Zvitica pomlad 2016: Rok Šikonja - EINSTEIN 101

Večina je prepričana, da je fizika težka, kar seveda ni res, saj nima nobene teže. In njeno razumevanje ne zahteva kopice formul, ampak zgolj preudarne razmisleke. Te pa premore vsak, saj vsi vemo, da bo žoga v zraku enkrat padla na tla. Tudi razumevanje »Einsteinove« teorije relativnosti ni izjema, ampak zahteva le kanček domišljije in radovednosti.

Razpravo o posebni teoriji relativnosti bomo kot Einstein začeli z dvema neskončno dolgima vlakoma, eden ob drugem.

Zamislite si, da stojite v vagonu prvega vlaka, ki nima oken in sprva miruje. Znotraj preverite, ali še vedno veljajo isti fizikalni zakoni in končno zaspite. Še prej vam povem, da bom medtem ali vlak pustil na miru ali pa mu bom povečal hitrost na konstantnih 50 km/h. Zbudite se in vprašam vas, ali lahko ugotovite, če vlak miruje ali se giblje? Izkaže se, da tega ne morete ugotoviti. Potem odkrijete okno v vagonu, ki gleda proti drugemu vlaku in vidite, da se ta giblje v levo glede na vas. Še vedno ne morete z gotovostjo trditi, ali se gibljete vi v desno ali drugi vlak v levo. Sedaj odkrijete še okno na drugi strani vagona in vidite gručo krav, ki tečejo s hitrostjo 50 km/h. Spet se vprašate, kdo se giblje, vi ali krave? Sumite, da se gibljejo krave, ampak ne izključujete možnosti, da se lahko vlaki v Sloveniji tudi premikajo. Zopet ostanete negotovi.

Torej enakomerno gibanje ne spremeni nič, kar pa ne velja za pospešeno gibanje. Če voznik avtomobila hitro zavre, boste to občutili, saj boste udarili z glavo ob sedež in ne morete trditi, da je svet okoli vas pospeševal, saj ste vi tisti brez zob.

Ampak v razmislek še nismo vključili ene izmed ključnih sestavin teorije – svetlobne hitrosti. Svetloba je elektromagnetno valovanje, ampak se po eni plati obnaša drugače kot ostala valovanja, npr. zvok. Če se nam približuje rešilec, je hitrost zvoka sirene za nas različna, kot če miruje – omenjenemu fenomenu pravimo Dopplerjev pojav. Svetloba pa je drugačna, in sicer je neka stvar, ki potuje skozi neki skrivnosten medij in ne glede na to, kdo jo opazuje, ima enako hitrost.

Tukaj vstopi Einstein, ki pravi, da ve, kaj se dogaja in postulira, da je hitrost svetlobe konstanta ter pojasni, zakaj je tako. In sicer, če se svetloba ne bi tako obnašala, bi na vlaku brez oken lahko ugotovili, ali se gibljemo. Kar bi pomenilo, da zakoni optike obveljajo, medtem ko zakoni mehanike ne, oziroma, da so nekateri zakoni nad ostalimi.

S tem se ni strinjal, ker kot večina znanstvenikov, tudi on verjame v urejenost naravnih zakonitosti. Ampak s tem, ko je rekel, da je hitrost svetlobe konstantna, se je zoperstavil mnogim posledicam, ki pa so zelo bizarne, npr. da čas različno teče. Več o tem pa naslednjič.