Einstein “u klinču” sa Newtonom! Tko je, dakle, pobijedio?!

Zamislite žarulju u središtu putničkog vagona…?!

demotivacija.hr_Sta-je-brzina-svjetlosti-Kada-penzioner-ugleda-slobodno-mjesto-u-autobusu.-D_131319143226Drugi razorni udarac utvrdi fizike 19-stog stoljeća bilo je uvođenje načela relativnosti od strane Alberta Einsteina. Zamisao o relativnosti nije započela sa Einsteinom već potječe još od Galilea. Galileo je tvrdio da je relativno gibanje važno, te da stoga ne može postojati apsolutno gibanje. Tvrdio je da ako bi čovjek putovao brodom stalnom brzinom po mirnom jezeru, ne postoji pokus koji bi se mogao izvesti u zapečaćenoj kabini broda po kojem bi se vidjelo da se taj čovjek uopće kreće. Naravno, u Galileovo vrijeme nije se znalo puno o fizici, pa su pokusi koje je on mogao zamisliti bili prilično ograničeni.

Einsteinova verzija načela relativnosti jednostavno ga je pretvorila u tvrdnju da svi zakoni prirode moraju biti jednaki za sve promatrače u relativnom gibanju. Einstein je napose odlučio da ovo načelo mora biti primjenjivo na teoriju elektromagnetizma koju je postavio James Clerk Maxwell, a koja između ostalog opisuje sile među već spomenutim električki nabijenim tijelima. Jedna od posljedica Maxwellove teorije je da se brzina svjetlosti (u vakumu) javlja kao univerzalna konstanta (obično zvana “c”). Ako ozbiljno shvatimo načelo relativnosti, to znači da svi promatrači moraju izmjeriti jednaku vrijednost za “c” bez obzira na njihovo stanje gibanja. Ovo se čini prilično jasnim, ali posljedice koje povlači za sobom su revolucionarne.

image003

Einstein je odlučio postaviti si određena pitanja o tome što bi se opazilo u posebnim vrstama pokusa  sa razmjenom svjetlosnih signala. Einstein je često radio sa gedanken (misaonim) pokusima ove vrste.

Na primjer, zamislite žarulju u središtu putničkog vagona koji se kreće po pruzi. Na svakom kraju vagona nalazi se sat, tako da možemo vidjeti vrijeme kada ga obasja svjetlost. Ako se svjetlo upali, svjetlosni signal dopire do oba kraja vagona istovremeno iz gledišta osobe koja sjedi u vagonu: oba sata nam pokazuju isto vrijeme.

Sad zamislite što se događa sa gledišta promatrača koji miruje i promatra vlak sa pruge. Bljesak svjetla putuje jednakom brzinom s naše točke gledišta kao i za putnike. Ali putnici na kraju vagona kreću se prema signalu dok se oni u prednjem dijelu kreću dalje od njega. Promatrač na pruzi stoga vidi da se sat u stražnjem dijelu vagona osvjetljava prije sata u prednjem dijelu. Ali, kad se sat u prednjem dijelu osvijetli, on pokazuje isto vrijeme kao sat na stražnjem dijelu! Promatrač mora zaključiti da nešto ne valja sa satovima u vagonu.

svjetlost_co

Ovaj primjer pokazuje da je pojam istovremenosti relativan! Dolasci dvaju bljeskova svjetlosti istovremeni su u okviru vagona, ali događaju se u različito vrijeme u okviru pruge.

Einstein je tako pokazao da su temelji Newtonovih zakona gibanja klimavi. Newton je pretpostavio da se udaljenosti između dva predmeta može dati apsolutno značenje, kao da se oni nalaze na komadu bogomdanog milimetarskog papira. Također je pretpostavio da postoji apsolutno vrijeme koje je otkucavalo jednakom brzinom za sve promatrače bez obzira na njihovo stanje gibanja. Pojmovi prostora i vremena duboko su usađeni u Newtonova tri zakona gibanja.

Kako možemo govoriti o tome da li je tijelo u stanju mirovanja, ako ne kažemo tko ga gleda i kako se on giba?

U teoriji relativnosti ne pomaže ako razmišljamo o prostoru i vremenu kao odvojenim pojmovima, jer oni sami po sebi nisu apsolutni. Moguće je, međutim, stvoriti određenu vrstu uopćavanja trodimenzionalnog prostora koje bi uključivalo vrijeme kao jedan od aspekata. To postižemo idejom o četverodimenzionalnom prostor-vremenu.

60537272

Einsteinova specijalna teorija relativnosti bila je izvanredno dostignuće, ali on nije stao na tome. Slijedećih deset godina proveo je radeći na cjelokupnoj generalizaciji teorije koja bi mu omogućila da potpuno obori njutnovsku predodžbu svijeta nadomještajući Newtonovo zakon univerzalne gravitacije.

Einsteinova teorija opće relativnosti zapravo je njegova teorija gravitacije. Relativnost vremena utjelovljena u specijalnoj teoriji nazočna je u općoj teoriji, ali tu su još i dodatni učinci širenja vremena i stezanja dužine uslijed gravitacije. Prostor-vrijeme iskrivljava se radi gravitacije, svjetlost prestaje putovati u ravnim linijama, te čak i putovanje kroz vrijeme postaje (možda samo matematički) moguće! 

(Iz knjige Hawking i um Boga, autora Petera Colesa)

Oglasi

Komentiraj

Popunite niže tražene podatke ili kliknite na neku od ikona za prijavu:

WordPress.com Logo

Ovaj komentar pišete koristeći vaš WordPress.com račun. Odjava /  Izmijeni )

Google photo

Ovaj komentar pišete koristeći vaš Google račun. Odjava /  Izmijeni )

Twitter picture

Ovaj komentar pišete koristeći vaš Twitter račun. Odjava /  Izmijeni )

Facebook slika

Ovaj komentar pišete koristeći vaš Facebook račun. Odjava /  Izmijeni )

Spajanje na %s