A specialis es altalanos relati - ALBERT EINSTEIN

Albert Einstein – A speciális és általános relativitás … fényemlékeim ... 2008
6. A. sebességek összetevésének tétele a klasszikus mechanikában
Fusson a már sokszor említett vasúti kocsi állandó v sebességgel a
síneken. A kocsi belsejében egy utas megy a kocsi hosszirányában, w
sebességgel a vonat mozgásának irányában. Vajon mekkora W sebességgel
mozog sétája közben az utas - a vasúti töltéshez viszonyítva? Az egyetlen
lehetséges felelet, úgy látszik, a következő meggondolásból adódik:
Ha emberünk egy másodpercre megállna, akkor a töltéshez viszonyítva a
kocsi sebességével egyező v útdarabbal jutna előre. A valóságban azonban
ezenkívül még a kocsihoz viszonyítva (tehát a töltéshez viszonyítva is) megteszi
ebben a másodpercben azt a w utat, amely mozgási sebességével azonos
nagyságú, így utasunk az említett másodpercben a töltéshez viszonyítva
összesen a
W =v w
útdarabot teszi meg. Később látni fogjuk, hogy ez az okfejtés, amely a
sebességek összegezésének tételét a klasszikus mechanika szerint fejezi ki, nem
lesz fenntartható vagyis, hogy az imént felírt törvény igazában nem állhat meg. 11
Egyelőre azonban ennek a törvénynek a helyességére fogunk építeni.
7. A fényterjedés törvényének és a relativitás elvének látszólagos összeférhetetlensége
A fizikában alig van egyszerűbb törvény annál, amely leírja a fény
légüres térben való tovaterjedését. Minden iskolás gyermek tudja, vagy tudni
véli, hogy ez a tovaterjedés egyenes vonalban és c = 300 000 km
másodpercenkénti sebességgel történik. Nagy pontossággal tudjuk azt is, hogy
ez a sebesség minden színre ugyanaz; mert ha nem így volna, akkor abban az
esetben, ha egy állócsillagot sötét kísérője elfed, a különböző színekre
vonatkozó emissziós minimumot nem egyidejűleg figyelhetnénk meg. A kettős
csillagok megfigyeléséhez kapcsolódó hasonló meggondolásokkal De-Sitter
holland csillagász azt is kimutatta, hogy a fény terjedési sebessége nem függhet
a fényt kibocsátó test mozgási sebességétől. Az a feltevés pedig, hogy ez a
terjedési sebesség a "térben" felvett iránytól függne, önmagában valószínűtlen. 12
Röviden, tegyük fel, hogy az iskolásgyermek joggal hisz a (vákuumban)
állandó c fénysebesség egyszerű törvényében! Ki hinné, hogy ez az egyszerű
törvény a mindent lelkiismeretesen megfontoló fizikust a legnagyobb gondolati
nehézségekbe sodorta? Ezek a nehézségek a következőkből adódtak.
Előrebocsátjuk, hogy a fényterjedés folyamatát is, mint minden más
folyamatot, merev testre (koordinátarendszerre) kell vonatkoztatnunk. Ilyen
rendszerül most is a vasúti töltést fogjuk választani. Képzeljük el, hogy a felette
levő levegőt eltávolított ük. A töltés hosszában egy fénysugarat küldünk,
amelynek eleje az előzőek értelmében c sebességgel mozog - a töltéshez
11
Az okoskodás azért nem tartható fenn, mert a későbbiek során ki fog tűnni, hogy egy távolság, ill.
időtartam mérése más-más értéket ad, ha a mérést egyszer a vasúti kocsi, másszor a töltés
koordinátarendszerében végezzük. A sebesség pedig a befutott távolság és a mozgás időtartamának a
hányadosa. Ha tehát az utas a vasúti kocsihoz képest pl. w sebességgel mozog, akkor a töltés
koordinátarendszerében más a sebessége.
12
A fény csak kristályos testekben terjed különböző irányokban más-más sebességgel. A világűr pedig
nem kristályos szerkezetű, hanem izotrop.