Einstein do poduszki

W roku 1905 wybuchły dwie rewolucje. Jedna na ziemiach carskiej Rosji, druga w dziedzinie fizyki. Obie burzyły głęboko zakorzenione przesądy. Teoria Marksa jak i teoria Einsteina nie powstały jako sztuczne wytwory myśli, lecz wyrosły pod przymusem faktów z podłoża rzeczywistych zdarzeń

Celem każdej nowej teorii naukowej jest wyjaśnienie zjawiska, którego na podstawia dotychczasowych praw zrozumieć nie podobna.

Przyczyny powstania teorii względności narastały od chwili narodzin falowej teorii światła. Jeżeli promień świetlny jest ciągiem fal, to co faluje? Aby dać odpowiedź na to pytanie, wskrzeszono pojęcie wszędobylskiego eteru, wymysłu filozof;w greckich, by dalej straszył w fizyce. Równocześnie powstało zagadnienie, jak zachowuje się ów domniemany eter w stosunku do rozchodzącego się w nim światła. Według jednych uczonych, eter powinien trwać w bezwzględnym spoczynku, drudzy twierdzili, że wędruje wraz z promieniem świetlnym, inni wreszcie, że zostaje częściowo porwany przez światło. Jak tu pogodzić trzy sprzeczne wnioski, wysnute z doświadczeń?

Ten nie dający się rozplątać węzeł rozciął młody, nieznany rzeczoznawca urzędu patentowego w Zurychu, świętokradczym twierdzeniem: eteru nie ma. Bezpośrednio skłonił Einsteina do stworzenia teorii względności zaskakujący wynik doświadczenia Michelsona i Morleya, stwierdzający, że światło rozchodzi się z jednakową prędkością, bez względu na kierunek, w którym się ją mierzy, czyli niezależnie od stanu ruchu obserwatorów.

Jak to? Przecież jadąc otwartym samochodem czujemy wyraźnie wiatr od strony kierunku jazdy, skąd cząstki powietrza nadlatują z prędkością zwiększoną o prędkość pojazdu. Podobnie przednie szyby samochodu są bardziej narażone na stłuczenie gradem, niż tylne okienko. A czymże jest prędkość samochodu wobec prędkości Ziemi, która w swym locie dokoła Słońca przebiega przeszło 100 tysięcy km w ciągu godziny? Prędkość światła mierzona w kierunku ruchu Ziemi, powinna być przynajmniej o 60 km/sek większa, niż mierzona w kierunku przeciwnym, podczas gdy wyniki precyzyjnego aparatu Michelsona nie dopuszczają błędu wyższego nad 4 km/sek.

Wszystko byłoby jasne, gdyby Ziemia tkwiła w absolutnym spoczynku.

Czyżby Kopernik się pomylił?

Pozorna absurdalność tego faktu uwydatni się w całej pełni, gdy go przedstawimy w postaci wprawdzie zmyślonego i technicznie niewykonalnego. ale zrozumialszego eksperymentu.

Oto dwóch fizyków zamierza dokonać pomiaru prędkości światła na dachach wagonów pędzącego pociągu. W umówionej chwili jeden z nich, np. ten bliżej parowozu, rzuca snop światła ku drugiemu, który notuje czas nadejścia promienia. Dzieląc wzajemną odległość przez czas przelotu, otrzymują prędkość światła. Następnie dokonują pomiaru w kierunku przeciwnym i ku zdumieniu uzyskują ten sam wynik, to iest taki, jakby pociąg był w spoczynku.

Wprawdzie eksperyment Michelsona wyglądał inaczej i był wykonany na szybszym niż pociąg wehikule, gdyż na Ziemi, jednak wnioski są identyczne.

Fizycy znaleźli się w kłopocie, nie mogąc dociec przyczyny tego dziwnego zjawiska, a uczony holenderski Lorentz, na rok przed ogłoszeniem teorii względności, doszedł na podstawie swej teorii elektronowej do wniosku, że poruszające się ciała doznają skrócenia w kierunku ruchu zależnego od prędkości. To praktycznie niedostrzegalne skrócenie (Ziemia w swym biegu doznałaby skrócenia o 6 cm) wyjaśnia efekt Michelsona. nie tłumaczy jednak wyżej przytoczonego doświadczenia z pociągiem, kióre z tamtego wynika. Skrócenie pociągu wpłynie na czas przelotu światła nad jadącymi wagonami, lecz nie zatrze różnicy czasów obu przelotów w przeciwnych kierunkach.
Tymczasem Albert Einstein zaatakował to zagadnienie z zupełnie nieoczekiwanej reduty, zrobiwszy wyłom w ustalonych pojęciach o czasie i jego pomiarze. Czas, według koncepcji Newtona, płynący ciągłym nurtem, obojętny na rozgrywające się w nim zjawiska, został wciągnięty w zmienny kalejdoskop zdarzeń, jako nowe pojęcie względne.

Na pierwszy ogień poszło pojęcie równoczesności. — Co to znaczy — pyta Einstein — gdy mówimy, że dwa zjawiska w rozmaitych miejscach zdarzyły się równocześnie?

— To znaczy — odpowiadamy — że dwa zgodnie idące zegary wskazywały wówczas tę samą godzinę.

— Lecz jaką mamy pewność — nie daje Einstein za wygraną — że te dwa odległe zegary równocześnie wskazują tę samą godzinę?

— Należałoby ustalić to za pomocą sygnałów radiowych lub świetlnych, jak ruch chorągiewki startera podczas zawodów, kontrolującego równoczesność startu, lub sygnał sekundanta, stojącego w jednakowej odległości od obu przeciwników.

W istocie, gdy np. słuchacz radiowy w Kaniowie nad Dnieprem słyszy równocześnie w swym nieselektywnym aparacie dwa sygnały czasowe, nadane w Moskwie i w Warszawie, może z czystym sumieniem twierdzić, że obydwa sygnały zostały wysłane równocześnie, gdyż Kaniów leży w jednakowych odległościach od obu tych stolic.