234 (53)

Wyobraźmy sobie wiązkę światła, która po wyemitowaniu przez źródło przebyła drogę /. Dla obserwatora podróżującego wraz z wiązką prędkość światła oraz czas potrzebny na przebycie przez nie odległości / wyrażają się dwoma prostymi wzorami:

c

gdzie c jest prędkością światła.

Kiedy jednak źródło światła się porusza, powstaje problem. Dwaj obserwatorzy, jeden przemieszczający się wraz ze źródłem światła oraz drugi znajdujący się w stanie spoczynku, zaobserwują, że światło przebyło różną drogę. Jeśli źródło przebyło odległość d, to dla drugiego obserwatora światło przebyło odległość h. Ponieważ h i / są różne, światło musi się rozchodzić z różną prędkością, aby wzory się zgadzały. Oto jak one wyglądają dla gumowych piłek lub fal dźwiękowych:

h = ct'

d - Vł'

l = ct

Jednakże doświadczenie Morleya i Michaelsona wykazało, że prędkość światła jest taka sama dla obu obserwatorów. W czasach Einsteina fizycy traktowali jego wynik jako denerwującą porażkę. Przez wiele lat biedzili się nad rozwiązaniem problemu, dlaczego światło zdaje się zawsze rozchodzić z tą samą prędkością, choć zdrowy rozsądek podpowiada, że to niemożliwe. Bez powodzenia.

Einstein postanowił rozwiązać zupełnie inny problem. Postanowił zbadać, jakie skutki miałoby doświadczenie Michelsona i Morleya dla obrazu wszechświata, gdyby przyjąć jego wynik za prawdę. Takie postawienie problemu miało ogromną zaletę, gdyż można było znaleźć jego rozwiązanie. Jego koledzy fizycy mogli sobie szukać eteru lub starać się udowodnić, że ruch źródła ma wpływ na prędkość światła, ale za każdym razem ponieśliby porażkę.

Einstein zacząć szukać rozwiązania od zabawy ze światłem. Wyobraził sobie, że jedzie na promieniu świetlnym. Od strony praktycznej była to absurdalna sytuacja, ale dzięki niej wyzwolił swój umysł spod rutynowego postrzegania świata materialnego. Wyobraził sobie, co by zobaczył, pędząc przez wszechświat. Jak widziałby inne wiązki światła? Co by zobaczył, gdyby spojrzał w lusterko? Czy jego odbicie zniknęłoby? Jaki wniosek wypływałby z faktu, że jadąc na promieniu świetlnym, wciąż widzi swoje odbicie w lustrze?

Ryc. B.2.

W końcu Einstein złamał regułę. Zadał sobie pytanie, co by było, gdyby prędkość światła naprawdę była wielkością stałą, a za to czas biegłby inaczej. Na szczęście nie miał koło siebie eksperta, który powiedziałby mu, że to głupi pomysł. Po prostu na nowo zdefiniował odległości, jakie przebyło światło, zakładając stałość prędkości światła:

h = ct'

d = Vt'

l = ct

Wielkość v oznacza prędkość układu odniesienia. Co trzeba zrobić dalej, odkrył już Pitagoras dwa tysiące czterysta lat wcześniej. Związek między tymi trzema długościami jest następujący:

h² = d² + l²

Równania Einsteina 235