά, λόγω της  κίνησης των ηλεκτρονίων στο εσωτερικό των ατόμων, τα άτομα θα πρέπει να ακτινοβολούν όχι μόνο ηλεκτρομαγνητική αλλά και βαρυτική ενέργεια, αν και
μόνο σε μικρές ποσότητες. Δεδομένου ότι αυτό μάλλον δεν είναι  αληθές στη φύση, φαίνεται ότι η κβαντική θεωρία θα πρέπει να τροποποιήσει όχι μόνο τη ηλεκτροδυναμική κατά
Maxwell, αλλά και τη νέα θεωρία της βαρύτητας".



(Το αρχείο είναι η μετάφραση στα ελληνικά της εργασίας του Einstein που είχα κάνει για τη σελίδα της ΕΕΦΕΕ).

Και μόνο η πρόβλεψη της ύπαρξης αυτών των κυμάτων αναγκάζει τον Einstein να προβλέψει την ανάγκη τροποποίησης της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας, στην οποία είχε καταλήξει μόλις λίγους μήνες πριν, ώστε η διορθωμένη πια θεωρία της βαρύτητας να συμφωνεί με τη σταθερότητα των ατόμων.   Η παρατήρηση αυτή δεν επηρεάζεται από το λάθος στους υπολογισμούς καθώς στην διορθωμένη εργασία του δυο χρόνια αργότερα, καταλήγει στο συμπέρασμα πως ένα σύστημα που διατηρεί τη σφαιρική του συμμετρία δε ακτινοβολεί ενέργεια υπό μορφή βαρυτικών κυμάτων. Σήμερα γνωρίζουμε ότι τα νουκλεόνια στον πυρήνα ταλαντώνονται συνέχεια συνεπώς δεν υπάρχει απόλυτη σταθερή σφαιρική συμμετρία.

Στην εργασία αυτή ο Einstein προσπαθεί να δικαιολογήσει φυσικά την ύπαρξη κυματοειδών διαταραχών στις οποίες έχει καταλήξει και οι οποίες δεν μεταφέρουν καθόλου ενέργεια. Γράφει λοιπόν: "Υπάρχει ένας απλός τρόπος για να διευκρινιστεί το παράξενο αποτέλεσμα ότι υπάρχουν βαρυτικά κύματα (των τύπων a, b, c) τα οποία δεν μεταφέρουν καθόλου ενέργεια.
Ο λόγος είναι ότι δεν είναι ((πραγματικά)) κύματα, αλλά μάλλον ((φαινομενικά)) κύματα, τα οποία εμφανίζονται λόγω της επιλογής ενός συστήματος αναφοράς του οποίου η αρχή των αξόνων
υποκειται σε κυματοειδείς διαταραχές. ... Αν και είναι εποικοδομητικό για την μελέτη αυτή να μην περιορισθούμε σε ένα συγκεκριμένο σύστημα συντεταγμένων για την μελέτη της πρώτης προσέγγισης των εξισώσεων πεδίου,  το τελευταίο μας αποτέλεσμα δείχνει, ωστόσο, ότι ένα σύστημα συντεταγμένων που υπακούει στη συνθήκη √ (-g) = 1 έχει βαθύ φυσικό νόημα." Στην διορθωμένη εργασία του του 1918 ο Einstein καταλήγει ότι  ότι δεν χρειάζεται η συνθήκη για τις συντεταγμένες  √ (-g) = 1. Βλέπουμε λοιπόν ότι το λάθος του τον οδηγεί στην εξαγωγή μιας πρόβλεψης για κάποια "μη λογικά βαρυτικά" κύματα. Όμως προσπαθεί να βρεί μια φυσική εξήγηση, και ένα φυσικό μηχανισμό γι αυτές τις προβλέψεις του. Είναι γι αυτόν το βασικώτερο να καταλάβει τον μηχανισμό που περιγράφει η κάθε μια από τις εξισώσεις που εξάγει. Γιατί καλά είναι τα μαθηματικά αλλά στη φυσική περιγράφουν τον κόσμο γύρω μας. Τι λοιπόν περιγράφει η κάθε πρόβλεψη μας;