fil przyr5 3

40 • PIĘKNO WSZECHŚWIATA

czerni kosmosu. Nagle daleko od siebie dostrzega maleńkie. zielone, migające światełko, które najwyraźniej leci w Jego kierunku. W końcu ów obiekt przybliża się na tyle, że Adam zauważa, iż światełko jest przymocowane do skafandra innej mieszkanki kosmosu, Ewy. Kobieta powoli przepływa obok Adama. Gdy go mija, machają do siebie, po czym Ewa się oddala. Z punktu widzenia Ewy zdarzenie to wygląda podobnie. Ewa, całkowicie samotna w niezmierzonej, nieruchomej ciemności kosmosu, dostrzega nagle w pewnej odległości czerwone, migające światełko, które najwyraźniej się do niej zbliża. Gdy Jest Już niedaleko, Ewa widzi, iż światełko przymocowano do kombinezonu innej istoty, Adama. Mężczyzna powoli przepływa obok niej. Machają do siebie i Adam się oddala.

Dwie przedstawione wyżej relacje opisują to samo zdarzenie widziane z dwóch różnych perspektyw. Obie relacje są prawdziwe. Każdemu z obserwatorów wydaje się, że pozostaje w spoczynku, a druga osoba się porusza. Ponieważ między tymi dwoma mieszkańcami kosmosu istnieje symetria, nie da się stwierdzić, czyj punkt widzenia jest właściwy, a czyj - błędny. Oba są tak samo uprawnione.

Przykład ten pozwala uchwycić istotę zasady względności - pojęcie ruchu ma charakter względny. Mówi się o ruchu Jakiegoś ciała, ale tylko względem innego, czyli porównując je z innym. Nie ma więc sensu stwierdzenie: „Adam podróżuje z prędkością 20 kilometrów na godzinę", ponieważ nie istnieje obiekt służący za punkt odniesienia. Przyjmując to samo kryterium, za uzasadnione trzeba natomiast uznać stwierdzenie: „Adam mija Ewę z prędkością 20 kilometrów na godzinę". Z opisanych sytuacji wynika, że ostatnia wypowiedź jest równoważna stwierdzeniu: „Ewa mija Adama z prędkością 20 kilometrów na godzinę (przemieszczając się w przeciwnym kierunku)". Innymi słowy, nie istnieje absolutne pojęcie ruchu. Ruch ma charakter względny.

Kluczowe znaczenie ma tutaj to, że Adama i Ewy nic nie pcha ani nie ciągnie. Nie działa na nich żadna siła, która powodowałaby zaburzenia ich ruchu. Przemieszczają się więc ze stałą prędkością. Bardziej precyzyjne Jest zatem stwierdzenie: „O ruchu swobodnym mówimy wtedy, gdy na obserwatorów nie działają żadne siły i istnieje punkt odniesienia w postaci innego obiektu”. Różnica jest istotna, siły bowiem w znaczny sposób zmieniają prędkość, z jaką poruszają się obserwatorzy - ich szybkość i kierunek ruchu. Gdyby na przykład Adamowi zamontowano na plecach silnik odrzutowy, czułby z pewnością, że się porusza. Kiedy silnik pracuje, Adam wie, że leci, nawet jeśli ma zamknięte oczy i nie porównuje swojego położenia z innymi obiektami. W tej sytuacji Adam nie twierdziłby, że

on Jest w spoczynku, a reszta świata przemieszcza się obok niego. Ruch ze stalą prędkością ma charakter względny, a ruch ze zmienną prędkością, czyli ruch przyspieszony - nie. (Kwestie dotyczące ruchu przyspieszonego i ogólnej teorii względności Einsteina są omówione w następnym rozdziale).

Zasadę związaną z ruchem łatwiej zrozumieć, sytuując przedstawione wyżej zdarzenia w pustej przestrzeni. Ulicom i budynkom bowiem nadajemy zazwyczaj, aczkolwiek bez uzasadnienia, szczególny status stacjonarnych. Niemniej reguła rządząca ruchem obowiązuje również na Ziemi i w rzeczywistości bardzo często doświadczamy jej istnienia.¹ Wyobraźmy sobie, na przykład, że zasnęliśmy w pociągu i budzimy się. kiedy nasz pociąg mija inny, jadący po sąsiednich torach. Jeżeli przejeżdżający pociąg całkowicie zasiania nam widok z okna, przez chwilę zastanawiamy się, czy to nasz pociąg się porusza czy ten drugi, a może oba. Oczywiście, w przypadku gdy nasz pociąg trzęsie się lub przechyla albo zmienia kierunek, pokonując zakręt, odczuwamy ruch. Jeśli Jednak Jedzie zupełnie gładko - jego prędkość pozostaje stała - zauważamy względny ruch pociągów, nie potrafiąc stwierdzić, który z nich się przemieszcza.

Posuńmy się Jednak nieco dalej. Wyobraźmy sobie, że Jadąc pociągiem, który porusza się ze stalą prędkością, zaciągamy okno zasłonami, nie widzimy więc nic poza własnym przedziałem. W tej sytuacji nie znajdziemy sposobu, aby stwierdzić, czy jesteśmy w ruchu. Przedział wygląda bowiem dokładnie tak samo niezależnie od tego, czy pociąg stoi. czy też jedzie z dużą prędkością. Einstein nadał tym spostrzeżeniom, które w rzeczywistości sięgają do pojęć wypracowanych Jeszcze przez Galileusza, sformalizowaną postać. Stwierdził, że siedząc w zamkniętym przedziale, nie można określić, czy pociąg się porusza. Wyciągnięty przez niego wniosek pozwala nam uchwycić istotę zasady względności: Ponieważ każdy wolny od działania sil ruch jest względny, nazywanie przemieszczania się ruchem jest uzasadnione tylko wtedy, gdy istnieje punkt odniesienia w postaci innych obiektów lub osób, które również poruszają się bez działania sil. Nie da się stwierdzić, czy jesteśmy w ruchu, Jeśli bezpośrednio lub pośrednio nie porównamy się z obiektami zewnętrznymi. Pojęcie absolutnego ruchu ze stałą prędkością po prostu nie istnieje. Zyskuje ono znaczenie tylko dzięki porównaniom.

Einstein uświadomił sobie, że z zasady względności wynika, iż wszelkie prawa fizyki - niezależnie od ich postaci - w takim samym stopniu obowiązują każdego z obserwatorów poruszających się ze stalą prędkością. Jeśli Adam i Ewa nie unoszą się samotnie v/ przestrzeni kosmicznej, ale każde z nich przeprowadza te same doświadczenia w swojej stacji kosmicznej, otrzymają identyczne