>>NFS>>Verdens Fysikk�r 2005

Verdens Fysikk�r 2005

Albert Einstein - relativitetsteorien

I 1905, i en alder av 26 �r, fortalte Einstein oss noe utrolig - at vi hadde tatt fullstendig feil om hvordan universet fungerer. Einstein byttet ut Newtons og Galileos lover med sin spesielle relativitetsteori, som sier hvordan rom og tid egentlig henger sammen. Den spesielle relativitetsteorien er kombinasjonen av to ideer og deres tilsynelatende merkelig konsekvenser. Fysikklovene er de samme uansett hvor du er. Dette betyr at et eksperiment som man utf�rer p� et tog i bevegelse vil gi samme resultat som i en lab. Dessuten, hvis det ikke var noen vinduer p� toget og det beveget seg med konstant hastighet, finnes det ikke noe eksperiment som kan avgj�re om toget virkelig beveger seg. Lyshastigheten er den samme for alle. At lyshastigheten er den samme uansett hvor man er, virker kanskje ikke s� rart, men tenk p� hvordan vi vanligvis opplever fart. En ball som kastes inni et tog i bevegelse, vil ha st�rre fart enn en ball som kastes med samme kraft av noen som st�r p� en perrong. Dette er fordi farten til toget legges til farten til ballen for � f� den totale farten. Men dette er ikke tilfellet for lys. Hvis du m�ler lyshastigheten fra fakler p� et tog i bevegelse og fra en stasjon�r plattform, vil du f� samme fart - farten til toget betyr ikke noe. N�r du m�ler lyshastigheten, har det ingen betydning om du er i bevegelse eller st�r i ro, eller om lyskilden beveger seg - hastigheten er alltid den samme: 300 000 000 meter pr. sekund.

Den eneste m�ten fysikklovene og lyshastigheten alltid kan v�re de samme, er om noe annet endrer seg. Den spesielle relativitetsteorien viser at m�ling av avstand og tid avhenger av hvor fort man beveger seg - et resultat som bryter med v�r dagligdagse erfaring. Hvis du m�lte lengden av en baguette og tiden det tok � spise den, ville det ikke betydd noe om du var p� et tog i bevegelse eller sto p� en perrong, men det er bare fordi farten til toget er s� liten. N�r farten �ker opp mot lyshastigheten, vil de s�kalte relativistiske effektene av tidsdilatasjon (klokker g�r saktere) og lengdekontraksjon (objekter blir kortere) bli mer og mer tydelige.

En reiser i verdensrommet gir oss et eksempel p� effektene av tidsdilatasjon. To 25 �r gamle tvillinger, Sarah og Jane, har helt forskjellige karrierer. Sarah er astronaut og Jane er advokat. Sarah drar tur, retur til en n�rliggende stjerne, med en hastighet som er n�r lyshastigheten. Jane blir p� jorda og g�r i rettssalen hver dag. N�r Sarah tilslutt kommer tilbake, er ikke Jane forn�yd. B�de klokka og utseendet til Jane viser at det har g�tt 10 �r, mens for Sarah har det bare g�tt 8 �r. Og det er ikke bare avstand og tid som endres. Den spesielle relativitetsteorien sier ogs� at n�r et objekt beveger seg fortere, vil ogs� massen �ke. N�r massen �ker, vil det kreve mer og mer energi for � �ke farten ytterligere. Til slutt, n�r hastigheten n�rmere seg lyshastigheten, vil objektet v�re s� massivt at det, uansett mengde energi, ikke vil g� fortere. Dette betyr at lyshastigheten er en universell fartsgrense som ingenting med masse kan bryte.

Den mest ber�mte delen av relativitetsteorien er ligningen E=mc2, der E er energi, m er masse og c er lyshastigheten. Denne ligningen stammer, delvis, fra sammenhengen mellom energi og bevegelsesmengde som Einsten utviklet for � s�rge for at lyshastigheten var den samme for alle, uansett hva de gjorde. Ligningen forteller oss at energi kan omformes til masse og motsatt - de er alts� ekvivalente.

E=mc2 har blitt et symbol p� hele Einsteins arbeid, men den spesielle relativitetsteorien med rom, tid og masse som endrer seg, er bare en del av et st�rre bilde. 10 �r senere produserte Einstein sin generelle relativitetsteori, der han ogs� inkluderte gravitasjon i sitt syn p� rom og tid. Det er ikke overraskende at relativitetsteorien er vanskelig � forst� og til og med tro p� - den bryter jo med alle v�re dagligdagse erfaringer. Relativitetsteorien har imidlertid overlevd utallige tester siden den gang, og uansett om vi liker det eller ikke, s� er faktisk universet s� merkelig.