115 éve fejtette meg Einstein az időlassulás rejtélyét
![Einstein](https://cdn.origo.hu/2023/12/kmOeZJJ5TQ4Qn4KmsVoLzGIWaf_UNuqbqM2DcP3Hz44/fill/1347/758/no/1/aHR0cHM6Ly9jbXNjZG4uYXBwLmNvbnRlbnQucHJpdmF0ZS9jb250ZW50LzgyNzRlZTRmMGQ4YzRhZDM5MTJkY2FhNWQ0ZGRjNmFj.webp)
"Több dolgok vannk földön és égen, Horatio, mintsem bölcselmetek álmodni képes"
(William Shakespeare: Hamlet)
A berni székhelyű Svájci Szabadalmi Hivatal ifjú munkatársa, a fizikus végzettségű Albert Einstein számára az 1905-ös esztendő különösen termékeny évnek bizonyult. Az ifjú zseni 1905-ben ugyanis
négy olyan alapvető fontosságú dolgozatot publikált, amelyekkel megalapozta a modern fizikát.
A tudománytörténészek szinte kivétel nélkül egyetértenek abban, hogy e négy dolgozat közül minimum három, a Brown-mozgásról, a fényelektromos jelenségről, valamint a speciális relativitáselméletről publikált munkája egyenként is megérdemelte volna a Nobel-díjat. (Albert Einstein 1921-ben végül a fényelektromos jelenséggel kapcsolatos felismerései miatt kapta meg a fizikai Nobel-díjat.)
Einstein 1905-ben harmadikként publikált dolgozata laikus fül számára a nem túl izgalmasan hangzó „A mozgó testek elektordinamikájáról" (Zur Elektrodynamik bewegter Körper") címet viselte,
ám ez a tanulmány, ami a speciális relativitás elméletként vált közismertté,
olyan új axiómákat fogalmazott meg, amelyek mind a mai napig a modern elméleti fizika és kozmológia legfontosabb alapjai közé tartoznak.
Már 1887-től, a Michelson-Morley kísérlet óta heves indulatos viták tárgyát alkotta egy fennálló, és a kor elméleti fizikusai által megválaszolhatatlannak tűnő rejtély. Albert Michelson valamint Edward Morley amerikai fizikusok 1887-ben kísérleti módon akarták meghatározni a Földnek az úgynevezett éterhez, illetve az abszolút térhez viszonyított sebességét.
Az éter a csillagközi teret kitöltő olyan hipotetikus közeg, amelyben az elektromágneses hullámok terjednek.
Az éter létezését arra a feltevésre alapozták, hogy minden hullámnak szüksége van valamilyen közegre a tovaterjedéséhez,
ezért a kor, a 19. század fizikusai úgy vélték, hogy az éter az egész, úgynevezett abszolút teret kitölti. A Michelson-Morley kísérlet mutatta ki először, hogy a fény állandó sebességgel terjed, és a fénysebesség nem függ a megfigyelő mozgásától, ami a klasszikus newtoni mechanika alapján lehetetlen.
George Francis Fitzgerald ír fizikus 1894-ben felvetette, ha azt feltételezzük, hogy a testek megrövidülnek a mozgás irányában,
akkor a Michelson-Morley kísérlet eredménye is megmagyarázhatóvá válik.
Fitzgerald elképzelésének Hendrik Lorentz Nobel-díjas holland fizikus adott matematikai formát, a róla elnevezett Lorentz-transzformációval.
Albert Einstein a probléma megoldásához két korábbi axiómából indult ki.
Az egyik Galileo Galilei, a 16. század végén illetve a 17. század elején alkotó olasz fizikus tétele, miszerint a természeti törvényeknek minden, egymáshoz képest egyenletesen mozgó megfigyelő számára azonosnak kell lenniük.
A másik, hogy a vákuumbeli fénysebesség valamennyi, inerciarendszerben lévő megfigyelő számára azonos.(A mechanikában inerciarendszernek nevezzük azt a vonatkoztatási rendszert, amelyhez viszonyítva egy test mozgására érvényes Newton első törvénye, vagyis a tehetetlenségi törvény.)
Einstein elvetette az éter fogalmát és rájött, hogy a vákuumbeli fény bármilyen inerciarendszerben minden irányban ugyanazzal sebességgel, az általa c-vel jelölt fénysebességgel terjed, függetlenül a fény frekvenciájától, az észlelő vagy a detektor, illetve a fényforrás sebességétől.
Ez a tétel ellentmondott a sebesség-összeadás korábbi klasszikus elméletének (egy szemléltető példával megvilágítva a fentieket: az álló autó fényszórójából kiáramló fény sebessége pontosan akkora, mint egy 180 km/órás sebességgel száguldó autóénak, a gépkocsi sebességének nincs semmilyen hatása a fény sebességére), de magyarázatot adott a Michelson-Morley kísérletre, illetve a Lorentz-transzformációra is.
A speciális relativitáselméletből következően a természeti törvények minden inerciarendszerben azonosak, csakúgy, mint az azokat leíró egyenletek is.
A speciális relativitás einsteini elvének van egy másik fontos következménye,
mégpedig, hogy nem létezik semmilyen abszolút nyugvó vonatkoztatási rendszer, azaz nincsen abszolút tér sem.
Einstein arra is rájött, hogy ha a kölcsönhatások terjedésének van maximális sebessége, akkor a speciális relativitás elve szerint ez minden inerciarendszerben állandó. Ez az állandó pedig a fény vákuumbeli sebessége, aminél egyetlen test sem haladhat gyorsabban.
Az abszolút értéknek tekinthető vákuumbeli fénysebességhez más érdekes következmények is kapcsolódnak, amelyek közül talán az iker vagy az óraparadoxon a legérdekesebb.
Mindkettő a speciális relativitáselméletből következő jelenség,
amelyek lényege, hogy a fény terjedési sebességhez közeli tartományban másként telik az idő, mint egy ettől eltérő rendszerben.
Az ikerparadoxon népszerű példája szerint két ikertestvér közül az egyik űrutazásra indul egy közel fénysebességgel haladó űrhajó fedélzetén, míg a másikuk a Földön marad. Ugyanolyan összehangolt órákkal mérik az időt, ám az űrutazásról hazatérő ikertestvér azt fogja tapasztalni,
hogy számára hiába telt el csak viszonylag rövid idő, de már nem egyidősek,
mert a Földön maradt testvére jelentősen megöregedett, vagy esetleg idős kora miatt már meg is halt.
A speciális relativitáselmélet szerint a „jelen", vagyis az egyidejűség maga is relatív, mert a viszonyítási rendszertől függő fogalom.
A téridő – amelynek fogalmát Einstein egy évtizeddel később, az általános relativitáselméletben állította fel – , tér és idődimenziója ugyanis nem választható szét, mert mindig a viszonyítási rendszertől függ, hogy a négydimenziós téridő melyik metszete felel meg éppen a jelennek.
A vákuumbeli fénysebesség mint abszolút állandó, valamint az ikerparadoxon is érdekes kérdéseket vet fel egy lehetséges jövőbeli csillagközi utazással kapcsolatban.
A világegyetemben még egy-egy adott csillagrendszeren belül is emberi fogalmak szerint felfoghatatlanul nagyok a távolságok;
így például a szűkebb galaktikus otthonunk, a Tejútrendszer két pereme közötti távolság is majdnem eléri a százezer fényévet.
( A fényév a fény által egy év alatt megtett távolságot jelenti, viszonyításként, egy másodperc alatt a fény kerekítve 300 ezer kilométert tesz meg.)
A hozzánk legközelebb fekvő, és a Tejútrendszerhez nagyon hasonló spirális szerkezetű csillagváros, az Androméda-galaxis távolsága pedig már 2,5 millió fényév, vagyis, ha „szomszédolni" szeretnénk, ennyi időbe telne, amíg egy fénysebességgel haladó űrhajóval odaérnénk.
Eltekintve a fénysebesség közeli sebességtartomány elérésének technikailag ma még megoldhatatlan problémájától, ezért is erősen kérdéses a csillagközi űrutazások megvalósíthatósága. Albert Einstein világa ugyanis nagyon távol áll a fantázia, a sci-fi birodalmától.