Jak w przypadku wielu ważnych koncepcji w nauce punkt wyjścia był dość prosty - prędkość światła jest stała, niezależnie od punktu odniesienia. Konsekwencje tego założenia są niezwykle dziwne, ale od stu lat potwierdzają je rozmaite eksperymenty. Jeśli w naszym kierunku wysłany zostanie promień światła, to nieważne czy będziemy na niego czekać w miejscu, czy ruszymy w jego kierunku z jakąś prędkością. W obu przypadkach będzie zmierzał w naszym kierunku z prędkością c. Jest to możliwe tylko dlatego, że czas i przestrzeń nie są stałe i niezmienne. Istnieją zjawiska kontrakcji długości oraz dylatacji czasu. Pręt poruszający się w kierunku obserwatora jest krótszy niż w stanie spoczynku. Zegary znajdujące się w ruchu działają wolniej.
To nie wszystko. Zegary działają też wolniej, gdy znajdują się bliżej silnego pola grawitacyjnego. Więcej - masa również jest zmienna i jest większa, jeśli dany obiekt się porusza. Gdy Einstein chciał pogodzić to z drugą zasadą dynamiki Newtona sformułował najsłynniejsze równanie na świecie, czyli E=mc2. Wszystko to może wydawać się abstrakcyjne, ale jest prawdziwe i wielokrotnie przetestowane.
Wszechświat nie przejmuje się naszym zdrowym rozsądkiem, dlatego jeśli odpowiednio się rozpędzimy, możemy wbiec z 1,5 metrową drabiną do jednometrowej szopy i zmieścić się w środku. Ale to temat na osobną notkę… Na co dzień prawdziwość teorii Einsteina testujemy częściej niż byśmy się spodziewali. System GPS nie działałby tak precyzyjnie gdyby nie teoria względności. Satelity poruszają się tak szybko, że ich zegary poruszają się wolniej od naszych o 7 mikrosekund dziennie. Jednocześnie są na tyle oddalone od Ziemi, że działa na nie słabsze przyciąganie grawitacyjne, dlatego ich zegary poruszają się o szybciej o 48 mikrosekund dziennie. W sumie 41 us na dobę (w rzeczywistości jednak dochodzi jeszcze kilka poprawek z innych źródeł, które muszą brać pod uwagę systemy GPS).
Teoria względności jest też istotna w działaniu elektromagnesów - choć elektronów jest tyle samo co protonów, ruch tych pierwszych sprawia, że wydają się ciaśniej upakowane i pojawia się różnica ładunków. Prędkości poruszania się elektronów wpływają też na właściwości pierwiastków takie jak kolor złota czy konsystencja rtęci.
To tylko nieliczne z niesamowitych konsekwencji teorii względności. Niektóre są tak szokujące, że sam Einstein uznawał je za matematyczne ciekawostki. O nich z pewnością będzie można usłyszeć 26 listopada w Centrum Nauki Kopernik.
Jądro Ciemności - taki tytuł nosi wieczór w ramach którego profesor Kip Thorne wygłosi specjalny wykład z okazji stulecia teorii względności. Nie wiem jak Wy, ale ja nie wyobrażam sobie lepszego sposobu na uczczenie tej rocznicy.
Thorne opowie o rzeczach, które Einsteinowi wydawały się zbyt dziwne, by istniały naprawdę, choć przewidywały je równania, które sam skreślił. Dziś wiemy, że czarne dziury nie tylko istnieją, ale są wręcz bardzo ważną składową Wszechświata. Nie znaczy to jednak, że je rozumiemy. Cały czas są wielką zagadką, nie wiemy co w nich drzemie. Ściany ognia? Tunele do innych zakątków naszego wszechświata? Wrota do innych? Z pewnością nie są przejściem do szafy w pokoju małej dziewczynki.
Mimo mojej chłodnej oceny filmu Interstellar nie mogę się doczekać na spotkanie z jednym z bardziej uznanych naukowców naszych czasów. Kip Thorne z pewnością będzie mówił o czarnych dziurach oraz o falach grawitacyjnych - jednej z ostatnich rzeczy, które przewiduje teoria względności, której jeszcze nie udało się nam bezpośrednio zaobserwować. Z pewnością będzie ciekawie. Jeśli wybieracie się ze mną na wykład profesora Kipa Thorne pamiętajcie, żeby zdrowy rozsądek zostawić przed drzwiami sali.
Kip Thorne - Jądro Ciemności
Ekhem, do sformułowania ogólnej teorii względności nie wystarczy stałość prędkości światła w różnych układach odniesienia. Jak już się o OTW pisze to warto podać z czego Einstein rzeczywiście wyszedł, bo jest to piękne i proste - z nieodróżnialności bezwładności od grawitacji, z tego że nie tylko na pokładzie ISS ludzie czują się tak, jakby nie działała na nich ziemska grawitacja, ale że to poczucie ma głęboki fizyczny sens.
OdpowiedzUsuńJa poproszę tę osobną notkę o krótszych drabinach i "zepsutych" zegarach...
OdpowiedzUsuńZawsze wydawało mi się, że rozumiem mniej więcej o co chodzi w tej "względności" dopóki trzymałem się kurczowo pojęcia obserwatora. Jeśli obserwowana długość takiej drabiny jest mniejsza to wszystko w głowie mi gra. Jak mi ktoś mówi, że rzeczywista długość też jest mniejsza i że zmieści ją do szopy to doznaję klasycznego mind blow.