Sánta Csaba:
EINSTEIN RELATIVITÁSELMÉLETEI
A harminchetedik számunk témája a "Relativitáselméletek és vitatóik"
címet viselte. A téma történeti és tartalmi bemutatásában akkor
Einstein személyéig jutottunk el. Egyértelmű kötelezettség tehát a
folytatás, a relativitáselméletek mibenlétének további boncolgatása.
Bevezető okán a "relativitás" szóról és jelentéséről fontos elmondani,
hogy a magyar nyelvben ez nem a legszerencsésebb "fordítás",
elnevezés, ami a köztudatban félreértéseket is okoz.
A "minden relatív" szállóige valami olyasmit sejtet, hogy a
relativitás az valamiféle "törvényen kívüliség", valamiféle nagy
"betyárság" a Világ részéről ellenünk. Vagyunk Mi, a kutató emberkék,
akik érdeklődéstől (és egyebektől) hajtva szeretnénk megismerni a
természet titkait. Másrészről van e titkok őrzője, a Világ, s
részeként egy törvény, ami arról szól, hogy ő bizony lényében nem
megismerhető. Nem erről van szó!!! Nincs bizonytalanság!!! Sőt... A
"relativitás" azt jelenti, hogy viszonylagos, hogy valamitől (jelen
esetben a megfigyelőtől!) függ a vizsgált jelenség megfigyelhetősége,
de a megfigyelés tartalma is.
Persze a viszonyítás még mindig jelenthetné azt, hogy "mindig! csak
viszonyítani..." és akkor ugye "semmi! sem biztos...", hiszen "amihez
viszonyítok az is! viszonylagos...", de itt nem ezt jelenti. A
relativitáselméletek viszonylagossága arról regél, hogy igaz ugyan,
hogy a Világ egy folyton változó, s változásainak kölcsönhatásaiban
(ide értve a megfigyelést is) viszonyításokat, kölcsönös
meghatározottságokat tartalmaz, ám ezek törvényszerűsége is
meghatározható... Einstein nagyszerűsége nem az volt, hogy
bizonytalanságot teremtett, zsenijét éppen az adja, hogy megszüntette
a viszonyítás bizonytalanságait!
Miről is szól pontosan a speciális relativitáselmélet? A FIZIKA
TÖRVÉNYEI MINDEN INERCIARENDSZERBEN AZONOSAK! Vagyis semmi
bizonytalanság... Minden más csak ennek az elvnek a gyakorlati
alkalmazása. Van két vonatkoztatási rendszerem (inerciarendszerek),
ugyanazt a mozgást a két rendszer egy-egy megfigyelője másként fogja
látni, másként tudja leírni. Ez így bizonytalan lenne... Einstein
ezért mondta azt, hogy az "idő az, amit az órám mutat". Ez egy fix,
biztos pont. (Igaz ugyan, hogy ez az idő tartalmának leszűkítése!, ám
ez a leszűkítés az, ami kezelhetővé teszi az időt, mint fizikai
fogalmat.)
Einstein tehát meghatározta a dolgokat. Nem törekedett teljességre a
tartalmakat illetően, de egyértelműségre feltétlenül. Az óra az egy
egyszerű szerkezet, azzal nem lehet baj. Ha ugyanannak az órának a
járását két különböző megfigyelő eltérő módon látja, akkor ugye
ugyanazt az időt érzékelik másként. Vagyis nem az idő bizonytalan,
csak a megfigyelés viszonylagos. Azt mondta, hogy jó, nézzük így a
problémát. Adott esetben tudom, hogy mi az idő (van egy jó ... órám!),
a viszonyítást pedig fizikailag lehet modellezni. Ez utóbbihoz
pontosan meg kellett határozni a viszonyítás feltételeit, a
vonatkoztatási rendszert.
Einstein modellje alapjául az inerciarendszert választotta és olyan
inerciarendszerekben vizsgálta ugyanazon mozgás másként való
megjelenését, melyek egyenes vonalú egyenletes módon mozogtak
egymáshoz viszonyítva.
Mi az inerciarendszer? Egy vonatkoztatási rendszer (mihez viszonyítok
és hogyan? egy vonatkoztatási rendszer akkor adott, ha e két kérdésre
adott a válasz), amiben érvényes a tehetetlenség törvénye (Newton I.)
mondja a klasszikus mechanika: Az inerciarendszerekben az erőhatás
nélküli mozgás gyorsulásmentes (egyenes vonalú és egyenletes). Ez volt
a választott rendszer...
A modell alapjául szolgáló rendszer megválasztása mellett Einsteinnek
számolnia kellett még egy matematikai problémával. Nyilván egy több
összetevő által meghatározott viszonyításról lehet szó, s nagy kérdés,
hogy felírható-e az összes összetevő, s mindre a törvényszerűség.
Vélhetően nem, de igen válasz esetén is bizonyosan a káoszt kapnánk
eredményül. Ez a probléma áthidalható például úgy, ha keresünk egy
olyan fizikai mennyiséget, ami minden vonatkoztatási rendszerben
(minden inerciarendszerben) előfordul, sőt azonos formában,
állandóként hatva fordul elő, így bárhol van is a megfigyelő, mindig
viszonyíthat hozzá.
Einstein a fény vákuumbeli sebességét választotta, s általános érvényű
alapelvként kimondta, hogy a c fénysebesség vákuumban állandó,
mindegyik inerciarendszerben és minden irányban ugyanakkora
sebességgel terjed.
Egy gyakorlati igény volt még, hogy a viszonyítás végrehajtható is
legyen, méghozzá az, hogy ha kapunk egy matematikai alakot a
viszonyítás törvényeként, akkor az minden vonatkoztatási
rendszerünkben (minden inerciarendszerben!) érvényes legyen. Einstein
ezt úgy oldotta meg, hogy alaptétel gyanánt kimondta azt is, hogy
minden inerciarendszerben a fizikai törvények matematikai alakja
ugyanolyan.
Ezek voltak az alapok. Innen indult és próbálta modellezni az
egymáshoz képest egyenesvonalú és egyenletesen mozgó
inerciarendszerekben megjelenő, ugyanarra a mozgásra vonatkozó
képeket. Azt kapta, hogy a viszonyítás valóban törvényszerű. Speciális
relativitáselmélete azt mondja, hogy ha egy mozgást a saját
inerciarendszeremben leírok, akkor bármely másikban, aminek ismerem a
mozgását a sajátomhoz képest, szintén egyértelműen le tudom írni. Az
eredmény igazi haszna, hogy különböző vonatkoztatási rendszerek mérési
adatai minden bizonytalanság nélkül átszámíthatók bármelyik rendszer
objektív adatává.
Nem arról lehet beszélni, hogy az "abszolút tér és az abszolút idő,
mint reális fizikai fogalmak nem léteznek". Ami igaz persze, de nagyon
leszűkített igazság, ami félreértésekre vezethet. A speciális
relativitáselmélet általános filozófiai következménye, hogy a
megfigyelés mindig egyedi, eredménye mindig a megfigyelő sajátja.
Minden megfigyelő és minden megfigyelés egyedi, vagyis szubjektum. De
közös szubjektum éppen az egyediség általános érvényességének az okán!
nincs, vagyis abszolút akármi nem létezhet. Ez persze nem jelenti azt,
hogy nem volna objektív valóság, van, de másként mint azt Einstein
előtt vélték.
Létezik egy klasszikus objektivitás, ami az objektív dolgokat az
egyéntől, benyomásaitól függetlennek gondolta és létezik az einsteini
objektivitás, ami azt mondja, hogy az objektivitás mindig a szubjektum
nyelvére lefordított valóság. Van két megfigyelőnk és egy megfigyelt
jelenség. A két megfigyelő legyen K és L, akik egymáshoz képest
mozognak. K is és L is megfigyelik a jelenséget. A két megfigyelés
mindig (K és L személyétől és a megfigyelési környezettől
függetlenül!) különböző lesz, így az abszolút megtapasztalása
lehetetlen. Ám bármelyik megfigyelőnek lehetősége van "lefordítani",
"transzformálni" a másik megfigyeléseit.
Az einsteini objektivitás azt mondja, hogy hibát követek el, ha egy
megfigyelés eredményét önmagában, az adott megfigyelést végző
megfigyelő helyzetétől függetlenül vizsgálom, értelmezem, avagy akarom
felhasználni. Ám lehetőségem van saját szubjektumom számára igaz
értékekké "fordítani" bármely más megfigyelő adatait. Ezek az adatok a
"fordítás" után is csak saját szubjektumom számára lesznek objektívek.
Ha bárki más eme adatokat használni akarja, akkor a "fordítást" neki
is el kell végeznie. Vagyis az einsteini objektivitás fogalmaként az
objektív mindig a szubjektum számára lefordított valóság.
A fizika számára ez külön is érdekes, hiszen a természettudomány a
kísérletezésre épül. Aminek nincs gyakorlati megjelenése, az számára
nem létezik. A kísérletek megfigyeléseire is igaz, hogy azok nem
értelmezhetőek abszolút igazságokként, csak akkor lesznek objektívek,
ha egy-egy kísérlet eredményét minden esetben saját helyzetünkre
transzformáljuk. Einstein ezt az utat kezdte el, ám mindez azt
jelenti, hogy az egész fizikát, az egész természettudományt újra kell
gondolnunk.
(Az általános relativitáselmélet ismertetésével még az idén
folytatjuk.)
Duna Televízió * DunaText * Y-akták
1997. október 1. - 1997. október 8.