Teoria względnie trudna

W 1905 roku 26-letni niemiecki fizyk, pochodzenia żydowskiego, obronił doktorat na Uniwersytecie w Zurychu. Nie uzyskał posady na żadnej wyższej uczelni. W tym samym roku opublikował artykuł, w którym przedstawił tzw. szczególną teorię względności. W ciągu kilku lat ten niewielki, 29-stronicowy tekst całkowicie zmienił obraz świata. Teoria względności stała się podstawowym filarem współczesnej fizyki. Jej twórca, Albert Einstein, okazał się najgenialniejszym uczonym XX wieku, a może i wszech czasów. Dla uczczenia 100. rocznicy ogłoszenia przełomowej teorii rok 2005 ogłoszono Rokiem Fizyki.
Najsłynniejszy Einsteinowski wzór E=mc2 znają dziś chyba wszyscy. A przecież to, co przewiduje teoria względności, tak bardzo kłóci się ze zdrowym rozsądkiem, że nadal wydaje się bardziej fantastyką lub magią niż nauką. Przeciętny człowiek ma trudności ze zrozumieniem, o co tu chodzi. Ponoć zapytano kiedyś Einsteina, „czy to prawda, że tylko dwie osoby na świecie rozumieją teorię względności”. Ten miał odpowiedzieć: „A kto jest tym drugim?”.

Względność zjawisk, (bez)względność policji

Te same rzeczy obserwowane z różnych miejsc wyglądają inaczej. Pewien góral żalił się, że jeśli w Warszawie spadnie pół metra śniegu, to radio podaje informację o katastrofie komunikacyjnej. Jeśli to samo stanie się w Zakopanem, mówi się, że w Tatrach panują znakomite warunki narciarskie. Do obserwowania zjawisk potrzebujemy układu odniesienia. W fizyce wszelkie pomiary dokonywane są względem określonego obserwatora. Policjanci namierzający radarem nasze auto, mierzą jego prędkość względem ziemi. Zwykle nie trafia do nich oczywisty argument, że względem ślamazarnego malucha poruszaliśmy się z prędkością zaledwie 50 km/h. Okazują się (bez)względni i dają mandat.

Co zaskakujące, zasada względności sformułowana przez Einsteina wcale nie oznacza, że „wszystko” jest względne. Wręcz przeciwnie, mówi ona, że prawa fizyki muszą być zachowane w różnych układach odniesienia. Liczby w równaniach fizyki będą różne, ale ostatecznie równanie musi być zachowane. Nie ma zatem takiego układu odniesienia, w którym przestaje obowiązywać na przykład prawo grawitacji. To pierwsze z założeń teorii Einsteina.