Einstein

[Kis Norbert]

Szia!

>Hat ezt meg magyarazhatnad!
>Van A es B egy pontbol indulo, egymassal pontosan ellenkezo iranyban halado

>valamim. A C pontobol az indulasi pontban levo a haladasi iranyvektorukra 
>meroleges sikhoz viszonyitva az egyik sebessege (maradva az eredeti 
>peldanal) 200.000 km/sec, a masike -200.000 km/sec. Ha a megfigyelesi 
>pontot athelyezem mondjuk A-ba, akkor ugyan tudom, hogy 400.000 km/sec-cel 
>tavolodnak, de megsem ennyit fogok merni. Jol ertelek?

Jol erted, maximum a <C-t merheted az elmelet szerint. (tehat soha nem
tobbet) Mivel a fenysebesseg kozeli sebesseggel mozgo testekre a
relativisztikus dolgok eloterbe kerulnek.
Tobb modon is meg lehet magyarazni a dolgot, de Einstein pl. Vonatokkal,
illetve a rajtuk levo fenyforrasokkal, meg a megfigyelonel levo tukrokkel
tette. (az 'egyidejuseg' miatt kellett a tukor.) Ha bovebben erdekel, akkor
van egy konyve, amiben mindenfele keplettol mentesen, az a'tlagembernek
ertheto modon magyarazza el a dolgot.
Ugyanis abban az idoben meg az ilyen 'aprosagokra' is ugyeltek, hogy az
elmeleteket ne csak az elvont matematikaban jartas fizikusok erthessek meg.
Einstein is 'ugyelt a reszletekre', ahogy mai reklamstilusban mondhatnank. A
relativitaselmeletrol nemcsak a szakmai publikacioit keszitette el, hanem
tobb konyvben is kiadta. Raadasul keszitett egy olyan verziot, ahol az
eloszoban azt irta: 'kepletektol mentesen, kozertheto modon' mutatja be a
rel. elmeleteit.
Ebben olvashato az altalam is peldakent emlitett, es ekkora vita't kivaltott
paradoxonja, amit o:nmaga, o:nmagarol i'rt le. :-) Persze azert az oreg
szerette a matekot, es par alapveto keplet, illetve levezetes igyis benne
maradt. (Kozepiskolai aggyal viszont felfoghato!)

A pontos cimre nem emlekszem, de talan 'Relativitas elmelet', vagy valami
ilyesmi egyszeru cim lehetett. 
(Regi konyv, remelem, meg megtalalom, hogy az igert reszt be tudjam szo
szerint idezni.)
Termeszetesen ket fo fejezetre oszlik, a specialis, illetve az altalanos
relativitas elmeletre. Az elso azert specialis, mert csak allando
sebessegel, egyenes vonalu palyan mozgo, vagy pedig egyenletesen gyorsulo,
lassulo testekkel foglalkozik. A masodik, azert altalanos, mert Einstein
kiterjeszti az elmeletet valamennyi, mozgastipusra.

Az elsot felfogni se egyszeru, de a masodiknak negyszer tuti, hogy nekikezd
az ember, erre lelkileg jobb elo"re felke'szu:lno:d... :-)

Azonban, hogy ne csak a levegobe beszeljek, az alapelv a kovetkezo:
Ahhoz, hogy barmilyen testrol informaciot lehessen szereznunk, tehat latni,
erzekelni lehessen,
az elektromagneses hullamok segitseget kell igenybe vennunk. (Pl. a
fenyt...)
Viszont fizikai meresek alapjan meglapodve tapasztaltak, hogy a feny
sebessege nem novelheto meg. Egy tok egyszeru kiserlettel hazilag is
kiprobalhatod ezt, nincs benne semmi ordongosseg! (Ez a relativitas elve,
ami nem azonos a relativitas elmelettel, mert az negy vagy ot ilyen elv
egyesitesebeol all!!!)
Kell hozza egy uveg cso, a ket vegen derekszogu kanyarral. Az egyik vegebe
folyadekot vezetsz, es egy csappal az aramlasi sebesseget szabalyozni
kezded. Egy LASER-pointer fenyet (normal fennyel csina'lta'k elo"szo:r az
1800-as e'vek vegen, de a pointerrel szerintem konnyebb lesz!)
nyalabosztoval ket reszre bontod (hazilag a legjobb nyalaboszto egy gyari
CD-lemez). Az egyik direktben megy egy ernyore, a masik pedig az uvegcsovon
keresztul talalkozik a vaszon sikjaban a masik sugarral. Termeszetesen
folyadekben lassabban halad a feny, azaz kulonbseggel erkezik meg. A ket
sugar termeszetesen interferenci mintazatot hoz letre az ernyon. Ha a feny
sebessege osszefuggene a folyadekkal, akkor az aramlas sebessegetol fuggoen
a fenynek gyorsulnia kellene, s igy az interferenciamintanak, vagy osszetett
feny eseten a szineknek eleg jol lathatoan, es mertekben elore
kiszamithatoan _ennek megfeleloen valtoznia_. Azonban ez nem igy tortenik. A
feny nem lesz gyorsabb attol, hogy az Ot szallito kozeget felgyorsitjuk! A
kiserletet sokfe'le modon, osszeallistaban elve'gezte'k, pl. ugyis, hogy a
teljes ernyo+fenyforras a folyadekban volt. Eredmeny semmi!
Ha pedig ez igaz, akkor a feny sebessege abszolut, azt jobban gyorsitani nem
lehet :-)
Persze ez akkor igencsak meghokkentette a tudomanyos plenumot, es nem
ertettek a dolgot. Az esetre az un. 'ETER' elmelet alapjan azonban talaltak
magyarazatot, es betudtak erdekessegnek.
(Azt mondtak, hogy a mozgas iranyaban az 'eterszel' miatt rovidules
kovetkezik be, ami eltunteti a valtozast...) Azert Einstein elott is
gondolkodtak a fizikusok ;-)))

!!!Lathato, hogy a kise'rle't nem a sebesseg abszolut voltat bizonyitja,
csak a fenysebesse'ge't! Tehat ez alapjan -onmagaban- nem zarhato ki olyan
eset, ahol gyorsabban lehet haladni a fenynel. (A spec. rel.-ben persze mar
Einstein megindolkolta egyeb modon is a dolgot, anyagokra is lebontva, de ez
most mas, mi csak a relativitas elve'rol besze'lunk.))

Nos, a relativitas elmelet nem szulethetett volna meg, ma nincs ket tudos,
akik a fenti esemenyek utan megprobaltak gyakorlatban is bizonyitani az
'ETER' le'teze'se't.
Michelson es Morley, (talan jol irtam) arra gondolt, hogy egy
interferometert epit, (azaz egy ketkaru tukros, lampas ernyos szerkezetet.)
Abbol indultak ki, hogy ha van eter, akkor annak lennie kell a forgo-keringo
foldhoz kepest sebessegenek is. Viszont ez 'E'TERSZELET' okoz, ami mindig
ma's-ma's ira'nybo'l fu'j.
Az interferometer karjai szoget zartak be, tehat a nyugvo, merev
szerkezetnek -az eterszel iranyanak megfelelo modon- kellett volna az
interferenciamintakat valtoztatgatni.
Nos, kellett volna, de nem tette. :-))) Ezzel pedig pont az ellenkezojet
sikerult bizonyitani: nincs ETER! Persze a szerkezetet ujra konstrualtak, es
megismeteltek a mereseket: Semmi!
Egyes ortodox eterhivok azzal magyaraztak, hogy a fold tomegevel 'kiragad'
egy darabot az eterbol, es ezert itt a foldon nincs eterszel. Jottek a
csillagaszati kiserletek, mert akkor viszont a fold eterszelenek kell hatnia
a csillagok fenyere... Nem hatott... ;-)))
S ezutan jott Einstein....

Visszaterve az eredeti kerdesedre, hogy hogyan lehet, hogy a sebessegek
relativisztikus osszeadasa mas eredmenyt ad, mint a hagyomanyos, Newtoni
osszegzes...
A valasz egyszeru. Mivel az informaciot a feny hordozza, ezert a fentieket
elfogadva vagy a tavolsagnak kell megrovidulnie, vagy pedig az idonek,
esetleg mindkettonek. :-)

Pl. A tavolsag megrovidulese utan viszont a hagyomanyos sebesseg-keplet
ertelmet veszti, azzal nem szamolhatunk tovabb. :-)

Hogyan rovidulhet a tavolsag?!?
Legyen adott egy lec, ket vegen, illetve kozepen egy-egy vakuval. A lec
legyen igen hosszu, pl. a feny fussa be 1 masodperc alatt. (kb. 300.000km)
Ha most ezt a lecet fenysebesseg kozeli sebesseggel mozgatjuk, mikozben
'egyidoben' (ez megint meger egy mise't...)
felvillantjuk a vakukat, amikor e'ppen a le'c fele ment el mellettunk, akkor
az egyik + masik vaku fenye nem egyenlo utat tesz meg, hiszen a lec egyik
elol elfut, a masikat pedig probalja 'megelozni'. Azt fogod latni, hogy a
kozepso, melletted levo felvillanas utan az egyik ve'g vakujanak fenyet
elobb latod meg, mint a masikat. Ebbol joggal jutsz arra a kovetkeztetesre,
hogy a lec feled kozeledo resze 'megrovidult', a toled tavolodo pedig
'megnyult' :-) (Persze arra a kovetkeztetesre is juthatsz, hogy a lec ket
oldalan maskepp telik az ido, mert vegulis idot mertel...)

Marpedig ilyen 'vonalzoval' nehez lenne hagyomanyos tavolsagot merni, (vagy
idot) s ebbol sebesseget szamolni... :-) Ezzel a logikaval egyebkent
valamennyi test, valamennyi atomjara le lehet vezetni a fenti
gondolatmenetet. A leggyakrabban ehhez hasonlo modon szoktak kezdeni a
relativitas elmelettel valo ismerkedest. 

Masik erdekesseg: Fenysebesseg eleresekor a tavolsagrovidules akkora, hogy a
testek kulso szemlelo szamara egyetlen pontta, pontosabban ket dimenzios
idomma' zsugorodnak ossze, egyesek ugy mondjak ezt, hogy dimenziovesztes
tortenik. Ilyen osszefuggesben tehat lehetse'ges ketdimenzios teret
keszi'teni _elvileg_. Termeszetesen ez a kepzelt urhajoban utazokat nem
zavarja, ok elik tovabb vilagukat. (Itt most eltekintunk a gyorsitas,
illetve tuleles gyakorlati proble'ma'ja'to'l.)
Az ido is erdekesen fog telni az urhajoban, a nyugvo megfigyelohoz kepest,
de ez mar egy masik tortenet...

Kis idezet: 
'Borba'la csodale'ny,
gyorsabban ja'r, mint a fe'ny
Ma elindult az Einsteini u'ton reggel,
s hazae'rt a tegnap szomoru' kedvvel...'

Simon gyors, igy eleg furcsa vivo,
Toret nem latja sohasem a biro.
Pengejet ugyanis arasznyira 
redukalta a Lorentz kontrakcio...

:-) 

A ket idezet Jay Orear - Modern fizika cimu konyvebol szarmazik, es minden
relativisztikus
'furcsasag' targyalasat egy-egy kis negysorossal kezdi. Ezt a szakirodalmat
is javaslom tanulmanyozasra, akit erdekel a dolog. Fizikus irta, de szeles
latokoru, es atlag embereknek keszitette! (Integralszamitas nincs benne egy
deka se, sima kozepiskolai matematikara atforditva targyal mindent. A
korabban emlitett behelyettesiteses keplet is itt tala'lhato' meg.)

Ezeket azert irtam le, mert egy elektronikai temaju levlistan talan ennyit
azert me'g illik beszelni a dologrol...

Udvozlettel:
			Norbi.