Η εξήγηση του Einstein για την ειδική σχετικότητα, που δόθηκε στο άρθρο του για την ηλεκτροδυναμική των κινούμενων σωμάτων του 1905 επικεντρώνεται στην κατεδάφιση της ιδέας της «απόλυτης ανάπαυσης», όπως φαίνεται από τον θεωρητικό φωτεινό αιθέρα. Το πέτυχε αυτό με επιτυχία, αλλά πολλοί που ακούνε ότι το επιχείρημα σήμερα μένει αμηχανία για το γιατί όλα φαίνεται να εξαρτώνται από την ταχύτητα του φωτός σε κενό.
Δεδομένου ότι λίγοι άνθρωποι τον 21ο αιώνα πρέπει να πείσουν ότι ο φωτεινός αιθέρας δεν υπάρχει, είναι δυνατόν να έρθουμε στην έννοια της ειδικής σχετικότητας με διαφορετικό τρόπο και μόνο μέσω μιας άσκησης λογικής να συμπεράνουμε ότι το σύμπαν πρέπει να έχει απόλυτη ταχύτητα - και από εκεί συνάγουμε την ειδική σχετικότητα ως λογική συνέπεια.
Το επιχείρημα έχει ως εξής:
1) Πρέπει να υπάρχει απόλυτη ταχύτητα σε οποιοδήποτε σύμπαν δεδομένου ότι η ταχύτητα είναι ένα μέτρο της απόστασης που μετακινείται με την πάροδο του χρόνου. Η αύξηση της ταχύτητάς σας σημαίνει ότι μειώνετε το χρόνο ταξιδιού σας από απόσταση Α έως Β. Ένα χιλιόμετρο με τα πόδια στα καταστήματα μπορεί να διαρκέσει 25 λεπτά, αλλά αν το τρέξετε μπορεί να χρειαστούν μόνο 15 λεπτά - και αν πάρετε το αυτοκίνητο, μόνο 2 λεπτά. Τουλάχιστον θεωρητικά, θα πρέπει να μπορείτε να αυξήσετε την ταχύτητά σας μέχρι το σημείο που ο χρόνος ταξιδιού φτάνει στο μηδέν - και όποια ταχύτητα κι αν βρίσκεστε όταν συμβεί αυτό θα αντιπροσωπεύει την απόλυτη ταχύτητα του σύμπαντος.
2) Τώρα εξετάστε την αρχή της σχετικότητας. Ο Αϊνστάιν μίλησε για τρένα και πλατφόρμες για να περιγράψει διαφορετικό αδρανειακό πλαίσιο αναφορών. Για παράδειγμα, μπορείτε να μετρήσετε κάποιον που ρίχνει μια μπάλα προς τα εμπρός με ταχύτητα 10 km / hr στην πλατφόρμα. Αλλά βάλτε κάποιον στο τρένο που ταξιδεύει με ταχύτητα 60 χλμ / ώρα και στη συνέχεια η μπάλα κινείται μετρά προς τα εμπρός με ταχύτητα περίπου 70 χλμ / ώρα (σε σχέση με την πλατφόρμα).
3) Το σημείο 2 είναι ένα μεγάλο πρόβλημα για ένα σύμπαν που έχει απόλυτη ταχύτητα (βλ. Σημείο 1). Για παράδειγμα, εάν είχατε ένα όργανο που προβάλλει κάτι προς τα εμπρός στην απόλυτη ταχύτητα του σύμπαντος και έπειτα τοποθετήσετε αυτό το όργανο στο τρένο - θα περιμένατε να είστε σε θέση να μετρήσετε κάτι που κινείται με την απόλυτη ταχύτητα + 60 km / hr.
4) Ο Αϊνστάιν συμπέρανε ότι όταν παρατηρείτε κάτι που κινείται σε διαφορετικό πλαίσιο αναφοράς από το δικό σας, τα στοιχεία της ταχύτητας (δηλαδή απόσταση και χρόνος), πρέπει να αλλάξουν σε αυτό το άλλο πλαίσιο αναφοράς για να διασφαλιστεί ότι οτιδήποτε κινείται δεν μπορεί ποτέ να μετρηθεί κινούμενο με ταχύτητα μεγαλύτερη από την απόλυτη ταχύτητα.
Έτσι, στην αμαξοστοιχία, οι αποστάσεις πρέπει να συστέλλονται και ο χρόνος πρέπει να διαχωρίζεται (καθώς ο χρόνος είναι ο παρονομαστής της απόστασης με την πάροδο του χρόνου).
Και αυτό είναι πραγματικά. Από εκεί μπορεί κανείς να κοιτάξει απλώς στο σύμπαν για παραδείγματα κάτι που κινείται πάντα με την ίδια ταχύτητα ανεξάρτητα από το πλαίσιο αναφοράς. Όταν βρείτε κάτι, θα ξέρετε ότι πρέπει να κινείται με την απόλυτη ταχύτητα.
Ο Αϊνστάιν προσφέρει δύο παραδείγματα στις πρώτες παραγράφους του On the Electrodynamics of Moving Bodies:
- η ηλεκτρομαγνητική έξοδος που παράγεται από τη σχετική κίνηση ενός μαγνήτη και ενός επαγωγικού πηνίου είναι η ίδια αν ο μαγνήτης κινείται ή αν το πηνίο κινείται (ένα εύρημα της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας του James Clerk Maxwell) και ·
- η αποτυχία να αποδειχθεί ότι η κίνηση της Γης προσθέτει οποιαδήποτε επιπλέον ταχύτητα σε μια φωτεινή δέσμη που κινείται μπροστά από την τροχιακή τροχιά της Γης (πιθανώς μια λοξή αναφορά στο πείραμα Michelson-Morley του 1887).
Με άλλα λόγια, η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία (δηλαδή το φως) έδειξε την ίδια την ιδιότητα που θα περίμενε κανείς από κάτι που κινήθηκε με την απόλυτη ταχύτητα που είναι δυνατόν να κινηθεί στο σύμπαν μας.
Το γεγονός ότι το φως συμβαίνει να κινείται με την απόλυτη ταχύτητα του σύμπαντος είναι χρήσιμο να γνωρίζουμε - καθώς μπορούμε να μετρήσουμε την ταχύτητα του φωτός και ως εκ τούτου μπορούμε στη συνέχεια να αντιστοιχίσουμε μια αριθμητική τιμή στην απόλυτη ταχύτητα του σύμπαντος (δηλαδή 300.000 km / sec), αντί από το να το αποκαλείς γ.
Περαιτέρω ανάγνωση:
Κανένας! Αυτό ήταν AWAT # 100 - περισσότερο από αρκετό για όλους. Ευχαριστούμε που διαβάσατε, ακόμα κι αν ήταν μόλις σήμερα. SN.
