Introduktion til den specielle relativitetsteori - Niels Bohr Institutet

1.5 Æteren
jævnt og retliniet i S ′ , som derfor ogs˚a vil være et inertialsystem. Modsat indser vi, at
kun systemer der bevæger sig jævnt og retliniet i forhold til S kan være inertialsystemer.
Thi alle faste punkter i ethvert inertialsystem er potentielt frie partikler og m˚a derfor
bevæge sig jævnt og retliniet i forhold til S. Og alle punkter i et givet referencesystem m˚a
˚abenbart bevæge sig med samme hastighed i forhold til S, idet systemet ellers ikke kan
være stift. Gruppen af alle inertialsystemer best˚ar alts˚a af samtlige referencesystemer,
der bevæger sig jævnt og retliniet i forhold til et givet inertialsystem, f.eks. det absolutte
rum, skulle et s˚adant eksistere.
Fra invariansen af accelerationen, (1.7)(iii), ser vi, at alt vi behøver for at Newtons
love skal være invariante mellem inertialsystemer er aksiomer, som udsiger, at (i) massen
er invariant, m ′ = m, og (ii) enhver kraft er invariant, F ′ = F . Begge disse antagelser er
indeholdt i Newtons teorier. Den resulterende egenskab ved den Newtonske mekanik, at
den er gyldig i ethvert inertialsystem, kaldes det Newtonske (eller den klassiske mekaniks)
relativitetsprincip. Den kan sammenfattes p˚a følgende m˚ade:
Det er ikke muligt p˚a grundlag af mekaniske fænomener at skelne mellem
inertialsystemer eller at udpege et særligt udmærket inertialsystem.
Newton var, som Galilei før ham, dybt imponeret over dette resultat. Den klassiske
mekaniks relativitetsprincip er selvfølgelig en forudsætning for, at vi kan anvende Newtons
love p˚a fysiske fænomener i vor dagligdag, selvom Jorden bevæger sig med stor
hastighed gennem rummet. Galilei havde observeret det mere beskedne forhold, at p˚a et
skib udfolder alle mekaniske fænomener sig p˚a samme m˚ade uafhængig af, om skibet er
i hvile, eller om det bevæger sig med jævn hastighed gennem stille vand. I dag har vi
personlige erfaringer med denne lighed, hver gang vi f.eks. foretager en tog- eller flyrejse.
Omvendt tjener nu selvfølgelig enhver manifestation af det Newtonske relativitetsprincip
til styrkelsen af den antagede invarians af masse og kraft, p˚a hvilken den bygger.
Det store spørgsm˚al er nu, hvorvidt relativiteten af den Newtonske mekanik er et
simpelt lykketræf, eller om den afspejler en dyb sandhed om Naturen. Hvis det sidste
er tilfældet, er det sandsynligt, at et udvidet relativitetsprincip vil være gældende p˚a
omr˚ader udover mekanikken.
1.5 Æteren
Vi skal nu se p˚a, hvorvidt, og i givet fald hvordan, man kunne tænke sig blandt alle
inertialsystemer at udpege et særligt, som tilsvarer det absolutte rum. Det synes, at
have været Descartes (1596–1650), som først indførte ideen om en allestedsnærværende
æter, som udbredelsesmedium for ellers uforklarlige vekselvirkninger. Legemer, som er i
indbyrdes fysisk kontakt, kan skubbe til hinanden, men det krævede en æter at formidle
kraften mellem en magnet og sømmet den tiltrækker, eller mellem M˚anen og tidevandene.
En generation senere legede Newton med ideen om en æter til at forklare tyngdekraften.
For Newtons samtidige, s˚a som Hooke og Huyghens, var æterens vigtigste rolle at være
bærer af lysbølger. De forestillede sig lyset som svingninger i en elastisk lysæter, p˚a
5
Det Newtonske
relativitetsprincip