20. stoljeće - Teorija relativnosti
Prostor i trajanje su jedno.
Edgar Allan Poe, Esej o kozmologiji, 1848. |
|
Nema razlike među vremenom i bilo kojom od triju dimenzija
prostora, osim u tome kako ih doživljava naša svijest.
...znanstvenici /…/ dobro znaju da je vrijeme samo jedna vrsta prostora.
Herbert George Wells, novela Vremenski stroj, 1895. |
|
Da ste imali priliku šetati živopisnim predjelima Toskane u posljednjem desetljeću 19. stoljeća, možda biste negdje na putu za Paviju susreli jednoga dugokosog momčića nedavno izbačenoga iz škole. Njegovi su mu učitelji u Njemačkoj objasnili da nikada ništa neće postići u životu, da njegova pitanja narušavaju red u razredu te da će biti najbolje ako napusti školu. On ih je poslušao i ubrzo se našao u sjevernoj Italiji, koja ga je očarala svojom ljepotom i gdje se mogao posvetiti stvarima beskrajno dalekim od onih kojima je bio kljukan u svojoj ranijoj, vojnički discipliniranoj, pruskoj školi. Njegovo je ime bilo Albert Einstein, a njegova su razmišljanja izmijenila svijet.
(Carl Sagan, Cosmos)
Albert Einstein (1879. – 1955.) jedan je od najistaknutijih tvoraca i predstavnika fizike novoga doba. Einstein je rođen u Ulmu (Njemačka) u židovskoj trgovačkoj obitelji, a školovao se u Njemačkoj, Italiji i Švicarskoj. Kao zaposlenik patentnoga ureda u Bernu 1905. godine, kada je i doktorirao, objavljuje u tada vodećem njemačkom znanstvenom časopisu Annalen der Physik četiri znanstvena članka koji su od iznimne važnosti za fiziku i razumijevanje svijeta. U prvom razjašnjava fotoelektrični efekt koristeći koncept kvanata energije, i za to objašnjenje 1921. godine dobiva Nobelovu nagradu. U drugom radu tumači Brownovo gibanje (slučajna gibanja malih čestica kao izravan dokaz aktivnosti molekula) podržavajući time atomsku teoriju. Trećim radom O elektrodinamici tijela u gibanju (Zur Elektrodynamik bewegter Körper) uvodi specijalnu teoriju relativnosti, radikalno nov svjetonazor, kojim uvodi fundamentalne promjene u shvaćanju prostora i vremena, i koji dalje razrađuje u četvrtom radu iskazujući jednadžbu ekvivalencije mase i energije.
Zašto sam baš ja stvorio teoriju relativnosti?
Čini mi se da je razlog sljedeći: čovjek koji je
normalno odrastao uopće ne razmišlja
o problemu prostora i vremena.Po njegovu je mišljenju
on s tim pojmovima raščistio još u djetinjstvu.
Ja sam se, međutim, razvijao tako sporo da su prostor
i vrijeme zaokupljali moje misli i kada sam već bio odrastao.
Albert Einstein |
Specijalna je teorija relativnosti brzo zadobila široku pozornost potvrđujući time kasniji Einsteinov komentar da je u 1905. godini bila „zrela za objavljivanje“. U ranoj je diseminaciji ideje značajnu ulogu imao Max Planck, o kojem Einstein piše: „Pozornost koju je teorija brzo dobila od kolega u velikom je dijelu zasluga odlučnosti i topline kojom ju je zagovarao Planck“.
 Planck je 1908. godine i skovao naziv „teorija relativnosti“ želeći naglasiti kako specijalna teorija relativnosti, a kasnije i opća, interpretira načelo relativnosti poznato još od Galileija. Iznimno je velik značaj za prihvaćanje teorije relativnosti svakako imala matematička formulacija teorije koju 1907. predstavlja matematičar Hermann Minkowski (1864. – 1909.). On zasniva interpretaciju u četverodimenzionalnom prostoru, nazvanom prostor–vrijeme ili prostor Minkowskog, u kojem povrh tri prostorne, jednu od dimenzija čini vrijeme, a točke se nazivaju „događajima“. U tom se prostoru geometrija specijalne relativnosti mogla jednostavnije prikazati.
Odsad prostor za sebe i vrijeme za sebe postaju tek puke sjene
i samo je neka vrsta njihova sjedinjavanja sačuvala nezavisno postojanje.
Ovo je sjedinjenje nazvano prostor–vrijeme.
Hermann Minkowski |
|
Specijalna teorija relativnosti proizlazi iz postulata konačne i maksimalne brzine svjetlosti, konstantne u svim inercijalnim referentnim sustavima. Postuliranje je neovisnosti brzine svjetlosti o gibanju izvora svjetlosti ili motritelja značilo korjenitu promjenu u odnosu na dotadašnje klasične newtonovske koncepte apsolutnoga prostora i vremena te zbrajanje brzina i zagarantiranu istodobnost Galileijeve klasične relativnosti.
Vrijeme je u klasičnoj fizici poput rijeke koja nosi pojave kao rijeka brodove. Pa i kada nema brodova, rijeka teče. Prostor je obala rijeke, koja isto postoji neovisno o brodovima. Einsteinova teorija relativnosti promijenila je tu sliku na sljedeći način: kada nema brodova – rijeka ne teče! Oblik se obale mijenja pod djelovanjem lađa u prolazu!
Charles Nordmann
|
|
|
