Martins GARDNERS: RELATIVITĀTES TEORIJA VISIEM

Tālāk iedomāsimies, ka arī vilcienā brauc kāds no­vērotājs M', kas tieši zibens uzliesmošanas momentā ir taja vietā, kur stigas malā stāv novērotājs M. Kā šo gadījumu novērtēs novērotājs M'? Tā kā viņš tuvojas vienam uzliesmojumam, bet no otra attālinās, tad viņš, protams, zibens uzliesmojumu punktā B ievēros ātrāk nekā punktā A. Un tomēr, apzinoties, ka pats kustas punkta B virzienā, un, ievērojot gaismas ātrumu, viņš secinās, ka zibens abos punktos uzliesmojis vienlaicīgi.

Viss it kā būtu ļoti labi, bet saskaņā ar speciālās re­lativitātes teorijas pamatpostulātiem (tos apstiprina arī Maikelsona — Morleja eksperiments) mes varam ari pieņemt, ka vilciens ir miera stāvoklī, bet zeme zem vilciena riteņiem skrien ātri tam pretī. Tagad novēro­tājs vilcienā M' secinātu, ka tiešām punkta B uzliesmo­jums notiek agrāk nekā punktā A, jo viņš tādā kārtībā šos uzliesmojumus novērotu. Viņš zina, ka atrodas pus­ceļā starp abiem punktiem, un tāpēc arī secina, ka viens uzliesmojums notiek agrāk, jo pats taču tajā laikā atradās miera stāvoklī.

m

Šoreiz tādam secinājumam piekritīs arī novērotājs M. Viņš gan, tāpat kā iepriekš, ievēros abus uzliesmo­jumus vienlaicīgi, bet tagad taču viņš pats atrodas iedo­mātā kustībā. Tāpēc, ievērojot to, ka viņš kustas A

virzienā (attālinoties no B), un ievērojot gaismas āt­rumu, arī viņš secinās, ka punktā B uzliesmojums no­tiek agrāk.

Ko varam secināt? No piemēra redzams, ka mēs ne­varam noteikt absolūti — vai uzliesmojums abos pun­ktos bija vai nebija vienlaicīgs. Atbilde ir atkarīga no atskaites sistēmas izvēles. Absolūtu atbildi varētu dot tikai tādā gadījumā, ja kādi divi notikumi vienlaicīgi notiktu vienā punktā. Ja, piemēram, gaisā saduras di­vas lidmašīnas, tad nav tādas atskaites sistēmas, attie­cībā pret kuru abu lidmašīnu sairšana nebūtu vienlai­cīga. Jo lielāks ir attālums starp diviem punktiem, jo grūtāk spriest par notikumu vienlaicību šajos punktos. 1 Jāsaprot, ka mēs nevis nespējam noteikt lietu īsto stā­vokli, bet gan, ka nav reāla šo lietu īstā stāvokļa. Vi­sumā neeksistē absolūtais laiks, ar kuru varētu noteikt notikumu absolūtu vienlaicību. Vienkārši nav jēgas lietot absolūtas vienlaicības jēdzienu notikumiem dažā­dos telpas punktos.

Šāda uzskata radikālo nozīmi vēl labāk var izprast, ja apskatītajā domu eksperimentā ņemsim vēl lielākus attālumus un ātrumus. Pieņemsim, ka kāds novērotājs no vienas mūsu Galaktikas planētas X mēģina nodibi­nāt sakarus ar Zemi. Viņš raida radiosignālu (elektro­magnētisko vilni), kura ātrums ir vienāds ar gaismas' ātrumu. Pieņemsim, ka planēta X atrodas 10 gaismas gadu attālumā no Zemes, tātad radiosignāls nonāk līdz Zemei desmit gados. Šo radiosignālu uz Zemes uztver astronoms, kurš tieši pirms 12 gadiem saņēmis Nobeļa prēmiju. Šajā gadījumā speciālā relativitātes teorija bez jebkādām ierunām ļauj noteikt, ka astronomam prē­mija piešķirta pirms radiosignāla izsūtīšanas no planē­tas X.

10 minūtes pēc signāla uztveršanas astronomam pēk­šņi ir jāšķauda. Arī tagad bez jebkādiem ierobežoju­miem speciālā relativitātes teorija mums atļaus noteikt, ka astronoms šķaudīja pēc tam, kad no planētas X bija jau noraidīts radiosignāls.

Tālāk pieņemsim, ka 3 gadus pirms signāla saņemša­nas astronoms nokrīt no sava radioteleskopa un salauž kāju. Speciālā relativitātes teorija tagad mums nevar

dot noteiktu atbildi — vai astronoms salauza kāju pirms vai pēc signāla noraidīšanas no planētas X.

Kāpēc ne? Pieņemsim, ka novērotājs atrodas uz pla­nētas X un signāla noraidīšanas momentā kosmiskā kuģī izlido uz Zemi. Ja viņš lido ar nelielu ātrumu at­tiecībā pret Zemi, tad viņš noteiks, ka astronoms salau­zis kāju pēc radiosignāla noraidīšanas momenta. Pro­tams, ka šāds novērotājs ieradīsies uz Zemes daudz vē­lāk, nekā Zeme saņems signālu (varbūt pat pēc dažiem gadsimtiem). Ja šis novērotājs no planētas X pēc sava pulksteņa aprēķinātu signāla noraidīšanas laiku, viņš konstatētu, ka signāls pārraidīts ievērojami agrāk, nekā astronoms salauzis savu kāju. Ja reizē ar pirmo novē­rotāju planētu X atstāj arī otrs, kas lido ar ātrumu tuvu gaismas ātrumam, tad, nonākot uz Zemes, viņš konsta­tēs, ka astronoms salauzis kāju vēl pirms signāla noraidī­šanas! Kāpēc tā? Skaitot pēc Zemes laika, otrais novē­rotājs nelido gadsimtiem ilgi, bet tikai mazliet vairāk nekā 10 gadus. Bet, sakarā ar laika palēnināšanos ātrā kustībā, pats novērotājs konstatēs, ka lidojums ildzis tikai dažus mēnešus. Uz Zemes viņam pastāstīs, ka astronoms kāju salauzis nedaudz vairāk kā pirms 3 ga­diem, bet pēc otrā novērotāja pulksteņa tas noticis vēl dažus gadus pirms signāla noraidīšanas no planētas X.

Ja otrais kosmonauts lidotu ar gaismas ātrumu (da­biski, tāds pieņēmums praktiski nav iespējams), viņa pulkstenis apstātos pavisam un viņam liktos, ka lido­jums noticis momentāni! Visi notikumi, kas risināju­šies uz Zemes pēdējo 10 gadu laikā, viņa uztverē būs notikuši pirms signāla izsūtīšanas no planētas X. Tā kā pēc speciālās relativitātes teorijas neeksistē neviena izdalīta atskaites sistēma, tad mums nav nekāda pa­mata par pareiziem uzskatīt tikai viena vai otra no­vērotāja konstatējumus. Visi aprēķini, kurus izdarījis kosmonauts ātri lidojošā kuģī, ir tikpat likumīgi, tik­pat patiesi kā kosmonauta aprēķini lēni lidojošā kuģī. Nav universāla, absolūta laika, kuru izlietojot varētu noteikt pareizo viedokli.

Tātad speciālā relativitātes teorija sagrāva klasisko jēdzienu par absolūto vienlaicību. Ņūtons uzskatīja kā pašu par sevi saprotamu, ka visā kosmosā ir viens uni­versāls laiks. Tā domāja arī Lorencs un Puankarē, un tāpēc viņi nevarēja vēl pirms Einšteina radīt speciālo relativitātes teoriju. Einšteina ģenialitāte ļāva viņam saprast, ka nav iespējams izveidot pilnīgi loģisku teo­riju, ja neatsakās no universālā kosmiskā laika jē­dziena.

«Pastāv tikai vietējie laiki,» sacīja Einšteins. Tā, pie­mēram, visi, kas atrodas uz Zemes, lido izplatījumā ar vienu un to pašu ātrumu, tāpēc arī visi pulksteņi pa­rāda vienu un to pašu laiku — .Zemes laiku. Tādu Ze­mei līdzīgu kustīgu objektu vietējo laiku parasti sauc par šo objektu pašlaiku. Eksistē tomēr arī absolūtie līdz un pēc (piemēram, neviens kosmonauts nevar no­mirt, ja viņš vēl nav piedzimis), bet, ja notikumi noris lielos attālumos, tad ir gari laika intervāli, kuru robe­žās nevar noteikt, kurš no notikumiem bija agrāk un kurš vēlāk. Atbilde būs atkarīga no tā, kā kustas no­vērotājs attiecībā pret šo divu notikumu vietām. Skaidrs, ka viena novērotāja iegūtais rezultāts ir tikpat īsts, kā cita novērotāja rezultāts. Tas stingri loģiski iz­riet no speciālās relativitātes teorijas diviem pamat­postulātiem.

Kad zuda jēga vienlaicības jēdzienam, to zaudēja arī citi jēdzieni. Relatīvs kļuva laiks, jo dažādi novērotāji noteica dažādus laika sprīžus starp diviem notikumiem. Relatīvs kļuva arī garums. Braucoša vilciena garumu nevar noteikt, ja nav precīzi zināms, kur vienā un tajā pašā momentā atrodas vilciena sākuma un beigu gals. Ja kāds novērotājs jums ziņotu, ka pīkst. 13 00 vilciena priekšgals bija tieši pretim viņam, bet beigu gals 1 km attālumā no viņa kaut kādā momentā starp pīkst. 12 59 un 13 01 , tad skaidrs, ka nav iespējams noteikt šā vil­ciena īsto garumu. Citiem vārdiem sakot, precīzi noteikt vienlaicību ir būtiski svarīgi, lai varētu izmērīt kustīga objekta attālumu un garumu. Ja precīzu vienlaicību ne­var noteikt, tad kustīga objekta garums kļūst atkarīgs no izvēlētās atskaites sistēmas.