Site Loading

115 éve fejtette meg Einstein az időlassulás rejtélyét – Origo

https://www.origo.hu/tudomany/20200630-mindossze-huszonhat-eves-volt-amikor-a-specialis-relativitaselmeletet-publikalta.html

Albert Einsteint a 20. szzad s az egyetemes tudomnytrtnet egyik legnagyobb alakjaknt tartjk szmon. dolgozta ki a specilis s az ltalnos relativitselmletet, ttr jelleg munkssgval pedig nagymrtkben hozzjrult a kvantumfizika, a statisztikus mechanika valamint a modern kozomolgia alapjainak lefektetshez. Szztizent ve, 1905.jnius 30-n jelent meg az az alapvet fontossg s a hagyomnyos newtoni fizikt meghalad dolgozata, amely megteremtette az id, a tvolsg, a tmeg s az energia valamint az elektromgnesessg kztti sszhangot. A specilis relativitselmlet j fejezetet nyitott az elmleti fizikban, s a vilgegyetemrl alkotott addigi felfogsban.

Tbb dolgok vannk fldn s gen, Horatio, mintsem blcselmetek lmodni kpes

(William Shakespeare: Hamlet)

Ngy Nobel-djat r felfedezs, huszonhat vesen

A berni szkhely Svjci Szabadalmi Hivatal ifj munkatrsa, a fizikus vgzettsg Albert Einstein szmra az 1905-s esztend klnsen termkeny vnek bizonyult. Az ifj zseni 1905-ben ugyanis

ngy olyan alapvet fontossg dolgozatot publiklt, amelyekkel megalapozta a modern fizikt.

Albert Einstein 1905-ben alkotta meg a specilis relativits elmlett, amit 1915 novemberben az ltalnos relativitselmlet kvetettForrs: Wikimedia Commons/Ferdinand Schmutzer

A tudomnytrtnszek szinte kivtel nlkl egyetrtenek abban, hogy e ngy dolgozat kzl minimum hrom, a Brown-mozgsrl, a fnyelektromos jelensgrl, valamint a specilis relativitselmletrl publiklt munkja egyenknt is megrdemelte volna a Nobel-djat. (Albert Einstein 1921-ben vgl a fnyelektromos jelensggel kapcsolatos felismersei miatt kapta meg a fizikai Nobel-djat.)

Ngy Nobel-djat is kirdemelt volna az egy v alatt megrt ngy tanulmnyvalForrs: Wikimedia Commons/University of Berlin

Einstein 1905-ben harmadikknt publiklt dolgozata laikus fl szmra a nem tl izgalmasan hangz „A mozg testek elektordinamikjrl” (Zur Elektrodynamik bewegter Krper”) cmet viselte,

m ez a tanulmny, ami a specilis relativits elmletknt vlt kzismertt,

olyan j aximkat fogalmazott meg, amelyek mind a mai napig a modern elmleti fizika s kozmolgia legfontosabb alapjai kz tartoznak.

Matematikailag sikeresen modellezte, de nem rtette meg

Mr 1887 ta heves, indulatos vitk trgyt alkotta egy, a Michelson-Morley ksrlet ta fennll s a kor elmleti fizikusai ltal megvlaszolhatatlannak tn rejtly. Albert Michelson valamint Edward Morley amerikai fizikusok 1887-ben ksrleti mdon akartk meghatrozni a Fldnek az gynevezett terhez, illetve az abszolt trhez viszonytott sebessgt.

Albert Michelson amerikai Nobel-djas fizikusForrs: Wikimedia Commons/Bunzil/English Wikipedia

Az ter a csillagkzi teret kitlt olyan hipotetikus kzeg, amelyben az elektromgneses hullmok terjednek.

Az ter ltezst arra a feltevsre alapoztk, hogy minden hullmnak szksge van valamilyen kzegre a tovaterjedshez,

ezrt a kor, a 19. szzad fizikusai gy vltk, hogy az ter az egsz, gynevezett abszolt teret kitlti. A Michelson-Morley ksrlet mutatta ki elszr, hogy a fny lland sebessggel terjed, s a fnysebessg nem fgg a megfigyel mozgstl, ami a klasszikus newtoni mechanika alapjn lehetetlen.

Michelson s Morley interferomtereForrs: Wikimedia Commons/ Western Reserve University

George Francis Fitzgerald r fizikus 1894-ben felvetette, ha azt felttelezzk, hogy a testek megrvidlnek a mozgs irnyban,

akkor a Michelson-Morley ksrlet eredmnye is megmagyarzhatv vlik.

Fitzgerald elkpzelsnek Hendrik Lorentz Nobel-djas holland fizikus adott matematikai formt, a rla elnevezett Lorentz-transzformcival.

George F. Fitzgerald r elmleti fizikusForrs: Wikimedia Commons/Oliver Heaviside

Albert Einstein a problma megoldshoz kt korbbi aximbl indult ki.

Az egyik Galileo Galilei, a 16. szzad vgn illetve a 17. szzad elejn alkot olasz fizikus ttele, miszerint a termszeti trvnyeknek minden, egymshoz kpest egyenletesen mozg megfigyel szmra azonosnak kell lennik.

Hendrik Antoon Lorentz holland Nobel-djas fizikusForrs: Wikimedia Commons/Royal Library

A msik, hogy a vkuumbeli fnysebessg valamennyi, inerciarendszerben lv megfigyel szmra azonos.(A mechanikban inerciarendszernek nevezzk azt a vonatkoztatsi rendszert, amelyhez viszonytva egy test mozgsra rvnyes Newton els trvnye, vagyis a tehetetlensgi trvny.)

A termszettrvnyek minden inerciarendszerben azonosak

Einstein elvetette az ter fogalmt s rjtt, hogy a vkuumbeli fny brmilyen inerciarendszerben minden irnyban ugyanazzal sebessggel, az ltala c-vel jellt fnysebessggel terjed, fggetlenl a fny frekvencijtl, az szlel vagy a detektor, illetve a fnyforrs sebessgtl.

Einstein 1905-ben a modern fizikt megalapoz ngy, tudomnytrtneti jelentsg tanulmnyt is publiklt. Rjtt, hogy a fny sebessge minden inerciarendszerben lland a megfigyel s a rendszer mozgstl fggetlenlForrs: Wikimedia Commons

Ez a ttel ellentmondott a sebessg-sszeads korbbi klasszikus elmletnek (egy szemlltet pldval megvilgtva a fentieket: az ll aut fnyszrjbl kiraml fny sebessge pontosan akkora, mint egy 180 km/rs sebessggel szguld autnak, a gpkocsi sebessgnek nincs semmilyen hatsa a fny sebessgre), de magyarzatot adott a Michelson-Morley ksrletre, illetve a Lorentz-transzformcira is.

Einstein felismersei j alapokra helyeztk a kozmolgitForrs: ESO/L. Calada/spaceengine.org

A specilis relativitselmletbl kvetkezen a termszeti trvnyek minden inerciarendszerben azonosak, csakgy, mint az azokat ler egyenletek is.

A specilis relativits einsteini elvnek van egy msik fontos kvetkezmnye,

mgpedig hogy nem ltezik semmilyen abszolt nyugv vonatkoztatsi rendszer, azaz nincsen abszolt tr sem.

Albert Einstein fogalmazta meg abszolt llandknt a fnysebessgetForrs: Wikimedia Commons/Congress Library

Einstein arra is rjtt, hogy ha a klcsnhatsok terjedsnek van maximlis sebessge, akkor a specilis relativits elve szerint ez minden inerciarendszerben lland. Ez az lland pedig a fny vkuumbeli sebessge, aminl egyetlen test sem haladhat gyorsabban.

Ikertestvrek, akiket sztvlaszt a trid

Az abszolt rtknek tekinthet vkuumbeli fnysebessghez ms rdekes kvetkezmnyek is kapcsoldnak, amelyek kzl taln az iker vagy az raparadoxon a legrdekesebb.

Mindkett a specilis relativitselmletbl kvetkez jelensg,

amelyek lnyege, hogy a fny terjedsi sebessghez kzeli tartomnyban msknt telik az id, mint egy ettl eltr rendszerben.

Albert Einstein s Nathan Rosen. Az einsteini specilis relativitsbl kvetkezik az ra s ikerparadoxon jelensgeForrs: AFP

Az ikerparadoxon npszer pldja szerint kt ikertestvr kzl az egyik rutazsra indul egy kzel fnysebessggel halad rhaj fedlzetn, mg a msikuk a Fldn marad. Ugyanolyan sszehangolt rkkal mrik az id, m az rutazsrl hazatr ikertestvr azt fogja tapasztalni,

hogy szmra hiba telt el csak viszonylag rvid id, de mr nem egyidsek,

mert a Fldn maradt testvre jelentsen megregedett, vagy esetleg mr ids kora miatt meg is halt.

Minl tvolabbi objektumot pillantunk meg az univerzumban, az idben is egyre tvolabb jutunk a mltbanForrs: NASA

A specilis relativitselmlet szerint a „jelen”, vagyis az egyidejsg maga is relatv, mert a viszonytsi rendszertl fgg fogalom.

A trid – amelynek fogalmt Einstein egy vtizeddel ksbb, az ltalnos relativitselmletben lltotta fel – tr s iddimenzija ugyanis nem vlaszthat szt, mert mindig a viszonytsi rendszertl fgg, hogy a ngydimenzis trid melyik metszete felel meg ppen a jelennek.

Lesz-e valaha is lehetsg a csillagkzi utazsokra?

A vkuumbeli fnysebessg mint abszolt lland, valamint az ikerparadoxon is rdekes krdseket vet fel egy lehetsges jvbeli csillagkzi utazssal kapcsolatban.

A csillagkzi rutazs egyelre csak a sci-fi alkotsokban ltezikForrs: wikimedia.org

A vilgegyetemben mg egy-egy adott csillagrendszeren bell is emberi fogalmak szerint felfoghatatlanul nagyok a tvolsgok;

gy pldul a szkebb galaktikus otthonunk, a Tejtrendszer kt pereme kztti tvolsg is majdnem elri a szzezer fnyvet.

( A fnyv a fny ltal egy v alatt megtett tvolsgot jelenti, viszonytsknt, egy msodperc alatt a fny kerektve 300 ezer kilomtert tesz meg.)

A Tejtrendszer a szkebb kozmikus haznkForrs:https://www.space.com/19915-milky-way-galaxy.html

A hozznk legkzelebb fekv s Tejtrendszerhez nagyon hasonl spirlis szerkezet csillagvros, az Andromda-galaxis tvolsga pedig mr 2,5 milli fnyv, vagyis, ha „szomszdolni” szeretnnk, ennyi idbe telne, amg egy fnysebessggel halad rhajval odarnnk.

A galaxisunkhoz legkzelebbi, a Tejtrendszerhez hasonl spirlis szerekezet csillagvros az Andromda-galaxis. Mellette kt szatellitgalaxist lehet megfigyelniForrs: Adam Block/University of Arizona

Eltekintve a fnysebessg kzeli sebessgtartomny elrsnek ma mg megoldhatatlan problmjtl, ezrt is ersen krdses a csillagkzi rutazsok megvalsthatsga. Albert Einstein vilga ugyanis nagyon tvol ll a fantzia, a sci-fi birodalmtl.

Close
Main Navigation
Secondary Navigation