των καθ. Α. Αραβαντινού & Π. Ηλία

Τμήμα Φωτογραφίας & Οπτικοακουστικών Τεχνών, Παν. Δυτικής Αττικής 

Να λοιπόν που το φωτογραφικό ίχνος ενός αστεριού πάνω σε μια γυάλινη φωτογραφική πλάκα μπορεί χωρίς αμφισβήτηση να καταδείξει ποια από τις δυο αντιμαχόμενες θεωρίες φαίνεται να περιγράφει σωστότερα τον κόσμο.

Η ψηφιακή φωτογραφία, όπως άλλωστε και η ψηφιακή τεχνολογία συνολικά, οφείλει πάρα πολλά στον A. Einstein ο οποίος το 1905 εξήγησε θεωρητικά το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο δηλαδή το φαινόμενο εκείνο που περιγράφει το πώς μπορεί το προσπίπτον φως σε μια επιφάνεια να δημιουργήσει μικρή ή και μεγαλύτερη ροή ηλεκτρονίων δηλαδή ηλεκτρικό ρεύμα. Εδώ θα αναφερθούμε αντίστροφα δηλαδή για το πώς η φωτογραφική απεικόνιση βοήθησε καθοριστικά στην επιβεβαίωση των θεωρητικών υπολογισμών και τελικά στην επικράτηση των ισχυρισμών του κορυφαίου αυτού επιστήμονα.

Τον Μάιο του 1919 έγινε μια σπουδαία πειραματική ανακάλυψη γύρω από την πρόβλεψη του A. Einstein για το φως και τα βαρυτικά πεδία. Συγκεκριμένα η θεωρία της σχετικότητας προβλέπει ότι όταν το φως περάσει κοντά από ένα σώμα με μεγάλη μάζα τότε οι φωτεινές ακτίνες δεν παραμένουν ανεπηρέαστες αλλά φαίνεται να καμπυλώνονται με ένα συγκεκριμένο, προσδιορίσιμο τρόπο. Είναι δηλαδή σαν η φωτεινή ακτίνα να διαθέτει κάποια μάζα και έτσι μέσω του νόμου της παγκόσμιας έλξης του Newton να αλλάζει πορεία. Αξιοποιώντας όμως την θεωρία του Newton οι θεωρητικοί υπολογισμοί δείχνουν ότι η αντίστοιχη εκτροπή θα έπρεπε να είναι πολύ μικρότερη (για την ακρίβεια η μισή) από αυτή που ο A. Einstein υπολογίζει. Έτσι, η κατάσταση φάνηκε να οδηγείται σε κάποιο αδιέξοδο. Οι θεωρίες των I. Newton και A. Einstein υπολόγιζαν την γωνία εκτροπής του φωτός και κατέληγαν σε διαφορετικές τιμές. Η απάντηση λοιπόν για το ποια από τις δυο θεωρίες είναι η σωστή δόθηκε πειραματικά χρησιμοποιώντας το φως από ένα πολύ μακρινό αστέρι με το όνομα Aldebaran (βρίσκεται στον αστερισμό του Ωρίωνα) και τον ήλιο μας σαν ένα κοντινό αντικείμενο με τεράστια μάζα. Στο σχήμα που ακολουθεί παρουσιάζεται σχηματικά η αναπαράσταση της καμπύλωσης των φωτεινών ακτίνων.

Η βασική ιδέα της πειραματικής προσπάθειας ήταν η εξής : Εάν γνωρίζουμε μέσα από αστρονομικές παρατηρήσεις τη θέση του αστεριού στον ουρανό θα περιμένουμε ποια εποχή του χρόνου ο ήλιος θα διέλθει πολύ κοντά στον άξονα παρατήρησης μας και έτσι θα μετρήσουμε και πάλι τη θέση. Εάν η θέση φαίνεται τώρα να έχει αλλάξει θα μπορέσει να μετρηθεί η πολυπόθητη τιμή της εκτροπής. Βέβαια, όπως άλλωστε πάντοτε συμβαίνει, τα πράγματα αρχίζουν να δυσκολεύουν όταν μπούμε στη λεπτομέρεια του εγχειρήματος. Για παράδειγμα πως θα παρατηρηθεί το μικρό ίχνος ενός μακρινού αστεριού όταν βρίσκεται πολύ κοντά και πίσω από τον ήλιο ; Το ισχυρό φως από τον ήλιο την ημέρα κάνει ουσιαστικά αδύνατη μια τέτοια παρατήρηση. Οι λιγοστές ακτίνες που προέρχονται από το αστέρι και οριακά εφάπτονται του ηλιακού δίσκου «χάνονται» μπροστά στον άπειρο αριθμό των πολύ έντονων ηλιακών ακτίνων. Εάν τώρα κάποιος μελετήσει σχολαστικά τις θέσεις των αστεριών στον ουράνιο θόλο θα διαπιστώσει ότι το αστέρι Aldebaran βρίσκεται στην ίδια ακριβώς θέση το βράδυ της 30ης Ιανουαρίου (2:00 π.μ.) και το μεσημέρι της 29ης Μαΐου (2:00 μ.μ.). Προφανώς, στην πρώτη περίπτωση το συγκεκριμένο αστέρι είναι παρατηρήσιμο ενώ στην δεύτερη περίπτωση όχι.

Η λύση φάνηκε να βρίσκεται στο γνωστό φαινόμενο της ηλιακής έκλειψης. Πράγματι, θα χρειαστεί να περιμένει κανείς την ευθυγράμμιση γης – σελήνης – ήλιου και έτσι αφού η σελήνη λόγω θέσης θα «σκεπάσει» πρόσκαιρα τον ηλιακό δίσκο τότε το αδύνατο φως από το μακρινό αστέρι θα γίνει σε εμάς παρατηρήσιμο. Μάλιστα, καλό είναι η παρατήρηση από την γη να γίνει σε μια τοποθεσία όπου η έκλειψη είναι ολική ώστε η καταγραφή να γίνεται όχι μόνο οπτικά αλλά και μέσω φωτογραφικής αποτύπωσης. Να λοιπόν που το φωτογραφικό ίχνος ενός αστεριού πάνω σε μια γυάλινη φωτογραφική πλάκα μπορεί χωρίς αμφισβήτηση να καταδείξει ποια από τις δυο αντιμαχόμενες θεωρίες φαίνεται να περιγράφει σωστότερα τον κόσμο.

Σε κάθε ολική έκλειψη ηλίου δημιουργείται στην επιφάνεια της γης μια πολύ μακριά λουρίδα έντονης σκιάς με σχετικά μικρό πλάτος, μερικών εκατοντάδων χιλιομέτρων. Όσοι τύχει να βρεθούν εντός της συγκεκριμένης αυτής περιοχής, η οποία και ονομάζεται μονοπάτι ολικότητας, παρατηρούν την πλήρη κάλυψη του ηλιακού δίσκου. Το μοναδικό αυτό στιγμιότυπο της συγχρονισμένης ταύτισης των δυο δίσκων στον ουράνιο θόλο διαρκεί μερικά μόνο λεπτά της ώρας (συνήθως 5 έως 7min). Είναι προφανές ότι μέσα σε αυτό το σχετικά περιορισμένο χρονικό διάστημα θα χρειαστεί να γίνει η όλη φωτογραφική προσπάθεια μια και μετά από λίγο η σελήνη θα συνεχίσει την κίνησή της απομακρυνόμενη από την προηγούμενη διεύθυνση ευθυγράμμισης με αποτέλεσμα και πάλι οι ηλιακές ακτίνες, ανεμπόδιστες πια, να κατακλύζουν όπως πριν την επιφάνεια της γης.

Εν προκειμένω ήταν γνωστό ότι η ηλιακή έκλειψη θα πραγματοποιηθεί το μεσημέρι της 29ης Μαΐου 1919, θα είναι ολική και θα έχει διάρκεια περί τα 6 λεπτά. Μάλιστα το μονοπάτι ολικότητας της έντονη σκιάς είχε προσδιοριστεί με ακρίβεια να αναπτύσσεται στον Ατλαντικό ωκεανό «συνδέοντας» με το ίχνος του την Λατινική Αμερική (Βραζιλία) από τα δυτικά με την Αφρική (Κόλπος Γουινέας) στα ανατολικά.

Η πειραματική προσπάθεια της φωτογραφικής καταγραφής υποστηρίχθηκε ταυτόχρονα από δυο συνεργαζόμενες, ερευνητικές αποστολές, η μια στη πόλη Sobral της Βραζιλίας και η άλλη «απέναντι» στη νήσο Principe στη περιοχή της δυτικής Αφρικής. Στην συνέχεια παρουσιάζονται σε συντομία τα πειραματικά αποτελέσματα από τις φωτογραφίες των δυο αυτών ερευνητικών ομάδων.

1. Τοποθεσία Sobral : Εδώ οι επικεφαλής της αποστολής ήταν οι A. C. D. Crommelin και C. Davidson, από το Παρατηρητήριο Greenwich, οι οποίοι εγκατέστησαν και λειτούργησαν δυο διαφορετικά σετ πειραματικών τηλεσκοπικών διατάξεων το μεγάλο τηλεσκόπιο και το εφεδρικό. Οι φωτογραφίες που συνολικά πάρθηκαν κατά την φάση της έκλειψης ήταν 27, εκ των οποίων οι 19 από το μεγάλο και οι 8 από το μικρότερο, εφεδρικό τηλεσκόπιο. Από αυτές οι πραγματικά αξιοποιήσιμες είναι οι 8 φωτογραφικές πλάκες του εφεδρικού τηλεσκοπίου καθώς οι 19 της κύριας τηλεσκοπικής διάταξης παρουσίαζαν τα αστρικά ίχνη χωρίς καλή εστίαση. Οι πλάκες που χρησιμοποιήθηκαν ήταν των εταιρειών φωτογραφικού υλικού Ilford και Imperial με εκθέσεις που κυμαίνονται από 5 έως και 10sec για το μεγάλο τηλεσκόπιο και σταθερά στα 28sec για όλες τις εκθέσεις του αντίστοιχου εφεδρικού. Η πειραματική τιμή της εκτροπής υπολογίστηκε σε 1.98’’ +/- 0.12’’.

2. Τοποθεσία Principe : Η αποστολή στο μικρό αυτό νησί του κόλπου της Γουινέας, 120 μίλια από τις ακτές της Αφρικής, είχε ως επικεφαλής τους A. C. Eddington και E. T. Cottingham. Αν και το πρωί της συγκεκριμένης ημέρας ο καιρός εκεί ήταν βροχερός από το μεσημέρι και μετά τα σύννεφα ευτυχώς διαλύθηκαν και έτσι προέκυψαν 16 φωτογραφικές πλάκες από τις οποίες μόνο οι 2 κατέγραψαν πολύ καθαρά τα ίχνη των αστεριών. Σημειώνεται ότι σε κάθε μια από τις δυο αυτές πλάκες περιέχονται τα ευκρινή ίχνη από πέντε τουλάχιστον διαφορετικά αστέρια. Οι φωτογραφικές πλάκες που χρησιμοποιήθηκαν ήταν των εταιρειών Ilford και Imperial με εκθέσεις που κυμαίνονταν από 2 έως 20sec ανάλογα με την ευαισθησία της φωτοευαίσθητης επιφάνειας. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι εκείνη την εποχή το φωτογραφικό αποτέλεσμα δεν ήταν άμεσα παρατηρήσιμο και έτσι απαιτείτο κάποια χρονοβόρα επεξεργασία προκειμένου να φανεί το τι τελικά είχε καταγραφεί στις πλάκες που μόλις είχαν εκτεθεί. Η πειραματική τιμή της εκτροπής σε αυτή τη σειρά των μετρήσεων προσδιορίστηκε σε 1.61’’ +/- 0.30’’.

Συμπερασματικά λοιπόν και οι δυο αυτές αποστολές είχαν ως συγκομιδή 43 φωτογραφικές πλάκες από τις οποίες μόνο οι 10 φάνηκαν να δίνουν χρήσιμο, αξιοποιήσιμο υλικό για την ανάλυση που θα ακολουθούσε. Η ανάλυση αφορούσε την σχολαστική μέτρηση της μετατόπισης του ίχνους για το κάθε αστέρι ξεχωριστά. Σημειώνεται συμπληρωματικά ότι ο A. C. Eddington είχε ήδη φωτογραφίσει 3.5 μήνες νωρίτερα, δηλαδή τους δυο πρώτους μήνες του 1919 από το εργαστήριο του στην Οξφόρδη, τις ακριβείς θέσεις των αστεριών (φωτογραφικές πλάκες αναφοράς) που κατά την επερχόμενη έκλειψη του Μαΐου επρόκειτο να βρεθούν οριακά πίσω από την περιφέρεια του ηλιακού δίσκου. Πρόκειται για το γνωστό σύμπλεγμα αστεριών με το όνομα Hyades που έχει σαν πιο χαρακτηριστικό άστρο του τον Aldebaran. Ο Aldebaran είναι ένα κόκκινο αστέρι πολύ μεγαλύτερο από το ήλιο μας. Η ακτίνα του είναι 40 φορές μεγαλύτερη από αυτή του ήλιου και βρίσκεται σε απόσταση 68 έτη φωτός από εμάς. Είναι προφανές ότι οι δυο γυάλινες πλάκες, δηλαδή η πλάκα χωρίς την ηλιακή έκλειψη και αυτή της έκλειψης, κατάλληλα τοποθετημένες η μια επάνω στην άλλη δίνουν αμέσως την χωρική μετατόπιση του ίχνους για το κάθε ένα αστέρι ξεχωριστά.

ο A. C. Eddington (αριστερά) και ο A. Einstein.

Στην συνέχεια παρουσιάζονται ενδεικτικά δυο (η μία επάνω στην άλλη) από τις πλάκες με τα αστρικά ίχνη που μελέτησε ο A. C. Eddington και η ομάδα του προκειμένου να καταλήξουν στο ποια θεωρία θα πρέπει να επικρατήσει. Αριστερά κυριαρχεί μέρος του ίχνους του ηλιακού δίσκου και δεξιότερα βρίσκονται τα ζευγάρια των σκούρων ιχνών που αντιστοιχούν στις θέσεις διαφορετικών αστεριών πριν και κατά την διάρκεια της έκλειψης. Καλό είναι να αναφερθεί ότι η γωνιακή εκτροπή που μετρήθηκε είχε μέση τιμή αυτή των 1.7’’ όταν οι θεωρίες έδιναν αντίστοιχες τιμές για τον μεν I. Newton 0.8’’ για τον δε A. Einstein 1.9’’. Είναι προφανές ότι η πειραματική τιμή που η καταγραφή στη φωτογραφική πλάκα έδωσε είναι πολύ κοντά σε αυτή της θεωρίας του A. Einstein.

Αυτό ήταν, ο A. Einstein για πρώτη φορά αναγνωρίζεται επίσημα και διεθνώς σαν ο επιστήμονας που θεωρητικά προέβλεψε σωστά τη συμπεριφορά του φωτός. Αλήθεια, είναι πράγματι πολύ διαφορετικό να υπάρχουν κάποια πειραματικά αποτελέσματα και να γίνεται προσπάθεια να εξηγηθούν από το να δηλώνεται προκαταβολικά και θεωρητικά, όπως έκανε ο A. Einstein, η τιμή ενός μεγέθους και να έρχεται το πείραμα στην συνέχεια να το επιβεβαιώνει.

Ο θρίαμβος της Θεωρίας της Σχετικότητας είναι δίχως άλλο χωρίς προηγούμενο και μάλιστα ο επιστήμονας που την επινόησε γίνεται μέσα σε ελάχιστο διάστημα παγκόσμια γνωστός. Εν τω μεταξύ στα 103 χρόνια που μεσολάβησαν (1919 – 2022) έγιναν πολλές νέες πειραματικές προσπάθειες υπολογισμού αντίστοιχων εκτροπών και μάλιστα όχι μόνο στη περιοχή του ορατού φωτός. Η επιβεβαίωση των θεωρητικών προβλέψεων της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας του A. Einstein είναι πλέον ένα γεγονός που δεν θα πρέπει να αμφισβητείται. Στο γεγονός αυτό μάλιστα η Φωτογραφία έπαιξε έναν μοναδικά καθοριστικό ρόλο.

απαγορεύεται από το δίκαιο της Πνευμ. Ιδιοκτησίας
η καθ΄οιονδήποτε τρόπο χρήση/αναπαραγωγή/ιδιοποίηση του παρόντος
(ολόκληρου ή αποσπασμάτων), χωρίς την άδεια των συντακτών του άρθρου

© periopton