Martins GARDNERS: RELATIVITĀTES TEORIJA VISIEM

«Kaut kur tur bija šī milzīgā pasaule, kura eksistēja neatkarīgi no mums — ļaudīm un mūsu priekšā bija kā mūžīga mīkla. Un tomēr vismaz daļēji tā bija pieejama mūsu sajūtām un prātam. Šīs pasaules izzināšana vilināja…»

Alberts Einšteins «Autobiogrāfiskas piezīmes»

M. GARDNERS

RELATIVITĀTES TEORIJA VISIEM

IZDEVNIECĪBA «LIESMA» RĪGĀ 1969

Par relativitātes teoriju uzrakstīts jau tik daudz po­pulāru grāmatu, ka lasītājs var jautāt: «Kāpēc vēl viena?» Un tomēr man liekas, ka vēl viena ir vaja­dzīga. Lūk, kāpēc …

1. Labākie ievadi elementārā relativitātes teorijā uz­rakstīti jau pirms daudziem gadiem un ir novecojuši. Protams, ka pa šo laiku relativitātes teorijā būtiski ne­kas nav izmainījies, un tomēr — ir nākuši klāt jauni eksperimentāli dati, dažām problēmām radusies jauna pieeja, radušies jauni kosmoloģiskie modeļi. Mūsu dienu grāmatā par relativitātes teoriju tam visam ir jāatspoguļojas.

2. Bez tam man bija ļoti liels kārdinājums mēģināt vēlreiz, pie tam pēc iespējas vienkāršāk, noskaidrot sarežģītos un svarīgos jautājumus.

3. Un treškārt… Neviena no relativitātes teorijas grāmatām nav ilustrēta tik lietpratīgi. Lieliskā Anto­nija Ravielli meistarība šo grāmatu izdala starp visām pārējām.

Noturoties pret vilinājumu, neesmu grāmatu nobei­dzis ar nodaļu, kura apskatītu relativitātes teorijas

ietekmi filozofijā. Acīm redzot relativitātes teorijai ir nozīme izziņas teorijā un zinātnes filozofijā galveno­kārt tāpēc, ka tā pierāda to, ka nav iespējams noteikt telpas-laika matemātisko struktūru citādi nekā no pie­redzes. Bet, kas attiecas uz filozofijas tradicionālajiem jautājumiem — dievs, nemirstība, brīva griba, labs un ļauns utt., tad relativitātes teorijai absolūti nekas par tiem nav sakāms.

Ir absurda arī doma, ka no relativitātes teorijas var secināt par visa esošā relativitāti, piemēram, par antro­poloģijas vērtību relativitāti vai arī par morāles rela­tivitāti. Patiesībā relativitātes teorija pat ieved veselu rindu jaunu absolūtu.

Dažkārt mēdz apgalvot, ka relativitātes teorijas dēļ ir grūtāk iedomāties, ka ārpus mums eksistē milzīgā pasaule, kuras struktūru daļēji var aprakstīt ar zināt­nes likumiem. Angļu astronoms Džeimss Džinss raksta: «Šai disciplīnai (relativitātes teorijai) attīstoties, kļūst skaidrs, ka dabas likumus nosakām drīzāk mēs un mūsu pieredze, nekā mehāniskais visums ārpus mums un ne­atkarīgi no mums.»

Nesaprotami, kāpēc pēdējos gados daži ievērojami fiziķi šādu subjektīvismu vai ideālismu (vienalga, kā to sauc) saista ar relativitātes teoriju, tādējādi nostādot to pretim zinātnieku reālismam. Relativitātes teorija ne mazākā mērā neatbalsta šādu metafizisku pozīciju. Skaidrs, ka arī pats Einšteins šādu uzskatu nepieņēma, par ko jūs varat pārliecināties, izlasot citātu, ar kuru sākas šī grāmata. Tāpēc arī šo jautājumu es šeit neap­skatīšu, bet, ja tas interesē lasītāju, tad viņš var atrast tam pārliecinošu atbildi divu ievērojamāko mūsdienu filozofu — Ādolfa Grīnbauma (publikācija rakstu krā­jumā «Zinātnes filozofija») un Filipa Franka (viņa grā­matas «Zinātnes filozofija» 7. nodaļā) darbos.

Esmu ļoti pateicīgs Pitsburgas universitātes fizikas profesoram Džonam Stečelam par viņa vērtīgajiem ierosinājumiem, izlasot šīs grāmatas manuskriptu. Pro­tams, viņš neatbild par manis izteiktajām domām strī­dīgos jautājumos.

Pēc kuģa avārijas uz neapdzīvotas salas tika izmesti divi jūrnieki — Džo un Mo. Pagāja vairāki gadi. Kādu dienu Džo krastā atrada izskalotu lielu kokakolas pu­deli, kādas agrāk neražoja. To nezinot, Džo nobālēja un sauca savam draugam:

«Mo! Mēs esam kļuvuši mazāki!»

No šī stāsta mums ir laba mācība: lai varētu spriest par dotā objekta izmēriem, mums tas jāsalīdzina ar kāda cita objekta izmēriem. Liliputiem Gulivers bija milzis. Savukārt Guliveru par mazulīti uzskatīja Brob- dingnegas iedzīvotāji. Vai biljarda bumba ir liela vai maza? Ja to salīdzina ar atomu, tad milzīgi liela, bet, ja ar Zemi, — tad ļoti maza.

Slavenais franču deviņpadsmitā gadsimta matemāti­ķis Zils Puankarē, kurš jau bija izpratis vairākas vēlāk radītās relativitātes teorijas tēzes, atbild uz šīs nodaļas virsrakstā izvirzīto jautājumu šādi (viņa atbilde pama­tojas uz tā saucamo iedomāto eksperimentu — tas ir eksperiments, kuru gan var iedomāties, bet ko nav iespējams īstenot). «Iedomājieties, ka laikā, kamēr jūs naktī cieši aizmidzis gulējāt, Visumā tūkstoš reizes pa­lielinājās visa izmēri!» Te zem vārda visa Puankarē sa­prata tiešām visu — elektronus, atomus, gaismas viļņu garumus, jūs pašus, jūsu gultu, jūsu māju, Zemi, Sauli, zvaigznes. «Vai pēc pamošanās jūs varētu pamanīt, ka

notikušas kadas izmaiņas? Vai jus varētu izdarīt tādu eksperimentu, kas pierādītu, ka jūsu augums palieli­nājies?»

Nē, atbild Puankarē, tādu eksperimentu nevar izdarīt, jo patiešam Visums jums liktos tāds pats kā agrāk. Pat zinot to, būtu bezjēdzīgi teikt, ka Visums kļuvis lielāks. Ko nozīmē vārds lielāks? Tas nozīmē, ka lie­lāks attiecība pret kaut ko, bet šajā gadījumā taču nav neka cita! Tikpat bezjēdzīgi būtu arī runāt par to, ka samazinajušies Visuma izmēri.

Tātad izmērs ir relatīvs. Nav iespējams absolūti no­teikt jebkura objekta izmērus, tāpat kā neiespējami pateikt ta absolūtos izmērus. Lai noteiktu objekta iz­mērus, mes izmantojam meru, piemēram, mērlineālu vai metra etalonu. Bet kāds ir metra etalona garums? Līdz 1962. g. 1. janvarim metru definēja kā noteikta pla­tīna stieņa, kurš glabājās Francijā Sevras pagrabos pie

noteiktas temperatūras, garumu. No 1962. g. 1. janvara par metra etalonu noteikts kriptona-86 atoma vakuumā izstarotā (noteikts oranžai krāsai) viļņa garuma reizi­nājums ar skaitli 1 650 763,73. Ja nu Visumā viss (ie­skaitot arī šo izstarojuma viļņa garumu) tādā paša proporcijā palielinātos vai samazinātos, tad mes šo iz­maiņu nekā nevarētu novērot.

Viss minētais ir spēkā arī attiecībā pret laika intervā­liem. laiks. kurā Zeme apgriežas ap Sauli, ir ilgs vai īss? Laiks no viena Jaungada līdz otram mazam bērnam liekas mūžīgs, turpretim ģeologam tas ir kā acumirklis, jo viņš pieradis domāt par periodiem, kuri ilgst miljo­niem gadu. Līdzīgi kā garumu telpā, arī laikā var iz­mērīt, tikai salīdzinot to ar kādu citu laika intervālu. Tā gads ir laiks, kurā Zeme vienreiz apgriežas ap Sauli; diena—ļaiks kurā Zeme vienreiz apgriežas ap savu asi. stunda-laiks kurā pulksteņa rādītājs veic vienu apli. Tātad jebkuru laika intervālu nosaka, salī­dzinot to ar kādu citu.

H. Velss ir uzrakstījis pazīstamu zinātniski fantas­tisku stāstu «Jaunais paātrinātājs». Tāpat kā stāsta par

diviem jūrniekiem, arī šeit ir labs piemērs, tikai tas attiecas uz laiku nevis telpu. Kādam zinātniekam iz­dodas sava organisma paātrināt visus procesus — viņa sirds sak sist biežāk, paātrinās smadzeņu darbība utt. Jums bus viegli atminēt, kas notiek — viņam visi ap­kārtējie procesi liekas palēnināti, pat gandrīz apstāju­šies! Pastaigājoties viņš kustas ļoti lēni, baidoties, ka viņa bikses sakara ar berzi gaisā varētu aizdegties. Visi ļaudis uz ielas viņam liekas kā statujas. Kāds vīrietis sastindzis momenta, kad tas paskatījies uz garāmejošām meitenēm. Parkā spēlē orķestris, bet dzirdama zema, gārdzoša šķindēšana. Bite duc gaisā un kustas ar glie­meža ātrumu.