CCF20090213047

względem peronu. Jednak w wypadku dowolnego ruchu o prędkości pomiędzy 0 i c, będzie się wydawało naszemu obserwatorowi na peronie, że przestrzeń się skurczyła, a czas płynie wolniej.

To stwierdzenie jest potrzebne, jeśli mamy rozwiązać problem, który stwarza prędkość światła. Jeśli czas i przestrzeń są różne w pociągu niż na peronie, to możemy „zjeść ciastko i mieć ciastko”. Prędkość wyrażamy jako drogę podzieloną przez czas. Jeżeli więc mierząc swój ruch w pociągu, otrzymujesz prędkość 5 km/h, a ktoś, kto stoi na peronie, otrzymuje wynik mniejszy niż 5 km/h, to tak może być tylko wtedy, kiedy twoje kilometry i godziny są różne niż jego...

To właśnie było głównym wnioskiem Einsteina, kiedy w 1905 roku sformułował szczególną teorię względności. Zaadaptował wzory na kurczenie się czasu i przestrzeni zaproponowane przez duńskiego fizyka Hendrika Lorentza, zajmującego się elektromagnetyzmem, i zastosował je do wszystkich zdarzeń w czasie i przestrzeni, a raczej zastosował je do zdarzeń obserwowanych w dwóch układach względem siebie ruchem jednostajnym i prostoliniowym - przypadkiem bardzo szczególnym i rzadko spotykanym.

W wyrosłej z Newtonowskiej względności swojej szczególnej teorii Einstein porzucił jedną z wydawałoby się najbardziej oczywistych prawd natury: że przestrzeń i czas są absolutne - czyli, że kilometr jest zawsze kilometrem, a sekunda sekundą, nieważne, w jakim znajdujesz się układzie, czy to pozostającym w spoczynku, czy poruszającym się z prędkością bliską prędkości światła,

W istocie to, co wydaje się kilometrem w jadącym pociągu, będzie wyglądało na mniej niż kilometr z peronu, a to, co wygląda na sekundę w pociągu, będzie trwało dłużej niż sekunda na peronie i na odwrót - to, co wygląda na kilometr z peronu, będzie krótsze dla obserwatora w pociągu; a to co wydaje się trwać sekundę na peronie, będzie trwało dłużej w pociągu.

Zwróć uwagę, że Einstein nie mówi, że obiekty w ruchu dosłownie się kurczą, czyli, że tTzydziestocentymetrowy hot dog ma mniej niż trzydzieści centymetrów w jadącym pociągu. Byłoby to niemożliwe, ponieważ, zasada względności działa jednakowo w obydwie strony: Tak samo można powiedzieć, że peron się porusza, jak że porusza się pociąg, więc nie ma takiego miejsca, w którym można by powiedzieć: „Tutaj trzydziestocentymetrowy hot dog jest bezwzględnie trzydziestocentymetrowy”. Einstein rozpatrywał dwa różne układy i nie można powiedzieć, w którym dokonane pomiary są „prawdziwe”. .

Zmierzenie czegoś wymaga czasu i ponadto obserwowania mierzonego obiektu, co z kolei wymaga światła, które samo wymaga czasu na przebycie określonej drogi. To, gdzie jesteś, coś obserwując i otrzymujesz informację o tym czymś - określa, kiedy to się dla ciebie stało. Sedno szczególnej teorii tkwi w tym, że nikt w żadnym położeniu nie może powiedzieć „To zdarzenie zaszło w tym określonym czasie, w tym określonym miejscu”.

Ogólna teoria względności

W szczególnej teorii Einstein wykazał, że prawa klasycznej fizyki są zachowane w układach poruszających się ruchem jednostajnym prostoliniowym, dopóki nie porzucimy pojęcia absolutnego czasu i absolutnej przestrzeni, W roku 1915 posunął się jeszcze dalej, formułując „ogólną teorię”, będącą rozszerzeniem szczególnej na wszystkie dowolne układy, nawet te, które poruszają się po krzywych lub po prostej, ale ze zmienną prędkością w stosunku do wybranego układu odniesienia. Dokonał tego, wykazując, że nie istnieje podstawa do rozróżnienia przyspieszenia od grawitacji - i jedno, i drugie objawia się tak samo (i z tego powodu, kiedy jedziesz windą, zmiany prędkości odczuwasz jako nabieranie lub tracenie ciężaru).

Posługując się wieloma subtelnymi argumentami - wybaczysz mi, że tutaj je pominę - Einstein wykazał później, że prawa fizyki można by wyprowadzić w dowolnym układzie, niezależnie od tego, jak się on porusza, i że nie tylko czas i przestrzeń są względne, ale również przyspieszenie i grawitacja, a więc i każda inna wielkość, która od nich zależy (taka jak siła czy pęd). I nie ma sposobu, aby

97