Fizyka

Einstein do poduszki

A więc wszelkie poruszenia, jak ruchy wahadła, częstość drgań świetlnych (barwa), rytm serca, wzrost ciał organicznych, czyli starzenie się odbywają się podczas ruchu wolniej, zależnie od jego prędkości. Doskonała reklama dla Orbisu: Otyli i Panie, chcecie odzyskać linię i utrzymać młodość, jeźdźcie jak najczęściej i jak najprędzej.

Otóż to. Jak najprędzej.

Niestety, prędkość naszych pojazdów jest zbyt mała wobec prędkości światła, by w tym kierunku żywić usprawiedliwione nadzieje. Człowiek lecący najszybszym samolotem musiałby lecieć 50 tysięcy lat, by się odmłodzić o… sekundę.

Wygląda to, jak gdyby Einstein zakpił z nas, gdyż żadnym przyrządem tych drobnych zmian wykryć niesposób. Nie zapominajmy, że te mikroskopijne zmiany rosną wraz z prędkością, a współczesna fizyka zajmuje się cząstkami takimi, jak elektrony, protony itp., których prędkość zbliża się do prędkości światła. Np. przy prędkości 260 tysięcy km/sek., co dla elektronów nie jest niczym nadzwyczajnym, ciało skraca się o połowę, czas na nim biegnie dwa razy wolniej, bezwładność więc wzrasta w dwójnasób, a wraz z bezwładnością to, co nazywamy masą.

Teoria Einsteina strąciła z piedestału niewzruszoną. zda się, stałość masy. Ciało będące w ruchu posiada masę większą od tej, którą zawiera w spoczynku. Okazuje się, że różnica pomiędzy masą podczas ruchu a masą spoczynkową, a więc rów-
nież masa rośnie wraz ze wzrostem energii ruch i oblicza się tę masę dzieląc energię przez kwadrat prędkości światła. Stąd wniosek, jedno z najłodniejszych w skutki osiągnięć teorii względności energia posiada masę. Odwracając to zdanie masa ciała jest sprzężona z energią, którą obliczamy mnożąc masę przez kwadrat prędkości światła.

Ponieważ prędkość światła jest olbrzymia, energia tkwiąca w łonie materii jest zawrotnie wielka. Energia zawarta w 1 kg materii jest zdolna przewieźć 4 miliony naładowanych węglem pociągów z Górnego Śląska do morza lub zaopatrzyć Polskę na 4 lata w prąd elektryczny albo też podnieść temperaturę Wisły do stanu wrzenia.

Pracujący nad energią atomową nie zawiedli się wierząc w równoważność materii i energii, opartą na teorii względności.

Dlaczego teoria Einsteina nazywa się teorią względności? Zresztą tak ochrzcił ją sam twórca. Jest raczej teorią rozszerzonej zasady względności gdyż sama zasada była znana od czasów Galileusza. Właściwie Kopernik był duchowym jej twórcą. Dziś jeszcze, gdy się opowiada o ruchu Ziemi komuś, który nie zna zasady względności, spotyka si z niedowierzaniem. Jak to, Ziemia pędzi, a my tego nie odczuwamy? Łatwo przekonać niedowiarka. Przecież w pociągu, gdy podrzucamy piłkę do góry ta, zamiast uderzyć o tylną ścianę przedziału, spada prostopadle do ręki, jak gdyby pociąg się nie poruszał.

Dawna zasada względności głosi, że wszelkie mechaniczne zjawiska na poruszającym się ciele odbywają się tak, jak gdyby to ciało trwało w absolutnym spoczynku. Czyli obserwator żadnym mechanieznym sposobem nie może się przekonać, czy znajduje się w stanie ruchu, czy spoczynku, naturalnie o ile ten ruch jest jednostajny i odbywa się po linii prostej. W razie zmiany prędkości, zwłaszcza nagłej, pasażerowie rychło przekonują się o tym gdy na głowę spadają im walizki.

Teoria Einsteina rozszerzyła zasadę względności. Wszystkie zjawiska, nie tylko mechaniczne, odbywają się w ciele ruchomym tak, jak gdyby to ciało było w spoczynku. A więc i światło. To tłumaczy bez reszty paradoks doświadczenia Michelsona. Nawet zjawiska z dziedziny magnetyzmu i elektryczności nie wyjawią niczego w związku z ruchem eksperymentatora.

Np. w przedziale pociągu znajduje się naelektryzowana kulka a obok igiełka magnetyczna, która zachowuje się normalnie, gdyż ciało naelektryzowane nie ma na nią żadnego wpływu.

Wiemy jednak z doświadczeń Rowlanda, że ciało naelektryzowane w ruchu zastępuje w zupełności prąd elektryczny, który w sposób charakterystyczny działa na igiełkę magnetyczną. W pociągu nie znać tego działania, widocznie naelektryzowana kulka zachowuje się tak, jak gdyby była w spoczynku podczas gdy ktoś, stojący na nasypie kolejowym z igiełką w ręku, zauważyłby jej wychylenie. Wyrażając się językiem fizyków: w oczach pasażerów pociągu kulka naelektryzowana wytwarza pole elektrostatyczne, w oczach pozostałych pole elektromagnetyczne.

— Kto ma słuszność?

— Obie strony.

Teoria względności z roku 1905 była tylko pierwszym etapem. Einstein widział jej słabe strony. Warunek jednostajności ruchu, na ogół nie spotykanego w przyrodzie, był nierealny. Wszechwładna siła grawitacji wywołuje ruchy zmienne, do których należało teorię przystosować.

Na dwa lata przed Wielką Rewolucją Listopadową w Rosji wybuchła rewolucja naukowa, tzw. „Uogólniona teoria względności“, podważająca pojęcia o nieskończoności przestrzeni, zdolna więc objąć cały „skończony“ Wszechświat.

Ale o niej innym razem.