Η έκλειψη και το εκκρεμές (*)

Posted on 27/07/2017

0


Toν επόμενο μήνα μια ολική έκλειψη ηλίου θα εμφανιστεί στις Ηνωμένες Πολιτείες. Πρόκειται για μια από τις λίγες εκλείψεις που θα διασχίσει την χώρα από το ένα άκρο στο άλλο μέσα από πολλές πυκνοκατοικημένες περιοχές και θα υπάρξουν ευκαιρίες να γίνουν πολλά πειράματα. Μεταξύ αυτών των πειραμάτων συμπεριλαμβάνεται και ένα αμφισβητούμενο πείραμα εδώ και 60 χρόνια.

Το πιο διάσημο πείραμα έκλειψης είναι το πείραμα του Arthur Eddington το 1919 που απέδειξε την εκτροπή του φωτός από το βαρυτικό πεδίο του Ήλιου. Ήταν το πρώτο πείραμα που επιβεβαίωσε την γενική θεωρία της σχετικότητας του Einstein.

Το δεύτερο πιο διάσημο πείραμα κατά την διάρκεια έκλειψης ηλίου είναι μάλλον αυτό που έγινε το 1954 από τον Maurice Allais. Ο Allais δεν ήταν φυσικός, αλλά οικονομολόγος, που βραβεύθηκε μάλιστα με το βραβείο Νόμπελ Οικονομικών το 1988. Αλλά ενδιαφερόταν επίσης μεταξύ άλλων και για τις εναλλακτικές θεωρίες βαρύτητας και ηλεκτρομαγνητισμού. Εξέταζε την περίπτωση η βαρύτητα να επηρεάζεται από έναν κοσμικό αιθέρα, και ότι οι επιδράσεις αυτού του αιθέρα θα μπορούσαν να παρατηρηθούν κατά την διάρκεια της ηλιακής έκλειψης. Έτσι, το 1954 ο Allais υλοποίησε ένα απλό πείραμα με ένα εκκρεμές Foucault κατά την διάρκεια μιας ηλιακής έκλειψης.

To εκκρεμές Foucault είναι ένα απλό εκκρεμές – ένα αρκετά μακρύ σχοινί με μια μάζα δεμένη στο ένα άκρο του. Στο πείραμα που πραγματοποιήθηκε τον Φεβρουάριο του 1951 στη Μεσημβρινή Αίθουσα του Αστεροσκοπείου του Παρισιού, ο Foucault χρησιμοποίησε μια μάζα 28 κιλών και ένα σχοινί μήκους 67 μέτρων. Το πείραμα, που ήταν μια ακόμα απόδειξη της περιστροφής της Γης, επαναλήφθηκε μετά από μερικές εβδομάδες στο Πάνθεον του Παρισιού.

Η κίνηση του εκκρεμούς του Foucault όπως θα φαινόταν από ακίνητο σύστημα αναφοράς (ως προς τα άστρα!) έξω από τη Γη

Αν η γη δεν περιστρεφόταν γύρω από τον άξονά της τότε το εκκρεμές θα ταλαντώνονταν συνεχώς στο ίδιο κάθετο επίπεδο. Εξαιτίας της περιστροφής της Γης το κάθετο επίπεδο του εκκρεμούς στρέφεται αντίθετα από τη φορά κίνησης της γης, σε κάθε ταλάντωση, ένα φαινόμενο που είναι γνωστό ως μετάπτωση.

Επειδή η μετάπτωση οφείλεται στην περιστροφή της Γης, σύμφωνα με την γνωστή φυσική ο ρυθμός της μετάπτωσης πρέπει να παραμένει ο ίδιος και κατά την διάρκεια μιας έκλειψης. Όταν όμως ο Allais έκανε το πείραμά του διαπίστωσε πως η ταχύτητα της μετάπτωσης μεταβλήθηκε κατά την διάρκεια της έκλειψης,
πιο συγκεκριμένα, η ταχύτητα μετατόπισης του επιπέδου ταλάντωσης του εκκρεμούς, προς την κατεύθυνση που πραγματοποιείται το φαινομένο Foucault, αυξανόταν.

Αυτό έγινε γνωστό ως ανωμαλία Allais ή φαινόμενο Allais (δεν πρέπει να συγχέεται με το παράδοξο Allais, το οποίο έχει σχέση με τα οικονομικά).

Το αποτέλεσμα ήταν αναπάντεχο και προκάλεσε αρκετές επικρίσεις. Ένα από τα βασικότερα επιχειρήματα εναντίον ήταν ότι ο Allais δεν ήταν πειραματικός επιστήμονας. Παρόλο που το πείραμα φαίνεται απλό, υπεισέρχονται πολλοί παράγοντες όπως οι μεταβολές στην ατμόσφαιρα, της θερμοκρασίας, της πίεσης και της υγρασίας που μπορούν να προκύψουν κατά την διάρκεια μιας ολικής έκλειψης ηλίου. Η εξάλειψη αυτών των παραγόντων είναι πολύ δύσκολη υπόθεση ακόμα και για έναν έμπειρο πειραματιστή.
Ένα δεύτερο επιχείρημα εναντίον του Allais ήταν ότι δεν υπήρχε ξεκάθαρος μηχανισμός που να προκαλεί μια τέτοια ανωμαλία.

Aσφαλώς, η επιβεβαίωση του φαινομένου απαιτούσε επανάληψη του πειράματος. Όμως οι ολικές εκλείψεις είναι πολύ σπάνια φαινόμενα, και σπανιότερα σε τοποθεσίες που υπάρχουν κατάλληλα εξοπλισμένα επιστημονικά εργαστήρια. Ο Allais πάντως επανέλαβε το πείραμα το 1959 και παρατήρησε πάλι το ίδιο φαινόμενο.

Το 1965 ένα πείραμα που χρησιμοποίησε μια διάταξη ενός πολύ ακριβούς βαρυτόμετρου δεν ανίχνευσε το φαινόμενο, ενώ ένα πείραμα εκκρεμούς το 1970 βρήκε κάποιο αποτέλεσμα, του οποίου όμως η αιτιολόγηση ήταν κάπως ασαφής.

Ένα από τα ακριβέστερα πειράματα με εκκρεμές πραγματοποιήθηκε το 1970 από τον Tom Kuusela. Ο Kuusela δεν παρατήρησε κάποιο φαινόμενο με ακρίβεια 1 στα 4 εκατομμύρια. Ακόμα ένας πειραματιστής, ο Horacio R. Salva το 2010 δεν παρατήρησε κανένα φαινόμενο. Οπότε φαίνεται ξεκάθαρα πως τελικά το φαινόμενο δεν είναι πραγματικό.

Αλλά η διαμάχη για το φαινόμενο συνεχίζεται. Υπήρξαν μερικά ακόμα πειράματα που ανέφεραν την παρατήρηση του φαινομένου Allais,  αλλά οι δημοσιεύσεις τους έγιναν σε περιοδικά χωρίς το κατάλληλο επιστημονικό κύρος. Οι υποστηρικτές του φαινομένου θεωρούν πως η αιτίες του μπορεί να είναι από την σκοτεινή ύλη, το ηλεκτρικό σύμπαν μέχρι και η …. επίπεδη γη. Υπάρχουν μάλιστα κατηγορίες εναντίον της NASA ότι κάλυψε τέτοιου είδους έρευνες σε διάφορα πειράματα εκλείψεων.

Πιθανότατα το φαινόμενο Allais οφείλεται σε πειραματικό σφάλμα, αλλά δεν παύει να είναι μια ενδιαφέρουσα ιστορία. Και η ολική έκλειψη ηλίου που θα γίνει τον Αύγουστο στις ΗΠΑ αποτελεί μια πρώτης τάξης ευκαιρία για την επανάληψη του πειράματος.

(*) όπως «Το πηγάδι και το εκκρεμές»

πηγές:
1. https://briankoberlein.com/2017/07/25/the-eclipse-and-the-pendulum/
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Allais_effect
3. http://www.allais.info/alltrans/nasareport.pdf