fil przyr5 9

52 • PIĘKNO WSZECHŚWIATA

potrafili się uchwycić przejeżdżającego zegara i poruszać wraz z nim z prędkością, powiedzmy, trzech czwartych prędkości światła, z równań szczególnej teorii względności wynika, iż stacjonarni obserwatorzy zobaczyliby, że nasz zegar tyka w tempie równym dwóm trzecim tempa ich zegara. Różnica byłaby więc zauważalna.

Życie w biegu

Jak już wiemy, z faktu, że światło porusza się ze stałą prędkością, wynika, iż ruchomy zegar świetlny chodzi wolniej niż zegar pozostający w spoczynku. Zgodnie z zasadą względności ta sama reguła obejmuje także wszystkie inne zegary - musi więc być prawdziwa w odniesieniu do samego czasu. Dla osoby poruszającej się czas płynie wolniej niż dla kogoś, kto znajduje się w spoczynku. Jeśli owo dość proste rozumowanie, które doprowadziło nas do przytoczonego tu wniosku, jest poprawne, to czy gdybyśmy się ciągle poruszali. żylibyśmy dłużej? W końcu, jeśli osobie będącej w ruchu czas płynie wolniej, rozbieżność ta powinna mieć zastosowanie nie tylko do czasu mierzonego przez zegary, ale także do czasu mierzonego uderzeniami serca i starzeniem się części ciała. Tak też się dzieje. Ową tezę potwierdzono, badając pewne cząstki mikroświata - miony. W całym rozumowaniu Jest jednak pewien haczyk, który zniechęca do ogłoszenia, iż znaleziono eliksir młodości.

Gdy miony znajdujące się w laboratorium są w stanie w spoczynku, średnio po około dwóch milionowych sekundy rozpadają się. Proces ten przypomina rozpad radioaktywny. Rozpad potwierdzono doświadczalnie, przedstawiając olbrzymią liczbę dowodów. Wygląda to tak, Jakby mion żył z rewolwerem przystawionym do skroni. Gdy osiąga wiek dwóch milionowych sekundy, pociąga za spust i rozpada się na elektrony i neutrina. Kiedy jednak miony zamiast spoczywać w laboratorium, poruszają się w urządzeniu, zwanym akceleratorem cząstek, które przyspiesza je do prędkości bliskich prędkości światła, średnia długość ich życia, mierzona przez naukowców w laboratorium, znacznie wzrasta. To się dzieje naprawdę. Przy prędkości 1073 milionów kilometrów na godzinę (około 99.5% prędkości światła) życie mionu wydłuża się dziesięciokrotnie. Zjawisko, zgodnie ze szczególną teorią względności, tłumaczy się tym, że „zegarki" noszone przez miony tykają znacznie wolniej niż te w laboratorium, więc zegarki poruszających się szybko mionów nie osiągają stadium zagłady jeszcze długo po wskazaniu przez zegary laboratoryjne. Iż miony powinny wypalić z rewolwerów i się rozpaść. Jest to namacalny i przekonujący dowód

PRZESTRZEŃ. CZAS ! OBSERWATOR • 53

oddziaływania ruchu na upływ czasu. Gdyby ludzie poruszali się tak szybko Jak miony, czas ich życia również wydłużyłby się o ten sam czynnik. Zamiast żyć 70 lat, Istnielibyśmy 700 lat.³

Wróćmy Jednak do haczyka. Chociaż obserwatorzy w laboratorium widzą, że szybkie miony żyją dłużej niż ich stacjonarni bracia, miony znajdujące się w ruchu zawdzięczają dłuższe życie temu, iż dla nich czas płynie wolniej. Spowolnienie biegu czasu stosuje się nie tylko do ich zegarków, ale także do wszystkich czynności, które mogłyby wykonać. Na przykład, gdyby stacjonarny mion czytał w ciągu swojego krótkiego życia 100 książek, jego szybki kuzyn nie dalby rady przeczytać więcej. Chociaż żyje dłużej, czytanie książek -tak jak wszystko inne w życiu szybkiego mionu - zajmuje mu więcej czasu. Z zewnątrz wygląda to tak, jakby poruszający się mion żył w zwolnionym tempie: z tego punktu widzenia istnieje on dłużej niż mion w spoczynku, ale jego życie nie jest bogatsze. Ten sam wniosek dotyczyłby, oczywiście, szybko poruszających się ludzi, którzy żyliby średnio kilka stuleci. Z ich punktu widzenia byłoby to zwykłe życie. Z naszej perspektywy robiliby wszystko w zwolnionym tempie i dlatego ich normalny cykl życiowy zabierałby lak dużo naszego czasu.

Kto się zatem porusza?

Względność ruchu to zarówno klucz do zrozumienia teorii Einsteina, jak i potencjalne źródło nieporozumień. Nietrudno zauważyć, że zamiana punktów widzenia powoduje również odwrócenie ról mionów. Skoro i Adam, i Ewa mieli prawo twierdzić, iż znajdują się w spoczynku, a ich towarzysz się porusza, również miony, które opisaliśmy jako poruszające się, w całkowicie uprawniony sposób mogą uważać, że to one są w spoczynku, a „stacjonarne" miony poruszają się w przeciwnym kierunku. Rozumowanie to prowadzi do pozornie przeciwnego wniosku, że zegarki mionów określonych jako stacjonarne chodzą wolniej niż zegarki noszone przez poruszające się miony.

Omówiliśmy już sytuację, w której różne punkty widzenia prowadzą do wniosków pozornie sprzecznych. Mowa tu o użyciu żarówki podczas ceremonii podpisania traktatu. W tamtym wypadku rozumowanie oparte na szczególnej teorii względności zmusiło nas do rezygnacji z głęboko zakorzenionego przeświadczenia, że wszyscy, niezależnie od stanu ruchu, muszą być zgodni co do tego, które zdarzenia zachodzą w tym samym czaste. Obecnie przedstawiana osobliwość wydaje się jednak o wiele trudniejsza do zaakceptowania. Jak to możliwe, że dwaj obserwatorzy Jednocześnie