Entuzjasta nauki i profesor, który chciał słuchać

The Seatbelts - Yo Pumpkin Head


Pewien inżynier elektryk z zawodu, naukowiec z zamiłowania, wpadł na pomysł. Nie było wtedy jeszcze Internetu, więc wparował przez drzwi Narodowej Akademii Nauk w Waszyngtonie i powiedział, że ma pomysł jak można by eksperymentalnie zweryfikować jedną z teorii naukowych. Jego pomysł brzmiał dość dziwacznie, rozważania mieszały optykę z astronomią, a potencjalne konsekwencje sięgały nawet zagadnień biologii.

Czeski entuzjasta nie dał się łatwo zbyć. Nie dawał za wygraną a nikt dookoła nie potrafił wykazać błędu w jego rozumowaniu. Jako że Princeton nie był daleko, postanowiono wysłać go tam by spotkał się z największym ekspertem w dziedzinie, który z pewnością rozstrzygnie sprawę.

Wiosną 1936 Rudi Mandl dotarł do Instytutu Badań Zaawansowanych, gdzie został ciepło przyjęty przez Alberta Einsteina. Rozemocjonowany inżynier zaprezentował swoje wnioski z teorii względności. Skoro grawitacja zakrzywia przestrzeń, to powinna uginać również tory poruszających się fotonów. Ośrodki silnego ciążenia, takie jak gwiazdy, mogłyby zatem zachowywać się jak soczewki. Gdyby dwie gwiazdy ułożyły się w jednej linii z Ziemią, można by zaobserwować jak gwiazda z przodu zagina światło tej z tyłu. Mandl nie tylko wyciągnął ciekawy wniosek z teorii Einsteina, nie tylko wymyślił eksperyment, ale miał też cały szereg potencjalnych efektów przewidzianego przez niego zjawiska. Sądził, że soczewkowanie mogłoby wyjaśnić wygląd odkrytych nieznacznie wcześniej okrągłych mgławic, mogłoby stać za kosmicznym promieniowaniem a nawet za tajemniczym wyginięciem dinozaurów (spalonych przez promienie światła odległej gwiazdy, skupione przez kosmiczną lupę).

Warto pamiętać, że mówimy tu o latach trzydziestych. Wszystko to działo się raptem kilka lat po odkryciu, że Droga Mleczna to nie cały Wszechświat. Około stu lat temu sądziliśmy, że tych kilkaset miliardów gwiazd to wszystko co istnieje, wkrótce potem okazało się, że istnieją setki miliardów galaktyk, każda zawierająca kilkaset miliardów gwiazd. Do tego Mandl był „jedynie” pasjonatem nauk ścisłych, więc te idee powinny imponować, nie wywoływać śmiech.

Pomijając te daleko idące wnioski, sama idea uginania światła gwiazd brzmiała solidnie. Einsteinowi udzielił się entuzjazm gościa i w dyskusji padła kwestia potencjalnej publikacji na ten temat. Kilka dni później napisał do Mandla stwierdzając, że fenomen ten będzie niemożliwy do zaobserwowania, wycofując się jednocześnie z pomysłu publikacji. Mandl nie poddał się i przez pewien czas naciskał na słynnego noblistę. Ostatecznie, czwartego grudnia 1936 w prestiżowym Science pojawił się króciutki tekst, zaczynający się tak:

Jak widać najsłynniejszy naukowiec na świecie w tamtych latach mógł sobie pozwolić na sporo. Pod koniec zastrzegł również, że obserwacja zjawiska jest mało prawdopodobna. W liście do redaktora naczelnego Science jeszcze bardziej podkreślił swoje wątpliwości, mówiąc, że efekt działania soczewki byłby niezauważalny, nawet gdyby pominąć oślepiające światło bliższej gwiazdy. Przytoczę pewien fragment tego listu: "Let me also thank you for your cooperation with the little publication, which Mr. Mandl squeezed out of me. It is of little value, but it makes the poor guy happy".

Einstein nie dożył potwierdzenia tej idei. Musiały minąć czterdzieści trzy lata od króciutkiej publikacji, by po raz pierwszy udało się zaobserwować obiekt soczewkowany grawitacyjnie – parę odległych kwazarów. Dziś zakrzywianie promieni świetlnych jest dobrze udokumentowanym zjawiskiem. Jego dwa najciekawsze zastosowania to trójwymiarowa mapa ciemnej materii, wykonana przez teleskop Hubble’a, oraz jedna z metod poszukiwania planet pozasłonecznych. Tak zwane mikrosoczewkowanie polega na szukaniu „zakłóceń” w zwyczajnym zniekształceniu światła, które towarzyszy ułożeniu się dwóch gwiazd w jednej linii względem Ziemi. Zamiast chwilowego „rozbłysku” jak gdyby przesuwać soczewkę nad białym punktem na czarnym tle, wygląda tak, jakby w szkiełku była niewielka skaza, powodująca dodatkowe chwilowe rozjaśnienie. Oto przykład:

Takie poszukiwania są trudne i do tej pory przy pomocy tej metody odkryto jedynie jedenaście, bardzo masywnych, planet pozasłonecznych. Jak widać niełatwo szukać ich w ten sposób. Na szczęście nikła siła grawitacyjnych soczewek sprawia, że małe są szanse, by któraś spopieliła nas tak jak dinozaury.


Węglowy Szowinista zdobył ponad 600 polubień na Facebookowym profilu - wielkie dzięki!


Źródła:

• Eclipses of the Stars: Mandl, Einstein, and the Early History of Gravitational Lensing – Jurgen Renn and Tilman Sauer
• Lens-Like Action of a Star by the Deviation of Light in the Gravitational Field – Albert Einstein, Science, New Series, Vol. 84, No. 2188. (Dec. 4, 1936), pp. 506-507.
• Exploring Exoplanets with Microlensing